Eletrônica Analógica, Ceifador

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Materiais

Para a construção de um circuito de condicionamento do sinal de entrada foram necessários os seguintes materiais.

- 1 transformador de 220V/110V para 32V/16V com tap central

- 2 resistores de 10KΩ para o divisor de tensão

- 1 resistor de 43KΩ

- 1 resistor de 100Ω

- 1 capacitor de 4,7µF

- 2 diodos 1N60

- 1 fonte de 5V

- Gerador de função

- Protoboard

Metodologia

- Antes de ser projetado e montado o circuito de condicionamento de sinal, foi necessário reduzir a tensão que chegaria a esse circuito, então foi utilizado o calculo de divisor de tensão:

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

Sendo R1 = R2, basta que os resistores sejam iguais para se obter a queda da metade da tensão da fonte. Nesse caso foram adotadas resistências de 10KΩ como forma de segurança, pois elas suportam um valor de corrente mais alta, evitando assim a queima dessas resistências para o divisor de tensão.

- A primeira parte do circuito de condicionamento seria projetar um grampeador, pois com um grampeador à forma de onda de entrada não seria alterada, somente seria modificada. Para o projeto do circuito grampeador o primeiro passo necessário seria definir o τ (tau), que seria a constante de tempo. Essa constante representa o tempo que o capacitor leva para estar totalmente descarregado. A constante de tempo utilizada nesse circuito foi igual ao período da onda de entrada do circuito, que seria:

[pic 8]

[pic 9]

A partir desse valor foi encontrado o valor do capacitor a partir da formula:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

Para a escolha do valor da resistência utilizada no calculo não foi empregado nenhum calculo anterior, somente o fato de ser necessário um τ suficientemente grande para que o capacitor não descarregue no semiciclo que ele começará a sua descarga. Mas por precaução o valor de capacitor encontrado foi multiplicado por 10:

[pic 13]

Após serem realizados os cálculos o circuito foi montado e testado no gerador de função a fim de certificar seu funcionamento.

- Após a montagem e teste da parte grampeadora do circuito foram realizados os cálculos para a parte de segurança do circuito, onde foi projetado um circuito ceifador, onde se a tensão ultrapasse 5V essa onda seria ceifada nesse mesmo valor.

O calculo realizado nessa etapa foi somente o calculo do resistor, pois foi definida a utilização do diodo de germânio para as duas etapas, pois é o diodo que gera menos quedas de tensão, e a fonte utilizada no circuito deve ter valor igual ao qual desejamos onde a onda seja ceifada, no caso 5V.

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

Resultados

Os resultados obtidos com as simulações foram próximos aos valores reais, onde foi testada e simulada a parte grampeadora do projeto e comparada com a onda antes do grampeador e depois do grampeador:

[pic 20]Figura 5 – Onda antes do grampeador simulada

[pic 21]Figura 6 – Onda antes do grampeador real

[pic 22]Figura 7 – Circuito grampeador

Com a simulação foi obtida a seguinte onda:

[pic 23]Figura 8 – Onda grampeada simulação

O teste em laboratório utilizando um gerador de funções a onda obtida foi a seguinte:

[pic 24]Figura 9 – Onda grampeada real

Verificando que o funcionamento condizia com a teoria e estava de acordo com a simulação, foi implementada a parte de segurança do circuito, a parte ceifadora, onde caso aja um pico de tensão mais que 5V, essa parte de circuito a ceifaria, deixando sempre próxima a 5V:

[pic 25]Figura 10 – Circuito com grampeador e ceifador

Após a montagem da parte ceifadora, foram obtidas as ondas simuladas e reais, para comprovação da teoria, que é, caso a onda de tensão ultrapasse o valor de 5V, o ceifador ceife essa onda em 5V protegendo assim a entrada do micro controlador:

[pic 26]Figura 11 – Onda simulada após o ceifador

Onda real:

[pic 27]Figura 12 – Onda real após o ceifador

Analisando essas ondas, não é possível ver se realmente o ceifador está em funcionamento, pois a fonte continua em 5V, as ondas a seguir foram testadas com o gerador de função fornecendo uma tensão de pico a pico igual a 10V.

[pic 28]Figura 13 – Onda grampeada e ceifada com 10V de entrada simulada

[pic 29]Figura 14 – Onda grampeada e ceifada com 10V de entrada real

Analisando as ondas, tanto a simulada quanto a real, é observado que a parte ceifadora está em funcionamento, mas não é ideal como na teoria, pois mesmo ceifando uma grande parte, ainda passam alguns milivolts para a carga.

Discussão

As formas de onda obtidas através do osciloscópio em laboratório, se comparadas às ondas simuladas, são bem próximas, pois os valores reais em laboratório não tiveram uma grande defasagem dos teóricos devido aos cálculos realizados antes da própria simulação, apenas quando testamos o circuito ao máximo dobrando a tensão de entrada e observando que o ceifador não trabalha como um modelo ideal como na teoria,