UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTECURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

GONIÔMETRO DIGITAL

RENATA LEIROS ROMANO

Natal, RN.Dezembro de 2010

RENATA LEIROS ROMANO

GONIÔMETRO DIGITAL

Natal, RN.Dezembro de 2010

RENATA LEIROS ROMANO

GONIÔMETRO DIGITAL

Projeto apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, UFRN, da disciplina Instrumentação Eletrônica, sob a orientação do Professor Luciano Fontes como requisito para obtenção de nota.

Natal, RN.Dezembro de 2010

Sumário

Introdução..........................................................................................................................5

Desenvolvimento...............................................................................................................6

Simulação.......................................................................................................................7

Prática experimental......................................................................................................8

Outras sugestão de interface..........................................................................................9

Conclusão........................................................................................................................11

Bibliografia......................................................................................................................12

Introdução

Conforme foi exposto no início da disciplina, iremos desenvolver um goniômetro

digital, que é um medidor de inclinação. Serve para medir ângulos de inclinação de uma

superfície em relação à outra.

O goniômetro é usado em várias áreas. Um exemplo comum de sua aplicação é na

mecânica, tendo vários modelos de goniômetros para diversas situações a serem

empregados. Outra área que também utiliza o goniômetro é a medicina. É bastante

usado na recuperação de pacientes que sofrem fraturas. O acompanhamento da

recuperação do paciente é feito com o instrumento, verificando a evolução do

movimento de uma articulação, por exemplo.

No desenvolver do projeto utilizaremos como ferramentas de simulação os

softwares ISIS, que é um aplicativo do Proteus, e o Orcad.

Desenvolvimento

O projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um goniômetro digital, que

consiste em acoplar mecanicamente um transferidor a um potenciômetro para que a

variação do ângulo do transferidor faça variar o potenciômetro, que por sua vez servirá

de sensor para o circuito eletrônico que tem como interface LEDs.

Para o circuito, fizemos uso do circuito integrado LM3914 que aciona 10 LEDs

comuns a partir de uma tensão de entrada. O circuito integrado sente o nível dessa

tensão de entrada e em função disso aciona um de 10 LEDs na saída.

Para esse projeto, faremos uso de um potenciômetro que possui ângulo de giro

de 300°, o que significa que teremos um aparelho que irá medir de 0º a 300°. Como

temos 10 LEDs na saída, cada LED irá significar 30° de medida, conforme a tabela

abaixo.

Ângulo LED

0° Todos apagados

30° LED 1

60° LED 2

90° LED 3

120° LED 4

150° LED 5

180° LED 6

210° LED 7

240° LED 8

270° LED 9

300° LED 10

Tabela 1 – Relação ângulo - LED

Simulação

Inicialmente fizemos a simulação do circuito utilizando o software ISIS. Tomamos como referência o Datasheet do LM3914.

Figura 1 – Datasheet do CI LM3914

O circuito simulado pode ser representado na figura abaixo:

Figura 2 – Circuito da simulação

Prática experimental

Fomos ao laboratório de eletrônicos para implementar o projeto, utilizando os seguintes componentes:

01 LM391410 LED´s01 Potenciômetro – 10KΩ01 Resistores de 8,2KΩ01 Resistor de 1KΩ 02 Resistores de 670Ω01 Fonte de tensão (12V)01 Protoboard

Os dois resistores a mais de 670Ω citados servem para fazer um divisor de tensão, para que possamos utilizar uma única fonte de tensão.

Figura 3 – Circuito montado no laboratório

Outras sugestão de interface

Para facilitar o uso do nosso aparelho, podemos também implementá-lo utilizando displays de 7 segmentos, que funcionará da seguinte forma:

Figura 4 – Diagrama de blocos para interface com displays de 7 segmentos

Utilizaremos 3 displays de 7 segmentos, onde o display que mostra as unidades

será sempre zero, então não é necessário fazer a lógica. Para os outros displays fizemos

a seguinte tabela verdade:

Ângulo Display 2 Display 3D C B A D C B A

000° 0 0 0 0 0 0 0 0030° 0 0 1 1 0 0 0 0060° 0 1 1 0 0 0 0 0090° 1 0 0 1 0 0 0 0120° 0 0 1 0 0 0 0 1150° 0 1 0 1 0 0 0 1180° 1 0 0 0 0 0 0 1210° 0 0 0 1 0 0 1 0240° 0 1 0 0 0 0 1 0270° 0 1 1 1 0 0 1 0300° 0 0 0 0 0 0 1 1

Tabela 2 – Tabela verdade para os displays 2 e 3

Onde o display 2 representa a casa das dezenas e o display 3, a casa das

centenas. Então, a partir dessa tabela fizemos s seguintes circuitos lógicos para os

displays:

Circuito Conversor com 10 saídas.

Circuito Lógico conversor para BCD

Decodificador BCD/Display

Display de LED’s

Figura 5 – Circuito lógico para o display 2.

Figura 6 – Circuito lógico para o display 3.

Onde a saída dos circuitos será ligada nos decodificadores BCD/Display, que

por sua vez será ligado nos displays, conforme já foi explicitado no diagrama de blocos.

Conclusão

Este trabalho foi de grande valia para o aprendizado nesta disciplina, pois foi

possível aferir na prática o funcionamento de um circuito muito utilizado em áreas

diversas, além de prover a oportunidade de desenvolver um projeto de tamanha valia. A

forma em que se foi elaborado o projeto, por ser totalmente modular, facilitou tanto no

que se diz respeito a elaboração como demonstração e relato do mesmo.

Visualizamos que na medida que aumentamos a tensão no CI através do

potenciômetro, as saídas vão alimentando os led’s que vão se acendendo um a um

separadamente. Através das tabelas é possível observar também que tanto os ângulos

como as tensões, variam linearmente à medida que forem aumentados.

Bibliografia

Massarolo, Diogo. Pivato, Rafael. Lanfredi, Felipe S. Medidor de ângulo com LM3914. UCS.

Ramos, Erickson Carlos, Medidor de ângulo (goniômetro digital). UFRN

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nationalsemiconductor/DS007970.PDF

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/748-conheca-o-lm3914-art087.html