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Capacímetro Digital Alynne Saraiva de Queiroz – José Renier Rocha de Oliveira – UNIVERSIDADE FEDERAL DO.

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Apresentação em tema: "Capacímetro Digital Alynne Saraiva de Queiroz – José Renier Rocha de Oliveira – UNIVERSIDADE FEDERAL DO."— Transcrição da apresentação:

1 Capacímetro Digital Alynne Saraiva de Queiroz – José Renier Rocha de Oliveira – UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Disciplina: Instrumentação Eletrônica Professor: Luciano Fontes Cavalcante

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. Chave Liga Saída

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: EscalaResistência mF1.65 μF1.65k nF1.65M

9 Monoestável

10 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 R A =1.65kΩ e R B =620Ω.

13 Temporizador

14 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 QAQBQCQDValor

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

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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, 8 a Edição %20Modulo%203.pdf 207%20Modulo%203.pdf


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