Experiência 08: Monoestavel com AO
Objetivos
Material
Usado
2 Baterias de 9V com terminais
1 Multímetro digital
1 Matriz de pontos
1 CI 741
1 LED vermelho
2 Diodo 1N4001
Resistores: 100/1K/2K2/2x10K, 220K
Capacitores: 2x100uF
Fios para conexões
Introdução Teórica
Um monoestável é um circuito que tem um estado estável (permanece indefinidamente até uma ação externa provocar a mudança de estado) e um estado instável (para mudar de estado necessita de uma ação externa mas volta automaticamente para a condição anterior), para passar do estado estável para o instável é preciso que um agente externo atue no circuito (em geral um pulso de disparo). A volta para o estado estável é feita após um intervalo de tempo Ti, determinado por uma constante de tempo RC.
Na figura 1.66 se a chave estiver aberta a tensão na entrada não inversora será uma parcela da tensão de saída, que vamos admitir que é + VCC, como o capacitor C se carregou através de R o diodo estará conduzindo limitando a tensão em C em aproximadamente 0,7V. Se a tensão realimentada para a entrada não inversora for maior do que 0,7V esta será uma condição estável, isto é, a saída permanece em + VCC indefinidamente.
Figura 1: Circuito monoestável
Se a chave CH for pressionada momentaneamente, na entrada + é aplicada uma tensão negativa forçando a saída para - VCC, o que faz com que seja realimentado agora para a entrada + uma tensão negativa o que mantém a saída em - VCC. O capacitor C começa a se carregar com polaridade contrária, o que corta o diodo D. Quando a tensão em C for mais negativa que a tensão na entrada + a saída voltará para + VCC. O capacitor C voltará a se carregar com valor positivo fazendo o diodo conduzir grampeando a tensão em C em 0,7V, e o circuito voltará para a condição estável novamente. A figura 3 mostra graficamente o que foi explicado.
Figura 2: Circuito monoestável – formas de onda na saída e capacitor
A duração da temporização ( Ti ) é dada por:
Após o circuito ter voltado ao estado estável ainda demora um tempo (trec) para que o circuito possa dar inicio a um novo ciclo, isto porque apesar da saída ser + VCC o capacitor ainda está se carregando, no caso através de R , o que pode levar a tempos de recuperação (trec) da mesma ordem de grandeza de Ti. Para diminuir o tempo de recuperação do circuito a carga de C deve ser feita através de outra resistência, no caso da figura 3 a resistência R3.
Figura 3: Monoestável de recuperação rápida
Procedimento Experimental
1. Para o circuito da figura 4 calcule a duração do estado instavel (tempo que o LED fica apagado).
Ti=_____________(calculado)
Figura 4: Circuito experimental - monoestavel
2. Monte o circuito da figura 4 de acordo com sugestão do layout da figura 5. Dispare o circuito usando a chave (fio vermelho na figura 5) e meça o tempo instável. Anote.
Ti=_____________(medido)
Figura 5: Circuito experimental do moestavel - layout na MP
Obs: O fio vermelho com um dos terminais desligado é usado como chave Normal Aberta (NA) para disparar o monoestavel, para isso basta tocar momentaneamente no terminal de um dos resistores de 10K ligados na entrada não inversora.
3. Redispare o circuito e logo que o LED voltar a acender (circuito voltar ao estado estável), dispare novamente. O que acontece com a duração do estado instável? Justifique.
4. O circuito da figura 6 permite que o circuito monoestavel retorne rapidamente para a condição estável apos o termino do tempo Ti atraves do diodo D2 e resistor de 100 Ohms.
Figura 6: Circuito monoestavel de recuperação rápida
5. Monte o circuito da figura 6 de acordo com o layout da figura 7. Dispare o
circuito medindo a duração do estado estável. Anote.
Ti=_____________(medido)
Figura 7: Circuito monoestavel de recuperação rápida -
Layout
6. Redispare o circuito e logo que o LED voltar a acender (circuito voltar ao estado estável), dispare novamente. O que acontece com a duração do estado instável? Justifique
7. Escreva as suas conclusões baseado nas medidas e observações.