quarta-feira, 22 de maio de 2013

PWM (Pulse-Width Modulation)


  • O que é o PWM?



O PWM(Pulse-Width Modulation), em português conhecida por MLP(Modulação por Largura de Pulso), quando alimentada através de uma fonte de alimentação envolve uma modulação, como consiste o nome, criando uma espécie de "canal de comunicação", na sua razão cíclica(duty cicle), de maneira que permita controlar a alimentação gerada no circuito.

    
Observando as ondas características em baixo, podemos ver que o tempo t1 corresponde ao tempo que o interruptor fica ligado e t2 o tempo que ele fica livre. Como neste caso t1 é igual a t2, durante a metade do tempo o motor recebe a tensão de 6V e na outra metade ele recebe 0V.  Também podemos referir que a tensão média é 50% da tensão máxima, logo ronda os 3V.









O PWM também pode ser utilizado para variar o valor da transferência de potência, quando esta está a alimentar todo o circuito, devido à queda de tensão nos seus terminais. Neste sistema de circuito, normalmente são usados componentes como o MOSFET para controlar o fluxo de corrente: permitindo a condução de corrente ou então simplesmente não existindo qualquer corrente no mesmo, mas provoca uma queda de tensão muito baixa.



  • Funcionamento do PWM(trabalho prático).

Material necessário:

  • Potenciómetro

                           


  •  Resistências

                          


  • Mosfet
                       


  • Díodos

                     


  • Condensadores

                     

  • Motor DC

                           






Fig.- Exemplo de circuito PWM que usamos para montar e testar.



Fig.- Respetiva montagem do circuito anterior.


Para testar o bom funcionamento do PWM, ligamos ao circuito um motor DC 6V, e ligamos o osciloscópio(como se vai poder observar mais à frente.
Como podemos observar nesta primeira fotografia, usamos um potenciómetro que nos possibilita variação de potência que permanece no circuito, e para se perceber o seu funcionamento, este componente de controlo varia essa potência no motor, como e pode observar no vídeo abaixo.


Observando o vídeo, podemos ver que ao momento que vamos regulando o potenciómetro a potência no motor vai aumentando(número de rotações por minuto), ou diminuindo, dependendo para que lado controlamos o nosso "controlador".


Gravamos ainda um outro vídeo, mas neste caso adicionamos ao circuito um osciloscópio, o que nos permite não só avaliar o seu bom funcionamento através do motor, mas como também podemos observar a variação das ondas no mesmo.


quinta-feira, 9 de maio de 2013

Ponte H ("H bridge")

O Ponte H (H bridge), é um circuito eletrónico no qual permite que um micro-controlador comande um motor DC, neste caso. O micro-controlador, por si, não consegue fornecer a corrente necessária ao motor, o que torna possível que este rode tanto para um lado como para o outro. Neste circuito é usado um componente L293DNE, que no seu interiror é constituído por 4 díodos, que ajudam numa melhor condução à "fuga" de corrente.

O nome "Ponte H" aparece quando na montagem do circuito apresenta uma forma de um "H". O circuito é montado com 4 "switch's" (S1, S2, S3 e S4), no qual as ligações entre si são accionadas alternadamente (S1 e S4 ou S2 e S3). Para cada combinação, por exemplo a S1 e a S4, fazem o motor girar no sentido, já que a outra combinação, o fazem girar noutro sentido. Ambas as combinações (S1 e S4 ou S2 e S3) não podem ser ligadas ao mesmo tempo, o que pode gerar um curto-circuito.


Fig. - Diagrama de um circuito "Ponte H" ("H bridge" circuit diagram).



Fig. - Espquema de funcionamento da "Ponte H" ("H bridge" fuction).



O L293DNE



O L293DNE é um componente de alta corrente adequado para o uso no circuito "Ponte H"("H bridge").
Este componente está apropriado para criar correntes bidirecionais com voltagens entre os 4,5V e os 36V. Como dito anteriormente, usamos este componente pois no seu interior estão 4 díodos, dos quais permitem uma melhor condução da fuga de corrente.


 
                  



Fig. - CI L293DNE e respetivo "datasheet" ( CIL293DNE and his own datasheet).



O "Ponte H" montado por nós

("H bridge" made by us)




           Fig.- Circuito "Ponte H" montado na bredboard ("H bridge" circuit made in bredboard.)







quinta-feira, 14 de março de 2013

"Timer" Multivibrador 555 Astável(Timer Multivibrator 555 Astable)



O CI 555 é um componente que contém no interior um circuito integrado("chip"), que em maior parte das vezes é usado como um temporizador ou como multivibrador.


Fig. - Datasheet CI 555.


O CI 555 pode ser usado em 3 circuitos diferentes:

  • Modo monoestável: funciona com um disparador, praticamente usado para buzzers, temporizadores, interruptores de ruído, etc...
  • Modo astável: o 555 opera como um oscilador, usado em luzes pisca-pisca LED, alarmes de segurança, etc..
  • Modo biestável: neste caso o 555 funciona como um flip-flop.


Este trabalho vai ser sobre o Multivibrador Astável, no qual vamos operar com vários componentes e fazer com que dois LED's pisquem em simultâneo, como as figuras abaixo o podem comprovar.



                                                        Fig. - Circuto do trablaho.







Fig. - Circuito Multivibrador Astável usando CI555(Multivibrator astable).



Uso do CI555(Usage of the CI555)






Fig. - Podemos observar na imagem a variação da descarga do capacitador, que tal descarga se faz muito rápido, com a descarga da resistência.


O circuito astável(astable circuit) apresenta uma continuidade infinita de pulsções rectangulares, entre dois valores. A frequência e a pulsação do ciclo, dependem dos valores atribuidos pelas resistências e outros componentes.




Fig. - Podemos observar as pulsações no osciloscópio, que dependem do ciclo do "timer", e como "regra", o "ON", é aproximadamente 1/3 maior do que o tempo esperado pelas pulsções certas.






quinta-feira, 17 de janeiro de 2013

Amplificadores Operacionais (Operational amplifier)




Amplificadores operacionais

 

Um amplificador operacional (Ampop), é um amplificador com um ganho muito elevado. É constituído por duas entradas: uma designada por terminal inversor, de sinal negativo(-), e outra designada por terminal não inversor, sinal positivo(+). A tensão na saída, é a diferença das duas entradas, sendo assim multiplicado pelo ganho de malha aberta.



 
                           


                                                                                                                                                                                  

Os seus terminais são:
  • V+: entrada não-inversora
  • V: entrada inversora
  • V0: saída
  • Vcc+: alimentação positiva
  • Vcc-: alimentação negativa

Figs. - Ilustração do ampop e respetiva legenda.







Amplificador Ideal (ideal amplifier)


Amplificador Ideal

Para obtermos o amplificador ideal devemos ter as seguintes condições:

  • Impedância de entrada infinita ( resistência tão grande que não consegue entrar no amplificador, impedindo que a corrente saia à L=0).


  • Malha em ganho aberto infinito à quando o mínimo sinal entra pretendendo que o que sai seja o maior possível (ud=0).


  • Não existe uma largura de banda infinita (0à +∞), só trabalha entre certas frequências, caso contrário, começa a distorcer.

Introdução à parte prática


Introdução à parte prática

Para seguirmos para a parte prática, necessitamos primeiro de um componente LM741. De uma breadbord, e de uma fonte, osciloscópio e gerador de sinais.



Fig. - Fonte de alimentação e gerador de sinais                                 

                                                                                                 
                                                                                                      




Fig. - Componente LM741


 

Fig. - Osciloscópio

Comparador Inversor (comparator inverter)


Trabalhos Práticos

1)   Comparador Inversor


 Para iniciarmos este trabalho prático precisamos de:


  • Duas resistências de 10k
  •  Uma resistência de 2k
  •  LM741




Este é o nosso primeiro trabalho prático, de facto, o mais simples para se iniciar o estudo do amplificador.





Eis o esquema acima referido, montado na breadbord. Agora vamos proceder com as ligações à fonte, e a injetar o sinal, e por fim comprovar todo o trabalho ,as ondas do sinal no osciloscópio.



Aqui já temos todas as ligações devidamente feitas. Injetamos o sinal(Vi) na primeira resistência de 10k, que esta está ligada à porta 2 do nosso componente, e ligamos a outra de 10k, à massa. O canal 1(Ch1) do osciloscópio fica conectado ao perne da segunda resistência de 10k (ligada à porta 3) e o canal 2(Ch2) ao perne da resistência de 2k.



 Aqui temos a fonte e o gerador de sinais. Na fonte temos 15v a serem injetados nas duas entradas, e no gerador podemos observar a frequência de entrada.



Por fim, podemos comprovar o seu comportamento, e a variação das ondas no osciloscópio. E está concluído o nosso primeiro trabalho.