Curso PROTEUS Módulo 01

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Curso ProteusISIS

Introdução - Instrumentos (Amperímetro CC - Voltímetro CC) e Componentes para Analise de Circuitos em CC

Instrumentos (Amperímetro AC - Voltímetro AC-Gerador de Funções-Osciloscópio-Traçador do Diagrama de Bode) e Componentes para Analise, Construção e Simulação de Circuitos em CA e

circuitos eletrônicos básicos

Instrumentos e componentes (CI's) para Analise, Construção e Simulação de Circuitos Digitais

Analises SPICE e instrumentos avançados (Analisador de Distorção-Analisador de Rede-Analisador de Espectros)

Autor

http://www.eletronica24h.com.br/CursoProteus/Indice%20Geral.htm [6/6/2009 14:01:38]

http://www.eletronica24h.com.br/CursoProteus/ParteII%20Isis/IndiceEletronica.htm

http://www.eletronica24h.com.br/CursoProteus/ParteIII%20Isis/IndiceDigital.htm

http://www.eletronica24h.com.br/CursoProteus/ParteIV%20Isis/IndiceSPICE.htm

http://www.eletronica24h.com.br/CursoProteus/ParteI%20Isis/Aulas/autor.html

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Proteus - ISIS Módulo 1 - Circuitos em CC

Este é um curso introdutório, isto é, apresenta o essencial para que você possa dar inicio à analise de circuitos em corrente contínua, mas para isso você deve ter os conhecimentos de eletricidade básica para compreender as lições. Procure sempre repetir os exemplos especificando outros valores.

ÍNDICE DE AULAS

Aula01 Iniciando

Aula02 Inserindo Componentes e Instrumentos

Aula03Conectando os Componentes e Simulando o Circuito

Aula04 Outros Componentes

Aula05 Exemplos de Circuitos

Aula06 Animações

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Modulo 1: Circuitos em CCAula01: Iniciando

O Que é o Proteus

O Proteus é um conjunto de ferramentas EDA (Electronic Design Automation ) reunidas em um único pacote, combinando captura esquemática, ISIS, (Intelligent Schematic Input System), simulação,ProSpice, (SPICE Simulation Program with Integrated Emphasis), layout de PCB, ARES, (Advanced Routing and Editing Software) e simulação de projetos eletrônicos baseados em microcontroladores, VSM, (Virtual System Modelling).

O ISIS é certamente o coração do Proteus e trabalha em conjunto com a ferramenta de simulação, ProSpice, isto é, construído o esquemático, a partir da mesma tela pode ser feita a simulação.

Abrindo o Proteus

Na realidade o que você abrirá será um dos pacotes oferecidos pelo Proteus (ISIS, ProSpice, ARES, VSM). Como o ISIS e o ProSpice trabalham em conjunto, abrindo um, o outro estará disponível, por isso é que na lista na figura01, aparece só o ISIS e o ARES. O ARES é a ferramenta de layout.

Figura01: Lista contendo os ícones para iniciar o ISIS (esquemático) e o ARES (Layout)

Abrindo o Editor de Esquemático

(ISIS)

Para entrar no ISIS, selecione Proteus 6 Professional no grupo de programas, em seguida clique em ISIS 6 Professional ,figura01, que será mostrada a tela inicial do ISIS (ProSpice) a seguir.

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A Tela de Entrada do ISIS

A seguir a tela inicial do ISIS, que será a interface entre você e o programa para desenhar esquemáticos e efetuar simulações. Procure entendê-la o máximo possível.

Figura02: Tela inicial do ISIS

Atenção!!! A área de trabalho é a área delimitada pelo retângulo azul, o seu tamanho pode ser alterado.

Você pode observar que alguns dos ícones e menus que existem nesta tela são conhecidos de outros programas que trabalham com Windows (Janelas). Por exemplo, temos a Barra de Título, na qual aparece o nome do arquivo atual. No caso o arquivo Circuito 1.

Barra de titulo

Temos o Menu Principal, (vamos chamar assim), que permite a seleção de comandos como em outras aplicações Windows (Janelas)

Menu Principal


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O Menu Principal pode se desdobrar em outros submenus como indicado na Figura 03.

Figura03: Menu Tools (ferramentas) se desdobrando em outros submenus

Atenção!! O Menu Principal não pode ser

escondido.

Assim como em outras aplicações que usam Windows, a Barra de Ferramentas de Comando é uma alternativa de acesso ao Menu Principal.

Barra de Ferramentas de Comando

A Barra de Ferramentas de Comando se divide, do ponto de vista funcional em:

Comandos de Arquivo (File) / Impressão (Print)

Comandos de Visualização (Display)


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Ferramentas para Projeto (Design Tools)

Comandos de Edição

A Barra de Ferramentas de Comando pode ser deslocada para qualquer dos cantos da tela (Sugiro deixar na posição Default) e pode ser escondida. Para esconder a Barra de Ferramentas de Comando ir em View (Ver)>> Toolsbar e em seguida desselecione o que deseja esconder.

( a ) ( b )

Figura04: ( a ) Menu View (Ver) ( b ) Selecionando a janela Show/Hide (Mostrar/Esconder)

Clique para obter o arquivo de simulação: Show/Hide ToolsBars

Vamos iniciar os nossos estudos do ISIS/PROSPICE desenhando um circuito bem simples, constituído de uma bateria e de dois resistores ligados em serie. Os conceitos que serão introduzidos serão os mesmos para um circuito mais complexo, portanto procure compreender bem essa parte inicial.


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Modulo 1: Circuitos em CCAula02: Inserindo Componentes e Instrumentos

Construindo um Circuito

Para construir um circuito, de preferência você já deve ter o rascunho desse circuito. Comecemos com um circuito resistivo série como o da figura05.

Exemplo1: Circuito série em CC

Seja um circuito constituído por duas resistências em série, uma de 3KOhms, R1, e outra de 2KOhms, R2, alimentado por uma bateria de 15V. Inicialmente vamos calcular as tensões nas resistências e a corrente no circuito. De acordo com a teoria a resistência equivalente será igual a 5KOhms e, portanto a corrente no circuito ser á igual a 15V/5KOhms =3mA e, portanto a tensão em cada resistência será igual.

U1=3mAx3KOhms=9V U2=3mA.2KOhms=6V

A seguir na figura05 o circuito com os instrumentos (amperímetro e voltímetros) conectados.

Figura05: Circuito serie para exemplo 01

Você deve estar questionando a cor do fundo (branco) e a falta da grade. Esses itens também podem ser reconfigurados. Para adicionar/retirar a grade ir no menu principal em View (Ver) >>> Grid (Grade) ou use a tecla G do teclado. Experimente.


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Para mudar a cor do fundo ir em Template >>> Set Designs Default e selecione a cor para Paper Colour (Cor do papel), Grid Dot Colour (Cor dos Pontos da Grade), etc. Mude para a cor desejada. Experimente.

( a ) ( b ) Figura06: ( a ) Template selecionado ( b ) Mudando a cor do papel (Paper Colour)

Inserindo um Componente

Para inserir componentes na área de trabalho (dentro do retângulo azul na figura 2) clique no ícone Component (Componente), veja figura a seguir. Aparecerá uma subjanela, Seleção de Dispositivos, na qual você poderá adicionar componentes (inicialmente estará vazia), veja figura a seguir.

( a ) ( b )

Figura06: ( a ) Ícone Component ( b ) Janela Seleção de Dispositivos


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Para adicionar um componente clique em P (onde aparece P e L), ou tecle P no teclado. Aparecerá a janela Pick Devices (Escolher Dispositivos). Nesta janela, em Category (Categoria) escolha Miscellaneous (Miscelânea) e na subjanela Device (Dispositivo) escolha BATTERY (Bateria) ou CELL. Dê OK, será inserido o dispositivo Bateria na sua lista.

Figura07: Janela Escolher Dispositivos (Pick Devices), adicionando Bateria

Observe que, nesta janela à direita aparece o símbolo do dispositivo e abaixo a informação relativa ao encapsulamento do dispositivo (PCB Package), no caso da bateria essa informação não existe. Essa informação é importante quando for feito o layout no ARES.

Os resistores se localizam em dois locais na janela Category:

● Modeling Primitives ou

● Resistors.


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Em Modeling Primitives, na janela Devices selecione.

Dê OK

Será adicionado RESISTOR na lista.

Selecionando Resistors aparecerá uma lista em Sub Category com diversas possibilidades, selecione Generic.

Dê OK Será adicionado RES na lista.

Figura08: Janela Escolher Dispositivos (Pick Devices), adicionando Resistor

Observe que a janela informa, em PCB Preview, a distancia entre o seus terminais, RES40 significa uma distancia de 0,40 polegadas entre terminais. Caso você esteja desenvolvendo um projeto para em seguida fazer o layout no ARES, deve escolher o dispositivo com tamanho adequado (em geral tem a ver com potencia a distancia entre terminais).


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Após ter adicionado os dois componentes a lista com dispositivos ficará assim:

( a ) ( b ) ( c ) Figura09: Seleção de Dispositivos com a adição de três componentes ( a ) Bateria multicelula ( b ) Bateria célula simples ( c )

Resistor

Atenção !!! Na janela Pick Devices a você pode usar Keywords para procurar o componente. Por exemplo, para procurar resistores insira Resistor.

Exercício 2: Abra o arquivo em branco a seguir inserindo os três componentes (Battery, Cell e Resistor) na lista de componentes.

Clique para obter o arquivo de simulação: Adicionando Componentes na Lista de Componentes

Inserindo uma Fonte CC na Área de Trabalho

Na lista de Seleção de Dispositivos selecione Battery e em seguida clique com o botão esquerdo na área de trabalho, será inserido uma bateria. A bateria inserida tem valor default de 9V, para mudar para 15V clique em cima do símbolo aparecerá a janela Edit Component (Editar Componente), em Voltage (Voltagem) mude para 15V. Dê OK.

A outra alternativa para fonte CC é o componente chamado CELL. Experimente digitar esse nome em Keywords . Atenção!! Para editar as propriedades do componente você de deve colocar no modo de edição (seta preta). Atenção!!! A referencia de componentes (Component Reference) deve ser obrigatoriamente diferente, você deve colocar (se o software não o fizer) os nomes BAT1,BAT2,BAT3,etc. ISIS automaticamente especifica a Referencia de Componente (Component Reference) se no menu Tools estiver selecionado Real Time Annotation. Experimente


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Figura10: Mudando o valor da tensão da bateria

Deslocando um Componente

Para deslocar qualquer componente, selecione o componente clicando com o botão direito e em seguida arraste-o (clique e segure) com o botão esquerdo para a nova posição. Caso deseje esconder o nome da referencia (BAT1) clique em Hidden (esconder) na figura10. Caso necessário use ZOOM para aumentar ou use o controle central do mouse. Experimente.

Inserindo Resistores na

O procedimento é semelhante ao visto para bateria, observando que o valor default é 10K e a posição default é horizontal. Mude o valor para 3K (R1) e o outro para 2K. As duas caixas de edição de valor para os dois tipos de resistores são mostradas a seguir.

Figura11: Caixas de edição do componente resistor ( a ) RESISTOR ( b ) RES

Após a mudança dos valores o seu circuito deve ficar assim:


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Figura12: Circuito após posicionamento dos resistores e bateria

Girando um Componente

Vamos girar R2 para ficar na vertical. Para girar um componente você deve primeiro selecionar o componente, clicando com o botão direito ele será selecionado (ele ficará vermelho), em seguida use as ferramentas de controle de orientação à esquerda e abaixo da tela.

Após girar R2 o circuito ficará assim.

Figura13: Circuito após girar R2

Inserindo os Instrumentos

Deveremos inserir os instrumentos para medir a corrente (amperímetro DC) e os voltímetros para medir as tensões em R1 e R2 (voltimetro DC).

Para inserir instrumentos clique no ícone Virtual Instruments (lado esquerdo da tela).


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Aparecerá a janela a seguir

Selecione DCAMMETER (amperímetro DC), clique na área de trabalho, selecione o amperímetro e posicione-o no local onde o mesmo será ligado.

Figura14: Posicionado o amperímetro

Insira os dois voltímetros (DCVOLTMETER) um em cima de R1 e outro ao lado de R2. Atenção!! Se ISIS estiver no Modo de Edição (Seta preta) você deve voltar para seleção de instrumentos. Clique no ícone.


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O Modo de Edição (seta preta) é para mudar características do componente!!

O seu circuito deve estar parecido com esse a seguir.

Figura15: Posicionado os dois voltímetros

Exercício 3: Insira os componentes na área de trabalho, posicionando-os como na figura15.

Clique para obter o arquivo de simulação: Inserindo Componentes na Área de Trabalho


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Modulo 1: Circuitos em CCAula03: Conectando os Componentes e Simulando o Circuito

Conectando os Componentes

Na aula anterior os componentes foram posicionados, agora iremos conectá-los.

Antes de conectar os componentes vá em Tools e verifique se Wire Auto route esta habilitado, caso não, habilite ou clique no ícone a seguir. Experimente usar sem habilitar para ver o que acontece.

Conecte primeiro o amperímetro. Para conectar dois terminais aponte o cursor do mouse para um dos terminais, aparecerá um x, clique com o botão esquerdo, desloque o mouse aparecerá uma linha, clique no outro terminal. A ligação será completada. Repita para todos os outros componentes. O seu circuito ficará como na figura a seguir.

Figura16: Circuito com todas as conexões feitas

Desconectando Dois Componentes

Para desconectar dois componentes basta apagar (deletar) o fio que os une e para isso, estando no modo de edição (seta negra), clique no fio com o botão direito (ele fica selecionado) e depois clique mais uma vez.

Apagando um Componente

O procedimento é o mesmo para deletar um fio, clicando duas vezes com o botão direito.

Editando as Características de um Fio


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Você pode colorir, escolher o tipo de fio (linha cheia, tracejada,etc) e a espessura do fio, para isso clique no fio com o botão esquerdo, aparecerá a janela a seguir. Se Follow Global estiver marcado, então o fio (wire) terá as características (line style, Width e Colour) indicadas.

Line style: estilo da linhaWidth: Espessura da linhaColour: cor da linha

Figura17: Configurando um fio

Para mudar as características desselecione Follow Global e escolha o Estilo da Linha (Line style), Espessura da Linha (Width) e a Cor (colour) em Line Attributes (Atributos da Linha) e mude para a desejada.

Efetuando uma Simulação

Antes de iniciar a simulação é necessário configurar os instrumentos (amperímetro e voltímetro). No caso do amperímetro selecione a escala de Miliamp. No caso do voltímetro deixe em Volts e com resistência interna (Load Resistance) de 100M.

( a ) ( b )

Figura18: Configurando ( a ) o amperímetro ( b ) O voltímetro

Podemos iniciar a simulação, para isso pressione o botão de iniciar a simulação (primeiro botão à esquerda).

Botão de play - Iniciar a simulação


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Botão de Passo (Step) - Permite avançar a simulação passo a passoBotão de Pausa - Pausa momentaneamente a simulação Botão de fim de simuilação

A seguir o circuito com os valores simulados.

Figura19: Circuito com os valores simulados

Clique para obter o arquivo de simulação: Meu Primeiro Projeto

Para ver o sentido das correntes vá em System>> Set Animation Options e em Show Wire Current With Arows

Veja como fica a simulação do circuito da figura19.


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Figura20: Circuito com os valores simulados com a indicação do sentido da corrente

Atenção!! Para melhor visualização use as Ferramentas de Visualização

Salvando o Projeto

Após ter construído e simulado o seu projeto é hora de salvá-lo para posterior uso. Para salvar o seu projeto escolha uma pasta, com nome, vá em File >>> Save Design ou Save Design As.

Figura21: Salvando o projeto na pasta Arquivos


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Abrindo o Projeto

O processo de abrir um projeto é contrario ao de salvar. Para abrir um projeto vá em File >> Load Design e procure a pasta onde você o salvou, no exemplo, a pasta Arquivos em seguida selecione-o e clique em Abrir.

Figura22: Abrindo um arquivo salvo

Começando um Novo Projeto

Para começar um novo projeto vá em File>> New Design.

Atenção!! Para um novo projeto, a sua Seleção de Dispositivos estará vazia. Como sugestão, crie um projeto com os principais componentes que você sempre usa (resistor, diodo, capacitor, transistor, etc) e use Save Design As para cada novo projeto.


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Modulo 1: Circuitos em CC Aula04: Outros Componentes

Outros Componentes Básicos

A seguir mostraremos mais componentes usados em CC, tais como: potenciômetro, lâmpada, chaves de controle, etc.

O Potenciômetro

Existem vários tipos de potenciômetros, incluindo um que permite interação (Interactive Potentiometer). Para adicionar potenciômetros à sua lista (clique P no teclado para a cessar a janela Pick Device – Escolher Dispositivos). Digite pot em Keywords, aparecerá a janela da figura a seguir.

Obs: Todo componente no qual \aparece o nome Interactive permite modificações durante a simulação.

Figura23: Inserindo um potenciômetro interativo

Existem dois potenciômetros interativos (permite que você mude o valor durante a simulação), POT-LIN e POT-LOG, escolha POT-LIN e dê OK. Iniciada a simulação, para variar a resistência aponte o mouse para uma das setas que estão do lado do potenciômetro (veja que na ponta do mouse aparece o símbolo de + ou -), em seguida clique, você verá que o cursor se desloca no sentido da seta, variando a resistência.


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Figura24: Potenciômetro interativo

Exemplo2: Vamos construir um circuito que permita mostrar o funcionamento do potenciômetro. No circuito a seguir a tensão do cursor ao pólo negativo é variável de 0 a 6V. A tensão no voltímetro muda de valor em função da posição do cursor. Experimente.

As figuras a seguir mostram o potenciômetro em 3 posições.

( a ) ( b ) ( c )

Figura25: Potenciômetro interativo com o cursor ( a ) no meio ( b ) extremidade superior ( c ) extremidade inferior

Clique para obter o arquivo de simulação: O potenciômetro Interativo

Lâmpadas

Existem vários tipos de lâmpadas entre eles a interativa (quando ligada acende). Para inserir uma lâmpada, abra a janela Pick Devices (Escolher Dispositivos) e escolha Opelectronics >>Lamps ou simplesmente digite Lamp em Keywords.


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Figura26: Inserindo uma lâmpada

Chaves

Existem diversos tipos de chaves que interagem (Mudam de posição). Para inserir chaves, abra a janela Pick Devices (Escolher Dispositivos) e escolha Switches & Relays >> Switches. Escolha a chave a ser usada. Experimente varios modelos de chaves.

Figura27: Inserindo uma chave

Exemplos: Clique no link a seguir para abrir um arquivo com alguns exemplos de chaves e lâmpadas.


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Clique para obter o arquivo de simulação: Chaves e Lampadas

Dispositivos Sonoros

Existem alguns dispositivos ativos que emitem sons através da placa de som do seu PC, entre eles encontramos: Alto Falantes e Buzzers.

Figura28:Dispositivos que emitem sons

Exemplos: Clique no link a seguir para abrir um arquivo com alguns exemplos de sons.

Clique para obter o arquivo de simulação: Sons

Fusível

O fusível interativo se rompe quando a corrente exceder o valor especificado.


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Figura29: Fusíveis

Exemplos: Clique no link a seguir para abrir um arquivo com a aplicação de fusivel.

Clique para obter o arquivo de simulação: Fusíveis

Aula03 Índice Aula05


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Modulo 1: Circuitos em CCAula05: Exemplos de CircuitosAula04 Índice

A seguir daremos alguns exemplos de circuitos em CC

Instalação Elétrica

Em uma instalação elétrica todos os dispositivos estão ligados em paralelo na mesma tensão. A instalação é protegida por um fusível, cada dispositivo consome uma corrente. Abra o arquivo e verifique todas as possibilidades ligando as chaves. Para que combinações o fusível queima?

Figura30: Instalação elétrica

Clique para obter o arquivo de simulação: Instalação Elétrica

Controle de Motor CC

O circuito a seguir mostra como mudar a rotação de um motor de corrente continua variando a tensão aplicada no mesmo e como reverter a rotação invertendo a polaridade aplicada no mesmo.


http://www.eletronica24h.com.br/CursoProteus/ParteI%20Isis/Aulas/Aula06.htm


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Figura31: Controle de velocidade e de sentido da rotação

Clique para obter o arquivo de simulação: Motor Elétrico

Aula04 Índice


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Capitulo I – Circuitos em CCAula01: AnimaçõesÍndice Aula02

Efeitos de Animação

Existem vários dispositivos que permitem interação ou animação no ISIS e essas animações podem ser configuradas em System>>Animation Options.

O Estado Lógico dos Pinos

Se Show Logic State of Pins estiver habilitado, o estado lógico de cada terminal em um circuito lógico será representado por um retângulo colorido. As cores default são azul para nível 0, vermelho para nível 1 e cinza para tristate. As cores podem ser mudadas em Template>> Set Design Defaults.

http://www.eletronica24h.com.br/CursoProteus/ParteI%20Isis/aulas/Aula06.htm (1 of 3) [6/6/2009 14:27:02]

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Mostrar a Tensão do Fio

Se Show Wire Voltage by Colour estiver habilitado, a cor do fio corresponderá a uma tensão. Por default, vermelho maior que zero, verde zero e azul menor que zero. Veja o circuito exemplo a seguir.

Mostrar o Sentido da Corrente no Fio


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Se Show Wire Currente With Arrows estiver habilitado então será mostrado o sentido da corrente no fio se está exceder um valor (Currente Threshold) que por default é 1µA e que pode ser mudado indo em System>>Animation Options. Veja na figura acima.

Obtendo Informações dos Componentes

É possível obter informações de tensões, correntes e potencia dos componentes, para obter as informações:

● Pause a simulação

● Selecione o ícone do Multímetro

● Clique com botão esquerdo em qualquer componente, será mostrado um resumo das medidas das principais grandezas.

Veja o exemplo a seguir.


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