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As Tensões Simétricas e o Arduíno (uCTRLs)
Olá !
A simetria é uma constante na natureza, e como não pode deixar de ser as tensões geradas pela natureza são simétricas sejam por uma tempestade, uma batida do coração, ou por uma onda eletromagnética. O eixo de simetria para estas tensões é o potencial da terra 0V ou GND.
Os microcontroladores (uCTRLs) , operam com tesões assimétricas normalmente 3 a 5 V , mais cedo ou mais tarde necessitaremos conectar nossos conversores A/D a tensões simétricas ou tensões negativas e assimétricas em relação ao potencial de terra (GND) e ai como fazê-lo ?
O meu interesse por este assunto veio da necessidade que surgiu quando precisei medir a tensão induzida em uma bobina pelo campo magnético da terra, tensões simétricas na ordem de 2 mV.
Encontrei pouca matéria sobre o assunto e por este motivo resolvi postar aqui para que os colegas que saibam algo ou queiram adquirir conhecimento sobre o assunto externem suas opiniões.
Com a finalidade de ilustrar a discussão vou postar algumas topologias de circuito que encontrei e que julguei interessante para o propósito
Do ponto de vista matemático basta multiplicar um valor numérico por -1 para obter o valor simétrico, assim logo vem a mente usar um amp.op como inversor.
Quando a chave SW1 Esta fechada o amp op é um inversor aberta é um seguidor de sinal, podemos dizer que se trata de um amplificador de ganho programável +1 Ou -1 , esta é a idéia por traz dos demoduladores e retificadores síncronos, e que pode ser usada para condicionar o sinal para entrar nos conversores A/D dos uCTRLs.
O circuito o qual estou utilizando é o abaixo:
O sinal analógico bipolar na entrada e retificado e levado a saída a qual tem um diodo Zener de 4.7 V para a proteção contra acidentes. A polaridade do sinal na entrada é enviada a uma porta digital do uCTRL, através de Q2 o qual tem 5V em seu coletor oriundo da fonte do uCTRL.
Existem outras técnicas de condicionamento de sinais bipolares possíveis tais como o retificador de onda completa ou somador, as quais podem ser discutidas aqui.
Mais um pouco sobre simetrias:
Abços
Respostas a este tópico
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Permalink Responder até Rodrigo Otavio C. Borges em
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Olá Maurício.
Você conhece esse Shiel? Já usou?
http://www.olimex.cl/product_info.php?products_id=797&product__...
valeu!!
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Permalink Responder até Mauricio de Souza Ortega em
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Não conhecia esse shield não, vou pesquisar se da para construir aqui.
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Permalink Responder até Gerson Sena em
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Muito bom, Maurício.
Graças a você encontrei esse CI que parece resolver meu problema (comentei mais adiante no post do Joe, onde explico do que se trata e o que tentava fazer).
Difícil foi achar um em conta.
Vou usar ele na saída de um SCT013-100 (na realidade após o circuito de burden projetado para ele).
Você sabe dizer se eu consigo apenas com o sinal de saída do AD736 já ter o resultado de Irms que preciso para apresentar no Display (sem precisar recorrer a todas as contas de RMS via código e internamente no ATmega328)?
Por via de dúvidas comprei também o ICL7660, pois esse custava bem menos que o camarada acima, e pensei em aproveitar o frete.
Também li sobre o AD8436, mas este não tem na mult comercial.
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Permalink Responder até José Gustavo Abreu Murta em
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Gerson, li sobre o AD736.
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/...
O chip é muito interessante. Ele converte uma forma de onda de uma tensão CA em uma tensão CC. E depois converte para TRUE RMS, média retificada ou valor absoluto. A entrada do chip tem limitação de 200 mV RMS. Tem grande precisão e não precisa de outros componentes que requerem ajustes. Muito bom, se for verdade !
O unico detalhe que não gostei - requer fonte de alimentação dupla ( positivo e negativo). Detalhe: existem chips que geram essas tensões, mas terá que montar um circuito dedicado para isso. Já pensou em alguma alternativa ?
Sobre I RMS, somente terá que fazer o calculo:
I = V / R ( pois o que esta medindo é tensão RMS e não corrente RMS)
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Verificando o datasheet do sensor SCT013-100.
https://nicegear.co.nz/obj/pdf/SCT-013-datasheet.pdf
Existem dois tipos de sensores - Saída de corrente ou Saída de Tensão.
No seu caso, o sensor SCT013-100 tem saída de corrente (ele possui dois diodos internamente) . O outro sensor com saída de tensão tem um resistor . Eu optaria pelo outro tipo. Qual a faixa de corrente deseja medir ?
Portanto precisará de um resistor de carga. (Burden), e o pior, um resistor de precisão.
Para calcular o valor do resistor, use esse link :
http://tyler.anairo.com/projects/open-energy-monitor-calculator
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Obrigado, José.
Essa questão da fonte me incomodou um pouco também, felizmente, no projeto original eu já tive que optar por ter um trafo e coincidentemente ele é com derivação e posso usar reguladores de tensão de 1A, 5V, que já posso aproveitar para outros estágios (se fosse só o sensor iria usar apenas o Arduino, mas como tem outras coisa para detectar/ medir, esse é um trafo que não vai ficar totalmente sem uso).
O que me deixou confuso foi justamente essas configurações para média retificada e absoluto. Só preciso do true rms, que é a outra opção, e preciso descobrir como usar isso. Eu tenho uma certa dificuldade em interpretar as informações técnicas do DATASHEET dele, peguei um APNote e um outro arquivo bem maior da Analog Device que cita esse CI. Espero conseguir essas informações de circuito exemplo e cálculos para este CI e ter o meu True RMS (como você disse, se funcionar como ele afirma ser).
Minha outra questão é como rebaixar os 5Vpp originais que converti do sensor para esses 200mV. Isso é um enorme decremento. Tens alguma ideia que não provoque perdas consideráveis no sinal?
Mais uma vez, obrigado.
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José,
Continuando...
Sobre o SCT eu já tenho o circuito de burden calculado e configurei mais alguns resistores e capacitores para elevar o nível de tensão até 5Vpp para leitura na porta analógica do Arduino. Novamente recaio no caso, agora, de ter que fazer isso tudo caber numa escala de 200mV (que deve ser a máxima, logo outro problema).
Obrigado.
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Permalink Responder até Euclides Franco de Rezende em
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O problema não é desinteresse.
Em Foruns, As colocações tem uma terminologia de questões, ou seja: Há uma dúvida e são colocados por todos as opções, experiência e opiniões de quem queira participar.
Assim, como foi colocado, não tem uma conotação de dúvida, não há um questionamento, não parecem haver utilidade de implementação para uso prático do abordado.
Se você tivesse colocado assim: Tenho que medir tensões (ou correntes) alternantes entre -5 e +5 volts (ou Amperes) e gostaria de saber como implementar isso utilizando Microprocessadores e/ou conversores analógicos/digitais?
Pode acreditar, as mensagens teriam um outro sabor.
Boa sorte.
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Acho que encontrei oq procurava:
http://www.cuin.com.br/2012/08/sensor-de-tensao-eletrica-ac/
Obrigado a todos!!
Rodrigo Borges
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Olá, Joe!
Em vista do seu post, muito bom por sinal, quero uma recomendação sua.
Estou usando um SCT013-100 para medir corrente da rede elétrica. Já fiz o circuito indicado para conversão de corrente em tensão. Aproveitei a saída para, com um LM311, obter o zerocross do sinal. Acontece que fazer todas as contas de RMS dentro do ATmega 328 (Arduino, por exemplo) está ficando bem complicado (aquela integral de RMS que ensinam na universidade). Simplesmente usar Raiz(2) também está fora de questão. Preciso de algo de relativa precisão e ao mesmo tempo de baixo custo com o uC.
Estava pensando em uma estratégia de 'cálculo' com hardware mesmo, e daí fui buscar infos sobre AOPs e tals. Pensei em usar um integrador e medir amostras de uma onda quadrada (produto da senoide da rede, amostra dele). Mas não sei se em questões de amplitude (é muito mais fácil tirar amostras de uma onda quadrada do que uma senoide) eu teria um sinal válido para conseguir os valores para ler. Daí bastava usar esse valor e a conversão de bits.
Também pensei em usar um retificador de precisão, também com AOPs, e aplicar o simples RAIZ(2) e pronto, no sinal obtido (claro, com todas as considerações sobre os pulsos de saída de um retificador.
Mas agora achei teu artigo e essa info de AD736 e o ICL7660 (já fui até nas lojas, hehehe, pra ver se consigo algum).
O que você acha de minhas estratégias? São viáveis, conforme estou pensando? Será que consigo, após essas conversões, recuperar informação do sinal proporcional ao sinal original, que possa validar os valores lidos por um instrumento de precisão comercial, por exemplo?
Desde já agradeço pela resposta. E por esse material.
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Gerson, já conhece esse sistema ?
https://openenergymonitor.org/emon/Overview
https://openenergymonitor.org/emon/buildingblocks/report-yhdc-sct-0...
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Sim, José, conheço.
O problema dele para mim, é que ele usa uma biblioteca (EmonLib.h) de aproximações que, para o tipo de trabalho que devo apresentar, não consigo explicar o que faz (até tentei ler ela, mas afora a sintaxe dos nomes das funções não consigo dizer como ela foi programada para realizar os cálculos). Quem fez essa biblioteca, e olha que nem sei se realmente funciona bem sem o hardware que eles comercializam, deve ter considerado como contornar os problemas que estou tendo, mas não tenho ideia de como ele simplificou tanta coisa.
Parti para a varredura por software, mas logo que as primeiras potências foram calculadas e armazenadas já tive problemas com os tamanho (capacidade) do Arduino (10 bits para analógico), e mesmo com conversão (elevar ao quadrado), para uma float, segundo colega meu que programa muito bem nisso, eu já teria precisará de 20 bits.
Ou seja, tentei usar a fórmula de um somatório diretamente via código para as amostras e não deu certo. Assim, minha estratégia agora é pré-converter o sinal pro hardware antes mesmo de começar as contas, desonerando o uC para essa tarefa e deixando ele para outras atividades que vou precisar dele, como armazenar e printar dados, conferir defasagem entre I e V, etc..
Obrigado.
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