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Praticando
com os sensores
Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
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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.
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Relembremos a
fórmula para calcular a
Usaída
no circuito divisor de tensão: |
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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?
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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?
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A
leitura na tela do medidor deve mudar para:
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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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