Dados de Laboratorio de fisica

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA

BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

LUISLENO CAMBUÍ BRITO

MATHEUS FELIPE SOUSA NEVES

MURILO BRENO MIRANDA TEIXEIRA

VICTOR RICARDO OLIVEIRA

CIRCUITO IMPRESSO DETECTOR DE FLUÍDOS UTILIZANDO PORTAS LÓGICAS

VITÓRIA DA CONQUISTA, JUNHO DE 2014

LUISLENO CAMBUÍ BRITO

MATHEUS FELIPE SOUSA NEVES

MURILO BRENO MIRANDA TEIXEIRA

VICTOR RICARDO OLIVEIRA

CIRCUITO IMPRESSO DETECTOR DE FLUÍDOS UTILIZANDO PORTAS LÓGICAS

Projeto proposto e orientado pelo Professor Dr. Alberto Rebouças a disciplina circuitos lógicos do curso de Engenharia Elétrica pelo Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Bahia.

VITÓRIA DA CONQUISTA, JUNHO DE 2014

1. Dados de Identificação:

LUISLENO CAMBUÍ BRITO

Graduando em Engenharia Elétrica no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – IFBA.

Telefone: (77) 91154753

E-mail: [e-mail]

MATHEUS FELIPE SOUSA NEVES

Graduando em Engenharia Elétrica no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – IFBA.

Telefone: (77) 91225098

E-mail: [e-mail]

MURILO BRENO MIRANDA TEIXEIRA

Graduando em Engenharia Elétrica no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – IFBA.

Telefone: (77) 91756070

E-mail: [e-mail]

VICTOR RICARDO OLIVEIRA

Graduando em Engenharia Elétrica no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia – IFBA.

Telefone: (77) 91358506

E-mail: [e-mail]

1. Objetivo:

O principal objetivo da montagem proposta foi criar um circuito que, utilizando portas lógicas, pudesse detectar a presença de fluidos (condutores de eletricidade). Seu mecanismo é de fácil compreensão, pois, possuí dois eletrodos submersos em um meio líquido, e esse meio, quando capaz de conduzir eletricidade, transmite um sinal alternado gerado pela placa e assim aciona um motor. Mais detalhes sobre o funcionamento do circuito será exposto em tópicos mais adiante.

1. Equipamento Utilizado:

Na realização da prática da montagem foram dispostos vários equipamentos e aparatos que auxiliam a realização da mesma.

No laboratório foi utilizado um osciloscópio, protoboard, gerador de tensão e o multímetro de bancada. Para a confecção da placa se fez necessário de alicate, perfurador, percloreto de ferro, pasta de solda, solda, papel do tipo pochet, ferro de passar roupa, lã de aço, caneta com tinta hidrofóbica e um sugador de solda. Para a confecção da aplicação da montagem teve-se uma furadeira, serra pequena, serra grande, tinta, martelo, pincel, pregos, cola quente e cola do tipo “super bonder”.

1. Teoria relacionada e descrição do funcionamento:

Usando portas lógicas, presentes no Circuito Integrado 4093 produzido pela Texas Instruments, cujo Datasheet se encontra em anexo, o circuito impresso possui a função de detectar a passagem de corrente entre um fluido eletricamente condutor acionando um relé JQX-3F produzido pela CGC acionando assim um motor.

[pic 1]

Figura 4.1: Representação das entradas e saídas das portas lógicas utilizadas no circuito.

Para a montagem, foi utilizado apenas duas das quatro portas NAND disponíveis no circuito integrado. No caso, teve-se que a porta lógica de entradas 8 e 9 foram postas em curto circuito e associadas originalmente em paralelo com um resistor de 470kΩ entre dois capacitores de 2.2 nF, no entanto, devido as limitações do projeto e ao inserir os componentes no circuito impresso foi necessário substituir o resistor por um com uma resistência de 100kΩ. Essa associação foi útil para gerar um sinal alternado em forma de onda quadrada aproveitando da propriedade da porta NAND de inverter um sinal e da carga e descarga de capacitores.

Esse sinal alternado se fez necessário, pois uma das propriedades da corrente alternada que a faz vantajosa em relação à contínua é que a primeira é capaz de propagar seu sinal com mais facilidade e fidelidade.

        Inicialmente, quando foi testado em forma de protótipo o circuito na protoboard, usou-se um transistor do tipo PNP. O transistor é um dispositivo que serve de chave, um transistor é composto de três terminais, um de entrada, saída e o outro de controle. O terminal de controle decide a quantidade de corrente que passará pelos outros dois, por exemplo, quando é aplicado um sinal ao terminal do meio, é permitida que a corrente elétrica circulasse pelos outros dois terminais, a quantidade de tensão define a quantidade de corrente que irá sair pelo terminal de saída, obviamente. Existem transistores do tipo NPN e do tipo PNP, em princípio seria utilizado no circuito o do tipo PNP, no entanto, nunca se deve ligar a carga no emissor, como estava anteriormente e, portanto o transistor original foi trocado por um do tipo NPN, solucionando o problema, afinal a tensão que chegava ao relé era insuficiente, apenas 9V, sendo que ele necessita de 12V para ser acionado.

O relé, dispositivo eletromecânico composto por vários contatos e um eletroímã. A teoria física por traz do interruptor é a de que quando a corrente elétrica suficiente percorre as espiras da bobina que se encontra em seu interior cria-se um campo magnético que por sua vez exerce uma força magnética sobre a alavanca, que é responsável pela mudança do estado dos contatos.

 [pic 2]

Figura 4.2: Montagem de aplicação do circuito proposto.

O que foi descrito acima é o funcionamento do circuito impresso, o funcionamento da montagem inteira é simples. A montagem é composta de dois reservatórios de água, dois motores, a placa de circuito impresso e a placa de controle do motor. Quando há água em quantidade suficiente no reservatório superior há a passagem de corrente entre os eletrodos, assim não se aciona o motor. Quando o nível da água não é suficiente e não passa corrente, um motor que se encontra na parte inferior da montagem é acionado e recoloca a água.