Licenciatura em Engenharia Mecânica Automóvel | 2010-11
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DOCENTE |
Mário Alves
(mjf@isep.ipp.pt) |
Responsável disciplina |
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HORÁRIO SEMANAL |
T:
Quarta-Feira 12:10 – 13:00 (F342) | Sexta-Feira 12:10 – 13:00
(F209) |
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PL:
Terça-Feira 08:10 – 10:00 | Quarta-Feira 14:10 – 16:00 |
Sexta-Feira 14:10 – 16:00 (F114) |
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PROGRAMA E MATERIAL DE SUPORTE |
Programa (aulas T e PL) |
Material de suporte |
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Noções básicas
sobre electricidade, circuitos e sistemas eléctricos - electricidade vs. electrónica, corrente alternada vs. corrente contínua - a cadeia da energia eléctrica: produção, transporte, distribuição, consumo - protecção de circuitos e pessoas contra acidentes eléctricos (e.g. massa e terra, fusíveis e relés de protecção) - importância dos sistemas eléctricos e electrónicos nos automóveis |
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Componentes e circuitos
eléctricos em corrente contínua (CC) - corrente, tensão e resistência eléctricas - associação de resistências: série, paralelo, mista - relação entre as grandezas eléctricas: Leis de Ohm e de Joule - divisores de tensão e corrente - conservação de energia eléctrica: Leis de Kirchhoff dos Nós e das Malhas - simplificação de circuitos eléctricos: Teorema de Thévenin - outros componentes básicos: baterias, relés, díodos |
Sebenta ABC dos CECC Sebenta CECC de IEEL Módulo de Electricidade Exercícios
CECC Guiões de FEELE |
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Componentes e circuitos
eléctricos em corrente alternada (CA) - características da CA, valor eficaz, fase e diagramas fasoriais, harmónicos - condensadores e capacitância - bobinas e indutância |
Slides indutância e capacitância |
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Instrumentos de medição
e sua utilização no automóvel - voltímetro, amperímetro, ohmímetro, multímetro, pinça amperímetrica - osciloscópio e gerador de sinais - outros instrumentos de medição e teste |
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Conceitos básicos de
máquinas eléctricas e sua aplicação no
automóvel -
transformador (e.g. sistema de
ignição) -
motor CC (e.g. sistema de arranque) -
gerador AC (e.g. alternador) -
motor de indução
(utilização industrial e no automóvel) - conceitos básicos sobre veículos eléctricos |
Módulo de Electromagnetismo (Toyota) |
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MÉTODO DE
AVALIAÇÃO |
NFREQ (12 valores em 20) - participação/desempenho ao longo das aulas (T e PL), incluindo ter os guiões laboratoriais preenchidos, exercícios resolvidos, etc. (2 valores em 20); - avaliação individual teórico-prática, realizada numa aula PL a meio do semestre lectivo (5 valores em 20); - avaliação individual teórico-prática, realizada numa aula PL no fim do semestre lectivo (5 valores em 20). EXAME (8 valores em 20) - exame escrito, realizado na época de exames. É OBRIGATÓRIO - realizar um mínimo de dois terços dos trabalhos PL; o não cumprimento deste requisito impede a realização do EXAME (o aluno tem NF, ou seja “Não Frequentou”); - obter uma nota mínima de 50% em cada uma das componentes da avaliação (NFREQ e EXAME). |
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AULAS
PRÁTICAS LABORATORIAIS (PL) |
Programa (aprendizagem teorico-prática, incluindo
trabalhos laboratoriais, proposta e resolução de
exercícios) |
Material de Suporte |
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AULA PRÁTICA 1
– APRESENTAÇÃO DO LABORATÓRIO, PROGRAMA PL E
REGRAS SEGURANÇA -
Apresentação
do programa das aulas práticas, o objectivo das aulas de
recuperação e de avaliação teorico-prática
e o método de avaliação (conducente à nota de
frequência – NFREQ) -
Apresentação
do Laboratório Toyota, infra-estruturas e equipamentos -
Regras de
utilização e de segurança -
Formação
de grupos de trabalho. |
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AULA PRÁTICA 2
– MÓDULO DE ELECTRICIDADE (1) -
Trabalho #1
– Circuitos eléctricos -
Trabalho #2
– Circuitos em paralelo -
Trabalho #3
– Circuitos em série -
Trabalho #4
– Circuitos série-paralelo -
Resolução
de exercícios -
Proposta de
trabalho autónomo (extra aula) |
Módulo de Electricidade
(Toyota) Exercícios
CECC http://physicslabfarm.isep.ipp.pt/
(mesmas
credenciais do portal) |
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AULA PRÁTICA 3
– MÓDULO DE ELECTRICIDADE (2) -
Trabalho #5
– Medição de tensão -
Trabalho #6
– Medição de corrente -
Trabalho #7
– Medição de resistência -
Trabalho #8
– Tensão e corrente -
Trabalho #9
– Resistência e corrente -
Resolução
de exercícios -
Proposta de
trabalho autónomo – execução de experiências
via plataforma de experimentação remota VISIR o
Medição
do valor de resistências e de associação de
resistências (analiticamente + ohmímetro) §
Calcular
analiticamente a resistência equivalente para várias
associações de resistências §
Efectuar a
montagem das várias associações de resistências no
VISIR e medir a resistência equivalente com o ohmímetro §
Confrontar
os resultados analíticos com os resultados experimentais §
Documentar
cálculos analíticos e experimentação (com print screen da montagem e
multímetro) |
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AULA PRÁTICA 4
– MÓDULO DE ELECTRICIDADE (3) -
Trabalho
#10 – Resistência: cargas ligadas em paralelo -
Trabalho
#11 – Resistência: cargas ligadas em série -
Trabalho
#12 – Tensão: cargas ligadas em paralelo -
Trabalho
#13 – Tensão: cargas ligadas em série -
Trabalho
#14 – Corrente: cargas ligadas em paralelo -
Trabalho
#15 – Corrente: cargas ligadas em série -
Resolução
de exercícios -
Proposta de
trabalho autónomo (extra aula) |
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AULA PRÁTICA 5
– MÓDULO DE ELECTRICIDADE (4) -
Trabalho
#16 – Lei de Ohm -
Trabalho
#17 – Quedas de tensão -
Trabalho
#18 – Quedas de tensão: seu cálculo -
Trabalho
#20 – Potência eléctrica -
Trabalho
#21 – Corrente e consumo de potência -
Proposta de
trabalho autónomo – execução de experiências
via plataforma de experimentação remota VISIR o
Medição
da tensão, corrente e potência de cargas associadas num misto
série/paralelo (analiticamente + ohmímetro) § Calcular analiticamente todas as correntes e
tensões no circuito, bem como a potência consumida pelas cargas
(originalmente são velas de incandescência, mas no VISIR
serão resistências lineares de baixa potência) § Efectuar a montagem do circuito no VISIR e medir
as diversas correntes e tensões no circuito § Confrontar os resultados analíticos com os
resultados experimentais § Documentar cálculos analíticos e
experimentação (com print
screen da montagem e multímetro) |
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AULA PRÁTICA 6
– AULA DE RECUPERAÇÃO -
Resolução
de exercícios propostos como trabalho autónomo;
repetição ou execução de trabalhos em falta;
esclarecimento de dúvidas; preparação para a
valiação prática. Esta aula pode servir para colmatar
faltas dos alunos e do docente e condicionantes do calendário (e.g.
feriados, dispensa de aulas). |
(não aplicável) |
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AULA PRÁTICA 7
– 1ª AVALIAÇÃO TEORICO-PRÁTICA -
Exame teorico-prático
individual, para avaliação das competências e
conhecimentos adquiridos até ao momento. -
Este exame
envolve uma componente experimental (montagem de um circuito,
medições com instrumentos) e/ou uma componente escrita
(resposta a questões de desenvolvimento, elaboração de
esquemáticos, resolução de exercícios). |
(não aplicável) |
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AULA PRÁTICA 8
– MÓDULO DE ELECTRICIDADE (5) -
Trabalho
#19 – Função dos relés -
Trabalho
#22 – Funcionamento dos condensadores -
Resolução
de exercícios |
Módulo de Electricidade
(Toyota) |
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AULA PRÁTICA 9
– MÓDULO DE ELECTROMAGNETISMO -
Relação
entre electricidade e magnetismo -
Princípio
do motor eléctrico -
Geração
de electricidade -
Indução
mútua -
Apresentação
de exemplos de máquinas eléctricas nos sistemas
automóveis |
Módulo de Electromagnetismo (Toyota) |
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AULA PRÁTICA 10
– ANÁLISE DE SISTEMAS AUTOMÓVEIS COM MOTORES CC -
Analise de
diversos sistemas automóveis equipados com motores de corrente
contínua, nomeadamente: o
Sistemas de
abertura/fecho de vidros e tectos de abrir o
Sistemas de
limpa pára-brisas, antenas e ventoinha HVAC o
Motor de
compressor de ar comprimido para controlo automático de
suspensão -
Efectuando
as seguintes operações: o
Desmontar,
analisar sistema de transmissão, montar o
Verificar
sentido de rotação consoante a polaridade aplicada o
Verificar
velocidade e consumo de corrente em função da tensão
aplicada (variar tensão usando reóstato do módulo da
bancada ou fonte de alimentação CC) o
Verificar
consumo de corrente em função da carga mecânica aplicada
ao motor |
Guiões PL manuscritos
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AULA PRÁTICA 12
– OSCILOSCÓPIO E GERADOR DE SINAIS -
Nota: os
alunos (pelo menos cada grupo de 2) deverão trazer computador com
acesso Internet via WiFi -
Execução
do trabalho via plataforma de experimentação remota VISIR -
Resolução
de exercícios -
Proposta de
trabalho autónomo (extra aula) |
Guião experimental
oscilocópio http://physicslabfarm.isep.ipp.pt/
(mesmas
credenciais do portal) |
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AULA PRÁTICA 13
– AULA DE RECUPERAÇÃO Resolução
de exercícios propostos como trabalho autónomo;
repetição ou execução de trabalhos em falta;
esclarecimento de dúvidas; preparação para a
valiação prática. Esta aula pode servir para colmatar
faltas dos alunos e do docente e condicionantes do calendário (e.g.
feriados, dispensa de aulas). |
(não aplicável) |
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AULA PRÁTICA 14
– 2ª AVALIAÇÃO TEORICO-PRÁTICA -
Exame teorico-prático
individual, para avaliação das competências e
conhecimentos adquiridos até ao momento (todo o semestre). Este exame
envolve uma componente experimental (montagem de um circuito,
medições com instrumentos) e/ou uma componente escrita
(resposta a questões de desenvolvimento, elaboração de
esquemáticos, resolução de exercícios). |
(não aplicável) |
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Ferramentas de software |
Laboratório de
experimentação remota (VISIR) Esta
ferramenta serve para estudo complementar do aluno, nomeadamente permitindo
ao aluno efectuar experiências remotas de forma autónoma,
facilitando o processo de auto-aprendizagem. Para este efeito foram
preparadas 3 experiências: Experiência 1: Medição e cálculo de resistência
equivalente -
Medição
do valor de resistência de resistencias isoladas ou em
associação série, paralelo ou mista. Os alunos
deverão efectuar várias montagens, comparando os resultados
analíticos (através das expressões que permitem
determinar a resistência equivalente de séries e paralelos) com
os experimentais (medição com o ohmímetro). -
É
possível um qualquer sub-circuito de um conjunto, de 3
resistências (100 Ω, 1 kΩ, 5,6 kΩ) em
paralelo, em série com um outro conjunto, de 4 resistências (560
Ω, 1,5 kΩ, 3,3 kΩ, 100 kΩ) em paralelo. Exemplos válidos são
(100 Ω // 1 kΩ) + 560 Ω, ou (100 Ω
// 1 kΩ) + (560 Ω // 1,5 kΩ
// 100 kΩ). Exemplos NÃO válidos são
560 Ω + 1,5 kΩ, ou 100 Ω // 560 Ω. Experiência 2: Medição e cálculo de
tensão, corrente e potência (circuito semelhante ao do
pré-aquecimento Diesel) -
Medição
do valor da tensão em cada resistência e da corrente num
circuito constituido por uma fonte de alimentação CC ligada a
uma resistência de 1 kΩ (divisor de tensão), ligada em série com um paralelo de 3
resistências de 3,3 kΩ (que representam as “velas de
incandescência”, mas obviamente com um valor de resistência
muito superior e potência muito inferior, devido às
limitações do VISIR. -
O valor da
tensão da fonte CC pode ser variado, bem como a resistência de 1
kΩ pode ser retirada, de forma a alterar a potência
eléctrica nas “velas”. Os alunos deverão medir a
tensão e a corrente nos vários pontos dos circuitos, comparando
os resultados experimentais com os analíticos (incluindo o
cálculo da potência eléctrica consumida nas velas) Experiência 3: Utilização do osciloscópio e
do gerador de sinais -
Este
trabalho visa que o aluno tenha um primeiro contacto com o
osciloscópio como instrumento de medição e ferramenta de
diagnóstico (nomeadamente para o automóvel). É
possível ligar uma fonte de alimentação CC para testar
os modos de acoplamento CC e AC, bem como analisar sinais periódicos
gerados por um gerador de sinais, permitindo ao aluno optimizar a forma de onda
visualizada através dos comandos de amplificação
vertical, base de tempo e disparo do varrimento (trigger). |
http://physicslabfarm.isep.ipp.pt/
(mesmas
credenciais do portal) |
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Aplicações
“freeware” para projecto e simulação de circuitos Estas ferramentas permitem desenhar circuitos eléctricos/electrónicos, simular o seu funcionamento e gerar automaticamente os circuitos para serem produzidas as placas de circuito impresso (PCB). |
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Simulador de
osciloscópio “freeware” Esta
aplicação permite simular praticamente todas as funcionalidades
de um osciloscópio analógico bem como de um gerador de sinais,
permitindo ainda gerar sinais para a entrada do oscilocópio a partir
de uma folha Excel. Esta ferramenta foi desenvolvida por um aluno do ISEP no
seu projecto final. |
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Osciloscópio
virtual “freeware” (em PC) Esta
aplicação permite que qualquer PC se possa utilizar como
oscilocópio (e gerador de sinais, dado que recorre à
própria placa de som para aquisição de sinais (entrada
de MIC). Os sinais de entrada estão obviamente limitados em amplitude
e frequência, dependendo das próprias limitações
das placas de som. |