5. Condicionadores de Sinais

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5. Condicionadores de Sinais

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Condicionadores de Sinais 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 1
  2. 2. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Condicionadores de Sinais • Introdução • Fontes de Alimentação • Pontes de Medida • Amplificadores • Proteção • Filtros 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 2
  3. 3. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Sinais CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Introdução ç Saída Analógica Tratamento do Sinal 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 3
  4. 4. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Condicionadores de Sinais NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Introdução • Objetivo: manipular o sinal do transdutor, em termos de magnitude e freqüência, de forma g q controlada, ou seja: – Alterar o nível do sinal; – Modular a freqüência; – Linearizar; – Filtrar. 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 4
  5. 5. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Condicionadores de Sinais • Introdução • Fontes de Alimentação • Pontes de Medida • Amplificadores • Proteção • Filtros 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 5
  6. 6. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Fontes de Alimentação ç 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 6
  7. 7. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Reguladores de Tensão NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA com CIs + - E – Entrada 78XX 79XX T – Terra S – Saída E T S T E S Ajustável Fixo protecções automáticas contra aquecimento õ ái i excessivo e curto-circuitos na saída. 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 7
  8. 8. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Reguladores de tensão ajustável 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 8
  9. 9. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Reguladores de tensão ajustável 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 9
  10. 10. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Fontes de Corrente • Fonte de Corrente a JFET 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 10
  11. 11. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Fontes de Corrente • Transistor Bipolar • Transistor / diodo Zener 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 11
  12. 12. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Condicionadores de Sinais • Introdução • Fontes de Alimentação • Pontes de Medida • Amplificadores • Proteção • Filtros 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 12
  13. 13. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Pontes de Medida • Converte variações de impedância em tensão; • A amplificação pode ser usada para elevar a magnitude da tensão de saída. • Mé d Métodos: – Zero: impedância igual a de referência, a tensão de saída é zero; – Deflexão: variações de tensão indicam variações de impedância; 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 13
  14. 14. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Pontes de Medida RX RV Ponte de corrente contínua Vi Ponte de Wheatstone o te eatsto e R3 R2 Pontes de corrente alternada Z? ZV Ponte de Hay Vi Maxwell Z3 Schering Z Wien 2 Z? Z2 = ZV Z3 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 14
  15. 15. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Pontes de Wheatstone CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA A Método do zero I4 I1 Aplica-se Vi (cc) e R4 R1 varia-se R1 até que V0 = 0 Vi Vo D B R3 R2 I4 = I3 I1 = I2 I3 I2 I4 = Vi I1 = Vi C R3 + R4 R1 + R2 Vi R4 Vi R1 VAD = I 4 R4 = VAB = I1R1 = R3 + R4 R1 + R2 R1R3 − R2 R4 V0 = VBD = VBA + VAD = −VAB + VAD V0 = Vi (R1 + R2 )(R3 + R4 ) 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 15
  16. 16. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Pontes de Wheatstone CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Exemplo de Aplicação R1 Vi R3 R2 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 16
  17. 17. Tensão Vo [V] UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 2 CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 1,5 NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA 1 0,5 0 -0,5 1000 05 6000 11000 16000 21000 26000 31000 RV = R2 e R3 -1 -1,5 -2 2 -2,5 R? [Ω] Tensão Vo [V] 1 0,8 o 0,6 0,4 RV = 1 10 de R2 0,2 0 e R3 -0,2 1000 6000 11000 16000 21000 26000 31000 -0,4 , -0,6 R? [Ω] 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 17
  18. 18. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA PT 100 - Linearidade 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 18
  19. 19. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Pontes de Wheatstone CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Não Linearidade – Fonte de Tensão r ΔR V0 = − (1 − η )Vi nearidade - η [%] (r + 1) R 2 e R2 r= Não lin R1 Variação na resistência, ∆R/R 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 19
  20. 20. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Pontes de Wheatstone CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Não Linearidade – Fonte de Corrente R2 r= R1 Não linearidad [%] de Variação na resistência, ∆R/R 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 20
  21. 21. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Ponte Wheatstone Ativa CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA R>100 Ω • Mais linear 1 ΔR V0 = − Vi • 2x mais sensível 2 R Vi V0 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 21
  22. 22. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE ativa CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA alimentada a tensão constante Vi ΔR V0 = G Vi R Ganho 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 22
  23. 23. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Condicionadores de Sinais • Introdução • Fontes de Alimentação • Pontes de Medida • Amplificadores • Proteção • Filtros 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 23
  24. 24. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA O amplificador operacional p p • Características esperadas: – Alto ganho (~ 20.000) g ( ) – Alta resistencia de entrada (~ 2 MΩ) – Resistencia de saída ~ 75 Ω Ω. • Função: – Amplificar a diferença entre dois sinais. • Aplicações: – Sistemas de controle e regulação, instrumentação, processamento e geração d sinais, filt ativos, t ã de i i filtros ti entre outras… 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 24
  25. 25. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA O amplificador operacional p p Amplificador Diferencial lf d f l mais Seguidor d Emissor d de de Ganho Elevado Ganho Push-Pull 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 25
  26. 26. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Amp OP NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Características ideais • Ganho de malha aberta Ad: infinito aberta, • Ganho de modo comum, Ac: zero • Impedância de entrada: infinita • Impedância de saída: zero • Tempo de resposta: zero • Offset: zero • Defasagem = 180 180° 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 26
  27. 27. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Amplificadores Operacionais NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Alimentação 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 27
  28. 28. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Filtro Passa-Baixa Passa- CF RF Z 1 vo = − F ⋅ vi Z F = RF // R1 Z1 . jωCF vi - . . vg vo + Z RF G=− F ZF = Z1 1 + jω RF CF RF RF RF 1+ j R1 fazendo: ω RC = 1 Z F = 1+ j G=− =− R1 1+ j RF RF R1 R1 1 ⎛ RF ⎞ parte real: G =− = = ⎜ ⎟ 1+ j 1+1 2 ⎝ R1 ⎠ 1 1 ⎛ RF ⎞ atenuação de : 2 fazendo: ω RC = 10 f d G = ⎜ ⎟ G 101 ⎝ R1 ⎠ f 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 28
  29. 29. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Conversor C C Corrente-Tensão T ã RF vi - vg vo + AmpOp ideal: ig = 0 ⇒ vg = v+ = 0 iF = i1 vo = −iF RF = −i1 RF i1 >>> vo 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 29
  30. 30. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Conversor Tensão Corrente Tensão-Corrente NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA AmpOp ideal: ig = 0 ⇒ vg = vi R1 G = ∞ ⇒ v+ = v- = vi vi i1 vg - vo vi v- + i2 = i2 R1 R2 vi iF = i2 = vi >>> iF iF Z F R1 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 30
  31. 31. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Conversor Tensão-Corrente CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Aplicações básicas iF 1 iF = G ⋅ vi − vL R ZF vF Ro - + vo c/ Ro a resistência vista pela carga Z vi O AmpOp faz “o necessário” (isto é, regula iF) de forma a que v- = v+ = vi , ou seja: R.iF = vi vi iF = R para fazer isto, o AmpOp regula a tensão de saída para: vo = vi + vL 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 31
  32. 32. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Amplificador de Instrumentação (InAmp) p ç ( p) CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA AmpOp’s particulares Fase Neutro Terra 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 32
  33. 33. Amplificador de Instrumentação (InAmp) UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA com 3 AmpOp’s A O ’ AmpOp’s particulares Utilizado para amplificação de precisão, de sinais CA ou CC. Rejeitam elevados valores de ruído em modo comum. v1 + vo1 R1 R2 – R5 i=0 i – RG vo + i=0 – R6 R3 R4 v2 + vo2 ⎛ 2 R5 ⎞ ⎛ R2 ⎞ vo = (v2 − v1 ) ⎜1 + ⎟⎜ ⎟ ⎝ RG ⎠ ⎝ R1 ⎠ (c/ R1 = R3 ; R2 = R4 ; R5 = R6) 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 33
  34. 34. Amplificador de Instrumentação (InAmp) UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA com 2 AmpOp’s AmpOp’s p p p particulares 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 34
  35. 35. Amplificador de Instrumentação (InAmp) UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA AmpOp’s A O ’ particulares ti l +VCC (+5V) 0,1 μF 350 Ω 350 Ω + 2,5 – 5V 350 Ω 350 Ω 0 0V 0,1 μF vruído 0 VCM = + 5 V/2 / –VCC (–5V) 5V/2 5V Modo Comum ( d (nota i imp: modo comum em DC) d C) 5V/2 Ruído 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 35
  36. 36. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA CMRR ≡ Capacidade de rejeitar o Modo Comum CMRR (dB) = 20 log (Differential Gain/Common-Mode Gain) entrada ⎛ G ⋅ VCM ⎞ CMRR = 20 ⋅ log⎜ ⎜ V ⎟ ⎟ [dB] ⎝ O ⎠ Saída ( f(VCM) ) 10 × 10× 2,5 VO = G ⋅ VCM −1 ⎛ 90 ⎞ VO = log ⎜ ⎟ ⎛ CMRR ⎞ ex: CMRR = 90 dB ⎝ 20 ⎠ l −1 ⎜ log ⎟ ⎝ 20 ⎠ VO = 790 μV 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 36
  37. 37. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 1 v + + + R1 NÚCLEO DE 2 = VCM v1 = v ENGENHARIA MECÂNICA vo1 R2 Se: – R5 VO ⎛ R2 + R1 R ⎞ i=0 i R4 =⎜ ⋅ − 2⎟ – – – VCM ⎜ R1 R3 + R4 R1 ⎟ vo ⎝ ⎠ RG + i=0 – – – R5 R3 R4 ⎛ G ⋅ VCM ⎞ CMRR = 20 ⋅ log⎜ ⎟ v2 vo2 ⎜ V ⎟ + ⎝ O ⎠ ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ CMRR = 20 ⋅ log⎜ ⎟ G ⎜ R2 + R1 R4 R2 ⎟ i e se: i.e. ⎜ R ⋅R +R − R ⎟ ⎝ 1 3 4 1 ⎠ R1 = R2 = R3 = R4 denominador = 0 senão: ⎛ G ⋅100 ⎞ CMRR = 20 ⋅ log ⎜ ⎟ ⎝ % desigualdade entre resistências ⎠ g 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 37
  38. 38. Amplificador de Instrumentação (InAmp) UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA AmpOp’s A O ’ particulares ti l Importante analizar o CMRR de um IN AMP em função da frequência IN-AMP 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 38
  39. 39. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Condicionadores de Sinais • Introdução • Fontes de Alimentação • Pontes de Medida • Amplificadores • Proteção • Filtros 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 39
  40. 40. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Condicionadores de Sinais • Introdução • Fontes de Alimentação • Pontes de Medida • Amplificadores • Proteção • Filtros 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 40
  41. 41. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Ruído 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 41
  42. 42. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Ruído Rand Kruback Whether noise is a nuisance or a signal may depend on whom you ask 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 42
  43. 43. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Onde pode existir ruído: NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA (1) (2) (3) (4) (3) (4) Com tanta fonte de ruído, é surpreendente conseguir medir o que quer que seja ! (1) O próprio parâmetro (a ser medido) é ruídoso (ex: medir a deformação de uma trave sujeita a vibrações) (2) O sensor introduz ruído ( medir uma corrente aos t i t d íd (ex: di t terminais d uma resistência que está i i de i tê i tá sujeita ao ruído térmico – Vruído = 4.k.T .R.Δf – ou efeito Peltier no termopar) (3) A transmissão de dados comporta-se como uma antena de ruído (ex: acoplamento indutivo, com linhas de energia a 50 Hz, nas proximidades, agravado pelos harmónicos) (4) O acondicionamento do sinal introduz ruído (ex: sinais em modo comum num amplificador) 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 43
  44. 44. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Soluções: ç CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Transdutores de baixa impedância ⇒ baixo ruído (V ruído = 4.k .T .R.Δf ) 1ª abordagem de minimização do ruído → remover equipamentos1 tais como: • linhas de potência • motores • transformadores • lampadas fluorescentes • relés • ... 1 ou remover instrumentação da proximidade daqueles equipamentos 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 44
  45. 45. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Ruído electroestático → acoplamento capacitivo CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA (campos eléctricos variáveis) ( lé i iá i ) dVruído iruído = C C dt C 2 2ª abordagem de minimização do ruído → blindagem C iruído 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 45
  46. 46. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Capacitância fonte ruído–blindagem Capacitância condutor–blindagem Necessário fornecer uma terra satisfatória, de forma a que as cargas capturadas possam escoar-se. Senão, acoplam-se aos condutores do sinal – . V≠0V Rcircuito terra V = 0 V (talvez ... !) ( ) 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 46
  47. 47. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Ruído devido a aterramento incorrecto É criado um “ d “ground l d loop” sempre que existam várias terras – ” á interligadas – com diferentes potenciais V≠0 V=0 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 47
  48. 48. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Ground Referenced Single-Ended (GRSE) or Referenced Single Ended (RSE) Single Ended Differential M Diff ti l Measurement S t t System Non-Referenced Single-Ended (NRSE) http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/3394 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 48
  49. 49. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Corrente (de retorno) no NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA condutor cria um ΔV ΔV (o condutor tem resistência) Corrente através da blindagem cria acoplamentos capacitivos (blindagem– condutores) Desfazendo uma das ligações à terra da blindagem (1) quebra-se um dos “loops” (1) Utilizando o modo diferencial do amplificador quebra-se o outro “loop” (2) 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 49
  50. 50. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Outra solução: Filtragem (mas apenas se fsinal ≠ fruído) 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 50
  51. 51. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA O controle do ruído capacitivo (electroestático) é cada vez mais crítico, à medida que se os sistemas de instrumentação tendem p para combinação de circuitos q operam a: ç que p - Baixa potência (o que implica níveis de impedância elevados) - Velocidade elevada ( que i li f l id d l d (o implica frequências elevadas) ê i l d ) - Resolução alta (o que implica S/N reduzida) 1) Ligação da blindagem, do lado do sinal potencial f de referência 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 51
  52. 52. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Vários troços potencial t i l de referência Vários sinais ddp (entre referências) Cada i l independente, sua blindagem ! C d sinal i d d t bli d Cada blindagem, seu potencial de referência ! 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 52
  53. 53. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Impedir existência de potencial na blindagem NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA VS VO = 1 1+ (2π ⋅ f ⋅ ReqCSC )2 VO VS : tensão do sinal CSC: capacitancia blindagem-cabo potencial RO : impedância da fonte do sinal de referência Req: RO // RL Minimizar comprimento da ligação blindagem-referência comporta-se como uma bobine (Z) potencial de referência 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 53
  54. 54. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Separar (qd possível) sistemas analógicos de digitais NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA sistema analógico +VCC sistema digital p potencial de referência Uma provoca um acoplamento capacitivo condutor-blindagem, criando uma corrente na ligação blidagem referência blidagem-referência. Esta, por sua vez, cria uma ddp na blindagem, que é comum à blindagem analógica e digital. 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 54
  55. 55. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA Ruído electromagnético → acoplamento indutivo NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA (campos magnéticos variáveis) Vruído M dI ruído Vruído =M dt Ruído electromagnético – blindagem não é solução para frequências baixas (50 Hz p. ex.) a blindagem teria que ser extremamente espessa 3 mm (Cu) ( ) 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 55
  56. 56. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Soluções: entrançar os condutores t d t Passar os cabos de energia na perpendicular aos cabos de sinal Nota: se for possível entrelaçar os cabos de energia, óptimo (já que assim autocancelam os seus campos magnéticos) Nota: o arqueamento de condutores é, também, fonte de ruído (resultado da fricção entre condutores) ⇒ fixar devidamente os condutores ruídos “escondidos” lubrificante Δl ⇒ ΔH ⇒ femi sensor x 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 56
  57. 57. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Acoplamento de rádio frequencia CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Ondas de rádio frequência: são uma combinação de campos eléctricos e magnéticos de frequência elevada 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 57
  58. 58. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA NÚCLEO DE ENGENHARIA MECÂNICA Soluções: Filtro Filt passa-baixo b i Blindagem Afastamento de fontes de radiação Na N aquisição d equipamento d i t i i ã de i t de instrumentação, procurar t ã indicação de: Imunidade a EMI (ou RFI(*)) (ElectroMagnetic Interference / Radio Frequency Interference) (*) inicialmente conhecido por esta sigla , já que os seus efeitos, na altura, eram sentidos nas ondas de rádio. 11/08/2009 17:49 Prof. Douglas Bressan Riffel 58

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