Matheus Carvalho Cardoso 1122113GELTUlisses Souza

ComparadorEm um circuito comparador, uma tensão linear de entrada é comparada a outra tensão, chamada de referência, e a saída é um estado digital que representa se a tensão de entrada é maior (ou menor, dependendo do arranjo do circuito) ou não que a tensão de referência.Esta comparação de tensões pode ser feita através de amplificadores operacionais como o 741, utilizando sua entrada positiva como a tensão de entrada e a negativa como a tensão de referência (ligando-a ao terra, por exemplo). Neste caso, quando a tensão de entrada fosse maior que a de referência, a saída seria o nível alto de alimentação, e se fosse menor seria o nível baixo. Outros CIs que funcionam de forma semelhante são o 331 e o 339, este último a ser utilizado na prática, mais adiante.Ainda pode-se utilizar uma rede de resistores (como divisor de tensão) e comparadores, para comparar estados diferentes de tensão, como em um sensor de temperatura, por exemplo, no qual se deseja sinalizar diversas sobretemperaturas. O circuito LM34, conversor de temperatura em tensão, pode auxiliar nesta operação, enviando a tensão referente a temperatura atual de um sistema, para fiscalização.

Exemplo de funcionamento do comparador 339:

4.Prática4.1 a) Interface 1: Detecta quando a temperatura do equipamento ultrapassar as temperaturas de 70ºC, 80ºC, 90ºC e 100ºC.

Execução: Rede de comparadores 339 e resistores configurados de forma que cada entrada de referência (entradas positvas) possua uma tensão correspondente a uma das temperaturas a serem comparadas com a entrada. Com a tensão de 10mV/ºC que vem do LM35, foram calculados os resistores necessários para os respectivos divisores de tensão, para que cada tensão de referência Vref fosse relacionada a uma das temperaturas a serem sinalizadas. Os valores foram calculados em função de RT, que foi estipulada como 10kohm, para o bom funcionamento e desempenho do 339.A saída de cada amp. aciona o LED referente a temperatura ultrapassada: O amp. U1A é responsável pela temperatura acima de 70ºC (Vref=0.7V); O amp. U1B é responsável pela temperatura acima de 80ºC (Vref=0.8V); O amp. U1C é responsável pela temperatura acima de 90ºC (Vref=0.9V); O amp. U1D é responsável pela temperatura acima de 100ºC (Vref=1V);OBS: uma fonte variável de tensão foi utilizada para simular as tensões enviadas pelo LM35.(foram escolhidos valores comerciais aproximados aos valores calculados, como pode ser visto na imagem do circuito abaixo).

Cálculo dos resistores:

0.7=5xRT/(RA+RB+RC+RD+RT);0.8=5x(RT+RD)/(RA+RB+RC+RD+RT);0.9=5x(RT+RD+RC)/(RA+RB+RC+RD+RT);1=5x(RT+RD+RC+RB)/(RA+RB+RC+RD+RT);

RA=5.7xRT;RB=RC=RD= 0.14xRT;RT=10kohm

No exemplo podemos ver o acionamento do LED que indica temperatura superior a 80ºC:

4.1 b) Interface 2

Controle a temperatura do equipamento através da conversão da temperatura escolhida em variação de tensão (Conversor D A). Para cada código binário deverá gerar uma variação de temperatura de pelo menos 15 ºC.

Resposta:

Usando como base a Interface 1, determinamos que TempMax = 100ºC. Com isso, como a variação deve ser de 15ºC por degrau, logo:

Com isso, temos:

Para realizarmos a melhor conversão entre meio Digital (bit) ao analógico (variação da tensão), utilizamos o método de Resistores com peso binário ou Binary-weighted Resistor. Utilizamos essa técnica, dentre outras tantas, pela simplicidade no circuito. O método citado utiliza apenas resistores e um OpAmp. O método funciona perfeitamente, para um número de Bits menor ou igual a 4 bits. Como no nosso exemplo, utilizamos apenas 3, logo esse procedimento pode ser utilizado perfeitamente.

Logo, Utilizando o OpAmp LM741, temos:

Como verificamos no LSB (Bit de menor significância), ou 001, temos então que A0 está em ALTA. A1 e A2, estão em BAIXA. Temos então que Vout(tensão de saída ou Vo) deverá ser:

Já para 111, temos que:

No final, obtivemos o seguinte circuito no simulador:

Para os valores dos resistores, obtivemos uma variação de 0,65V a cada bit, ou seja, degrau de 0,6V. Para os valores de Vo (ou Vout) obtivemos algo próximo a 4.58V. O que, se analisarmos o circuito se torna plenamente plausível. Nunca conseguiremos obter uma tensão de saída de 5v, pois para isso, os resistores teriam que ter 0 ohms, o que se torna inviável.

Analisando com isso o circuito: como Vout é 4,58V, podemos então assumir que esse valor pode sofrer alguma alteração. Usando como margem de erro, a tolerância doso dos resistores (10%), logo teremos um Vo (máximo) = 4.98V. O que seria, perfeito para a nossa aplicação.