Circuito temporizador 2, Notas de estudo de Eletromecânica

Baixe Circuito temporizador 2 e outras Notas de estudo em PDF para Eletromecânica, somente na Docsity! SENAI Departamento Regional de São Paulo Eletrônica - REE III Eletrotécnica - Ensaios Circuitos temporizadores Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET Circuitos temporizadores © SENAI-SP, 2004 Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila SENAI-SP. DMD. Eletrotécnica - Ensaio. São Paulo, 1990 (Reparador de Equipamentos Eletrônicos III - REE-III). SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de São Paulo Av. Paulista, 1313 - Cerqueira Cesar São Paulo - SP CEP 01311-923 Telefone Telefax SENAI on-line (0XX11) 3146-7000 (0XX11) 3146-7230 0800-55-1000 E-mail Home page senai@sp.senai.br http://www.sp.senai.br Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 5 Circuitos temporizadores Apresentação O objetivo que norteou a elaboração do material didático Circuitos temporizadores foi a apresentação em uma forma organizada, clara e objetiva, dos aspectos fundamentais da eletrônica e da eletrotécnica. Esperamos que esse manual sirva como instrumento de apoio ao estudo de uma matéria essencial nesses campos. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET6 Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 7 Relés em circuitos eletrônicos com retardo de tempo Resumo Relé é um componente eletromecânico que efetua a comutação de seus contatos pela ação de um campo magnético. É composto basicamente de três elementos: bobina, contatos e circuito magnético. Funcionamento Quando uma tensão de excitação é aplicada à bobina do relé, uma corrente circula através da bobina. Forma-se, então, no núcleo um campo magnético que atrai o balancim. Este, por sua vez, fecha os contatos (atracação). A tensão aproximada de atracação corresponde a 60% da tensão nominal do relé. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET10 5. Que acontece quando uma tensão é aplicada a um relé? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 6. Calcule a tensão aproximada de tração para relés de 6V, 24V e 48V. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 7. Calcule a tensão aproximada de desatracação para relés de 6V, 24V e 48V. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 8. Por que o relé é considerado um componente lógico? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 9. Qual a finalidade do emprego dos relés térmicos? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 10. O que determina a abertura dos contatos do relé térmico? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 11 11. Relacione os relé com suas características. ( ) relé polarizado ( ) relé de remanência ( ) relé reed ( ) relé temporizador ( ) relé térmico a. Funciona sob tensão reduzida e tem os contatos protegidos dentro de ampolas de vidro; b. Funciona somente se a tensão apresenta uma polaridade determinada; c. Aproveita o efeito térmico da corrente elétrica; d. Não comuta os contatos instantaneamente; e. Funciona por pulso de corrente contínua e sob efeito do magnetismo residual; 12. Desenhe e identifique os símbolos dos seguintes relés: relé polarizado, relé reed, relé retardado à repulsão, relé retardado à atração. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 13. Que determina o retardo de um relé de retardo eletropneumático? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 14. Que tipo de relé deve ser utilizado se for necessário desligar a carga após uma hora de funcionamento? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 15. Que determina o retardo do relé eletrônico de tempo? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET12 16. Qual a função do transistor num circuito eletrônico com relé temporizador? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 17. Num circuito para excitação do relé temporizador, qual é a função do diodo colocado em paralelo com a bobina do relé? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 18. Que diferença existe entre um circuito com transistor PNP e um circuito com transistor NPN? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 19. A tensão de alimentação deve ser maior ou menor do que a tensão da bobina do relé? Por quê? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 20. Assinale os parênteses com V, se a afirmativa for verdadeira e, com F, se for falsa. O circuito de retardo abaixo utiliza o tempo de carga do capacitor. Nesse caso: Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 15 3. Feita a medição da resistência da bobina com o ohmímetro, meça agora os contatos dos relés. Seguindo o modelo abaixo, desenhe os relés de que você dispõe e identifique os contatos NF com parênteses. R1 4. Aplique, aos terminais da bobina, a tensão especificada nos relés. Meça novamente os contatos e escreva abaixo os valores obtidos. R1: R2: R3: 5. Identificados os contatos, passe à verificação de comutação. Monte, pois, o circuito indicado abaixo. Observação A fonte 2 pode ser um transformador de 110V/6V, um jogo de pilhas ou outra fonte previamente ajustada para 6V. 6. Ajuste a fonte 1 para o valor da tensão especificada no relé. 7. Ligue a fonte 2 e anote o que ocorreu. 8. Ligue a chave S1 e anote o que aconteceu. 9. Verifique agora a tensão máxima de desatracação. Para isso conecte o multímetro em paralelo com a bobina do relé. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET16 10. Reduza gradativamente a tensão da fonte 1 até que ocorra a comutação. 11. Anote o valor da tensão obtida no momento da comutação. Observação O valor da tensão obtida corresponde à tensão aproximada de desatracação da bobina do relé, e deve estar entre 10 e 20% do valor da tensão nominal da bobina do relé. 12. Nos próximos passos é preciso verificar a tensão aproximada de atracação. Para isso, conecte o multímetro em paralelo com a bobina do relé. 13. Reduza a fonte 1 para 0V. 14. Ligue a chave S1 e a fonte 2. 15. Qual das lâmpadas está acesa? ( ) L1 ( ) L2 16. Aumente gradativamente a tensão da fonte 1 até que ocorra a comutação. 17. Anote o valor da tensão obtida no momento da comutação. Observação O valor da tensão obtida corresponde à tensão aproximada de atracação, e deve ficar em torno de 60 e 70% do valor da tensão nominal da bobina do relé. 18. Verifique a corrente de excitação da bobina. Utilizando a lei de Ohm, calcule a corrente de excitação da bobina do relé. 19. Aplique a tensão nominal na bobina do relé. 20. Selecione, no multímetro, um alcance de corrente que tenha o dobro do valor calculado, e meça a corrente da bobina. 21. Anote o valor da corrente da bobina e compare esse valor com o valor calculado no passo 18. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 17 Ensaio 2 Verificação do funcionamento do relé Você sabe que relé é um dispositivo que serve tanto para acionar como para controlar cargas. Agora você terá oportunidade de verificar o funcionamento do relé num circuito para acionamento de iluminação de emergência. Equipamento • Multímetro digital • Placa de contatos (protoboard) Material necessário • Relé SchracK RUB 101610 ou equivalente • Lâmpada 6V/2W • Soquete para lâmpada • Chave liga/desliga Procedimento 1. Monte o circuito indicado abaixo. 2. Verifique a tensão da lâmpada-piloto, e ajuste a tensão da fonte de acordo com o valor de tensão da lâmpada. 3. Com o voltímetro, meça a tensão de saída da fonte e mantenha-a ajustada, porém desligada. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET20 Observação Enquanto o relé está atracado, a lâmpada fica acesa. 5. Selecione no voltímetro um alcance superior a 18VCC, ligue-o entre o coletor-emissor do transistor e acione novamente S2. Que você observou no voltímetro até a lâmpada apagar? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 6. Anote o valor de VCE a. ao pulsar S2. VCE = b. quando a lâmpada apagar VCE = 7. Indique o estado do transistor nas duas condições pedidas acima. a. Transistor em b. Transistor em 8. Ajuste o valor R1 para resistência máxima e mínima, meça o tempo de retardo com o cronômetro e anote os resultados na tabela abaixo: Condição de R1 Retardo (em seg.) Valor máximo Valor mínimo 9. Com o relé desatracado (desexcitado), meça a tensão VBE do transistor (use o voltímetro eletrônico). VBE = 10. Pulse S2 para medir VBE com relé atracado (excitado). VBE = 11. Reduza a tensão da fonte para 4V. O relé funciona normalmente? Justifique sua resposta, explicando o que ocorre quando essas chaves são fechadas. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 21 Ensaio 4 Verificação da ação retardada do relé pela descarga do capacitor Assim como a ação do relé pode ser retardada pela constante RC da carga do capacitor, sua ação pode ser retardada também pela descarga do capacitor. Neste ensaio, você verificará o funcionamento do relé com ação retardada pela descarga do capacitor. Equipamento • Fonte de alimentação 0-50V • Multímetro digital • Cronômetro • Placa de contatos Material necessário • Relé Schrack ZU 20012 ou equivalente • Transistor PNP TIP 115 • Lâmpada-piloto 110V/10W • Chave reversível de 1 pólo e 2 posições • Potenciômetro linear 100kΩ sem chave • Capacitor 22µF/25V • Resistor 33Ω 1/2W • Resitor 47kΩ 1/4W • Resistor 10kΩ 1/4W • Resistor 100Ω 1/4W • Fusível • Diodo Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET22 Procedimento 1. Monte o circuito indicado abaixo. 2. Ajuste o resistor R1 para a metade de seu valor. 3. Coloque S1 na posição A. 4. Aplique 18VCC ao circuito e observe. O relé está ( ) atracado ( ) desatracado 5. Com o auxilio do multímetro, meça VCE e informe a condição do transistor. VCE = transistor em: 6. Coloque S1 na posição B e meça VCE e o tempo de retardo. VCE = t = 7. Meça VBE como relé atracado. Utiliza multímetro digital. VBE = 8. Anote o valor de VBE no momento em que o relé desatracar. VBE = Por que variou no decorrer do tempo? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 25 UJT - Transistor de unijunção Resumo O UJT é feito de uma barra de silício do tipo N, fracamente dopada, com uma junção PN. Apresenta ele três terminais: emissor (E), base 1 (B1) e base 2 (B2). As bases B1 e B2 são ligadas às extremidades da barra, e o terminal do emissor, por sua vez, liga-se ao cristal P. Veja abaixo o esquema de construção de um UJT e sua representação simbólica. O UJT é empregado em circuitos de chaveamento e osciladores Características do UJT Dentre as características do UJT, as mais importantes são: a razão n e a curva do emissor. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET26 Razão n A razão n representa a relação entre RB1 e RBB e á calculada por meio da seguinte fórmula: n = R R R R R BB 1B B21B 1B = + Curva característica do emissor do UJT A curva característica do emissor fornece a relação entre tensão e a corrente de emissor. Caracteriza-se pelo ponto de pico (Vp) e pelo ponto de vale (VV). Indica, também, as regiões de corte, de saturação e de resistência negativa. Normalmente, a curva característica do emissor é configurada como mostra o gráfico da figura a seguir. Funcionamento do UJT Para que um UJT funcione, é necessário que a junção emissor-base 1 esteja polarizado diretamente. O disparo do UJT é determinado pela tensão do ponto de pico, a qual pode ser calculada através da fórmula: Vp = n VBB + VV Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 27 Polarização do UJT A base B2 do UJT é polarizada com potencial positivo em relação à base B1 com uma tensão VBB. A junção do emissor deve ser polarizada inversamente, e a tensão emissor-base 1 (VEB1) deve ser menor que VBB. Veja a figura ao lado. UJT como oscilador de relaxação O oscilador de relaxação é um circuito multivibrador em que a freqüência é controlada pela carga ou descarga de um indutor ou capacitor através de um resistor. A figura a seguir mostra um circuito típico de oscilador de relaxação em que se utiliza o UJT. Mostra também as formas de ondas por ele geradas. A forma dente de serra da onda A é causada pela carga relativamente lenta do capacitor e sua descarga muito rápida. A forma de onda no ponto B corresponde a um pico de tensão provocado pela descarga rápida de C através de R1. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET30 11. No quadro abaixo, assinale com x as funções que pertencem ao R1 e R2. Função R1 R2 Proteger o UJT, limitando a corrente de descarga do capacitor. Estabilizar termicamente o UJT, através da variação de tensão Fornece pulsos de tensão na saída do oscilador. 12. Como pode ser dividido o período de oscilação do circuito com UJT? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Ensaio 5 Teste de um UJT Você estudou as características e o funcionamento de um UJT num circuito de relaxação. Agora você vai realizar uma tarefa para verificar se o UJT está em perfeitas condições de uso. Este teste deverá ser um procedimento usual antes de empregar o UJT no circuito. Equipamento • Multímetro analógico (VOM) Material necessário • Transistor UJT 2N2646 Procedimento 1. Com o auxílio do manual do fabricante, identifique os terminais do UJT. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 31 2. Para medir as resistências, proceda do seguinte modo: com o auxílio do ohmímetro, meça e anote os valores de: RBB Ω RB1D Ω RB1R Ω RB2D Ω RB2R Ω 3. Analise as medidas acima e verifique se os valores obtidos são procedentes. Depois, assinale os parênteses com V ou F, se as afirmações a seguir são verdadeiras ou falsas. ( ) As resistências inversas apresentam valores muito altos ou infinitos. ( ) As resistências diretas apresentam valores baixos, e o valor de RB1D é 20% superior ao valor de RB2D ( ) O valor de RBB situa-se entre 4kΩ e 12kΩ. 4. Conclua a análise feita sobre as medidas, respondendo se o transistor está em condições de ser utilizado? Justifique a sua resposta. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Ensaio 6 Levantamento da curva característica do UJT Uma das características do UJT está na curva do emissor, que apresenta uma configuração própria. Na tarefa a seguir, você aprenderá a levantar e a registrar em diagrama a curva característica do UJT. Equipamento • Multímetro • Variac • Osciloscópio de duplo traço • Voltímetro ou multímetro digital • Fonte de alimentação 0-50V • Transformador 110/12 + 12V Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET32 Material necessário • Transistor UJT 2N2646 • Resistor 100Ω 1/2W • Resistor 1kΩ/ 1W • Resistor 4,7kΩ /5W • Diodo 1N4007 • Chave liga/desliga • Placa de contatos (protoboard) Procedimento 1. Monte o circuito abaixo. 2. Ajuste o variac e a fonte em 0V. 3. Ligue o variac ao transformador. 4. Posicione os controles do osciloscópio para varredura externa. 5. Posicione o traço do osciloscópio na linha inferior do quadriculado da tela. 6. Calibre o amplificador vertical para 2,5V/div. E o horizontal para 100mV/ div. 7. Feche a chave de S1. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 35 3. Aplique 25Vcc na entrada do circuito e feche S1. 4. Conecte o canal 1 do osciloscópio sobre o capacitor C. Observação Lembre-se de que o terminal massa do osciloscópio deve estar conectado à massa do circuito. 5. Ajuste a base de tempo horizontal até obter de 2 a 3 ciclos. Mantenha-a calibrada. 6. Meça a tensão de pico a pico. Anote o valor obtido e o alcance utilizado. Tensão: Vpp/capacitor = Alcance vertical: Vpp/div. = 7. Observe a forma da onda e complete o diagrama abaixo . Indique a base de tempo utilizada. Base de tempo horizontal: 8. Calcule a freqüência dos pulsos gerados. Freqüência: Hz 9. Assinale no quadro do passo 7 os pontos de tensão de disparo e a tensão de vale do UJT. 10. Mantendo o canal 1 ligado, conecte o canal 2 do osciloscópio em B1, ou seja, na saída do sinal. 11. Meça a tensão de pico a pico. Anote o valor obtido e o alcance utilizado. Tensão: Vpp em R2 = Alcance vertical: Vpp/div. = Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET36 12. Observe a forma da onda e complete o diagrama abaixo. Indique a base de tempo utilizada. Base de tempo horizontal: 13. Calcule a freqüência dos pulsos gerados. Freqüência: Hz 14. Sobreponha, no osciloscópio, os dois diagramas e verifique se o ponto de disparo corresponde aos gráficos que você desenhou. 15. Qual a forma de onda gerada pelo UJT ? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 16. Altere o ajuste do potenciômetro e calcule a freqüência do oscilador. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 37 Multivibrador biestável controlado por UJT Resumo O multivibrador biestável ou flip-flop serve para gerar pulsos de controle. O circuito do multivibrador biestável compõe-se de dois transistores: um saturado e outro em corte. O circuito que segue mostra os transistores em situação estável. Para mudar a condição dos transistores, é necessário um pulso externo. A base de um transistor é polarizada a partir da VCE do outro. O transistor que estiver saturado mantém o outro em corte por falta de polarização em VBE. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET40 Disparo simétrico pela base Utiliza-se aqui um circuito diferenciador acrescido de diodos. Veja a figura abaixo. O pulso de disparo é enviado à base do transistor saturado porque a tensão no coletor do transistor em corte provoca o bloqueio do diodo associado à sua base. Na subida do pulso de disparo, a tensão em A é mais positiva do que em B. A corrente de carga do capacitor através de RV3 gera um pulso positivo em forma de agulha em V3. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 41 Na transição negativa ou de descida, a corrente de descarga do capacitor circula em sentido contrário e gera um pulso negativo que chega à base e leva V1 da saturação ao corte. A figura a seguir mostra as formas de ondas do multivibrador submetido a uma sucessão de pulsos aplicados pelo circuito de disparo pela base. Como podemos observar, as ondas estão defasadas em 180º. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET42 A troca de estados do biestável ocorre a cada transição negativa do pulso de disparo. A freqüência dos pulsos nos coletores dos transistores é a metade da freqüência dos pulsos de disparo. Por isso, o multivibrador biestável é considerado um divisor de freqüência. Conforme podemos observar na figura a seguir, quando a tensão em C3 atinge o valor Vp, o UJT dispara. A descarga de C3 sobre R6 gera um pulso de tensão em forma de agulha. A tensão do emissor eleva-se, e o transistor saturado entra em corte e comuta o flip-flop. O UJT fornece pulsos que determinam a freqüência do multivibrador. E a freqüência fornecida pelo multivibrador corresponde à metade da freqüência dos pulsos do UJT. A freqüência de oscilação do UJT é determinada pela constante RC: C3 (R7 + R8). Essa freqüência pode ser ajustada quando variar o valor de R8. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 45 7. Sublinhe as palavras que completam de modo correto as seguintes afirmações: a. A freqüência do multivibrador eqüivale ao dobro /à metade da freqüência de pulsos provenientes do UJT. b. A freqüência do UJT é dada pela constante RC e pode ser ajustada variando o valor do resistor/transistor. c. Se no circuito for empregados transistores PNP, deve-se inverter a polaridade da tensão da fonte e empregar um UJT canal N/canal P, para que ocorra o disparo 8. Calcule as freqüências máximas e mínima de oscilação de um circuito que possui um resistor de 47KΩ em série com um potenciômetro de 100KΩ e um capacitor de 0,1µF. Ensaio 8 Verificação do funcionamento do multivibrador biestável disparado por UJT No capítulo anterior, você aprendeu teoricamente como funciona o multivibrador. Você aprendeu também que o multivibrador biestável pode ser acionado por um transistor UJT. Agora você vai comprovar experimentalmente o que você estudou na parte teórica. Através desse ensaio será possível atingir os seguintes objetivos: • Verificar o comportamento de cada transistor do multivibrador; • Verificar o disparo do multivibrador através do UJT, observando a relação de freqüência entre o oscilador de relaxação e o multivibrador. Equipamento • Fonte de alimentação 0-50VCC • Osciloscópio • Voltímetro eletrônico Material necessário • Resistor 33Ω 1/4W • Resistor 330Ω 1/4W • 2 resistores 560Ω 1/4W • Resistor 1KΩ 1/4W • 4 resistores 15KΩ 1/4W Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET46 • Resistor 22KΩ 1/4W • Potenciômetro 100KΩ 1/2W • 2 capacitores 0,0015µF • Capacitor 0,1µF • 2 transistores BC 549 • UJT 2N2646 • Placa de contato (protoboard) • Fios para conexões • 2 chaves liga/desliga Procedimento (1º parte: comportamento dos transistores). 1. Monte o circuito abaixo. 2. Desligue S1 e S2. 3. Ajuste R11 para 50KΩ. 4. Aplique 20Vcc ao circuito e ligue apenas S1. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 47 5. Com o osciloscópio, verifique no coletor de V1 se o multivibrador está gerando sinal. ( ) sim ( ) não 6. Com o voltímetro, meça a tensão nos coletores de V1 e V2,com relação à massa. VC1 = V V 12C = V 7. Meça e anote as tensões ente coletor-emissor e base emissor de cada transistor. indicando o que está saturado e o que está em corte. V1 VCE = V V2 VCE = V VBE = V VBE = V ( ) saturado ( ) saturado ( ) em corte ( ) em corte 8. Mantendo S2 aberta, provoque a comutação dos transistores V1 e V2. 9. Meça e anote novamente as tensões coletor-emissor e base-emissor dos transistores, indicando qual está saturado e qual está em corte. V1 VCE = V V1 VCE = V VBE = V VCE = V ( ) saturado ( ) saturado ( ) em corte ( ) em corte 10. Descreva o método que você empregou para combater o biestável. Observação Mantenha o circuito montado e passe para a realização da segunda parte do ensaio. Procedimento 2º parte: disparo do multivibrador pelo UJT. 11. Mantenha o circuito montado e ligue a chave S1. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET50 Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 51 CI 555 como multivibrador monoestável, astável e gerador de rampa Resumo CI 555 O CI 555é um circuito integrado que pode ser operado como multivibrador monoestável, astável e como gerador de rampa. Trata-se de um circuito constituído por resistores, comparadores, um biestável (ou flip- flop de controle), transistores e reforçadores. Veja abaixo diagrama de blocos. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET52 Esses blocos acomodam-se numa única pastilha de silício com oito ou quatorze pinos. Funcionamento Ao se aplicar um pulso negativo de disparo no pino 2 do CI, ocorre um pulso positivo na saída do comparador 2. Esse pulso altera o estado do biestável, tornando a saída Q = 0V. Em conseqüência faz surgir um nível alto na saída do circuito integrado (pino 3) e faz com que o transistor V1 entre em corte. Para modificar a condição anterior, basta aplicar um nível de tensão superior a 2/3 de VCC na entrada não inversora do comparador 1 (pino 6). Essa tensão, chamada de tensão limiar, gera um pulso positivo na saída do comparador 1. Esse pulso reposiciona o flip-flop de controle. Por sua vez, a saída Q do flip-flop passa ao nível alto e faz V1 saturar, conectando, assim, o pino 7 à massa. A mesma saída Q alimenta o reforçador/inversor e leva o pino 3 ao nível 0V. CI 555 como multivibrador monoestável Para disparar o monoestável, é necessário aplicar um pulso negativo ao pino 2. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 55 Durante a operação, a tensão sobre o capacitor varia de 2/3 (carga) a 1/3 (descarga) de VCC. Obtém-se o tempo de carga de C2, por meio da fórmula: t1 = 0,693 . (R1 + R2) . C2 O ciclo de descarga corresponde a um período de tempo dado por: t2 = 0,693 . R2 . C2 O ciclo total de carga e descarga (em segundo) será de: T = 0,693 . (R1 + 2R2) . C2 Assim como a freqüência de saída será dada por: f = ( ) C . 2R R 1,443 21 + Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET56 Gerador de rampa linear com CI 555 Com o CI 555, obtém-se a função rampa a configuração monoestável. Para isso, basta substituir o resistor de carga por um fonte de corrente constante. A tensão de saída em forma de rampa linear é obtida sobre o capacitor C1. Exercícios 1. Cite os dois empregos do CI 555 estudados até agora. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2. Que tipo de pulso é necessário para disparar o CI 555? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3. Que tensão deve ser aplicada ao pino 6 para inverter a condição de corte de V1? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 57 4. Trace, no gráficos abaixo, os pulsos produzidos nos pontos indicados no diagrama de blocos de um CI 555 em funcionamento. 5. Assinale os parênteses com V as afirmativas verdadeiras e com F, as falsas. Quando o CI 555 funciona como multivibrador monoestável: ( ) Na condição inicial, C1 mantém-se descarregado, pois o transistor V1 está em corte; ( ) Para disparar o monoestável, é necessário aplicar um pulso positivo ao pino 2; ( ) Com V1 em corte, o capacitor C1 será carregado através de R1, segundo a constante de tempo RC. As tensões de polarização dos comparadores: ( ) correspondem a 1/3 e 2/3 de VCC; ( ) são fornecidas pelo divisor de tensão; ( ) correspondem às duas tensões limiares do resistor; ( ) não são responsáveis pela definição do intervalo do tempo de carga do capacitor. 6. Por que o pino 4 deve ser conectado à VCC? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET60 13. Qual a variação de tensão sobre o capacitor durante a operação do multivibrador? Represente essa variação na forma de gráfico. 14. Quando se usa um CI 555 como multivibrador astável, que é necessário para que ele gere uma onda quadrada simétrica? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 15. Qual a forma de onda produzida por um gerador de rampa linear? __________________________________________________________________ 16. Qual a função do gerador de rampa? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 17. Como se obtém a função rampa com o CI 555? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 18. Explique com suas palavras por que a corrente do coletor IC mantém-se constante. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 19. Que componente do circuito estudado fornece a tensão de saída em forma de rampa linear? __________________________________________________________________ Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 61 Ensaio 9 Verificação do funcionamento do CI 555 e da tensão limiar O CI 555 pode operar como temporizador e como oscilador de relaxação. Mas antes de utilizar o CI 555 no circuito convém verificar suas condições de funcionamento. O ensaio a seguir tem como objetivo mostrar como se faz para testar o CI 555 e como se verifica os valores da tensão limiar. Equipamento • Fonte CC de 0-50V • Multímetro digital • Placa de contatos Material necessário • CI 555 • 3 resistores 10KΩ 1/4W • Potenciômetro linear 10KΩ sem chave • Capacitor de poliéster 0, 1µF / 100V • LED FLV 110 • Resistor 560Ω 1/4W Procedimento 1a parte: Verificação do funcionamento do CI 555 1. Polarize o CI 555, conforme mostra a figura a seguir. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET62 2. Aplique 12VCC ao CI e observe a polaridade (+ VCC, no pino 8). 3. Meça e anote a tensão no terminal de saída do CI (pino 3). VS = 4. Meça a tensão no terminal de descarga (pino 7 e indique a condição do transistor interno (V1): ( ) em corte ( ) saturado 5. Provoque o disparo do CI, ligando o pino 2 à massa com pulso momentâneo. 6. Meça e anote a tensão no terminal de saída do CI. VS = 7. Meça a tensão no terminal de descarga e indique a condição do transistor interno (V1). ( ) em corte ( ) saturado 8. Analise os dados dos passos 3, 4, 6 e 7. Que ocorreu? 9. Faça o rearme, ou seja, o “reset” do CI, ligando momentaneamente o pino 4 à massa. 10. Repita os itens 3 e 4 e anote os resultados abaixo: VS = ( ) em corte ( ) saturado 11. De acordo com os testes efetuados, o CI está em boas condições de funcionamento. Por quê? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 65 • Resistor 620KΩ 1/4W • Resistor 10MΩ 1/4W Procedimento 1. Monte o circuito abaixo. 2. Ajuste a fonte para 10VCC e ligue S1. 3. Pressione momentaneamente a chave S2 e cronometre o tempo que o LED permanece aceso. Registre esse valor. Tempo = segundos 4. Determine o tempo em que o LED deve permanecer aceso. Aplique a fórmula: Tempo = segundos 5. Compare o valor médio com o valor calculado. O que você observou? 6. Desligue S1. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET66 7. Baseado nos valores dos componentes a seguir relacionados, calcule a duração dos pulsos e anote os valores obtidos. Utilize capacitores eletrolíticos com valor de tensão de isolação próximo ao valor de tensão da fonte para que o tempo medido seja o aproximado do tempo calculado. Resistor de temporização R1 Capacitor de temporização C1 Tempo calculado Tempo medido 100k Ω 10µ F 100k Ω 100µF 1M Ω 5µF 270kΩ 10µF 270kΩ 100µF 10MΩ 1µF 620kΩ 5µF Observação Se o capacitor tiver uma tensão de isolação muito alta em relação à tensão da fonte, ele perde suas características de capacitância. 8. A tabela acima apresenta várias combinações de resistores e capacitores. Com base nesses dados, substitua, no circuito apresentado no passo 1, os componentes de temporização. A cada substituição meça o período de duração dos pulsos obtidos e anote os resultados na mesma tabela. Observação Desligue S1 a cada troca de componentes. 9. A variação do tempo é linear em relação à variação da resistência ou capacitância? Justifique sua resposta, analisando os valores da tabela apresentada anteriormente. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 67 Ensaio 11 Verificação da operação do CI 555 como multivibrador astável O multivibrador astável é um circuito que não necessita de estímulos externos. Na construção de um circuito multivibrador astável pode-se utilizar o CI 555 como você verá pela execução do ensaio. Equipamento • Fonte CC 0-50V • Osciloscópio de duplo feixe • Placa de contatos Material necessário • CI NE 555 • 2 capacitores de poliéster 0,1µF/100V • 2 resistores 100kΩ 1/4W • 1 resitor 4,7kΩ 1/4W • Potenciômetro linear 100kΩ sem chave • Potenciômetro linear 10kΩ sem chave • 2 chaves liga/desliga Procedimento 1. Monte o circuito abaixo. Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET70 2. Conecte o canal A do osciloscópio à saída do astável. Conecte também o canal B à saída do gerador de rampa (pinos 6 e 7 do CI). 3. Ajuste os controles para sincronismo interno no canal A. 4. Ligue S1 e registre na tabela a seguir as formas de onda, as tensões e os períodos medidos. Ponto medido Forma de onda VPP Período medido Freqüência Saída do astável Saída do gerador de rampa 5. Calcule as freqüências dos sinais, utilizando os períodos medidos. Anote o resultado na tabela acima. 6. Varie a resistência R1B no oscilador astável e observe a saída do gerador de rampa. 7. Varie a resistência R3 no oscilador astável e observe a saída do gerador de rampa. 8. Que ocorreu? Justifique a sua resposta. 9. Que é preciso fazer para alterar a freqüência de saída do gerador de rampa? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Circuitos temporizadores SENAI-SP - INTRANET 71 Referências bibliográficas ARNOLD. Robert. Fundamentos de eletrotécnica. São Paulo: Editora Pedagógica Universitária, 1975. BERLIN, Howard M. Aplicações para o CI 555 com experiências. São Paulo: Editele, 1983. FIGINI, Gianfranco. Eletrônica industrial: circuitos e aplicações. São Paulo: Hemus, 1982. FRAGOMENI, Ana Helena. Dicionário enciclopédico de informática. Livraria Nobel, Editora Campus, 1986. LARSON, Boyd. Power controls eletronics. Prentrice-Hall, 1983. MARTIGNONI, Alfonso. Teoria da eletrotécnica. São Paulo: EDART, 1967. 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