Consideremos como substituto à aplicação anterior (questão 5), um sensor de vazão de deslocamento positivo que mede vazões de até
, com saída analógica no padrão
.
Considerando que a nossa planta possua vazão máxima de
, projete um sistema de condicionamento do sinal para leitura através de microcontrolador Arduíno ATMEGA328, objetivando máxima resolução de medida.
OBS: o circuito deve conter, etapa de conversão corrente/tensão, etapa de amplificação de tensão, filtro anti-aliasing com frequência de corte de 500 Hz , e etapa de proteção de sobretensão da entrada analógica do Arduíno.
Passo 1
O enunciado pede projetar o condicionamento de sinal para um sensor de vazão que entrega
representando
, mas a planta trabalha só até
. Em consequência, na prática o sensor varia de
a
. Queremos converter esse sinal em
para entrar no ADC do ATmega
(
bits), com máxima resolução, e incluir etapa C/V, amplificação e deslocamento de nível, filtro anti-aliasing com
e proteção contra sobretensão.
Passo 2
Determinar a curva desejada: como
deve virar
e
deve virar
, a relação desejada é
com
em
e
em volts, e devemos ter
Passo 3
Converter corrente em tensão com um shunt: escolhemos
assim
Passo 4
Fazer amplificação e deslocamento (etapa diferencia
addor/amplificador): usamos um amplificador diferencial cuja equação é
addor/amplificador): usamos um amplificador diferencial cuja equação é
Escolhemos
e uma referência
. Assim, para
Exemplo de valores:
,
; gerar
com divisor
e buffer.
Passo 5
Filtro anti-aliasing de primeira ordem com
. A fórmula é
Escolhendo
, dá
Passo 6
Proteção contra sobretensão na entrada do ADC: colocar em série
e em seguida diodos de proteção que direcionem correntes para o trilho de
e para o terra se
ultrapassar ligeiramente esses limites. Alternativamente, usar um zener de
após
.
Resposta
- Shunt
. - Amplificador diferencial com
, e referência (bufferizado). - Filtro RC passivo:
, ( ). - Proteção: série
+ diodos de clamp aos trilhos ou zener de .