Interface Com o Mundo Analógico

7/25/2019 Interface Com o Mundo Analgico

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A INTERFACE COM OMUNDO ANALGICO

Prof. Fillipe Lucchin Paukner


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1 - Objetivos

Entender os conceitos relacionados ao mundoanalgico/digital.

Compreender o funcionamento da conversoanalgico/digital e digital/analgico.

Conhecer principais topologias de conversoresDA

Conhecer principais topologias de conversoresAD


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1 - Objetivos

Saber projetar uma interface entre o mundoanalgico e o digital.

Conhecer o processo de amostragem de sinaisanalgicos.

Entender os conceitos bsicos deprocessamento digital de sinais.


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2 Sinal contnuo vsdiscreto


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3 Sinal analgico vsdigital


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Uma quantidade digital costuma ser representadaentre duas possibilidade: 0 ou 1

nvel baixo ou alto verdadeiro ou falso.

Na prtica, uma quantidade digital, como uma

tenso pode ter um valor que est dentro de faixasespecificadas.


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TTL significa Transistor-Transistor Logic (LgicaTransistor-Transistor). A tenso de alimentao serestringe a 5V contnuos, tendo, porm, uma faixa

de tenso correspondente aos nveis lgicos 0 e 1. Por exemplo, para a lgica TTL sabemos que:

0V a 0,8V = 0 lgico.

2V a 5V = 1 lgico.


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TTL:


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CMOS:


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Considerando a lgica TTl, a qualquer tenso nafaixa de 0 a 0,8V ser atribudo um valor digital0, e a qualquer tenso na faixa de 2 a 5 V, ser

associado um valor digital 1. Os valores exatos de tenso no so importantes,

desde que estejam nessa faixa.


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Um sinal analgico pode assumir qualquer valor aolongo de uma faixa contnua de valores e, o que mais importante, o seu valor exato relevante.

Por exemplo, a sada de um conversor analgicotemperatura-tenso pode ser medida como 2,76V,que pode representar uma temperatura especficade 27,6C.

Se a tenso medida fosse de 2,34V ou 3,78V, atemperatura medida seria completamentediferente.


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Portanto, cada valor possvel de uma quantidadeanalgica possui um significado diferente.

A maioria das variveis fsicas analgica pornatureza e pode assumir qualquer valor dentro de umafaixa de valores contnuos. Temperatura,

Presso,

Intensidade luminosa,

Sinais de udio,

Velocidade rotacional,

Etc.


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Quando um sistema digital utilizada paramonitorar ou controlar um processo fsico, torna-senecessrio lidar com as diferenas entre a natureza

digital de um computador e a natureza analgicadas variveis do processo.

A figura a seguir ilustra essa situao. Trata-se deum diagrama composto de 5 elementos querealizam a interface entre o mundo analgico e odigital.


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1 Transdutor: Varivel fsica costumeiramente uma varivel no

eltrica.

Torna-se necessrio a utilizao de um transdutor queconverta a varivel fsica para uma varivel eltrica.

Exemplos: Termistores, fotoclulas, fotodiodos, medidores de vazo,

transdutores de presso, tacmetros, etc. A sada eltrica do transdutor pode ser em tenso ou

corrente, proporcional a varivel fsica monitorada.


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1 Transdutor: Exemplo: Varivel fsica: Temperatura da gua em um tanque.

Temperatura varia entre 80F e 150F. Transdutor converte a temperatura em uma faixa que varia

de 800 a 1500mV.

Cada 1F corresponde a 10mV de variao.

Note que esse fator de proporcionalidade foi escolhido demaneira conveniente. Para se verificar a faixa de operaode um transdutor real, deve-se verificar o seu datasheet.


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2 Conversor Analgico Digital (ADC): A sada eltrica do transdutor serve como entrada

analgica do ADC.

O conversor converte essa entrada analgica em uma sada

digital, que por sua vez consiste de um nmero de bits querepresenta o valor da entrada analgica.

Por exemplo, o ADC poderia converter os valoresanalgicos de 800mV a 1500mV para valores na faixa de

01010000 (80) a 10010110 (150). A sada binria do ADC proporcional tenso de

entrada analgica, de maneira que cada variao de 1bitrepresentaria 10mV.


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3 Sistema computacional: A representao digital da varivel transmitida para

o computador, que armazena esse valor e o processa.

O programa poderia realizar clculos ou outrasoperaes sobre as representaes digitais datemperatura.

Poder em seguida gerar uma nova sada digital que

ser usada para controlar a temperatura do sistemaem questo.


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4 Converso Digital-Analgico (DAC): A sada digital do computador ser conectada a um

conversor digital-analgico.

Esse conversor converte o sinal digital em uma tensoou corrente analgica proporcional ao valor digital.

Por exemplo, o computador poderia gerar uma sadadigital na faixa de 00000000 a 11111111, que o

DAC converteria linearmente para a faixa de tensode 0V a 10V.


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5 Atuador:O sinal analgico do DAC frequentemente conectado

a algum dispositivo ou circuito que serve como atuador

para controlar a varivel fsica. No exemplo em questo, a temperatura da gua

controlada, atuando-se em uma vlvula que regule aentrada de gua quente/fria no tanque (fluxo).

O fluxo poderia variar proporcionalmente a essatenso analgica, com 0V gerando um fluxo nulo ecomo 10V um fluxo mximo.


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Assim, entendemos que ADCs e DACs atuam comointerfaces entre um sistema digital e o mundoanalgico.

Tal funo tornou-se essencial a medida quesistemas computacionais de baixo custo passaram a

ser usados em reas de controle de processos emque antes o controle por meio de computador eraimpraticvel.


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4 Questes para reviso

1 Qual a funo de um transdutor?

2 Qual a funo de um ADC?

3 O que o computador geralmente faz com um

dado que recebido de um ADC? 4 Qual a funo realizada por um DAC?

5 Qual a funo de um atuador?


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5 - Referncia

TOCCI, R. J. Sistemas digitais: princpio eaplicaes. 10 ed. So Paulo: Pearson PrenticeHall, 2007. LIVRO TEXTO

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