Sinal lógico a partir de um sensor de temperatura

iDavi · 28 de abril

boa noite! é o seguinte:
estudo eletronica e tenho um trabalho para entregar que é o seguinte:

Nos iremos montar apenas até a parte que o exercicio 1 pede:

Em um sistema de arrefecimento de um motor a combustão de um carro, temos uma bomba que fica recirculando um fluido, que ao passar por dentro do motor diminui a temperatura do mesmo. Ao passar pelo radiador o fluido é resfriado e volta novamente para o reservatório para ser usado. Em carros que precisam de alta performance no seu arrefecimento, utiliza-se um controle proporcional do fluxo de fluido, que passa pelo motor, para manter o motor em uma temperatura o mais constante possível em seu ponto de maior rendimento. Para isso o sistema possui um sensor de temperatura que gera um sinal de 1kHz e dutycicle variável, proporcional a sua temperatura. Para um determinado carro, objetivando um melhor rendimento, foi estipulado uma faixa de trabalho proporcional de 10graus a 50graus para dutycicle 20% a 100%. Este sinal é transmitido por um emissor infravermelho e o circuito receptor controlará a velocidade da bomba.

1)Construa um sinal lógico (frequência de 1kHz e dutycicle 20 a 90%) a partir de um sensor de temperatura (10 a 50°C)

Pensei em usar como sensor de temperatura um lm35(ja tenho), creio que precisaria de um gerador de sinal dente de serra(não sei como fazer exatamente mas segue alguns materiais que tenho que creio que podem ser uteis) lm393, lm324, lm339, ne555, resistores toda e12 e capacitor toda e12. mais alguma sugestão? montarei na protoboard. alguma ideia de como fazer isso? confesso que estou meio perdido. vale lembrar que na minha escola nos laboratórios temos fonte de tensão regulavel, osciloscopio e gerador de funções.

Sérgio Lembo · 29 de abril

Lm35 é excelente para temperatura ambiente. A temperatura indicada na saída é muito mais sensível à temperatura dos terminais do que da embalagem plástica. Não é uma boa escolha para medir líquidos. Termopar, PTC, NTC e Pt100 são mais indicados para a função de medir a temperatura de líquidos. Depois de transformar a temperatura em um sinal elétrico, com o uso de microprocessador se gera fácil o sinal de 1kHz com duty proporcional a temperatura. Mesmo que o sinal elétrico não venha a ser linear (e não são), de 10ºC a 50ºC são apenas 41 valores, fica fácil montar uma tabela de correspondência para a conversão e, como a conversão vai ser usada para o cálculo do duty, já faz direto a conversão do sinal elétrico para o duty. Os recursos necessários do microprocessador a ser selecionado são um timer com COMPARE (geração da frequência) e 1 entrada de ADC (leitura da temperatura). O Arduíno é uma excelente plataforma, dá e sobra para este projeto e outros futuros. Será necessário também elaborar um circuito externo para realizar o sensor térmico selecionado em sinal elétrico.

iDavi · 29 de abril

@Sérgio Lembo acredito que o jeito que voce citou seja muito mais eficiente e simples, mas os professores nos deixam uma variedade limitada aos componentes que citei. mas obrigado pela sugestão. se tiver outra ideia dentro desses parametros aceito.

Renato.88 · 29 de abril

@iDavi

Seu professor pediu um tipo específico de ADC (conversor análogico digital). Digamos, a moda antiga.

Isso se faz com amplificador operacional e comparadores (justamente os componentes que você listou).

O primeiro estágio é um amplificador para o LM35. Pra isso se usa uma das portas disponíveis no LM324.

Pois a tensão do LM35 varia na casa dos mV, o que não é muito significativo nesse tipo de circuito.

Ampliando essa tensão proporcionalmente umas 50 vezes, ela pode ser suficiente para alterar o controle de um 555 que esteja na configuração de oscilador pwm.

O led infravermelho ficará na saída do 555.

O exercício não diz, então no receptor bastará um circuito amplificador para enviar o sinal pwm diretamente ao motor.

Se tiver que fazer a conversão para linear, os amplificadores operacionais e circuitos de filtro entram em cena.

.if · 29 de abril

Consideraste solução a solução do amigo Serjão no entanto não vai implementá-la... (?)... tadim dele..

12 horas atrás, iDavi disse:

usar como sensor de temperatura um lm35(ja tenho), creio que precisaria de um gerador de sinal dente de serra(não sei como fazer exatamente mas segue alguns materiais que tenho que creio que podem ser uteis) lm393, lm324, lm339, ne555, resistores toda e12 e capacitor toda e12. mais alguma sugestão? montarei na protoboard. alguma ideia de como fazer isso? confesso que estou meio perdido. vale lembrar que na minha escola nos laboratórios temos fonte de tensão regulavel, osciloscopio e gerador de funções.

Se preferir usar e abusar dos recursos que possui e de quebra adquirir conhecimento adicional, observe e interprete este minimalismo - para teste e compreensão da coisa:

-gere uma rampa - seu dente de serra - de 1Khz de 0 a 5V com seu gerador

-aplique numa entrada de um comparador (ou ampop)

-na outra aplique sua tensão regulável de 0 a 5V

-com osciloscópio observe a mágica do pwm acontecer na saída do ampop

Depois e entender à perfeição do que ocorre, hás de deduzir ou pesquisar o circuito algo como

https://www.newtoncbraga.com.br/microcontroladores/54-dicas-de-pic/380-gerador-pwm-dica-47.html

basta aplicar o sinal do seu lm35 de p.ex. 0.5 a 4.5V condicionado à sua faixa a ser medida. Sim basta o ampop mencionado pelo amigo acima

iDavi · 29 de abril

@Renato.88 @.if ok, ja deu uma boa esclarecida. muito obrigado pelas dicas.

tenho que apresentar junto um esquema eletrico do projeto. alguma dica?

Renato.88 · 29 de abril

6 horas atrás, .if disse:

adquirir conhecimento adicional, observe e interprete este minimalismo - para teste e compreensão da coisa:

-gere uma rampa - seu dente de serra - de 1Khz de 0 a 5V com seu gerador

Seria mais útil no aprendizado, fazer uma onda dente de serra usando os circuitos integrados que ele tem.

Me lembro de ter feito um circuito desses, com um regulador de corrente constante acoplado a um 555.

Também é possível fazer usando só os compradores, na Internet tem aos montes esse tipo de circuito.

.if · 29 de abril

1 hora atrás, Renato.88 disse:

fazer uma onda dente de serra usando os circuitos integrados que ele tem.

Claro irmão. A ideia de se usar os equipamentos foi apenas como pontapé inicial. Algo como passo a passo. Afinal ele descreveu que os possui. Além do que depois de ele... (atenção à crase)

7 horas atrás, .if disse:

entender à perfeição do que ocorre

... pode lhe auxiliar na composição do relatório que provavelmente seu orientador lhe pede.

1 hora atrás, Renato.88 disse:

Me lembro de ter feito um circuito desses, com um regulador de corrente constante

Té eu.. no meu (meu) caso era pra um conversor analógico digital prum mc que não tinha ..era a era do 8051...

iDavi · 30 de abril

7 horas atrás, Renato.88 disse:

Também é possível fazer usando só os compradores, na Internet tem aos montes esse tipo de circuito.

@Renato.88 como estou começando com esses trabalhos "mais complesxos(para mim)" agora, não sei muito bem, mas onde voce acha que posso achar informações como essas que voce citou? tem algum lugar em especifico ou voce diz na internet em geral?

Renato.88 · 30 de abril

@iDavi procuro na Internet em geral. Na caixinha do Google mesmo.

Porém, esse assunto de eletrônica é um pouco limitado, tem muita coisa solta por aí e os sites específicos não tem tudo que a gente precisa.

As vezes, o difícil é colocar a palavra certa pra ele mostrar o que você procura, nem sempre está no nome que a gente imagina.

Em alguns casos, obtenho bons resultados pesquisando os termos em inglês.

iDavi · 30 de abril

@Renato.88 Cara eu to me quebrando aqui pra tentar gerar uma onda dente de serra com o 555. Alguma ideia de como fazer isso com ele ou algum outro componente?

MOR_AL · 30 de abril

@iDavi

Pesquise por "Onda dente-de-serra com 555".

Ou então...

pesquise por "Sawtooth wave whith 555".

Tem muitos exemplos.

Por último, e mais importante, baixe o datashet do LM555. Lá te ensina a calcular a frequência. Detalhe em Astável.

MOR_AL

Renato.88 · 30 de abril

2 horas atrás, iDavi disse:

@Renato.88 Cara eu to me quebrando aqui pra tentar gerar uma onda dente de serra com o 555. Alguma ideia de como fazer isso com ele ou algum outro componente?

Com o 555, tem que usar ele "fora da caixa".

Nunca que no pino 3 dele terá uma onda dente de serra.

Esse sinal estará na entrada dele, onde fica o capacitor. Aí o amplificador operacional pode amplificar esse sinal, visto que não pode ser aproveitado diretamente.

Por outro lado, existe maneiras de usar o lm324 pra fazer tudo.

A sugestão de dei acima, seria de usar o 555 só pra gerar o pwm.

iDavi · 1 de maio

@MOR_AL sim, consegui fazer isso e atingi 1,1khz(pro que vamos usar serve).

17 horas atrás, Renato.88 disse:

Esse sinal estará na entrada dele, onde fica o capacitor

pois e, percebi isso tambem, mas realmente não ficou o sinal que precisavamos.
por outro lado agora vou ligar o lm35 no lm324 pra amplificar e depois usar esse sinal e o dente de serra no 393 pra gerar o duty cicle.

meu professor disse que não precisa ficar nada muito especifico, mas ele tambem não deu muita luz de como fazer tudo. vou estudar a pinagem do 324 e 393 agora e ver como fazer isso.
faz sentido? kkkkk

rmlazzari58 · 1 de maio

Uma vez vi uma aplicação desse treco, provavelmente algo, como diz o Mestre @Renato.88, "fora da caixa"...

Não sei se serve prá alguma coisa mas... taí:

Peguei daqui...

Sérgio Lembo · 1 de maio

Fazer dente de serra ou triangular dá na mesma. Dente de serra é mais chato de se conseguir. Com 2 operacionais se faz um triangular perfeito ou um razoável com 1 operacional. Caso prefira usar o NE555, no capacitor já se tem uma onda triangular que varia de 1/3 de Vcc a 2/3 de Vcc. É até mais fácil usar o NE555, basta apernas ajustar a frequência sem se preocupar com o duty. Com 1 resistor e 1 capacitor se polariza o NE555 para gerar a onda triangular desejada. A variação determinada de 1/3 a 2/3 de Vcc no NE555 facilita o projeto.

A malícia de se fazer um projeto é antes determinar como se vai alcançar o objetivo. Se, de 10ºC a 50ºC o duty irá variar de 20% a 90%, então temos que fazer uma amplificação onde uma variação de 40ºC represente na saída uma variação de 70%. Pressupondo que a fonte seja de 12V, a tensão sobre o capacitor irá variar de 4 a 8V. Temos então uma variação de 4V para duty de 0 a 100%, 70% disso representa 2,8V. Uma variação de 40ºC no LM35 representa 400mV. Então o ganho da amplificação do LM35 é de 2,8V / 400mV = 7.

Se a variação na onda triangular é de 4V, e vai de 4V a 8V,

cada 10% representa 400mV. Então 20% da onda triangular é 2x400mV + 4V = 4,8V. Como 10ºC após a amplificação irá gerar 700mV e necessitamos de 4,8V para comparar com a onda triangular, some a diferença (4,8V - 700mV = 4,1V) com a saída do amplificador do LM35. Este amplificador tem ganho de 7, também pode somar (4,1V / 7 = 586mV com o LM35 fazendo um circuito somador no operacional do LM35 ou aumentando o GND virtual do LM35 em 586mV, são 3 opções que dão o mesmo resultado. O datasheet do LM35 tem umas sugestões de montagem bem interessantes, confira.

Nesse ponto do projeto já alcançamos vária metas: geração de onda triangular de 1kHz em uma faixa de tensão determinada (4V a 8V). Também amplificamos o LM35 e ajustamos o amplificador para que 10ºC corresponda a 20% de duty e 50ºC a 90 de duty. Basta comparar a amplificação do LM35 com a onda triangular para se obter o duty correspondente.

Falta impor os limites máximo e mínimo que são 20% e 90% de duty. O método é impor um limite mínimo e máximo ao sinal que sai do amplificador do LM35 ou montar um circuito paralelo que imponha tais limites. A segunda opção é a mais fácil. Para entender o que será feito, pense no seguinte: na amplificação com operacional com realimentação negativa, o operacional variará sua saída até que a tensão sobre a resistência de realimentação corresponda ao desejado. Se, entre a saída do operacional e a resistência de realimentação for colocado um diodo com queda de 0,6V, a tensão de saída do operacional ficará 0,6V mais elevada para cumprir a estabilização do circuito. Caso uma outra fonte de energia imponha uma tensão mais alta na saída, o operacional tentará arrastar para baixo a saída mas não conseguirá pela ação do diodo. Então, se na saída que vai para o comparador for colocada a tensão, via diodo, que corresponda a 20% de duty (4,8V) terás implantado uma tensão mínima a esta saída.

Nesse ponto já tens um duty proporcional à temperatura com imposição de limite mínimo. Vamos ao limite máximo. O sinal já está pronto para ser comparado com a onda triangular e gerar o duty, falta apenas limitar o valor máximo. Gere a tensão (divisor resistivo sobre a fonte) para ter a tensão correspondente aos 90% de duty (7,6V). Lance essa referência a um operacional na entrada positiva. Na saída coloque catodo do diodo e do anodo puxe o fio de realimentação negativa. Temos agora um circuito que arrasta a saída para baixo sempre que sua referência for superada mas que não consegue elevar a saída do circuito pela ação do diodo. O limite máximo está criado e junto um problema: e se a temperatura atingir 55ºC? Vamos ter uma queda de braço entre o amplificador do LM35 e o limitador máximo? Para limitar as consequências dessa luta usamos um simples resistor. O sinal que sai do amplificador do LM35 vai para a entrada positiva do comparador que gerará o duty. Faremos esse sinal chegar ao comparador através de um resistor, 10k por exemplo. 55ºC vai gerar uma saída de 7,8V. Coloque a saída do seu limitador de duty máximo após o resistor e antes do operacional. A diferença de 200mV vai ficar no resistor e a corrente consumida pela limitação superior ficará dentro dos limites que os operacionais conseguem trabalhar, zero stress.

Renato.88 · 2 de maio

@rmlazzari58 Foi exatamente isso aí que eu disse que tina feito.

Porém a ideia que eu dei, era usar o 555 pra gerar o PWM naquela configuração dos dois diodos no potenciômetro.

Alterando a tensão no pino 5 do 555 com um amp.Operacional se altera o duty cycle no pino 3

MOR_AL · 2 de maio

19 horas atrás, iDavi disse:

vou estudar a pinagem do 324

O LM324 possui 4 operacionais em seu invólucro. Eu costumo fazer com que os operacionais não usados fiquem estáveis, para não causarem nenhum problema. Algo como um divisor de tensão na entrada positiva e conectar cada entrada negativa em sua respectiva saída. O divisor pode até ser comum às entradas.

MOR_AL