sistemas microcontrolados -...
TRANSCRIPT
Prof. Heitor Silvério Lopes
2017
Interfaceamento com conversores A/D & D/A e sensores
UTFPR Departamento de Eletrônica
Departamento de Informática
Sistemas Microcontrolados
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Rede R-2R
A tensão de saída da rede é dada por:
Vout = Vref × DEC / 2N onde
DEC é o valor decimal correspondente e N o num. bits
Exemplos:
DEC=1, BIN=00000001, Vout = 5*1/256=19,5 mV
DEC=128, BIN=10000000,
Vout = 5*128/256=2,5 V
DEC=255, BIN=11111111, Vout = 5*255/256=4,98 V
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Conversor D/A com R2R
A saída da rede “enxerga” uma carga, causando queda de tensão
Usar um seguidor de tensão (buffer)
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Conversor D/A DAC0808
8 bits de resolução, interface paralela
Alimentação simétrica: +-4,5 a +-18V
Tempo de acomodação: 150ns
Saída de corrente
VREF
LSB MSB
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Conversor D/A DAC0832
8 bits de resolução, interface paralela, duplo buffer
Interface com mP ou stand-alone
Alimentação: 5 a 15 Vdc
Saída de corrente
Tempo de acomodação: 1ms
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Conversor A/D ADC0808
8 bits, 8 canais de entrada, 10 Ks/s, EOC, Vin=0-5 V
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Conversor A/D ADC0804
8 bits, 1 canal, 10 Ks/s, gera Interrupção EOC, Vin=diferencial
OBS: separar Agnd de Dgnd
8051
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensor de efeito Hall
Capta a densidade de fluxo magnético (B)
O efeito Hall ocorre quando um material condutor passa através de um campo magnético uniforme
Saída analógica ou digital (+ usual)
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensor de efeito Hall
Aplicações:
Motores brushless
Tacômetros eletro-mecânicos, fluxômetros
Sensor de posição de avanço em motores a combustão interna
Sensor de posição dos dentes de engrenagens
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensor de efeito Hall
Micropac MII 65025
Vcc=3,5-20 V
Ic= 50 mA
Fsw=10 KHz
Aplicações: sensor de velocidade, sensor de corrente, sensor de posição linear/angular, chaveamento
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensores de proximidade
Grande variedade de modelos para diferentes aplicações
Indutivos: baseiam-se na mudança da frequência de oscilação de um circuito de RF quando um objeto metálico se aproxima do campo magnético da bobina
Capacitivos: baseiam-se na mudança da frequência de oscilação de um circuito ressonante.
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-sensores-e-fontes-50029077-catalogo-portugues-br.pdf
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensores de proximidade
A saída dos sensores pode ser NF ou NA e alimentação em CC ou CA
Sensores indutivos: Exclusivamente materiais metálicos
Distância de comutação: 1 a 70 mm
Sensores capacitivos: Para materiais não-metálicos: madeira, papelão, vidro,
plástico, granulados, pó mineral, cimento, líquidos em geral
Distância de comutação: 5 a 50 mm
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensores ópticos
Sensor por barreira:
Chave fotoeletrônica (Photonic PHCT104/204):
If=60 mA, Ic=70 mA (máx)
Ts=Td=5 ms
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensores ópticos
Sensor refletivo
Alcance desde poucos mm até alguns metros
Funcionamento on-off ou medição contínua
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017
Aplicação: medida de velocidade
Analógica: Taco-gerador
ligado ao eixo do motor.
Limitação: ruído em baixa rotação
Digital: Encoder ligado ao
eixo
Limitação: máxima freqüência de chaveamento dos sensores ópticos
Interface de
potência
Tratamento do
sinal do sensor
AT89S52
PWM
MOTOR
Sensor
óptico
Encoder
Sinal de
Interrupção Sinal pulsado
Interface de
potência
Conversor
Analógico-
Digital
AT89S52
PWM
MOTOR
Tacogerador
Byte
G
Retificador
Vdc Vac
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensores de temperatura
Muitos tipos: termopares, termistores, semicondutores, radiação, etc.
A tecnologia depende do intervalo de medição. P.ex:
Para altas temperaturas: termopar, radiação
Para temperaturas medianas: termistor
Para baixas temperaturas: semicondutores
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Termistores
Semicondutores feitos de materiais cerâmicos que se comportam como resistores térmicos com coeficientes de temperatura negativos (NTC) ou positivos (PTC)
Resistência a uma determinada temperatura:
0
0 )(
0
TT
TT
t eRR
:constante do material do termistor (K);
T0: temperatura de referência (K);
R0: Resistência do termistor à temperatura T0
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Termistores
Curva de resposta não-linear
Linearização por software ou com AmpOp
Faixas típicas: 1K a100Kohms, -30 a 180ºC
Ponte de Wheatstone para aumentar sensibilidade
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensor de temperatura de precisão LM35
Calibrado em graus Celsius (-55 a 150ºC)
Precisão: 0,5ºC
Alimentação: 4 a 30 V, Ic= 60 mA
Fator de escala: 10,0 mV/ºC
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Sensor de temperatura DS18B20
Interface 1-wire (próxima aula!)
ROM interna com código único de 64bits
Alimentação pela linha de dados (3-5,5V)
Faixa: -55 a 125ºC
Resolução de 9 a 12 bits
Prof. Heitor S. Lopes – UTFPR - 2017 Prof. Heitor S. Lopes - 2017
Outros sensores
Sensor de distância ultrassônico (2cm..4m)
Sensores para gases e inflamáveis
Acelerômetro/Giroscópio de 3 eixos MPU6050
Sensor de umidade e temperatura
Sensor de corrente