UBI / ELECTROMECÂNICA
Instrumentação e Medida - 2004/2005
Trabalho :2 (Circuitos condicionadores de sinal – Amplificadores diferenciais)
1 INTRODUÇÃO
Suponha que possui uma termo-resistência tipo Pt100 para medir temperaturas na
gama dos [500, 800] ºC. Esta termo-resitência apresenta valores de resistência
compreendidos entre 270 e 370 Ω para a referida gama de temperaturas.
É necessário realizar a monitorização dessa temperatura através de um
computador e para isso deverá ser usado uma cadeia de aquisição de dados com um ADC
(Conversor de Analógico para Digital) com gama dinâmica de 0V a 5V.
Por forma a retirar melhor proveito do ADC, é desejado que se intercale entre o
sensor e a cadeia de aquisição de dados um circuito condicionador de sinal.
Circuito
condicionador
de sinal
sensor de
temperatura
Cadeia de
Aquisição de
dados
Microcomputador
Figura 1- Arquitectura do sistema
2 ESPECIFICAÇÃO
Pretende-se projectar o circuito condicionador de sinal para o sistema de medida,
referido acima, utilizando para tal a arquitectura representada na figura 2.
Circuito condicionador de sinal
A1
+
Vs
+
+
Pt100
+Vcompensação
Figura 2- Arquitectura do circuito condicionador de sinal
Conforme se pode constatar da análise da referida figura, o sistema é composto
por um andar amplificador e por um andar somador. O andar amplificador é constituído
por um amplificador de instrumentação, uma vez que o sinal resultante da ponte de
medida é um sinal com tensão de modo comum.
O ganho A1 do circuito amplificador deverá ser conseguido com o uso de uma
única resistência com tolerância de 5%. Se não for conseguido o ganho pretendido, o
grupo de trabalho deverá determinar o factor de correcção do referido ganho.
3 ASPECTOS PRÁTICOS DE REALIZAÇÃO
♦
Implementar o circuito de teste apresentado no ponto cinco.
•
Ponte de Wheatstone com braços de 330Ω, 1%.
•
Circuito de excitação da ponte de medida
♦ Implementar o circuito do amplificador de instrumentação
♦ Reduzir o ganho de modo comum ao mínimo
♦ Implementar o circuito de compensador
♦ Acertar a tensão do circuito compensador de modo a garantir uma tensão de 0V para a
menor temperatura.
♦ Determinar o ganho real do amplificador
4 SITUAÇÕES NÃO CONTEMPLADAS NA ESPECIFICAÇÃO
Todas as situações que não estão descritas na especificação deverão ser
resolvidas pela equipa de trabalho, da forma que acharem mais conveniente, mas sem
entrar em conflito com a especificação apresentada.
5 CIRCUITO DE TESTE
Para o teste do circuito condicionador de sinal utilize o circuito apresentado na
figura seguinte.
+15V
10Ω, 5%
Rs=7.5kΩ, 5%
330Ω, 1%
330Ω, 1%
V2
V1
+
A1
-
LM329
270Ω, 5%
330Ω, 1%
9kΩ, 5%
20kΩ, 5%
Pot,100Ω
Figura 3 – Circuito teste
6 ANEXOS
•
Folha de dados do Zener LM329
•
Folha de dados do transístor Q2N2222