Doutores da Eletrônica 2016

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quinta-feira, 1 de setembro de 2016

Conversor Analógico-Digital e LED

Olá!

Nesta série de três vídeos, iremos mostrar a teoria a o passo-a-passo para a construção de um controle de temperatura por microonda, utilizando conceitos de eletrônica e programação.
Iremos utilizar um pequeno computador, conhecido como Raspberry Pi, que está carregado com sistema operacional Linux, assim, todo o processamento de sinais e resultados deverá ser feito através dele.
Desta forma, é importante conhecermos o básico do funcionamento do Raspberry, como por exemplo, a alocação correta dos pinos e como executar um programa C. Para modelos do tipo B e B+, a imagem 1 pode ser utilizada como um guia:



Como projeto inicial, foi realizado o controle do acendimento de um LED através de um push-button, o esquemático, o código e os testes foram realizados, e podem ser vistos no vídeo a seguir:



Com o funcionamento do Raspberry compreendido, podemos passar para a primeira parte do nosso controle de temperatura, que será um conversor analógico-digital do tipo PWM.
PWM é o nome dado para um tipo específico de sinal, também conhecido como Modulação por Largura de Pulso. Esse sinal é muito utilizado para transmitir mensagens digitais e até mesmo para controlar a potência entregue para uma carga elétrica. A característica que define o PWM é seu duty-cycle, que é a razão entre o tempo em que o sinal permanece em nível alto, sobre o período total do sinal.
Uma mensagem digital é enviada através de um sinal PWM graças ao duty cycle. Quanto maior for o duty cycle em um certo instante, maior é o byte transmitido, sendo esse, geralmente, referenciado em volts.
Para gerarmos um sinal PWM, iremos utilizar o conversor analógico digital do tipo PWM, que é basicamente composto por um Amplificador Operacional funcionando como comparador.
Um comparador é formado por um amplificador operacional, em que, em sua entrada inversora é aplicada uma tensão de referência, e na entrada não inverso, será aplicada uma tensão de entrada. Como o nome do dispositivo diz, ele irá comparar as duas tensões aplicadas, realizando a simples operação matemática de subtração:
Tensão de entrada (Vin) - Tensão de referência (Vref)
Pela teoria do amplificador operacional, sabemos que ele tem uma região linear, em que ele fornece um ganho G para a diferença entre as tensões. E duas regiões, em que, a tensão de saída será simplesmente um dos dois valores entregues pelo circuito de alimentação, V+ ou V-.
No entanto, o ganho intrínseco, G, do amplificador é muito grande, tendendo a infinito. Desta forma, a região linear pode ser desconsiderada, fazendo com que o resultado entregue possa ser dividido em apenas dois casos:
  1. A tensão de entrada é maior que a tensão de referência. Neste caso, o amplificador irá entregar na saída a tensão V+.
  2. A tensão de entrada é menor que a tensão de referência. Neste caso, o amplificador irá entregar na saída a tensão V-.
Com esta lógica de comparador, o conversor foi projetado, testado e seu sinal foi processado, como pode ser visto no vídeo a seguir:

No próximo vídeo, iremos construir um termostato para ser adicionado ao conversor construído.

Para ter acesso aos dois códigos utilizados neste post, acesse o link a seguir:



Grupo 1:
Bárbara Rosado     RA: 145393
Victória Celeri       RA: 148161






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