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INSTRUMENTAINSTRUMENTAÇÇÃOÃO (M412)(M412)

Condicionamento de sinais analógicos

Bibliografia do capBibliografia do capíítulotulo

•Curtis D. Johnson,Controlo de Processos - Tecnologia da Instrumentação,Edição da Fundação Calouste Gulbenkian, 1991 •Gustavo da Silva, Instrumentação Industrial, Edição da Escola Superior de Tecnologia de Setúbal, 1999

ÍÍndice do capndice do capíítulotulo

• Princípios básicos •Pontes de Wheatstone

•FiltrosRC passivose activos

• Amplificadores operacionais

•Amplificadores de instrumentação

•Conversoresde sinais(I/V e V/I)

CondicionamentoCondicionamento de de sinaissinais analanalóógicosgicos

Princípios básicos de condicionamento de sinalanalógico

Alteraçãodo níveldo sinal:oscasosmais simples sãoa amplificaçãoe a atenuação (modulação em amplitude).

Alteraçãoda frequênciado sinal:Neste caso, diz-se quese estáa procedera uma modulação em frequência.

CondicionamentoCondicionamento de de sinaissinais analanalóógicosgicos

Linearização: Existem diversos transdutores que têm uma variação de entrada/saída que é do tipo não-linear, sendo muitas vezes do tipo exponencial.

Exemplo: Transdutor em que a sua tensão de saídaVi variade umaforma exponencialcom a intensidadede luz(I), i.e.:

(2.1)0IieVVα−=

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Linearização (continuação): Na equação anterior:

Vi = Tensãode saídaparaa intensidadeI

V0 = Tensãocorrespondentea I=0 α= Constanteda exponencial

I= Intensidadede luz

Para linearizarestaequação, utiliza-se um amplificadorcujasaídavariacom o logaritmonatural do sinalde entrada.

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Linearização (continuação): A equação desteamplificador, édada por:

VA = Tensãode saídado amplificador

VIN = Tensãode entradano amplificador= Vi K= Constantede ganho(oude calibração)

(2.2))ln(INAVKV×=

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Linearização (continuação): Substituindo (2.1) em(2.2), obtém-se:

(2.3)α.K.I- )K.ln(V

emqueVi=VIN=> Relaçãolinear entreVA eI ).eK.ln(V

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Linearização (continuação): Gráficos de saída do transdutornão-linear e do amplificador.

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Circuitos passivos: Vamos considerar os seguintes circuitos básicos:

Circuitodivisor de tensão Ponte de Wheatstone

Filtros (passivos)

Circuitodivisor de tensão:Égeralmente utilizadoparaconverter umavariaçãode resistência numa variação de tensão.

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Circuitodivisor de tensão:Esquemado circuito:

Nestecircuito, a impedânciade saídaédada pelo paralelodas duasresistênciasR1 e R2.

Deve-se teremcontaa dissipaçãode energianas resistências, devido à passagem de corrente.

CondicionamentoCondicionamento de de sinaissinais analanalóógicosgicos

Circuitodivisor de tensão:Nestecircuito, a tensãode saídaVD, édada por:

Nestecaso, R1 ouR2 podemser transdutorescuja resistênciavariacom umadada grandeza dinâmica (temperatura, deformação, etc…).

R RV s

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Problema2.1. Circuitodivisor de tensão:

Considereno esquemaanterior Vs=5.0 V, R1=10 kΩ e queR2 variade 4 a 12 k Ω. Determine a variaçãode

VD, a gamade variaçãoda impedânciade saídae a potência dissipada no transdutor.

Resolução: Para R2=4 kΩ, tem-se:

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