Nesta página pode encontrar guias resumidos de funcionamento dos principais instrumentos elétricos utilizados em física experimental. Estas instruções resumem a informação essencial para poder operar em segurança estes equipamentos. Para informações mais detalhadas, deverá consultar os manuais completos do fabricante, disponíveis no final da página.

Fonte de alimentação DC UDP1306C

Nunca ligar ou desligar cabos com a saída activa (OUTPUT ligado). Nunca provocar curtos-circuitos intencionais. Nunca exceder os limites de tensão ou corrente do circuito. Não tocar nos terminais metálicos com a fonte activa. Em caso de comportamento estranho (modo CC inesperado, corrente elevada): desligar imediatamente a saída (OUTPUT), verificar as ligações. Em caso de dúvida, chame o docente

Características principais

Legenda

Instruções de operação

Ligar e desligar o equipamento

1. Verificar que o botão OUTPUT está desligado (luz apagada).
2. Ligar a fonte através do interruptor principal (POWER), situado no painel frontal.
3. O visor acende-se e mostra os valores actualmente definidos de tensão (V) e corrente (A).
4. Para desligar completamente a fonte, usa o interruptor POWER.

Ligações eléctricas

• Terminal vermelho: saída positiva (+)
• Terminal preto: saída negativa (−)
• Terminal verde: terra (GND)

Ligar primeiro os cabos ao circuito e só depois activar a saída (botão OUTPUT).

Definir a tensão de saída

1. Carregar no botão rotativo VOLTAGE. O cursor começa a piscar no visor da tensão.
2. Roda o botão para ajustar o valor.
3. Carrega novamente no botão para mudar de dígito (se necessário).
4. Verifica sempre a tensão antes de activar a saída.

Definir o limite de corrente

1. Carregar no botão rotativo CURRENT.
2. Ajustar o valor da corrente máxima permitida, usando o mesmo procedimento de rodar ou carregar.
3. Este valor funciona como limite de segurança para o circuito.

Boa prática: começar sempre com um limite de corrente baixo e aumentar gradualmente se necessário.

Activar e desactivar a saída

1. Carregar no botão OUTPUT para ligar a saída. O botão acende-se e surge o símbolo ON no visor.
2. Carregar novamente em OUTPUT para desligar a saída.

Modos de funcionamento CV e CC

A fonte funciona automaticamente em dois modos:

• Modo CV — Tensão constante
  • Indicador verde (CV) aceso.
  • A tensão mantém-se no valor definido.
  • A corrente depende da carga e é inferior ao limite definido.

• Modo CC — Corrente constante
  • Indicador vermelho (CC) aceso.
  • A corrente é limitada ao valor definido.
  • A tensão baixa automaticamente.

Se a fonte entrar em CC inesperadamente, é sinal de curto-circuito, carga excessiva, ou limite de corrente demasiado baixo.

Gerador de funções UNI-T UTG1000X

NUNCA ligar a saída do gerador a uma fonte de alimentação, outro gerador, ou a um ponto de tensão fixa. Começar sempre com amplitude baixa e offset nulo. Desligar a saída (CH OFF) antes de alterar ligações. Em caso de comportamento inesperado, desligar imediatamente o canal e verificar cabos e parâmetros. Em caso de dúvida, chame o docente

Características principais

Legenda

Instruções de operação

Ligar e desligar o equipamento

1. Verificar que nenhuma saída está activa (CH1 e CH2 em OFF).
2. Ligar o equipamento carregando no botão de alimentação (POWER) no painel frontal.
3. Aguardar o arranque completo e a visualização do ecrã principal.
4. Para desligar, carrega novamente no botão POWER.

Atenção: Nunca ligar ou desligar cabos BNC com a saída activa.

Canais de saída

O gerador dispõe de dois canais independentes:

• CH1 — Canal 1 (BNC frontal)
• CH2 — Canal 2 (BNC frontal)

Cada canal pode ser configurado e activado separadamente.

• Carregar em CH1 ou CH2 para seleccionar o canal.
• O canal activo fica destacado no ecrã.
• Carregar novamente no botão do canal para ligar/desligar a saída desse canal.

Escolher o tipo de sinal (forma de onda)

1. Carregar no botão Wave.

Predefinição:Note Predefinição:Warning Predefinição:Tip

1. Selecciona a forma de onda pretendida:
   • Sine — seno
   • Square — quadrada
   • Pulse — impulsos
   • Ramp — dente-de-serra / triangular
   • DC — tensão contínua
   • Noise — ruído
2. O sinal seleccionado é mostrado graficamente no ecrã.

Definir a frequência

1. Com o canal correcto seleccionado, escolher Frequency no menu.
2. Introduzir o valor usando o teclado numérico, ou o botão rotativo multifunções.
3. Seleccionar a unidade (Hz, kHz, MHz). Começar sempre com frequências baixas para evitar erros de ligação ou sobrecarga do circuito.

Definir a amplitude (tensão do sinal)

1. Seleccionar Amp (amplitude).
2. Introduzir o valor desejado (tipicamente em Vpp ou mVpp).
3. Confirmar a unidade.

Atenção: a amplitude define a tensão aplicada ao circuito. Nunca exceder os valores admissíveis pelos componentes.

Definir o offset DC

1. Seleccionar Offset.
2. Introduzis o valor da componente contínua (positiva ou negativa).
3. Confirmar a unidade (V ou mV).

Activar e desactivar a saída

1. Uma vez todos os parâmetros definidos: carregar em CH1 ou CH2 para activar a saída.
2. O estado do canal passa para ON no ecrã.
3. Para desligar, carregar novamente no botão do canal.

Impedância de saída (nota importante)

• O gerador assume por defeito alta impedância (High-Z).
• Se o circuito ou o osciloscópio estiverem configurados para 50 Ω, os valores efectivos de amplitude podem diferir.
• Confirmar sempre a impedância do sistema de medição.

Medições com o osciloscópio

Material

• Osciloscópio digital
• Gerador de funções
• Cabos tipo BNC

Fundamentos do osciloscópio

Medição de tensão AC: definições.

1. Ligue o gerador de funções. Seleccione uma função sinusoidal com amplitude 1 V e frequência 600 Hz.
2. Ligue a saída do gerador de funções à entrada CH1 do osciloscópio. Neste, ajuste as escalas verticais, horizontais e o trigger para estabilizar a imagem obtida, dentro dos limites do écran.
3. Experimente alterar os parâmetros das escalas de tempo (horizontal) e tensão (vertical). Observe como é afectada a dimensão do sinal observado (e a consequente incerteza na medição)
4. Experimente alterar os parâmetros do trigger. Observe como é afectada a posição horizontal do sinal observado.
5. Obtenha no écran um ciclo (i.e. um único período) da onda. Seleccione as escalas horizontal e vertical de modo a conseguir observar a maior onda possível, dentro dos limites do écran.
6. Utilize a escala graduada do osciloscópio para medir a amplitude da onda – tensão de pico \(V_{PK}\), pico-a-pico \(V_{PP}\) e eficaz \(V_{RMS}\) – e o período da onda observada, bem com as suas incertezas. Determine a frequência e compare com o valor do gerador de funções.
7. Altere a escala horizontal de modo a observar 4 períodos completos. Determine novamente o valor do período e compare a precisão com a da medida anterior.
8. Altere a escala vertical para o valor imediatamente a seguir, diminuindo a amplitude da onda observada. Determine novamente o valor da amplitude pico a pico e compare a precisão com a da medida anterior.
9. Repita os ponto 5 a 8, mas agora utilizando os cursores no ecrã e as ferramentas de medição integradas para realizar as mesmas medições (amplitude, período e frequência). Compare os valores obtidos entre os diversos métodos.

Fundamentos do gerador de funções

1. Ligue o gerador de funções à entrada CH1 do osciloscópio. Seleccione uma onda sinusoidal com frequência de 1 kHz e amplitude de 2 V pico-a-pico. Ajuste o osciloscópio de modo a visualizar um ciclo completo.
2. Explore as diferentes formas de onda (quadrada, triangular, dente de serra) e observe as suas formas no osciloscópio.
3. Ajuste o ciclo de trabalho (duty cycle) de uma onda quadrada e observe como afecta a forma de onda.
4. Assegure-se de que percebe a diferença entre ajustar os parâmetros do sinal (no gerador) e os parâmetros de leitura (no osciloscópio)

Sinais com componentes AC e DC

O osciloscópio pode funcionar em modo AC (corrente alternada), significando que é introduzida uma capacidade em série na entrada que elimina a componente DC do sinal, permitindo visualizar com melhor resolução sinais com uma componente DC (de direct current) significativa.

1. Ligue o gerador de funções à entrada CH1 do osciloscópio e seleccione a entrada para DC. Seleccione uma onda sinusoidal com a anterior frequência de 1 kHz e amplitude de 2 V pico-a-pico. Ajuste o osciloscópio de modo a visualizar alguns ciclos completos.
2. Introduza uma componente DC no gerador de funções e observe a influência no osciloscópio.
3. Seleccione agora a entrada para medir sinais AC e analise o impacto na resolução da medida da componente AC do sinal.

Sobreposição e interferência de sinais

Figuras de Lissajous: variação com a razão entre frequências (eixo vertical) e a diferença de fase (eixo horizontal).

1. Para este exercício são necessários dois geradores de funções, pelo que será necessário realizar em conjunto com outro grupo.
2. Ligue um dos geradores de funções à entrada CH1 do osciloscópio. Seleccione uma onda sinusoidal com frequência de 1 kHz e amplitude de 2 V pico-a-pico. Ajuste o osciloscópio de modo a visualizar um ciclo completo, de forma estável.
3. Ligue o outro gerador de funções à entrada CH2. Seleccione uma onda sinusoidal idêntica à anterior. Ajuste o osciloscópio de modo a visualizar os dois canais.
4. Altere a fonte de trigger de CH1 para CH2 e observe o resultado na imagem observada.
5. Utilize a função matemática do osciloscópio para visualizar a soma dos dois sinais. Observe como as variações de fase entre os sinais afectam a forma de onda resultante.
6. Coloque o osciloscópio no modo XY. A forma de activar depende do modelo de equipamento.
7. Obtenha a figura de Lissajous correspondente a dois sinais com frequências (aproximadamente) iguais. Observe como a figura evolui à medida que a diferença de fase entre sinais varia.
8. Experimente obter figuras de Lissajous para diferentes combinações de frequências: 2:1, 3:1, 3:2, etc (ver figura).