Microcontroladores e Ponte de Wheatstone

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Prof. Me. Eng. SERGIO FERNANDES 
sefreitas@prof.unisa.br 
Microcontroladores 
Projeto com Microcontrolador I 
Ponte de Wheatstone 
 É um circuito elétrico usado para medir uma resistência elétrica desconhecida, 
equilibrando dois ramos de um circuito de ponte: 
 Um dos ramos inclui a resistência desconhecida. 
 
 
 
 
 
 
 Sua principal vantagem é fornecer medições extremamente precisas; 
 Seu funcionamento é semelhante ao potenciômetro. 
Fonte: Wikipedia 
Rx: resistência desconhecida 
R1, R2 e R3: resistências conhecidas 
R2: resistência ajustável 
Ponte de Wheatstone | Funcionamento 
Fonte: Wikipedia 
Ponte de Wheatstone | Funcionamento 
 A detecção de corrente zero com um galvanômetro é feita com altíssima precisão: 
 Caso R1, R2 e R3 também sejam conhecidos com alta precisão  Rx será medido com alta 
precisão; 
 Mudanças sutis no Rx perturbam o equilíbrio e são facilmente detectadas; 
 Caso R1, R2 e R3 sejam conhecidos, mas R2 não seja ajustável  a diferença de tensão ou 
fluxo de corrente através do medidor pode ser usada para calcular o valor de Rx, usando as 
leis do circuito de Kirchhoff. 
Fonte: Wikipedia 
A tensão de saída do circuito da ponte de Wheatstone é 
expressa em milivolts por volt de entrada 
Ponte de Wheatstone | Aplicações 
 A configuração das leis do circuito de Kirchhoff é frequentemente usada em strain 
gauges e termômetros de resistência (RTDs)  é mais rápido ler um nível de 
tensão em um medidor do que ajustar uma resistência para zerar a tensão. 
A soma de todas as tensões em 
torno de um loop é igual a zero. 
v1 + v2 + v3 + v4 = 0 
Fonte: Wikipedia 
Ponte de Wheatstone | Aplicações – Strain gauges 
 A medição da deformação de uma peça com um strain gauge deve ser realizada 
com uma conexão a um circuito elétrico capaz de medir as pequenas mudanças 
na resistência correspondentes à deformação: 
 Os transdutores strain gauges geralmente empregam quatro elementos de medição de 
deformação conectados eletricamente para formar uma ponte de Wheatstone: 
Fonte: https://www.omega.com/en-
us/resources/wheatstone-bridge 
Fonte: https://www.omega.com/en-
us/resources/strain-gages 
Ponte de Wheatstone | Aplicações – RTDs 
 São sensores usados para medir a temperatura: 
 Geralmente são constituídos por um pedaço de fio fino enrolado em torno de um núcleo de 
cerâmica ou vidro; 
 O fio é de um material puro, normalmente platina, níquel ou cobre  o material tem uma 
relação precisa de resistência/temperatura que é usada para fornecer uma indicação de 
temperatura. 
Fonte: https://www.electrical4u.com/wp-content/uploads/What-is-a-Resistance-Temperature-Detector.png Fonte: Wikipedia 
Selo 
Bainha 
da soda 
Insulamento 
Elemento 
sensitivo 
Sonda 
Encaixe de 
montagem 
com mola 
Retentor 
removível Terminal 
Conexão 
Bobina cerâmica 
Fio de platina 
Elemento RTD de fio enrolado 
Pistas 
Pistas 
Substrato cerâmico 
Elemento RTD de filme fino 
Camada de filme 
fino de platina 
Resistência 
Output da ponte 
Fonte 
de 
energia 
R3 
Amplificador operacional (Amp.Op.) 
 O amplificador operacional é um componente eletrônico que amplifica a tensão e 
a corrente de entrada  o sinal de saída (corrente ou tensão) é resultado do sinal 
de entrada multiplicado por um certo valor (muito elevado no caso da tensão). 
4 entradas 
1 saída 
Fonte: Mundo Projetado 
Amplificador operacional (Amp.Op.) 
 Duas entradas do amp. op. servem para alimentar o circuito interno do 
amplificador, o Vcc e o Vee: 
 Estas entradas também definem os limites de tensão da saída: 
 A tensão de saída só poderá variar entre Vee e Vcc, sendo o Vee o limite inferior e o Vcc o limite 
superior; 
 O Vcc é uma tensão positiva e o Vee é uma tensão negativa. 
 
 
 
 
 
 É importante lembrar que deve existir um referencial (terra), assim como em 
qualquer circuito  as tensões (entradas e saída) são relativas à ele. 
Fonte: Mundo Projetado 
Amplificador operacional (Amp.Op.) | Fonte simples 
 Nesta configuração, uma única fonte é usada e Vee é ligado ao negativo desta 
fonte que é o terra  a tensão de saída varia entre 0 e Vcc: 
vP – Tensão da entrada não-inversora 
(referida ao terra). 
vN – Tensão da entrada inversora (referida 
ao terra). 
vD – Diferença de potencial entre a entrada 
não-inversora e a entrada inversora. 
 vD = vP – vN 
vO – Tensão de saída (referida ao terra). 
Vcc – Tensão da fonte (referida ao terra) 
Fonte: Mundo Projetado 
Amplificador operacional (Amp.Op.) | Circuito equivalente 
 Para começar a entender o Amp.Op., vamos analisar o seu circuito equivalente: 
 Este circuito é um modelo do funcionamento do amp.op.  a partir da imagem, é possível ver 
que o circuito de entrada nada mais é do que uma resistência (RI) que interliga a entrada 
inversora e a não-inversora; 
 Além dele, temos, na saída, uma fonte de tensão dependente em série com uma resistência 
(RO): 
vP – Tensão da entrada não-inversora 
(referida ao terra). 
vN – Tensão da entrada inversora (referida 
ao terra). 
vD – Diferença de potencial entre a entrada 
não-inversora e a entrada inversora. 
 vD = vP – vN 
vO – Tensão de saída (referida ao terra). 
Vcc – Tensão da fonte (referida ao terra) 
Fonte: Mundo Projetado 
Amplificador operacional (Amp.Op.) | Circuito equivalente 
 A tensão no ramo de saída é igual a tensão de entrada (vD) multiplicada por um 
valor (Avol) chamado de ganho  isso caracteriza a amplificação do sistema; 
 A tensão de offset (Vos) serve para deslocar a tensão de saída em relação à 
entrada. 
Fonte: Mundo Projetado 
Amplificador operacional (Amp.Op.) | Circuito 
 Um amp. op. real é, na verdade, um arranjo de transistores; 
 Para ilustrar com um exemplo real, a imagem abaixo mostra o circuito interno do 
amplificador LM741: 
Fonte: Mundo Projetado 
Sensor de Nível com Microcontrolador 
PROJETO 01 
Sensor de Nível com Microcontrolador 
PROJETO 01 
void setup() 
{ 
pinMode(BAIXO, INPUT_PULLUP); 
pinMode(ALTO, INPUT_PULLUP); 
pinMode(BOMBA, OUTPUT); 
digitalWrite(BOMBA, LOW); 
 } 
#define BAIXO 2 //P2 
#define ALTO 0 //P0 
#define BOMBA 1 //P1 
#define TRUE 1 
#define FALSE 0 
void loop() 
{ 
current = millis(); //tempo atual em ms if((current - 
previous) > interval){ previous = current; //salva tempo 
atual 
readTime++; 
if(readTime >= READTIME){ readTime = 0; 
val = digitalRead(BAIXO); 
val2 = digitalRead(ALTO); 
if(val == HIGH && val2 == HIGH){ BOMBAState = HIGH; 
} 
else if(val == LOW && val2 == LOW) 
{ 
BOMBAState = LOW; 
 } 
digitalWrite(BOMBA, BOMBAState); 
} 
} 
 } 
Sensor de Luz com Microcontrolador 
PROJETO 02 
Sensor de Luz com Microcontrolador 
PROJETO 02 
* Entrada analógica 
* le o valor do sensor de luminosidade e envia valor para 
o computador 
*/ 
 
int sensorPin = 0; // selecione o pino de entrada ao 
potenciômetro 
int val; 
 
void setup() { 
Serial.begin(9600); 
} 
 
void loop() { 
val = analogRead(sensorPin); // ler o valor do 
potenciômetro 
Serial.println(val); //emvia valor para o pc 
delay(1000); //aguarda 1 segundo 
} 
Célula de Carga com Microcontrolador 
PROJETO 03