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    • Gabriel Torres

      Seja um moderador do Clube do Hardware!   12-02-2016

      Prezados membros do Clube do Hardware, Está aberto o processo de seleção de novos moderadores para diversos setores ou áreas do Clube do Hardware. Os requisitos são:   Pelo menos 500 posts e um ano de cadastro; Boa frequência de participação; Ser respeitoso, cordial e educado com os demais membros; Ter bom nível de português; Ter razoável conhecimento da área em que pretende atuar; Saber trabalhar em equipe (com os moderadores, coordenadores e administradores).   Os interessados deverão enviar uma mensagem privada para o usuário @Equipe Clube do Hardware com o título "Candidato a moderador". A mensagem deverá conter respostas às perguntas abaixo:   Qual o seu nome completo? Qual sua data de nascimento? Qual sua formação/profissão? Já atuou como moderador em algo outro fórum, se sim, qual? De forma sucinta, explique o porquê de querer ser moderador do fórum e conte-nos um pouco sobre você.   OBS: Não se trata de função remunerada. Todos que fazem parte do staff são voluntários.
Oderlando R. Silva

Comparador de janela com histerese

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Olá, pessoal ! Com base em uma em um esquema que montei, andei pensando e elaborei algo mais complexo( pelo menos para mim) e gostaria de tirar umas dúvidas com a galera. Pensei em usar um comparador de janela com algumas modificações. Imaginei usar um lm358 e em um dos comparadores usar histerese para alterar o comportamento do comparador de janela. É o seguinte: a histerese traria modificações em "high limit" (de acordo com o gráfico do desenho). De acordo com que a tensão em "input" fosse aumentando, a saída do comparador de janela estaria sempre em nível alto pois a histerese de "high limit" estaria "cobrindo" a janela de nível baixo (tendo como base o comportamento de histerese). Quando a tensão em input fosse baixando, somente aí haveria uma janela de nível baixo. Resumindo: a minha ideia de usar histerese em um dos blocos comparadores era "bloquear" a janela de nível baixo em um dos sentidos e permiti-la somente no outro sentido. Será que isso poderia funcionar ? Obs: a região com a linha mais grossa se refere a região de histerese do comparador de cima do esquema. Qualquer comentário que possa ajudar será bem aceito. Obrigado.

Histerese.jpg

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Para responder sua pergunta, vamos fazer uma análise isolada de cada uma das técnicas: janela e histerese.

Janela: oferece um sinal de saída (flag) indicando que o valor monitorado se encontra ou não entre os limites estabelecidos na janela.

Histerese: São muitas as aplicações de histerese entre elas:

   1 - Imunidade a ruídos (evitar que um sinal no limiar da comparação provoque oscilação de alta frequência e consequente instabilidade).

   2 - Método de controle: Num circuito CCM pode ser utilizado para estabilização de corrente num circuito boost ou buck, lembrando que a característica inerente dessas topologias é um formato de onda triangular.

Se fizer aplicação de histerese ambos os braços da janela terás estabilidade. Um cuidado óbvio é não permitir que o alcance da histerese cubra o limiar do braço oposto.

Quanto maior for a histerese maior a imunidade a ruídos e também  maior a degradação da exatidão, dependendo da finalidade do circuito pode te levar a instabilidade de baixa frequência.

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5 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

Para responder sua pergunta, vamos fazer uma análise isolada de cada uma das técnicas: janela e histerese.

Janela: oferece um sinal de saída (flag) indicando que o valor monitorado se encontra ou não entre os limites estabelecidos na janela.

Histerese: São muitas as aplicações de histerese entre elas:

   1 - Imunidade a ruídos (evitar que um sinal no limiar da comparação provoque oscilação de alta frequência e consequente instabilidade).

   2 - Método de controle: Num circuito CCM pode ser utilizado para estabilização de corrente num circuito boost ou buck, lembrando que a característica inerente dessas topologias é um formato de onda triangular.

Se fizer aplicação de histerese ambos os braços da janela terás estabilidade. Um cuidado óbvio é não permitir que o alcance da histerese cubra o limiar do braço oposto.

Quanto maior for a histerese maior a imunidade a ruídos e também  maior a degradação da exatidão, dependendo da finalidade do circuito pode te levar a instabilidade de baixa frequência.

Cobrir o limiar de um dos "Braços" é o objetivo. Com isso (hipótese) eu conseguiria  sempre nivel alto em um sentido, e no outro sentido haveria a janela de nivel baixo por conta da histerese  de somente um dos blocos comparadores. Conseguindo isto, eu poderia introduzir tal principio em um circuito que desenvolvi a fim de fazer melhorias no mesmo.

adicionado 22 minutos depois

Ah, e o gráfico da histerese que desenhei está errado. Só percebi depois que enviei. rs

 

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Faz um favor pra nós 2: monte a curva de resposta que pretende ter nesse comparador de janela. A curva típica desse circuito é uma onda quadrada que pode ou não ter histerese em uma das bordas ou em ambas. Pelas suas respostas tenho dúvidas se estamos falando da mesma coisa.

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Desconsidera a foto da postagem lá em cima. Nesta foto que estou postando agora, o gráfico A mostra como seria o sinal de saída do circuito caso não houver histerese no circuito. No gráfico B, o sinal referente à borda que possui histerese. Os gráficos C e D são as sobreposições de A e B. Figura C: há somente nível alto porque a histerese se sobrepõe à janela de nível baixo de acordo com que V input sai de zero e vai ate seu valor máximo. Gráfico D: de acordo com que V input decai de seu valor máximo até zero, há a janela de nível baixo. Tal comportamento seria obtido por conta da histerese usada em um dos bordos. O objetivo é que o circuito apresente o comportamento de comparador de janela somente quando V input apresentar comportamento decrescente.

IMG_20180612_021038.jpg

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Tem algumas distrações graves no seu circuito:

- O resistor de saída tem que ser para o GND. Como está a saída será sempre alta.

- No operacional superior a entrada tem que ser não inversora e no inferior inversora. Do jeito que está a saída será sempre alta.

- O resistor de histerese tem que ser colocado no operacional inferior. Tem que ser calculado para que a transição para baixo na ida seja após a transição para o alto do operacional superior.

Definindo os valores:

A curva de retorno, onde temos a onda quadrada nos dará as referências para o cálculo.

1 -  A borda descendente do retorno corresponde ao setup (referência do divisor resistivo) do operacional superior.

2 - No inferior teremos 3 valores: de setup (referência do divisor resistivo), histerese negativa e histerese positiva. Essas histereses não serão iguais, leve em conta no cálculo que o operacional quando saturado no negativo, neste modelo vai a zero (mas isso não é verdade em todos os modelos) e quando saturado no positivo vai a Vcc - 1,5V (esse gap varia de modelo a modelo).

3 - Defina o valor no qual o operacional inferior terá sua saída para baixo. Esse valor tem que ser superior ao definido no item 1. Ao definir esse valor terá definido setup + histerese positiva. Lembre-se que o circuito só acusará o movimento de volta após esse valor ter sido superado.

4 - A borda ascendente do retorno corresponde  corresponde ao setup do operacional inferior - histerese negativa.

5 - Entre o divisor resistivo e a entrada do operacional inferior coloque um resistor => 10X o valor dos resistores usados no divisor resistivo. Dessa forma diminuirá a influência da histerese no setup do operacional superior.

Dica: Por razões óbvias o setup do operacional inferior estará entre os limites da histerese, mas não ao centro desta. Caso esteja muito difícil a calibração, pode cortar caminho da seguinte forma: escolha um setup +- centralizado ao delta histerese. Com o uso de diodos em série ao resistor de realimentação positiva, conseguirás ter calibragem  individualizada para cada ramo do histerese.

Boa sorte.

Poste os resultados.

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Ok ! Entendi o que você disse !Fico muito agradecido pela imensa ajuda e sei que aprendi algumas coisas com esse conhecimento que foi repassado. Fico de postar os resultados aqui. Só mais uma dúvida: Se eu usar um lm339, a fim de eliminar a necessidade dos diodos nas saídas dos comparadores, haverá algum problema ao circuito ?

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Fizeste uma opção com lógica positiva, a saída do circuito é determinada por quem estiver com a saída alta. O comparador (LM339) possui uma saída de coletor aberto. Pode fazer essa alteração, o resistor de saída passará a ser pull-up (ligado ao Vcc) e toda a lógica de entrada terá que ser repensada para a nova condição onde a saída passa a ser determinada por quem estiver com a saída baixa.

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Primeiramente vou concluir esse circuito que discutimos aqui. Depois disso, vou testar meus conhecimentos e capacidades para para fazer as modificações necessárias para o uso do lm339. Essa é a parte boa da eletrônica, ir aprendendo com a prática rsrs Muito obrigado ! Fico imensamente agradecido !

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Eu fiz os calculos e simulei no Proteus. Funcionou perfeitamente na simulação rsrs. Ja estou dando uma olhada de como fazer isso com o lm339. Muito obrigado mesmo !

IMG_20180614_221011.jpg

IMG_20180614_221740.jpg

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Bem que eu estava achando estranha as curvas dessa simulação. A entrada dos canais no scope tem que ser colocadas em DC, está em AC. Em DC terás uma visão melhor das tensões. Em AC se tem uma visão das oscilações.

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Eu só queria ver como o circuito se comportava com a tensão crescendo e depois decrescendo :) Agradeço muito pela ajuda

adicionado 2 minutos depois

Como a histerese só ocorre depois de superado um valor de tensão, coloquei em ac pra visualizar isso

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Compreendo sua intenção, mas nessa visualização AC não se consegue mensurar corretamente os valores de transição, é muito boa para circuitos de áudio, RF e afins, não é o seu caso. Esse circuito é de tensão DC, os valores não são desacoplados. Na próxima simulação altere as chaves do scope para DC, vai visualizar muito melhor os valores e isso te ajudará e muito no tunning do projeto. Pode continuar colocando a tensão AC na entrada, me refiro à calibragem do scope.

Boa sorte.

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Ah, sim. Não sabia. Vou testar do jeito que você disse ! Obrigado por ter explicado :) Eu não conhecia esse simulador (proteus). Somente depois que um colega me indicou que fui dar uma olhada. É muito mais pratico simular circuitos antes de testá-los na prática ! Assim que conseguir um tempo livre quero dar uma estudada mais aprofundada em coisas essenciais desse tipo pra evitar alguns "enganchos" como ja tive algumas vezes rss. Obrigado novamente pela ajuda !

 

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Ficou bem melhor de visualizar colocando em DC. Nessa simulação da foto o circuito faz o contrário: Mostra uma janela de nível alto enquanto Vinput tem comportamento crescente haha. Ja treinei bastante nesses calculos kk Ainda faltam algumas coisas para eu elucidar sobre o tema mas vou aprendendo aos poucos rs. Na foto que eu tinha enviado no comentario anterior dava pra ver tipo um ruido no local que era pra ter uma janela de nivel 0V que foi suprimida pelo efeito de histerese. Consegui eliminar esse ruido usando um capacitor em paralelo ao resistor que está ligado diretamente ao GND.

IMG_20180615_160003.jpg

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