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Um relatório de uma simulação realizada no software multisim, na disciplina de instrumentação industrial i, no curso de engenharia da computação da universidade federal de mato grosso. O objetivo da simulação foi estudar o comportamento de circuitos rlc com corrente alternada em diferentes frequências, utilizando o gerador de sinais e o osciloscópio. O relatório apresenta as configurações dos circuitos, os resultados das simulações e as discussões sobre os mesmos.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Relat´orio de Instrumenta¸c˜ao Industrial I
Simula¸c˜ao feita no software Multisim apresentado para a disciplina de Instrumenta¸c˜ao Industrial I do curso de engenharia da computa¸c˜ao na Universidade Federal de Mato Grosso.
Para estar realizando essa simula¸c˜ao, ser´a feito o uso do software NI Multisim, que tem como objetivo simular um circuito real, fazendo o uso dos seguintes equipamentos e componentes:
1 Gerador de sinais.
1 Oscilosc´opio
1 Resisto de 10kΩ
1 Capacitor de 0.01μF
1 Indutor de 1H
Com isso, ser´a utilizado no gerador de sinais as frequˆencias de 15.9Hz, 159Hz, 1590Hz, 7950Hz, 15900Hz e 159000Hz, bem como uma onda senoidal com 5Vp.
Nesta simula¸c˜ao foram montados 6 circuitos RLC com diferentes configura¸c˜oes. Sendo os listados abaixo.
(a) Circuito 1 (b) Circuito 2 (c) Circuito 3
(d) Circuito 4 (e) Circuito 5 (f) Circuito 6 Figura 1: Circuitos utilizados na simula¸c˜ao
A partir desses circuitos, foram realizados as simula¸c˜oes e os estudos em cima dos resultados.
A partir de todos esses passos, j´a ser´a poss´ıvel observar as ondas de uma forma mais familiar, entretanto, para ser poss´ıvel analisar o comportamento do sistema, deve-se medir as tens˜oes de cada canal, para isso, o oscilosc´opio possui uma fun¸c˜ao chamada ”measure”, que em uma breve tradu¸c˜ao livre seria ”medir”. Com o uso dessa fun¸c˜ao, ´e poss´ıvel travar o valor da frequˆencia, m´aximo e m´ınimo das tens˜oes, assim como os valores RMS (m´edia quadr´atica) que ser˜ao de fundamental importˆancia para o estudo dessa simula¸c˜ao. Portanto, chega-se ao seguinte resultado para o primeiro circuito nas frequˆencias 15.9Hz, 159Hz, 1590Hz, 7950Hz, 15900Hz e 159000Hz:
(a) 15.9Hz (b) 159Hz (c) 1590Hz
(d) 7950Hz (e) 15900Hz (f) 159000Hz Figura 3: Oscilosc´opio no circuito 1
Acima ´e poss´ıvel observar primeiramente que a oscila¸c˜ao no valor RMS, ao trocar as frequˆencias, ocorreu somente no canal 2 que est´a ligado a sa´ıda do capacitor, enquanto o valor RMS no canal 1 que mede a sa´ıda do resistor manteve-se o mesmo.
Para o segundo circuito, foram seguidos os mesmos passos do circuito 1, entretanto, foram invertidas as posi¸c˜oes do capacitor e resistor, como abaixo:
Figura 4: Circuito 2
A partir dessa mudan¸ca, o resultado apresentado no oscilosc´opio j´a foram inversos tamb´em.
(a) 15.9Hz (b) 159Hz (c) 1590Hz
(d) 7950Hz (e) 15900Hz (f) 159000Hz Figura 5: Oscilosc´opio no circuito 2
Como ´e poss´ıvel observar acima, o comportamento inverteu no canal 2, sendo esse canal o que representa, agora, a sa´ıda do resistor.
(a) 15.9Hz (b) 159Hz (c) 1590Hz
(d) 7950Hz (e) 15900Hz (f) 159000Hz Figura 7: Oscilosc´opio no circuito 3
E poss´´ ıvel observar que o comportamento das ondas no canal 2 se assemelha ao do circuito 1 para as mesmas frequˆencias, assim como os valores RMS.
No quarto circuito, foram invertidos os dois componentes, resistor e indutor, ficando na seguinte configura¸c˜ao.
Figura 8: Circuito 4
Durante a simula¸c˜ao nas frequˆencias impostas anteriormente, foi poss´ıvel observar que o comportamento agora se assemelhou ao do circuito 2, entrando no mesmo caso de estar com valores RMS bem parecidos e formas de onda tamb´em, como ´e observado a seguir.
(a) 15.9Hz (b) 159Hz (c) 1590Hz
(d) 7950Hz (e) 15900Hz (f) 159000Hz Figura 9: Oscilosc´opio no circuito 4
J´a no ´ultimo circuito, o resistor vai para o lugar que est´a o indutor e capacitor em paralelos e vice-versa, como ´e apresentado na figura abaixo:
Figura 12: Circuito 6
Neste caso, o comportamento da onda no canal 2 se torna inverso ao resultado obtido no circuito 5, comprovando a ideia inicial que ao inverter a posi¸c˜ao dos componentes eletrˆonicos, seu comportamento, vistos no oscilosc´opio, tamb´em seriam invertidos. Para isso, ´e demonstrado abaixo em cada uma das frequˆencias listadas no decorrer do relat´orio.
(a) 15.9Hz (b) 159Hz (c) 1590Hz
(d) 7950Hz (e) 15900Hz (f) 159000Hz Figura 13: Oscilosc´opio no circuito 6
Ao finalizar as simula¸c˜oes e an´alises de todos os circuitos em todas as frequˆencias, s˜ao obtidos os valores RMS dos dois canais utilizados conforme ´e poss´ıvel ver nas figuras 3, 5, 9, 11 e 13, por conta das fun¸c˜oes do oscilosc´opio que permitem travar a simula¸c˜ao e medir exatamente o valor no mesmo instante para todas frequˆencias. Assim sendo, ´e montado uma tabela para cada circuito com os valores RMS respectivos para cada frequˆencia.
(a) Tabela de resultados do circuito 1 (b) Tabela de resultados do circuito 2
(a) Tabela de resultados do circuito 3 (b) Tabela de resultados do circuito 4
(a) Tabela de resultados do circuito 5 (b) Tabela de resultados do circuito 6
A partir da constru¸c˜ao dos gr´aficos, que foram feitos com os dados obtidos a partir da raz˜ao entre tens˜ao de sa´ıda sobre tens˜ao de entrada, foi poss´ıvel observar que a raz˜ao se inverte do circuito 1 para o circuito 2, uma vez que, as posi¸c˜oes dos componentes, resistor e capacitor, s˜ao invertidas. Assim sendo, ´e poss´ıvel ver que no primeiro circuito a estabilidade est´a para baixas frequˆencias, enquanto para o segundo, est´a para alta frequˆencias. Ademais, os circuitos 3 e 4, tem respectivamente os comportamentos dos circuitos 1 e 2, ou seja, estabilidade em baixas frequˆencias e depois em altas frequˆencias, vez que, os gr´aficos s˜ao analisados da esquerda para a direita, onde parte de 15.9Hz at´e os 159000Hz e cada intervalo representa um n´ıvel de an´alise dos 15.9Hz, 159Hz, 1590Hz, 7950Hz, 15900Hz e 159000Hz. Por fim, os circuitos 5 e 6 j´a possuem um comportamento diferente. Para o circuito 5, ele possui um comportamento est´avel em um breve momento de pico, quando frequˆencias se aproximam de 1590Hz, enquanto para o circuito 6 o seu comportamento est´a na maior parte das frequˆencias est´avel, havendo uma queda brusca quando as frequˆencias se aproximam de 1590Hz, ou seja, demonstrando um comportamento inverso entre os circuitos finais 5 e 6.
[1] KEMPNER, Thais, 2021. Dispon´ıvel em: https://www.youtube.com/watch?v=MTQesP4joGw Acesso em: 13 Jan. 2024.
