Ondas bifásicas (microcontroladas?)

[densyy]

Olá, pessoal!

Bom, a pouco tempo tive que fazer um projeto para gerar ondas e controlar suas frequências.

Acontece que foi tudo um sucesso Hehehe... Através do pwm do Arduino consegui desenhar qualquer

tipo de onda monofásica e alterar sua frequência usando programação. Uma rede R2R ligada nos pinos

fazia a conversão do digital para o analógico e o desenho perfeito chegava ao osciloscópio. Até aí tudo bem...

Mas descobri que o real objetivo do projeto é gerar ondas Bifásicas. 

Aqui fica minha dúvida: É possível gerá-las através de microcontroladores? Fiquei pensando... Pô, elas devem

ser geradas somente a partir de corrente alternada,  estou certo?

Gostaria de uma nova direção. Pelo que devo pesquisar para atingir meu objetivo de gerar ondas bifásicas? 

Estava vendo alguns desenhos e elas são assimétricas, são utilizadas em tratamentos TENS na fisioterapia.

 

Agradeço desde já!  

[rjjj]

Ondas sinusoidais bifásicas são sinusoides comuns defasadas entre si em 180°, de modo que no total seus fasores formam um círculo, isto é, 360°. Um circuito eletrônico capaz de defasar uma tensão sinusoidal em 180° é o amplificador AC emissor-comum, como este por exemplo:

 

 

 

 

 

 

Espero ter ajudado .

[aphawk]

@densyy ,

 

Mostre prá gente algumas dessas formas de onda que você pretende gerar .... e explique se o que você quer é gerar DOIS sinais diferentes ao mesmo tempo !

 

Paulo

[densyy]

Algo nesse estilo:

 

Tem várias, pode ser quadrada em baixo e em cima, quadrada em cima e triangular em baixo, quadrada em cima e circular em baixo...

[.if]

Ao meu ver, isto não é necessariamente onda biásica e é relativamente fácil criá-la. Basta uma ou mais tabela de valores sendo "jogados" na rede r2r. Quadrados e tringulares são simples nem precisando de tabela. Os mais complexos você cria com excel.

 

Se a trifásica for pra contolar motor, informo que r2r não é o processo + indicado. Há de ser com 3x canais pwm

[densyy]

Então @Isadora Ferraz , eu fiz uma tabelinha pras ondas quadradas, triangulares, senoidais e dente de serra...
Pras ondas monofásicas ficou perfeito. Jogava na rede R2R e pronto, mas agora para desenhar a parte

negativa da onda não consigo utilizando esse método.

 

Vou fazer um exemplo pra você entender:

 

Onda Quadrada

Aqui eu gero uma onda quadrada só definindo o tempo...

for (int i = 0; i < 127; i++) { 
    
     PORTD = 255; 
     delayMicroseconds(tempo); 
     
   }
   
   for (int i = 0; i < 127; i++) { 
    
     PORTD = 0; 
     delayMicroseconds(tempo); 
     
   }

O resultado fica assim:

 _____            _____

|          |          |          |

|          |_____|          |_____

 

Agora vamos supor que eu quisesse gerar uma onda nesse formato

 _____            _____

|          |          |          |

|_____|_____|_____|_____

           |          |          |

           |_____|          |_____

 

Eu substituiria no código a parte do 

PORTD = 0;
//por 
PORTD = -255;

O problema é que valores negativos não são válidos, são considerados como 0

[aphawk]

@densyy ,

 

Ainda bem que resolví perguntar pois imaginava algo muito diferente !

 

Bom, esse seu problema é bem simples : vai usar um amplificador operacional, na configuração de subtrator, em uma das entradas voce vai aplicar essa sua saída da rede R-2R, e na outra entrada vai aplicar um nível DC de 2,5 volts. Assim, quando a saída de sua rede R-2R tiver um nível acima de 2,5 volts, a saída do amp op vai ser positiva; quando a saída da rece R-2R estiver abaixo de 2,5 volts, a saída será negativa. Use o ganho que voce quiser, por exemplo com um ganho de 2 terá saídas entre -5 e +5 volts. Detalhe: vai precisar de uma fonte simétrica para alimentar o amp op, tipo +12 -12 .

 

Paulo

[rjjj]

Penso que a sua intenção real era dizer ondas bipolares quadradas, triangulares, entre outras, ou seja, ondas que assumem valores positivos e negativos. O conceito de ondas bifásicas é diferente e refere-se a sinusoides de mesma amplitude, mas defasadas entre si em 180° no tempo :

 

 

 

 

 

 

O que você poderia fazer é um circuito que somasse tensões contínuas ao sinal de saída, assim possibilitando o ajuste de sua posição em relação ao eixo do tempo.

 

 

 

Espero ter ajudado .

[densyy]

Entendi pessoal! Realmente Bifásicas n é a palavra certa kkkkkkkk
Vou pesquisar sobre os amplificadores operacionais. valeu pessoal!

Mas isso tudo me deixou curioso...

Pelo que entendi uma onda bifásica é a projeção de uma onda qualquer,

bipolar ou não, mas atrasada em 180º ? 

 

Se sim, uma onda trifásica seria uma onda atrasada em 360º ou não? kkk

 

Isso tudo tem alguma coisa a ver com 110/220/330 volts?

[.if]

Trifasicas seriam 3 ondas defasadas 120° umas das outras. Destas 3, se sua rede for bifásica, só duas vão pra sua casa. Portanto...

Bifásico I: 220 da sua residência, também 120°.

Bifásico II: saída de um trafo com center tape, 180°

 

Se ninguém xiar acho que é isso.

[aphawk]

5 horas atrás, rjjj disse:

O que você poderia fazer é um circuito que somasse tensões contínuas ao sinal de saída, assim possibilitando o ajuste de sua posição em relação ao eixo do tempo.

 

Acho que você quis dizer subtrair tensões continuas, certo ? Pois o autor precisa de tensões que possam ter a polaridade invertida.

Por isso que sugeri um subtrator com amp op.

 

 

@densyy ,

 

Dá uma pesquisada em modulação bifásica ! É algo bem fora do contexto.

 

De maneira geral, ondas bifásicas são 2 ondas de mesmo tipo, porém defasadas em algum angulo de fase. Mas sempre de mesma amplitude, frequência e aspecto.

 

Paulo

 

[densyy]

@aphawk , Tentei adicionar o Amplificador Operacional na configuração de subtrator. Para simular no Proteus coloquei o Lm239 e o 741, não sei se são os mais indicados, mas não tive muito sucesso.

Usei todos os resistores de 10k nele. Olha só o circuito.

 

Tem alguma ligação errada?

[aphawk]

@densyy ,

 

Eu fiz um pouco diferente :

 

 

Tem de fazer valores altos dos resistores se comparados à sua rede R-2R ok ?

Use tensão de 12 Volts, com 5V a amplitude vai ser muito reduzida, a menos que utilize amp op tipo rail to rail . Ah, prefiro usar um NE5532 do que um 741 ....

 

O canal em amarelo é a saída da rede R-2R, de amplitude entre 0 e 5 volts.

Já o canal em azul é a saída do segundo amp op, e variando entre -2,5 a +2,5 volts.

Dessa maneira, na sua tabela de valores da forma de onda, valores entre 0 e 127 serão na saída tensões entre -2,5 e 0 volts, e de 128 até 255 vai subindo até atingir +2,5 Volts na saída.

 

Se aumentar o ganho do primeiro amp op ( que está = 1 )  para 2, terá saídas entre -5V e +5V.

 

 

Paulo

[rjjj]

@aphawk

 

 

Com x e y reais ou complexos, costumo levar em conta que matematicamente x - y é igual a x + (-y), sendo por isso toda subtração também uma soma .

 

 

 

Como feito por você, é importante citar o detalhe da frequência: ela é mantida sempre a mesma no estudo de circuitos polifásicos. Além disso, de forma generalizada, quaisquer diferenças entre ângulos de fase podem caracterizar comportamentos polifásicos, apesar desses tipos de sistema serem idealmente simétricos.

 

 

 

Espero ter ajudado .

[aphawk]

@rjjj ,

 

Hehehe só falta agora termos tensões DC complexas kkkkk !   Bons tempos de faculdade kkkkk

 

Off - topic :

 

Me lembrei de um circuito de pegadinha que saiu na revista Elektor inglesa faz muiiito tempo : eles abriram uma bateria de 9 volts antiga, maior que as atuais, que usava duas células empilhadas de 4,5 volts; retiraram uma célula, e no lugar dessa colocaram uma plaquinha de circuito pequena e uma dessas baterias modernas de 9 volts, e remontaram a bateria cuidadosamente, que ficou perfeita, como nova.

 

Quando sem carga, você media com o multímetro e ela mostrava 9 Volts corretamente.

Quando você exigia um pouco de corrente, o circuito invertia a polaridade dos terminais !

 

Colocaram essa bateria na bancada na bancada de testes do engenheiro chefe do laboratório, que estava utilizando ela em um projeto, e ficaram observando .... o coitado ligou ela no circuito, que não funcionou, o cara desligou, mediu a bateria e viu que estava perfeita.... depois ligou ela no circuito, que tinha uma pequena lampada para sinalizar que estava ligado, a lampada acendia e mais nada, aí o cara foi medir a tensão e a agulha do multímetro bateu para trás ..... o cara tomou um susto, achando que tinha invertido a polaridade do multímetro, e aí viu que a polaridade estava correta !!!! Repetiu isso várias vezes , quando desligava o circuito a bateria mostrava os 9V corretamente, e quando ligava de novo ao circuito que consumia corrente, media  -9V .......

 

O coitado quase ficou doido, o cara chegou a desmontar dois multímetros achando que estavam defeituosos, deu chilique, ficou nervoso, jogou coisa no chão, até que resolveram mostrar para ele a pegadinha kkkk !

 

Já imaginou um engenheiro experiente passar por algo assim ????  Vão ter de internar o coitado !

 

Paulo

 

 

 

 

[MOR_AL]

14 horas atrás, densyy disse:

@aphawk , Tentei adicionar o Amplificador Operacional na configuração de subtrator. Para simular no Proteus coloquei o Lm239 e o 741, não sei se são os mais indicados, mas não tive muito sucesso.

Usei todos os resistores de 10k nele. Olha só o circuito.

 

Tem alguma ligação errada?

Você inverteu as entradas do operacional (a positiva com a negativa).

As tensões de alimentação, dependendo do operacional a ser usado, precisam ser maiores. Como já foi informado, um bom valor é +12V e _12V.

A tensão de 2,5 deve ser de +5V

MOR_AL

[aphawk]

41 minutos atrás, MOR disse:

A tensão de 2,5 deve ser de +5V

MOR_AL

 

@MOR,

 

No meu circuito que eu postei, usei os 4 resistores iguais, ligados a uma fonte dc de 2,5 volts. Eu na prática substituiria essa fonte dc por  um divisor resistivo adicional, de baixa impedância ( tipo 1k cada um e com um capacitor entre o centro e o terra ), para ligar ao resistor de entrada do amp op ... Da maneira que você está falando , ligando direto ao +5V, o amp op subtrator vai estar um pouco modificado, será que vai funcionar igual ? 

 

@densyy

 

Só lembre de usar 4 resistores de valor igual no amp op ! Terá ganho unitário, e se usar apenas um amp op, vai ter o sinal invertido na saída. Eu usei um segundo para voltar o sinal ao original, e se precisar aumentar o ganho, é só trocar um resistor nele....

 

Paulo

 

[rjjj]

Fiz outro exemplo mostrando a aplicação do circuito subtrator com amp-op que foi sugerida pelo aphawk. O sinal em verde seria o de entrada e o sinal em vermelho seria o de saída:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Espero ter ajudado .

[densyy]

Agora ficou bem claro o circuito na minha mente Hehehe

Também compreendi a utilização

Na verdade amplificadores operacionais podem ser usados para muitas coisas!

 

Eu montei o circuito aqui, está funcionando agora, mas a onda não está variando a polaridade ainda.

Olha só como está

 

A onda saindo da rede R2R é a azul, uma quadrada monofásica de amplitude +5V

A onda de cima é a que sai do 2º amplificador. Chega uma constante de +10V...

Se eu colocar a saída no 1º amplificador a onda chegará constante também, mas -10V

 

Só não entendi porque ela não está variando

De toda forma, estamos quase lá pessoal

 

----------------

Percebi que da para ajustar o ganho só criando uma proporção entre as resistências

Tem algum limite de amplitude? Por exemplo, estou pensando em amplificar até uns 40V.

É possível?

 

[aphawk]

@densyy ,

 

voce diz que montou no Proteus, é isso ?

 

voce colocou as baterias para gerar as tensões que você escreveu +12V , -12V e 2,5 V ?????  eu acho que você tem de montar, faz assim, monte EXATAMENTE o meu circuito que eu postei, com os valores também, porque ele tá funcionando direitinho ! Repare que eu coloquei as baterias também !

 

O ganho voce aumenta ele, mudando o valor do resistor que está ligado entre a saída do segundo amp op e a entrada dele.

 

O limite de amplitude é quase a tensão de alimentação dos amp ops ..... alguns modelos aceitam até +18 - 18 V e assim você consegue ter na saída uma tensão entre 15 e -15 Volts, dando no total uns 30 volts.

 

Mais que isso, tem de colocar alguns transistores na saida do ultimo amp op, como se fosse uma saída de amplificador de áudio !

 

Paulo

[densyy]

@aphawk Deu tudo certo cara!

O meu amplificador tinha bugado no Proteus, deletei e coloquei ele novamente no seu circuito e voltou a funcionar!

Ficou perfeito, coloquei a saída em +10 ~ -10 agora.

 

Nossa que felicidade   
 

Acho que me resta somente uma dúvida agora.

Os aparelhos de TENS além de alterarem a frequência da onda, fornecem também a possibilidade

de alterar o pulso delas. 

Hoje fui testar o aparelho na faculdade e percebi que os valores de pulso disponíveis variam entre

70 ~ 300 microSegundos.

 

A verdade é que não entendi o que é esse tempo de pulso em uma onda.

A princípio pensei que fosse o duty cicle... mas a onda ficaria umas 4000 vezes mais tempo em 0

do que com algum valor de tensão. Micro segundos são valores muito baixos e me deixou confuso.

 

E então, o tempo de pulso é mesmo o duty cicle?

[MOR_AL]

5 horas atrás, aphawk disse:

 

@MOR,

 

No meu circuito que eu postei, usei os 4 resistores iguais, ligados a uma fonte dc de 2,5 volts. Eu na prática substituiria essa fonte dc por  um divisor resistivo adicional, de baixa impedância ( tipo 1k cada um e com um capacitor entre o centro e o terra ), para ligar ao resistor de entrada do amp op ... Da maneira que você está falando , ligando direto ao +5V, o amp op subtrator vai estar um pouco modificado, será que vai funcionar igual ? 

 

Paulo

 

 

Ops. Foi mal!

Quis dizer isso aí.

 

[aphawk]

@densyy ,

 

Opa, legal, está progredindo !!!!

 

Agora, sobre os tais "pulsos" .... vou falar de memória, e talvez esteja errado, pois eu estudei isso faz muiiito tempo ....

 

Existe a frequência, que eu entendo por a TAXA DE REPETIÇÃO desses pulsos.

 

Existe o duty cicle, que seria mais ou menos a relação entre o tempo que esse pulso é aplicado em relação ao tempo total dessa forma de onda ( o inverso da frequência ) .

 

E existem os pulsos, que podem ter diversos tipos de formatos, podendo ser curtos de alta amplitude, ou mais longos com inversões de polaridade, e muitos outros tipos.

 

Cada um desses formatos tem utilidade maior ou menos em função dos tipos de teçido onde eles são aplicados.

 

Eu ví um aparelho que era utilizado em eletroestimulação para forçar o crescimento ósseo em lesões bem traumáticas onde o osso se recusava a crescer. A forma de onda era esquisita prá caramba, a pesquisa era feita aqui em SP no hospital São Paulo, mas isso foi em 1983 se não me engano. E conseguiram um certo sucesso.

 

O que voce precisa saber , e postar aqui para a gente poder entender e te ajudar mais, é conseguir fotos dessas formas de onda utilizadas nesses aparelhos.

 

Pelos seus tempos, voce terá de trabalhar gerando frequências entre 3 e 16 Khz, mas dependendo das larguras minimas de pulso a serem geradas, talvez tenha de mudar o método de gerar as formas de onda, e usar o DDS, que permite um duty cicle mínimo de 1/256 do período da forma de onda, e podemos gerar num Arduino Uno frequências bem mais altas do que voce precisará.

 

Manda bala e posta as fotos para a gente ok ?

 

Paulo

 

 

[densyy]

@aphawk , Esse é um dos aparelhos usados para TENS.

O desenho da onda aparece nele.

 

Aqui uma imagem mais ampliada:

 

Fico pensando, será q uma onda quadrada não teria o mesmo efeito?

[.if]

Pode até ser mas só tem uma maneira de sabê-lo mas espero que você nunca precise comprovar kk

 

Se for esta a melhor onda, imagino quantos ossinhos de ratinhos tiveram que ser quebrados até chegar nela. tadinhos...

Nunca ouvi falar deste treco "tratamento de choque". Mas até que é bem curioso. Suponho que a corrente elétrica ao passar pela fratura, facilita sua colagem movendo ions de cálcio de um ponto a outro (este foi um dos maiores chutes que já dei na vidaaaaa!!!)

 Pela onda estou tentando imaginar o trajeto dos eletrons indo e voltando naquela cadência e associando à uma melhor eficiência no processo mas... definitivamente eletromedicina não é minha área

 

Voltando...

 

De toda a forma, penso k com meus botões, mesmo se for retangular haverá alguma distorção dependendo da carga e frequencia.

Penso também não ser difícil criar este padrão com tabelas num mc. O + chato (pero no mucho) seria o hw pra isso. Descubra as amplitudes e frequências (isto é, se seu propósito for simular um aparelho destes)