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RTD (altas temperaturas) NTC / PTC (alta sensibilidade) Sensibilidade Termistor >> RTD > Termopar PTC: resistência aumenta com T NTC: resistência diminui com T Sensibilidade: Linearização de Sensores Resistivos com Resposta Exponencial: I=V1/Rp Junções semicon. (facilidade de uso) Potenciômetro – Materiais Indutivos Sensor de efeito Hall Extensômetria Sem forca aplicada: resistência nominal Com forca tensil: resistência aumenta Com forca compressiva: resistência diminui Tensão mecânica Alongamento relativo Modulo de elasticidade Deformação do extensômetro na direção das linhas (eixo de maior sensibilidade): Sensibilidade do extensômetro a deformação mecânica K: Variação da resistência da uma variação no comprimento L. te Tensão de saída em desequilíbrio: •Considerando a resistência interna do Voltímetro infinita: •Em termos de variação de resistência ΔR: •Adaptando a equação anterior para extensômetros: •Considerando 4 extensômetros idênticos: •Considerando 1 extensômetro (R1) e 3 resistores fixos de valor nominal idêntico: •Considerando 2 extensômetros e 2 resistores fixos de valor nominal idêntico: Sinais de mesma polaridade em braços adjacentes se subtraem: Sinais de mesma polaridade em braços opostos se somam: Sinais de polaridade oposta em braços adjacentes se somam: •Sinais de polaridade oposta em braços opostos se subtraem •Na pratica e comum a utilização de 2 resistores fixos e 2 extensômetros para aumentar sensibilidade da medida e reduzir o efeito da variação da resistência com a temperatura: •Para aumentar a sensibilidade: 2 extensômetros idênticos em braços adjacentes da ponte de Wheatstone submetidos a forcas opostas: •Para reduzir à sensibilidade a temperatura: 2 extensômetros idênticos em braços adjacentes da ponte de Wheatstone submetidos a mesma temperatura: Equações: Condicionamento de Sinal •Não Inversor •Seguidor de tensão (buffer) •Inversor •AO Diferencial ou subtrator •AO somador inversor •Integrador •Diferenciador • AO de Instrumentação •AO – Banda passante unitário do AO Filtros ativos •FPB 2ª Ordem – Sallen Key Fator de qualidade: fazer R1=R2 e Calcular C1 e C2 •FPA 2ª Ordem – Sallen Key •FPF 2ª Ordem – Sallen Key •FRF 2ª Ordem – DUPLO T Para: R1=R2=2R3=R e C1=C2=C3/2=C Conversores Digital/Analógico (D/A) e Analógico/Digital (A/D) •Modulador PWM + filtro PB p/ 1ª ordem OF=1 ex: •Conversor A/D de Rampa Dupla •Conversor A/D por aproximações sucessivas Tempo de conversão fixo e inferior ao contador de rampa digital; usado em medias e altas resoluções (8 – 16 bits). •Consid. gerais sobre conversor A/D Valor RMS do Eq: Considerando um sinal Vipp=VFS: SNR devida unicamente ao ruído de quantização: Figura de mérito •Circuito de Amostragem e Retenção (sample and hold): SNR devido unicamente ao jitter: •Principais ruídos (erros) presentes numa conversão AD: •Sub-Amostragem ou “Aliasing” Critério de Nyquist: a frequência de amostragem fs de um sinal alternado com frequência máxima fmax deve ser: Quando a frequência de amostragem do conversor A/D não respeita o critério de Nyquist (fs < 2fmax), ocorre uma espécie de batimento entre as duas frequências, fenômeno conhecido como aliasing. sendo f a frequência do sinal original; i inteiro ≥ 1. Faixa dinâmica: é a faixa de amplitude de operação do sinal analógico (em geral uma tensão) dentro da região de trabalho (linear) do conversor. O sinal de entrada deve ser condicionado de forma a possibilitar sua máxima utilização dentro dessa faixa dinâmica. Os conversores D/A e A/D apresentam na prática uma faixa dinâmica de 0,1 a 10V. Resolução: é a menor quantidade que pode ser convertida (resolvida) dentro da faixa dinâmica do sinal de entrada. É especificada pelo número de bits do conversor. São encontrados na prática conversores com resoluções de 8 a 24 bits. Ex.: Resolução de 12 bits Þ significa que o conversor consegue diferenciar sinais com Amplitude 1/2^12 do valor total da faixa dinâmica. Para uma faixa dinâmica de 5V, a menor amplitude que pode ser resolvida é: 5/2^12 = 0,00122 Þ 1,22 mV. Erro de linearidade: expressa o desvio do resultado de conversão de uma reta ideal. É especificado em ± uma porcentagem do valor total ou em número de bits. Ex: Um erro de linearidade de ± 0,4% equivale a uma linearidade de ± 1 bit num conversor de 8 bits. Nos conversores comerciais disponíveis atualmente, esse erro é quase sempre inferior à ½ bit, ou seja, pode ser desprezado na maioria das aplicações.
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