Nessa tarefa, o grupo de alunos deve elaborar o projeto detalhado do hardware das entradas analógicas de tensão e corrente de seu dispositivo, além da etapa de filtragem analógica desses sinais.

Entradas analógicas de tensão e corrente

Caso o dispositivo tenha mais de uma entrada do tipo tensão ou mais de uma entrada do tipo corrente, não é necessário descrever cada um dos circuitos elétricos, apenas um por tipo.

Os grupos devem apresentar a especificação de cada entrada em termos de tensão ou corrente máxima suportável, nível ou tensão máxima de isolamento galvânico e tensão ou corrente nominal. 

Para simplificar os cálculos e o projeto, considere os componentes internos de seu dispositivo como estando alimentados por uma fonte de 5,0V, DC, e que os sinais de interesse para aquisição pelo conversor analógico-digital (conversor AD) devem estar contidos na faixa entre 0 a 3,0 [V] .

O circuito elétrico de uma entrada de tensão e de uma entrada de corrente devem ser descritos em um esquemático detalhado, realizado em ferramentas de engenharia, tais como softwares de esquema ou simulação​ (tina spice, upverter, Altium, Eagle, Protheus, Multisim ou similar). O dimensionamento de resistores, capacitores, indutores, varistores, e diodos de proteção, etc. deve ser apresentado na forma de um pequeno memorial de cálculo. Os componentes selecionados devem apresentar valores comerciais, aproximados dos valores calculados no memoria . Os alunos devem citar os nomes e as especificações básicas dos componentes no esquema, e os datasheets dos mesmos devem guardados para consulta futura. Para conhecer custos, e a disponibilidade comercial de um ou outro componente, podem ser usados sites de revendores internacionais, como a digikey, mouser, element14 ou octopart.

Filtros analógicos dos sinais

O grupo de alunos deve elaborar o projeto da filtragem analógica anti-aliasing dos sinais condicionados de tensão e corrente do seu dispositivo. As seguintes etapas do projeto devem ser apresentadas na documentação: especificação do filtro ideal, aproximação do filtro analógico, síntese do circuito eletrônico.

Na especificação do filtro ideal, cada tipo de filtro analógico utilizado deve ser mostrado em termos de sua curva de atenuação versus frequência desejada, mostrando o tipo de filtro (passa baixa, passa alta, passa faixa, ou rejeita faixa), e as frequências (em rad/s) e atenuações (em dB) de sua característica. É importante mostrar um gráfico com essa especificação, salientando as frequências da banda de passagem, da banda de transição, da banda de rejeição, etc., bem como as atenuações máximas e mínimas desejadas em cada região.

Para finalidades de cálculo, admita que o menor sinal de tensão que poderá ser lido pelo microcontrolador é de \( 3.0 \cdot {{1} \over {2^{14}}} \) [V], e que o maior sinal que poderá ser lido pelo microcontrolador é de \(3.0\) [V].

Admita também uma família de filtros que não apresente ripple na banda de passagem.

Para as etapas de aproximação e síntese do circuito eletrônico, o grupo de alunos pode utilizar ferramentas comerciais de design de filtros analógicos, como aquelas disponíveis nos sites de fabricantes de circuitos eletrônicos e amplificadores operacionais, tais como a Analog Devices (Analog Filter Wizard), Texas Instruments (Webench designer ou FilterPro), Maxim (EE-Sim), Microchip (FilterLab) e Linear (Filtercad).

É importante mostrar a resposta em frequência do filtro, o ganho (em DB e V/V) e atraso em graus na frequência de interesse do sinal (para a componente fundamental por exemplo) e o atraso do filtro para uma resposta de excitação com um degrau (tempo de subida em milisegundos).




Última atualização: quinta-feira, 4 mai. 2017, 09:03