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  1. 1. A R C I P B. 0 9 _ 1 2 R I C A R D O A N T U N E S E X AV I E R PEREIRA. R E L ATÓ R IO D E I N S TRU M E NTA Ç ÃOTRABALHOS EXPRIMENTA IS COM PONTES DE WHEATSTONE ATEC- ACADEMIA DE FORMAÇÃO 19-12-2012
  2. 2. INTRUDUÇÃO O trabalho prático seguinte foi apenas uma aplicação possível para a ponte dewheatstone. A ponte de wheatstone pode ser usada como um condicionador desinal, o trabalho prático é o uso desse mesmo condicionamento de sinal , aplicado aum Termístor. Mas par além do condicionamento de sinal ,podemos ter também umaparte de controlo desse sinal. O termístor é um sensor de temperatura que a suaresistência varia com o aumento da temperatura PTC ou com a descida datemperatura NTC. No nosso caso foi usada uma PTC , esta tem como resistênciaao ar de 180Ω. Este valor varia com a temperatura e a ponte de wheatstone servepara encontrar o 0 da PTC , que no nosso caso será a temperatura ambiente. OBJETIVOS Compreender o funcionamento de uma ponte de wheatstone Compreender o funcionamento dum Termístor. Calcular uma ponte de wheatstone em equilíbrio. Implementar na prática um controlo e condicionamento dum termístor. Aumentar os conhecimentos e aplicações de Ampops Aprender a dimensionar circuitos complexos 2
  3. 3. I N S T R U M E N TA Ç Ã O E M AT E R I AL N E C E S S Á R I O Componente Valor Qtd. Resistência 100Ω 2 Resistência 1kΩ 4 Resistência 10kΩ 4 Resistência 330Ω 2 LED Verde 2 AMPOP 741 1 Comparador 339 1 Regulador 7805 1 Multímetro ------ 1Fonte de alimentação DC 1 3
  4. 4. E S Q U E M A S E X P R I M E N TAI S V5 5V +V R11 10k V6 12V +V V2 R8 V1 12V 1k 5V +V +V U1B R14 R5 LM339 1k D1 R2 10k R12 LED2 100R 330R R4 R3 U210k 40% 1k UA741 + R1 R6 100R 1k R15 V3 V4 U1A 1k -12V 5V LM339 D2 RTD +V R13 LED2 186R 40% +V 330R R7 10k R10 10k R9 7k Ilustração 1 Circuito esquemático do circuito implementado 4
  5. 5. P R O C E D I M E N TO Para este trabalho experimental, começamos por implementar na breadboard ocircuito da ponte de wheatstone com um potenciómetro, duas resistências de 100Ωe o nosso termístor. Este procedimento foi feito para zerar a a ponte de wheatstonenos seus pontos intermédios, obtendo assim um condicionamento de sinal estável. Para tal, antes de colocar na prática os conhecimentos, foi necessário umcalculo teórico para equilibrar o circuito, sabendo que o nosso termístor átemperatura ambiente tem uma resistência de aproximadamente 180Ω. Para calcular a ponte de wheatstone em equilíbrio é necessário tomar asseguintes conclusões: Ilustração 2 Ponte de wheatstone 5
  6. 6. Sendo Rx o potenciómetro, o próximo passo foi implementar na prática o circuitoe tentar zerar com a ajuda do potenciómetro no nosso Vsaida (Vout). Depois dezerado o circuito para condicionamento e transformação de um sinal resistivo numsinal de tensão, era necessário aumentar a tensão de saída da ponte , e para issofoi utilizada uma montagem amplificadora de um comparador diferencial. O Objetivo era fazer a diferença do sinal de saída Vb – Va , para manter então onosso calculo para equilíbrio da ponte de wheatstone, mas ao mesmo tempoamplificar em 10x o nosso sinal que era obtido em milivolts , algo substancial para asportas de um micro controlador ou mesmo até para um relé. Ilustração 3 Comparador Diferencial. Depois deste passo , foi então elaborada a parte da comparação em si. Optamospor elaborar um circuito com o objectivo de manter a temperatura num aquário dereptés, em que a temperatura não poderia ultrapassar um determinado set-pointdefinido por nós. A temperatura não poderia ser inferior a 20º nem superior a 25º. Com o Comparador 339 , conseguimos então criar um circuito comparador deescada , no centro ligamos o sinal do nosso circuito e definimos o nosso mais emenos com um divisor de tensão correspondente , para obter 20º colocamos umdivisor de tensão com uma resistência de 10kΩ e uma de 7kΩ e para obter 25ºcolocamos duas resistências de 10kΩ e provando segundo o cálculo do divisor detensão: 6
  7. 7. Para finalizar o circuito , foram colocadas resistências de Pull up nos Vouts docomparador 339 como mandava no datasheet do mesmo e nas saídas doscomparadores , para efeitos de teste ligamos um LED a cada saída com a suaresistência de protecção e verificamos o processo aquecendo o Termístor. No final foram retiradas as conclusões finais ,registados os valores práticos detoda a experiência e elaborado o circuito no papel. 7
  8. 8. C O N C L U S Õ E S F I N AI S Podemos concluir que a ponte de wheatstone é um bom método decondicionamento de sinal, mas não é o método mais fácil a aplicar, pois requerprecisão para balançar o seu Vout. Concluímos também, que como em qualquer circuito de condicionamento desinal, os resultados esperados na prática não correspondem às espectativasteóricas, devido a perdas da resistência dos próprios fios de ligação ou mesmo atédos próprios componentes e breadboard. O Trabalho decorreu sem qualquer problema e ficamos bastante satisfeitos como resultado do mesmo. 8

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