8/6/2019 Medicao_Valores_Eficazes

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Unidade de Ensino SuperiorDepartamento de Engenharia ElétricaCurso: Engenharia Elétrica Semestre: 1/2011Disciplina: Laboratório de Sistemas de MediçãoProfessor: Marcelo Martins Stopa

UTILIZAÇÃO DE CIRCUITOS RETIFICADORES NA MEDIÇÃODE VALORES EFICAZES DE SINAIS

Previsão

1 (uma) aula.

Objetivos

-  Estudo e caracterização da operação de um retificador de onda completa de precisão namedição de valores eficazes de sinais.

-  Comparação com um instrumento de medição de “valor eficaz verdadeiro” (“TrueRMS”).

Preparação

 Defina do ponto de vista físico e matemático valor eficaz de um sinal. Considere quea forma de onda a ser medida possui, além da fundamental de 60 Hz, componentesharmônicas (ver slides unid IV – Medição de Potência);

 Descrever as principais implementações utilizadas para obter o valor eficaz de umsinal (consultar o Cap. 2 do livro do Schnell) e quais os modelos do sinais pré-supostos em cada caso;

 Explicar a diferença entre os multímetros convencionais e os do tipo “True RMS”;

 Explique de que maneira um retificador de precisão (Figura 1) pode ser utilizado paramedir o valor eficaz de um sinal alternado. Faça um esboço do circuito. Quais as

limitações desse tipo de circuito?

Figura 1: Retificador de Precisão 

  Quais as vantagens/desvantagens esse retificador possui em relação a um retificadorpassivo (focar na medição de valores eficazes de tensão);

 Deduza uma expressão para a relação saída-entrada do retificador de precisãomostrado na Figura 1. Considere que os resistores têm o mesmo valor nominal,

porém com desvios diferentes: R i  = R(1+ε 

i  ) p/ i = 1, 2, ..., 5 ;

v out 

-Vcc 

R4 

1k 

+Vcc 

D7 D1N4148 

R5 

1k 

R7 

1k 

U2 LM741 

3

2

 

6

1

5+

-

-Vcc 

+Vcc 

R6 

1k 0

U1 LM741 

3

2

 

6 1 

5 +

-D6 

D1N4148 

R3

1k 

v i 

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 Com base na expressão deduzida no item anterior, avalie o impacto da tolerância dosresistores na utilização desse circuito para medição de valores eficazes de tensão.

 Avalie as demais não-idealidades;

Material Necessário

 1 (uma) PCI ( disponível no laboratório ) c/ retificador de precisão (esquema Fig. 1);

 Plataforma NI-ELVIS II, osciloscópio digital e gerador de funções;

 1 Multímetro digital “True RMS”

 Atividades /Experimentos

 Utilizar o Gerador de Formas de onda Arbitrárias do NI-ELVIS (ARB) para geraruma forma de onda com as seguintes componentes:

Componente Amplitude [V] Freqüência [Hz]

1 (Fundamental) 1 60

2 (5º harmônico) 0,07 300

3 (7º harmônico) 0,04 420

  Aplicar a forma de onda gerada no item anterior na entrada do retificador de precisãoe medir o valor médio da tensão em sua saída (utilize para isso um voltímetro deBob. móvel e ímã permanente). Multiplicar a saída pelo fator de forma (1,11) paraobter o valor eficaz do sinal de forma semelhante ao que faz um voltímetroconvencional. Meça, agora, o valor eficaz da forma de onda gerada através domultímetro “True RMS”.

 Utilizando o osciloscópio, registrar as formas de onda na entrada e na saída docircuito retificador. Utilize-as para avaliar as imperfeições/distorções ocasionadas poresse circuito (observar possíveis diferença nos picos relacionados aos semi-ciclospositivo e negativo do sinal de entrada, tensão reversa nos diodos, etc..) ;

   Aplicar na entrada do retificador um sinal senoidal (usar o gerador de funções“tradicional”) e, variando a freqüência, obter pontos suficientes (cerca de 10 pontos)para plotar a resposta em freqüência do retificador de precisão (o espaçamento entreos pontos na escala de freqüências têm de cobrir toda a faixa de passagem doretificador);

 Comparar os resultados obtidos através do retificador de precisão com aquelesindicados pelo multímetro “true-rms” e com os valores teóricos (calculado com basenas componentes do sinal).

Referências Bibliográficas

-  Schnell, Láslo, Technology of Electrical Measurements. Ed. Prentice Hall, New York,1994;

-  Millman, Grabel . Microelectronics. Ed Mc Graw-Hill, vol.2 p. 935-937;

-  Notas de Aula e transparências dos professores.

-  National Instruments,   NI Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite II (NI- ELVIS II) User Manual , 2008, disponível em www.ni.com/manuals em 10/02/2009.

-  National Instruments,   NI-ELVIS II Specifications , 2008, disponível em www.ni.com/manuals em 10/02/2009.