ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – MATERIAIS DE INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – MATERIAIS DE INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

Disciplina: Materiais e Instrumentação Eletroeletrônica.

RESULTADO DE AULA PRÁTICA 1

Unidade: 2 – Propriedades dos Materiais e Sistemas de Medição
Aula: 7 – Equipamentos de Medição

Resultados da Aula Prática

O aluno deve apresentar um relatório técnico do experimento em que devem constar:

Etapas desenvolvidas:

• Acessar o site do simulador.
• Acessar o experimento Multímetro.
• Realizar pré-teste.
• Realizar o experimento.
• Tomar notas.
• Realizar pós – teste.

Resultados obtidos em cada etapa:

• Medição das tensões elétricas contínuas em pilhas: (Inserir resultados obtidos durante o experimento)

• Medição de tensão elétrica alternada: (Inserir resultados obtidos durante o experimento)

• Medição de resistência elétrica: (Inserir resultados obtidos durante o experimento)

• Medição de corrente contínua: (Inserir resultados obtidos durante o experimento)

• Medição de corrente alternada usando um alicate amperímetro: (Inserir resultados obtidos durante o experimento)

Pontos mais importantes apresentados no simulador:

• Importância de realizar as medições corretamente utilizando o multímetro.
• A compreensão dos diferentes tipos de medições (tensão contínua, tensão alternada, resistência, etc.).
• O comportamento do multímetro no simulador ao se medir diferentes parâmetros elétricos.

Capturas de tela:

(Adicionar capturas de tela para cada uma das etapas mencionadas acima)

RESULTADO DE AULA PRÁTICA 2

Unidade: 3 – Sensores e Medidores
Aula: 10 – Medição de Pressão

Resultados da Aula Prática

O circuito consiste num sensor piezorresistivo, sensor este que é representado pelo elemento U1. O elemento U1, quando excitado por uma pressão, altera a sua resistência, mas, como o sinal elétrico resultante apresenta baixa intensidade, é necessário ampliar o sinal, por isso se faz necessário o uso de um amplificador operacional. Ao final do experimento, o aluno deve obter os circuitos simulados para os casos da entrada valendo 5 V e 2 V.

Tabela a ser montada (sabendo que 1 V equivale a 1 kPa):

RESULTADO DE AULA PRÁTICA 3

Unidade: 4 – Sistemas de Aquisição de Dados e Atuadores
Aula: 13 – Condicionamento de Sinais

Resultados da Aula Prática

O resultado esperado para a aula prática é que o aluno seja capaz de realizar os seguintes itens para cada projeto apresentado.

Projeto 1: Filtro RC

1. Introdução teórica sobre o filtro RC: O filtro RC é um circuito que utiliza um resistor e um capacitor para filtrar sinais de diferentes frequências. Ele pode atuar como filtro passa-baixa, passa-alta, passa-banda ou rejeita-banda, dependendo da configuração.

2. Configuração do circuito no LTspice: (Instruções detalhadas para a montagem do circuito)

3. Cálculo da frequência de corte (f_c): Fórmula: fc=12πRCf_c = \frac{1}{2 \pi R C}fc​=2πRC1​ Exemplo de cálculo para R = 10 kΩ e C = 1 µF: fc=12π(10,000)(1×10−6)≈15.92 Hzf_c = \frac{1}{2 \pi (10,000) (1 \times 10^{-6})} \approx 15.92 \, \text{Hz}fc​=2π(10,000)(1×10−6)1​≈15.92Hz

4. Simulação do circuito no LTspice e análise da resposta em frequência: (Resultados e gráficos da simulação, mostrando a resposta do filtro)

5. Comparação entre os resultados obtidos e as expectativas teóricas: (Discussão sobre a atenuação do sinal e a resposta em fase)

6. Conclusões: (Resumo sobre a experiência e as observações do comportamento do filtro RC)

Projeto 2: Amplificador de Instrumentação

1. Introdução teórica sobre amplificadores de instrumentação: Os amplificadores de instrumentação são usados para amplificar sinais de entrada de baixa intensidade e, frequentemente, com alta precisão. Eles são compostos por três amplificadores operacionais e são utilizados em diversas aplicações, como medições em instrumentos de precisão.

2. Configuração do circuito no LTspice: (Montagem e detalhes do circuito)

3. Cálculo do ganho do amplificador de instrumentação: Fórmula: Ganho=R2R1(1+2RgR1)Ganho = \frac{R2}{R1} \left( 1 + \frac{2 Rg}{R1} \right)Ganho=R1R2​(1+R12Rg​) Exemplo com ganho de 10: $R1=1k\Omega$, $R2=9k\Omega$, $Rg=1k\Omega$.

4. Simulação do circuito no LTspice: (Análise da amplitude de entrada e saída, com cálculos de ganho e resposta de frequência)

5. Comparação dos resultados obtidos na simulação com os teóricos: (Discussão sobre a precisão do ganho e a distorção do sinal)

6. Conclusões: (Análise sobre o desempenho do amplificador e a adequação do projeto)

RESULTADO DE AULA PRÁTICA 4

Unidade: 4 – Sistemas de Aquisição de Dados e Atuadores
Aula: 15 – Elementos Finais de Controle

Resultados da Aula Prática

O objetivo da atividade é realizar o acionamento de um motor de indução no Multisim, utilizando um inversor de frequência e simulando o comportamento do motor em diferentes condições de operação.

Passos do experimento:

1. Introdução teórica: Revisão dos conceitos de acionamento de motores de indução, controle de velocidade e torque.

2. Configuração do circuito no LTspice: Montagem do circuito de acionamento do motor de indução e análise de carga arbitrária.

3. Simulação do circuito: (Resultado da simulação com corrente de pico e defasagem de tensão e corrente)

4. Análise dos resultados: Determinação do fator de potência (FP) com base na defasagem e na corrente de pico.

5. Cálculos da potência aparente e reativa: Fórmulas utilizadas para calcular a potência ativa e reativa no sistema trifásico, com a determinação do capacitor necessário para correção de fator de potência.

6. Conclusões: (Síntese sobre a importância da correção do fator de potência e do acionamento de motores de indução)

Referências

• GRAY, P. R.; HURST, P. J.; LEWIS, S. H.; MEYER, R. G. Analysis and design of analog integrated circuits. John Wiley & Sons, 2001.
• FRANCO, S. Design with operational amplifiers and analog integrated circuits. McGraw-Hill Education, 2011.
• RAZAVI, B. Fundamentals of microelectronics. John Wiley & Sons, 2017.
• SEDRA, A. S.; SMITH, K. C. Microelectronic circuits. Oxford University Press, 2014.
• STREETMAN, B. G.; BANERJEE, S. K. Solid state electronic devices. Prentice Hall, 2005.
• BOLDEA, I.; NASAR, S. A. The induction machine handbook. CRC Press, 2010.
• FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY Jr. C.; UMANS, S. D. Máquinas elétricas: com introdução à eletrônica de potência. 6.ed. Bookman, 2002.
• LIPO, T. A. Introduction to ac machine design. University of Wisconsin-Madison, 2010.
• SEN, P. C. Electric motor drives: modeling, analysis, and control. CRC Press, 2017.
• WILDI, T. Electrical machines, drives, and power systems. 6th ed. Pearson, 2016.