Simulador de Resistencia

[David Henrique]

Senhores,
Estou precisando fazer um simulador/gerador de resistencia para uso em laboratório. Ou seja o usuário informa a resistencia em um teclado e o circuito gera esta resistencia. Alguém tem alguma sugestão de como fazer uma resistencia variável sem ser Pot digital? Preciso variar de 0.05 a 2K.

[MOR_AL]

Olá David Henrique.
Certa ocasião fiz um simulador de resistência sob a forma de carga para um banco de baterias. Acredito que a idéia usada naquele circuito sirva para o seu caso.
Como minha carga precisava possuir uma precisão entorno de 1%, fiz da seguinte maneira:
1 - Selecionei 8 resistores com valores R, 2R, 4R, ..., 128R. Para estes valores coincidirem, alguns eram constituídos de associação de resistores. A resistência de cada um dos resistores tinha a precisão de 1%
2 - Um registro com um byte continha o valor do submúltiplo do valor total da resistência. Por Ex. (e para simplificar). Se o valor total do resistor desejado for de 2560 Ohms, o valor de R valeria 10 Ohms (2560 / 256). Se fosse desejado um valor de resistência de 520 Ohms, então 520 / 10 = 52 (decimal) = 00110100 (binário). Este seria o valor do registro fornecendo 32R + 16R + 4R = 52R = 520 Ohms. Nota: O valor máximo de 2560 Ohms não é obtido, e sim 2560 - 10 = 2550 Ohms.
3 - Cada bit do registro estava associado a um pino de uma porta. Na época não havia uControlador (uC), mas hoje fica fácil com eles.
4 - No meu caso, era uma carga, que consumia uma determinada corrente. No seu caso, como o valor do resistor é que importa, eu colocaria relés para não introduzir erros nos valores dos resistores. Com um relé em cada pino, acionado por um transistor, conectado a um uC através de um resistor limitador da corrente no pino, você obtém o valor desejado de resistência. Nota. A chave de cada relé fica em paralelo com cada resistência. '0' significa chave curtando a resistência. '1' significa chave aberta, ou corrente passando pelo resistor.

Note que você quer variar a resistência entre 0,05 Ohm e 2k Ohms. Isso dá uma relação de 2000 / 0,05 = 40.000. Obviamente que você terá que alterar alguma coisa no seu projeto, uma vez que você precisaria de resistores com precisão melhor que 1 / 40000. Isso não é fácil.
Em tempo. Existem décadas resistivas já prontas, acionadas por chaves do tipo um polo e 10 posições. Cada chave fornece um valor de resistor dentro de uma década. Ex. 520 Ohms = 0 milhar + 5 centenas + 2 dezenas + 0 unidade.

Bom. Aí esta a sugestão.
[]'s
MOR_AL

[rona123]

Faça uma pesquisa no google em carga eletronica ou electronic load.

O principio é simular uma resistencia usando um semicondutor ativo como por exemplo um MOSFET de potencia e alguns amplificadores operacionais devidamente configurados com realimentação para manter corrente constante ou resistencia constante. Voce poderá ajustar os valores de resistencia ao redor do circuito para simular qualquer valor de resistencia com exelente precisão e praticamente sem deriva termica. No site da Agilent voce poderá fazer o download de alguns manuais de serviço de cargas eletronicas para analise. Dê uma olhada no link que mostra bem o principio

http://endless-sphere.com/forums/viewto ... 46#p112311

[]s rona133

[Djalma Toledo Rodrigues]

Deletado

[Djalma Toledo Rodrigues]

Deletado

[David Henrique]

Mas será que com este circuito eu poderia ler a resistencia com um multímetro? Mais me pareceu um controlador de corrente!

[Djalma Toledo Rodrigues]

Bom, um Resistor é um limitador de corrente.
Um limitador no qual a Intensidade da Corrente é proporcional a Tensão
aplicada.

Mas, você pretende para aferição de Multímetro Digital ?

Qual a precisão requerida ?
.

[rona123]

Djalma,

O conceito de comparador de tensão que eu conheço, está relacionado com niveis logicos na saida (Corte e saturação de transistor) a partir de comparação de niveis analogicos de entrada. São exemplos classicos de dispositivos para essa aplicação o LM311 e o LM339. Para comparador de tensão não se qualifica realimentação, visto que se usa o ganho maximo possivel e em algumas aplicações se coloca resistores para se alargar o nivel de histerese.

Na descrição de funcionamento do circuito apresentado em ingles foi usado o termo comparador de tensão equivocadamente para explicar aos leitores e usuarios do forum que o sinal de referencia (tensão de referencia-modo corrrente, divisor de amostragem de tensão modo resistencia) é imposto em uma das entradas do amplificador operacional e a outra entrada recebe uma tensão de amostragem proporcional a corrente. Nessa situação o ganho do amplificador operacional limitado pelos elementos de realimentação criará uma tensão de erro que controlará a condução linear dos transistor MOSFET. Note a diferença; se está trabalhando linearmente com realimentação e não se cria niveis logicos em função da comparação de sinais (Corte e Saturação do transistor MOSFET).

O operacional U1A do link poderia ser substituido por um amplificador diferencial classico (1 AO e 4 resistores na realimentação - dois a mais dos que já existem - creio que esse seja o subtrator a que vc se refere) que o circuito continuaria funcionado da mesma forma desde que se permitisse um ganho adequado ao circuito diferencial da posição U1A para geração da tensão de erro. Se fosse acrescentado capacitor entre a saida e a entrada inversora do diferencial classico na posição U1A se criaria nesse circuito um aspecto "integral" com vantagens dependendo da aplicação.


Esse link é a primeira de seis paginas. Se voce teve paciencia de olhar todas, voce observou que o circuito foi evoluindo até chegar em um arranjo modular equivalente ao empregado nas cargas eletronicas da Agilent.

De uma olhada no livro do Ogatta - Realimentação e Controle Moderno vale a pena.


David,

Quanto a sua pergunta relacionado com medição de resistencia, o que se pode fazer é medir a tensão sobre o circuito da carga e corrente passando pelo circuito da carga e calcular a resistencia equivalente no modo de simulação de resistencia. No modo de simulação de corrente não se caracteriza uma resistencia formal e sim uma resistencia interna baseada em modelos eletricos. Observe que existe uma chave SW1 mudando os elos de realimentação e o modo de operação para corente constante como voce observou e resistencia constante na outra posição. Pode-se ajustar adequadamente os elemento de realimentação para facilitar essa conta - ganho do circuito amplificador de corrente em função do valor do shunt para obter um resutado coerente em um multimetro.

Para quem é craque em microcontroladores (que é o objetivo desse espaço) basta fazer uma rotina simples de medição de valores analogicos e multiplicação de variaveis para calcular a resistencia no modo resistencia. Inversamente, conhecendo-se os ganhos dos elos de realimentação pode-se criar um modelo matematico para o circuito e se pode ajustar o valor de um potenciometro digital para controlar um valor de resistencia desejada atraves desse potenciometro. Ainda poderá sobrar memoria para se fazer apresentação de valores em display e calculo de potencia maxima dissipada e ainda se poderá criar rotinas de proteção respeitando-se os limites de dissipação de potencia dos MOSFETs empregados.

Essa ideia é bastate antiga (anterior a decada de 80 usando transistores bipolares) e é uma aplicação de eletronica pura com conceitos de realimentação. Hoje esses conceitos chegam a serem esquecidos ou ignorados - o que é lamentavel.
Eu usei esse arranjo para teste e ajustes de fontes de alimentação chaveada conforme escrevi ao Djalma. Se voce for inventivo voce poderá fazer diversas medições e simulações de funcionamento usando esse circuito. No link apresentado, o pessoal usa esse circuito para teste de descarga de baterias.
Mas tome cuidado é um circuito realimentado que poderá dar ganho em determinadas medições e distorcer o resultado real; como por exemplo mediçoes de ruido e ripple e ai aparece a vantagem do circuito integrador que diminui o ganho do circuito de controle em função da frequencia.

Espero ter esclarecido adequadamente todas as duvidas. Li nesse forum um comentario bastante pertinente de um colega.

"Tudo isso é certo, só que não sei soldar!"

[]s
rona123

[Djalma Toledo Rodrigues]

Deletado

[Djalma Toledo Rodrigues]

Deletado

[rona123]

Código: Selecionar todos

Olá Djalma,

Estou intrigado com o PID que vc aplicou em seu simulador de resistencia.

Conheço muito bem a teoria do assunto e implementações analogicas implementadas com AO e digitais implementadas com Microcontroladores e DSP c/ ajuste automaticos dos parametros desse sistema. O objetivo final do PID é obter uma resposta otima a degrau (amplitude e atraso) e manter uma estabilidade do valor desejado otima independente das variação nos parametros que envolvem o loop de controle. Dai a possibilidade de 3 parametros de controlar o Proportional, Integral e Diferencial, onde cada um recebe uma variavel programavel de ganho.

O que descrivi em meu texto no post foi uma implementação de controle PI analogico.

O "braço D" é representado por um diferenciador que tem comportamente eletrico complementar ao integrador (não o diferencial do circuito que voce descreveu a calculeira - a proposito o ganho igual a 1 nesse circuito vai criar um comportamento sub-amortecido longe do ideal)

Estou curioso e gostaria de lhe perguntar se o que voce aplicou foi uma implemetação classica do PID com os 3 braços de controle?


[]'s
rona123

Ok, Djalma,

Você tem razão, vamos deixar todos verem exatamente o que te perguntei por e-mail privado, justamente para permitir a você esclarecer e/ou ajustar seus comentários anteriores que não me ficaram claros, não porque não conheço a teoria, mas porque creio que existam inconsistências.

Do jeito que voce fez, uma resposta sem pergunta, ficou muito estranho (rsrsrs).

Por favor, apresente o seu circuito com valores, é importante que informações consistentes, objetivas e praticas sejam apresentadas para que todos tirem proveito e até façam experiencias. Afinal a teoria pode ser encontrada na internet ou em qualquer livro didático.

Implementações práticas e funcionais permitem uma visualização melhor do assunto por todos. Esse assunto é muito interessante e creio que muitos poderão tirar proveito.

O termo diferencial em minha PM deve ser substituído por derivativo para perfeição do assunto.

[]'s rona123

[Djalma Toledo Rodrigues]

Deletado

[Djalma Toledo Rodrigues]

Deletado

[rona123]

To ficando diabetico de tanto ler groselha.......
(rsrsrsr)

[Djalma Toledo Rodrigues]

To ficando diabetico de tanto ler groselha.......
(rsrsrsr)

Não por isso
Todas as msg minhas acima, referentes ao PID, foram deletadas.