UNIABC/ANHANGUERA

Tecnologia em Mecatrônica Industrial

ATPS ELETRÔNICA BASICA

(FONTE DE TENSÃO)

SANTO ANDRÉ

2014

UNIABC/ANHANGUERA

Disciplina: Eletrônica Básica

Professor: Adilson C. F. Masiero

Tuma: TTM 06NA

CINTIA VALERIA FAZION ALVES – 3708634612

SANTO ANDRÉ

2014

Sumario

Desafio proposto.........................................................................................................................1

Semicondutores...........................................................................................................................1

Software VSM-Protheus...........................................................................................................................2

Interface gráfica do Potheus-ISIS.............................................................................................................3

Circuitos retificadores...............................................................................................................................4

Circuito retificador de meia onda.............................................................................................................5

Circuito retificador de onda completa......................................................................................................6

Circuitos com ponte retificadora..............................................................................................................6

Funcionamento do circuito.......................................................................................................................7

Simulação do circuito retificador no Protheus-ISIS.................................................................................8

Filtros........................................................................................................................................................9

Filtragem Capacitiva:...............................................................................................................................9

Forma de onda de saída..........................................................................................................................10

Conclusão...............................................................................................................................................10

Bibliografia.............................................................................................................................................11

Desafio proposto:

Projetar, simular e construir uma fonte de tensão cc para alimentar um circuito

eletrônico de controle industrial.

Semicondutores

Diodo semicondutor é um dispositivo ou componente eletrônico composto

de cristal semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina cujas faces opostas

são dopadas por diferentes gases durante sua formação, que causa a polarização de cada uma

das extremidades.

O diodo semicondutor é um componente que pode comportar-se como condutor ou

isolante elétrico, dependendo da forma como a tensão é aplicada aos seus terminais, quando

polarizado inversamente funciona como chave aberta, ou seja, não passa corrente no circuito.

Essas características permitem que o diodo semicondutor possa ser utilizado em

diversas aplicações, como retificador no circuito elétrico, exemplo: Transformação de

corrente alternada em corrente contínua.

Diodo semicondutor

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Símbolo diodo semicondutor

Software VSM-Protheus

2

Software de desenho e simulação Protheus VSM é uma ferramenta útil para estudantes

e profissionais que desejam acelerar e melhorar suas habilidades para do desenvolvimento de

aplicações analógicas e digitais.

Ele permite o desenho de circuitos empregando um entorno gráfico no qual é possível

colocar os símbolos representativos dos componentes e realizar a simulação de seu

funcionamento sem o risco de ocasionar danos aos circuitos, desenhar placas de circuito

impresso e montar o layout do projeto em 3D.

A simulação pode incluir instrumentos de medição e a inclusão de gráficas que

representam os sinais obtidos na simulação, além de outras funcionalidades que facilita a vida

do usuário. Por ser um software completo e muito funcional, escolhemos o Protheus-VSM

para desenvolver o desafio proposto da ATPS.

Interface gráfica do Potheus-ISIS

1- Janela de vista geral: A vista panorâmica, geralmente, mostra uma visão geral de todo

o desenho que está sendo feito na janela de edição;

2- Barras de ferramentas: As barras de ferramentas do ISIS estão distribuídas ao longo do

topo e laterais esquerda da janela, estas são as posições padrão. É possível alocá-las

nas bordas da janela, basta clicar e arrastá-la para a posição desejada.

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3- Seletor de objetos: O seletor de objetos permite o usuário localizar os componentes,

conectores, dispositivos etc., através desse recurso o usuário localiza e seleciona o

componente desejado e adiciona na janela de edição para montar o desenho.

4- Área de trabalho: Também conhecido como (Janela de edição), área onde permite o

usuário montar todo o layout do projeto, editar os componentes entre outas funções.

5- Controles de simulação: Recurso muito útil que vem no ISIS, depois de montando o

desenho na janela de edição permite o usuário simular e testar o projeto montado, caso

tenha algo errado no projeto geralmente o ISIS abre uma janela com um relatório

informando o erro, facilitando a vida do usuário.

Circuitos retificadores

Circuito retificador é aquele que transforma um sinal de corrente

alternada em corrente contínua, ou seja, impede que haja mudança de sentido de fluxo

de corrente elétrica.

A energia elétrica disponível através das redes de distribuição apresenta-se sob a

forma de corrente alternada, pois esta é a forma mais eficaz de transmissão a longas

distâncias, entre outros motivos. Entretanto, diversas aplicações domésticas exigem o uso de

corrente contínua, como por exemplo, os aparelhos eletrônicos. É necessário, então, um

sistema que transforme de uma forma para outra. Circuitos retificadores são geralmente

utilizado em projetos de fontes de alimentação e são formados basicamente por

elementos semicondutores, tais como diodos, SCR's e outros transistores, utilizados em

configurações chamadas de retificador de meia onda e retificador de onda completa ou com

tape central, incluído na categoria de onda completa.

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Circuito retificador de meia onda:

Funcionamento do circuito

Para o ponto A positivo em relação ao ponto B o diodo está polarizado

diretamente e conduz e com isto, a corrente circula de A até B passando pelo diodo e

RL.

Para o ponto A negativo em relação ao ponto B o diodo está polarizado

inversamente e não conduz.

Tem-se corrente em RL, somente, nos semiciclos positivos de entrada. Os

semiciclos positivos passam para a saída e os semiciclos negativos ficam no diodo.

A frequência de ondulação na saída é igual à frequência de entrada.

O retificador de meia onda tem baixa eficiência.

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Circuito retificador de onda completa:

Este circuito é também denominado de retificador de onda completa convencional.

Há uma defasagem de 180º entre as tensões de saída do transformador, VA e VB.

As tensões VA e VB são medidas em relação ao ponto C (0V).

Quando A for positivo, B será negativo, a corrente sai de A passa por D1 e RL e

chega ao ponto C. Quando A for negativo, B será positivo, a corrente sai de B passa

por D2 e RL e chega ao ponto C.

Para qualquer polaridade de A ou de B a corrente IL circula num único sentido em RL

e por isto, a corrente em RL é contínua.

Somente os semiciclos positivos de A e de B passam para a saída.

A frequência de ondulação na saída é o dobro da frequência de entrada.

Circuitos com ponte retificadora

São nada mais que quatro diodos interligados dentro de uma única cápsula. É usada

para substituir os quatros diodos do circuito retificador de muitas fontes de alimentação. Sua

principal vantagem é ocupar menos espaço que os diodos separados e não é necessário

transformador com derivação central para converter em onda completa. Abaixo vemos o

aspecto físico e o símbolo:

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Símbolo eletrônico de ponte retificadora Imagem de uma ponte retificadora

Funcionamento do circuito.

O retificador em ponte dispensa o uso do transformador com tomada central e com

isto, pode-se ter um retificador de onda completa ligado diretamente à rede elétrica.

Quando A é positivo em relação a B, a corrente sai de A passa por D1, RL, D3 e chega ao

ponto B.

Quando A é negativo em relação a B a corrente sai de B passa por D2, RL, D4 e chega ao

ponto A.

Conduzem somente dois diodos de cada vez.

Quando o ponto A é positivo D1 e D3 conduzem.

Quando o ponto A é negativo D2 e D4 conduzem.

Para qualquer polaridade de A ou de B a corrente IL circula num único sentido em

RL e por isto, a corrente em RL é contínua. Somente os semiciclos positivos

passam para a saída.

A frequência de ondulação na saída é o dobro da frequência de entrada

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Simulação do circuito retificador no Protheus-ISIS

Fizemos uma simulação de um circuito retificador no Protheus-ISIS alimentando com

uma tensão de pico de 16,5V e com uma carga resistiva de 470Ω.

Formas de onda de saída:

Canal A: Saída de onda da corrente antes da retificação;

Canal B: Saída de onda da corrente depois da retificação.8

Filtros

Um filtro tem como função selecionar, rejeitar ou igualar uma ou várias gamas de

frequência de um sinal elétrico. Filtros são muito comuns em circuitos elétricos e eletrônicos,

sendo amplamente utilizados sem sistemas de alimentação, de telecomunicações, de controle,

aquisição e processamento de sinais áudio, etc.

Os filtros elétricos podem ser classificados em cinco grupos básicos de acordo com

sua resposta em função da frequência ao sinal aplicado, sendo: passa- baixa, passa-alta, passa-

banda, rejeita-banda e passa-tudo. Os filtros passivos são aqueles construídos

com resistores, capacitores e indutores. Um exemplo de filtro passivo é o filtro capacitivo, que

consiste num capacitor em paralelo com a carga para se obter uma tensão AC/DC ou de CC

(corrente contínua) de baixa ondulação.

Filtragem Capacitiva:

Segue abaixo a simulação do circuito retificador com os mesmo valores anteriores,

porém utilizando um filtro capacitor de 1000uF.

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Forma de onda de saída:

Canal B: Saída de onda da corrente depois da retificação com filtro capacitivo.

Desafio:

Projetar simular uma fonte tensão que converte corrente alternada em corrente continua.

Abaixo a o projeto de uma fonte tensão que converte 127V AC para 12V DC:

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Bibliografia:

SMITH, Kenneth C.; SEDRA, Adel S.. Microeletrônica. 5ª ed. São Paulo: Pearson - Prentice

Hall,

2007, v.1.

Circuitos elétricos: Corrente Contínua e Corrente Alternada: Teoria e Exercícios/Otávio

Markus—8.ed.—São Paulo: Érica,2008.

http://www.deetc.isel.ipl.pt/electronica/leic/fae/teoria/generalidades/fonte_tensao.htm

http://www.electronica-pt.com/

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