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Capacímetro Digital

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Disciplina: Instrumentação Eletrônica Professor: Luciano Fontes Cavalcante. Capacímetro Digital. Alynne Saraiva de Queiroz – alynnesaraiva@hotmail.com

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Presentation Transcript

  1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Disciplina:Instrumentação Eletrônica Professor: Luciano Fontes Cavalcante Capacímetro Digital Alynne Saraiva de Queiroz – alynnesaraiva@hotmail.com José Renier Rocha de Oliveira – zerenier@yahoo.com.br

  2. Introdução • Existem dois tipos de capacímetros: o analógico (de ponteiro) e o digital (de cristal líquido).  • O seguinte projeto consiste na elaboração de um capacímetro digital, baseado no tempo de carga e descarga de um capacitor. Detalharemos aqui aspectos construtivos e operacionais do projeto e apresentaremos dados relativos a simulação do projeto realizado no software Multisim.

  3. Capacitância • A capacitância ou capacidade é a grandeza elétrica de um capacitor, determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em si por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente alternada que o atravessa numa determinada freqüência. • Em circuitos capacitivos temos a variação da corrente com o tempo. Após uma constante de tempo RC, o capacitor carrega com 63,2% da tensão da fonte. R.C = 10 segundos. Após 5.R.C, o capacitor está praticamente carregado com a tensão da fonte (99,3% de V ).t = 5.R.C = 50 segundos .

  4. Curvas de Carga e Descarga do Capacitor

  5. Técnicas de Medição • Existem basicamente 4 métodos utilizados em capacímetros digitais: • Vetor corrente aplicado ao capacitor • Integração do transiente RC • Dupla Rampa • Através de circuitos Monoestáveis

  6. Diagrama de blocos

  7. Monoestável • O monoestável produz um nível alto em sua saída durante um determinado tempo, denominado largura de pulso. A largura de pulso será proporcional à capacitância aplicada ao monoestável. Saída Chave Liga

  8. Monoestável • Para a escala de 1 μF, cada μF corresponderá a um pulso de clock. Se escolhermos a largura de pulso do monoestável para o capacitor de 999 μF como sendo de 2 segundo, teremos: Utilizando valores comerciais o resistor será de 1.65kΩ • Adicionamos ainda ao circuito outras escalas:

  9. Monoestável

  10. Monoestável Para testar o nosso circuito conectamos um capacitor de 20μF ao circuito e medimos a largura do pulso gerado pelo monoestável. Percebemos que o mesmo gerou um pulso de 35ms, bem aproximado do valor esperado.

  11. Temporizador • O temporizador tem a função de gerar o clock. Assim, quando o monoestável estiver em nível lógico 1 o sinal de clock será reproduzido na saída da porta AND.

  12. Temporizador • Como temos 3 dígitos que geram valores 0 de a 999 em 2 segundos temos que estabelecer uma freqüência de 499,5 Hz. Assim, Por valores comerciais, escolhemos RA=1.65kΩ e RB=620Ω.

  13. Temporizador

  14. Temporizador Simulação do circuito temporizador  f=530Hz

  15. Contador • O Contador tem a função de contar quantos pulsos de clock são necessários para a carga completa do capacitor, devendo contar de 0 a 999. • Implementamos três contadores binários atuando como um contador BCD de três dígitos. • O circuito será inibido quando uma capacitância ultrapassar a faixa de 999 da escala utilizada.

  16. Contador

  17. Decodificador/Display • Esse circuito tem a função de receber os dados do contador e decodificá-los para alimentar o display que mostrará o valor medido. • Nesse circuito utilizamos o display hexadecimal decodificado, pois o mesmo já possui um decodificador para sete segmentos incorporado.

  18. Circuito Completo

  19. Circuito Completo

  20. Resultados Obtidos e Sugestões • Testamos o circuito descrito no seguinte relatório para diversos valores de capacitores e obtemos uma boa precisão nas medições. • Para projetos posteriores sugerimos a implementação das casas decimais e habilitar o display somente para o valor final da medição.

  21. Referências Bibliográficas • Notas de aula do Professor Luciano • Tocci, Ronald J. & Widmer, Neal S. Sistemas Digitais – Princípios e Aplicações, 8a Edição. • http://www.burgoseletronica.net/capacimetro.htm • http://pt.wikipedia.org/wiki/Capacit%C3%A2ncia • http://hermes.ucs.br/ccet/defq/mlandreazza/CURAUT04.htm • http://www.eletronica24h.com.br/multisim7/Modulo3/MultiSIM%207%20Modulo%203.pdf

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