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Praticando com os sensores

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

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Rua Argentina, 2357 - América
Barretos - 14783-192 - SP

Nessa parte experimental da Teoria III - Divisores de Tensão, você aprenderá como usar um resistor dependente da luz (LDR) como sensor de luz. O LDR deverá fazer parte de um circuito divisor de tensão, cuja finalidade será fornecer uma tensão de saída (Usaída) que muda com a iluminação.

Tópicos

Circuitos possíveis
Medindo resistências
Circuito sensor de luz
Circuito sensor algo diferente
Conclusões

 

Circuitos possíveis

Há somente duas possibilidades para construir o circuito divisor de tensão, uma com o LDR "em cima" e outra com o LDR "em baixo", como se ilustra.

A seguir, vamos investigar o comportamento desses dois circuitos. Uma das etapas desse estudo vai lhe ensinar como descobrir um valor adequado para o resistor fixo que participará do divisor de tensão nesses circuitos.

Relembremos a fórmula para calcular a Usaída no circuito divisor de tensão:

Þ Observe bem essa expressão. Ela poderá nos auxiliar a prever coisas importante.

O que acontecerá com a Usaída se Rbaixo for se tornando cada vez menor?

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Medindo resistências

Como fazer isso?

Comece ajustando seu multímetro para uma escala de resistência.
Como se vê na ilustração, o fundo de escala - faixa da escala escolhida - do ohmímetro foi a de 200 kW . Isso significa que o medidor medirá resistências desde zero até um máximo de 200 kW . Com essa faixa de valores você poderá ver como a resistência de um LDR muda com a iluminação.
Outras faixas de resistências poderão ser usadas, todas, porem, trabalharão de modo semelhante. Se você selecionar a escala 20 kW , a maior resistência que poderá ser medida será de 20 kW . Todavia, como muda a posição do ponto que indica a fração decimal no mostrador, as medidas nessa faixa nos fornecerá mais precisão que na faixa de 200 kW .
Se nada tiver ligado ao medidor, sua tela (mostrador de cristal líquido) mostrará algo assim: 
Isso significa que a resistência elétrica colocada entre as pontas de prova do medidor é muito grande para ser indicada nessa faixa selecionada.

Usando um multímetro como um ôhmímetro

Þ Lembre-se disso: quando o medidor não está conectado a nada, a resistência elétrica entre as pontas de prova é extremamente grande ("infinita") e isso é indicado com esse " 1 . " ,como leitura, em todas as faixas de resistência que você selecionar.

Insira a ponta de prova preta no terminal marcado com COM (comum, negativo, terra etc) e a ponta de prova vermelha no terminal marcado com V W mA.

O que se observa na tela quando você encosta uma ponta de prova com a outra?

A leitura na tela do medidor deve mudar para:

Se o medidor indicar "restos" como ' 1 . ', a provável explicação é que o fusível interno desse aparelho deve ter "pifado". O fusível interno protege o medidor de descuidos ou manuseio incorretos nas ligações. Isso pode ocorrer com freqüência se não for tomado o devido cuidado ao utilizá-lo como amperímetro ou como ohmímetro. Se tal erro aparecer, substitua o fusível interno (normalmente de 200 mA, tipo fusão-rápida) ou use outro aparelho.

Se você umedecer seus dedos e segurar as pontas de provas firmemente, em cada mão, poderá medir a resistência de sua pele. Para tanto, deverá passar o seletor de escalas para 2000 kW (ou seja, 2 MW ), para uma leitura cômoda.

Agora, meça a resistência elétrica de seu LDR, como indicamos abaixo:

 

Anote abaixo o valor da resistência que você obteve com o LDR exposto às luzes do laboratório:

· ____________________________________________________

Não é necessário que o foco de luz incida diretamente na face sensível do LDR.

Se a leitura se altera quando se faz sombra sobre o medidor, que valor de resistência você acha que o LDR está apresentando?

Anote uma estimativa média razoável:

· ____________________________________________________

Agora cubra totalmente o LDR com sua mão, de forma que ele fique no escuro. A resistência do LDR aumentará.

Anote o valor dessa nova resistência elétrica:

· ____________________________________________________

Se a leitura começar a "flutuar", procure tirar uma média dos valores indicados.

Anote esse valor médio:

· ____________________________________________________

Tente cobrir a face sensível do LDR de um modo prático que torne fácil repetir as situações. Com essa montagem você poderá comparar os valores ôhmicos do LDR na "luz" e na "escuridão" no circuito básico do sensor no divisor de tensão. Com isso você poderá verificar "no ato", qual os melhores valores do resistor fixo que deve ser usado nesse circuito sensor de luz.

Se o LDR é colocado na completa escuridão, sua resistência elétrica aumentará assumindo o valor de 1 MW ou mais. Isso não é necessário para o que passaremos a fazer; teremos bons resultados práticos apenas sombreando o LDR.

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Circuito sensor de luz

Faça a montagem abaixo indicada para construir um circuito de teste para seu sensor de luz:

Para começar, use um resistor de 100 kW como resistor de teste. Faça medidas da Usaída primeiro com o LDR na luz e depois com o LDR na sombra. Anote seus resultados na tabela abaixo:

Resistor fixo

Usaída sob luz

Usaída na sombra

Diferença/Tensões

100 W

.

.

.

1 kW

.

.

.

10 kW

.

.

.

100 kW

.

.

.

1 MW

.

.

.

Na coluna final da tabela anote a diferença entre a tensão de saída com LDR no escuro e a tensão de saída com o LDR sob a luz (Uescuro - Uclaro). Esse dado vai lhe indicar como a tensão muda ao passar de uma situação (escuro) para outra (claro). Esse será o resultado chave para você decidir qual o melhor valor para o resistor fixo a ser usado no divisor de tensão do circuito sensor de luz.

Repita o procedimento para cada valor do resistor fixo usado como resistor teste. Você perceberá que alguns resistores, no teste, fornecerão leituras da Usaída muito diferentes, na luz e na sombra.

Com esse circuito, Usaída é ALTA ou BAIXA, na luz?

· ____________________________________________________

Que resistor de teste fornece a maior alteração da Usaída entre as situações claro e escuro?

· ____________________________________________________

Que resistor você usaria para fazer o seu sensor de luz ficar o mais sensível possível às alterações da iluminação?

· ____________________________________________________

Observe na última coluna de sua tabela qual o maior e o menor valor encontrado. É de se esperar que o resistor de teste que dê o melhor resultado no seu circuito de sensor de luz tenha um valor aproximado que seja média desses extremos.

De fato, o divisor de tensão é mais sensível quando a resistência do resistor fixo é igual à resistência do LDR.

FATO MARCANTE:

O divisor de tensão torna-se mais sensível quando Rcima e Rbaixo têm valores iguais.

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Um sensor algo diferente

Monte novamente o protótipo de seu circuito sensor mas, desta vez, coloque o LDR no lugar do Rbaixo no divisor de tensão.

Repita todo o procedimento para esse novo divisor de tensão e anote na tabela os valores de Usaída sob luz e à sombra.

Resistor fixo

Usaída sob luz

Usaída na sombra

Diferença/Tensões

100 W

.

.

.

1 kW

.

.

.

10 kW

.

.

.

100 kW

.

.

.

1 MW

.

.

.

Com esse circuito, a Usaída é ALTA ou BAIXA, sob luz?

· ____________________________________________________

Que resistor de teste fornece a maior diferença de tensão entre luz e sombra?

· ____________________________________________________

Que resistor de teste você usaria para construir o mais sensível sensor de luz, com esse circuito?

· ____________________________________________________

Devemos aceitar que seria mais lógico chamar esse circuito de "sensor de escuro", uma vez que ele fornece uma leitura ALTA para a Usaída quando o LDR está na escuridão.

FATO MARCANTE:

A ação do divisor de tensão fica invertida quando o LDR é colocado no lugar do Rbaixo em vez do Rcima.

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Conclusões

Þ O valor do resistor fixo usado no circuito divisor de tensão afeta a sensibilidade do circuito.

Þ O melhor valor para esse resistor fixo, aquele que fornece a maior alteração na Usaída, é tal que:
                                                               Rbaixo = Rcima.

Você pode decidir como o seu circuito sensor irá trabalhar, basta optar pela colocação do LDR no lugar do Rbaixo ou do Rcima.

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