Conversor CAD do PIC com problemas?Impedancias?

[Haroldo Coelho]

No meu circuito(PIC16F876) estou usando o CAD com entrada de 0-5V e saída para 4 displays de sete segmentos.

A leitura será de 0.000 a 1.999 para entrada de 0-5V, correto?

Sendo 10 BITS quer dizer que o PIC terá sensibilidade para aproximadamente 5mV(5v/1024).

Assim, para cada 5 mV de variação na entrada teremos saltos de 2 em 2 no display de 3e1/2 dígitos. Correto?

O circuito de medição funciona bem quando aplico sinal do centro de um POTENCIOMETRO multivoltas.

MAS QUANDO O SINAL VEM DA SAÍDA DE UM AMPOP LM324 essa sensibilidade deixa de existir, a leitura trabalha aos saltos e sem repetibilidade???? Acho que é um caso de impedancia...mas como resolver???

[RobL]

As situações são muitas.
Se sua impedância estiver muito grande, aumente o intervalo para o tempo de aquisição. Se for o caso, o valor pode não ficar correto mas tenderá a se repetir. Daí ajuste o circuito.
Dependendo da malha usada no LM324, pode estar instável em certa faixa.
Procure colocar um capacitor de 10Kpf a 100kpf na entrada do ADC e verifique se estabiliza. Mas não esqueça de aumentar o tempo de aquisição, se não vai piorar.
Sempre é necessário condicionar o sinal, com filtros, antes de entrar no ADC.

Evite comutar portas vizinhas que estejam como saída durante o tempo de aquisição.

Use um seguidor de tensão (lm324 G=1) após o potenciômetro e a saida do op no ADC que sua impedância será bastante baixa. Aí vai introduzir um erro de offset e deriva térmica.

[Haroldo Coelho]

Obrigado Robl.

Já fiz o seguinte. A saida do meu AmOP lm324 injetei num seguidor de tensão, noutro AmOp do mesmo LM324 mas não adiantou. Continuei com erro de leitura nos milivolts...

O que está acontecendo: A entrada está por exemplo em 1,000 V e a leitura está em .400. Aumento a entrada para 1,005, para 1,010, para 1,015, para 1,020 e nada da minha indicação de alterar??? Vou aumentando a minha entrada e de repente a indicação dá um salto para .420. Quando volto a minha entrada para 1,000V a minha indicação não retorna para o valor inicial que era .400, ficando em .408 ou outro valor qualquer??

[EDSONCAN]

Coloca um osciloscopio na saida do operacional e coloque o resultado aqui para analise.
Coloque esse esquema que voce esta usando para testes, alguns operacionais não foram projetados para instrumentação, quando precisava de precisão usava a familia INA e não esses operacionais de baixo custo.

Edson

[ze]

sw
-verifique se está usando variáveis do tipo certo. (int, double, etc)
-verifique se alguma interrupção está mexendo com os pinos
-etc
hw
-alimente o 324 com -V e +V (>5) ex. -3 e +8. RC e diodos pra proteger o pic
-verifique com osciloscópio se há variações
-etc

Provavelmente o etc vai resolver
abç

[RobL]

Informe se mudar o valor da tensão na entrada, após um tempo grande, vamos chutar 5 segundos ou mais, o valor medido fica correto ou vai tendendo ao valor na entrada com o passar do tempo.
Estes valores informados, estão sendo medidos na entrada do adc ?

Experimente fazer uma aquisição com um intervalo de tempo bem grande entre elas, e verifique o resultado. Entre com um valor e aguarde sem alterá-lo.

Se sua tensão fica fixa, medida na entrada do chip, e sua referência está estável, devido a esse salto grande de tensão, deve verificar o software.

[xultz]

1V no 324 pode estar muito perto do rail dele, o recomandado é trabalhar com uns 2V de distância das alimentações porque a saída dele fica não linear.
Compare com um multímetro o que está entrando no PIC em relação ao que ele está mostrando.

[Haroldo Coelho]

1- Estou alimentando o LM324 com +12 e -12V.

2 - Este sintoma ocorre em toda a faixa de 0-5 V

3 - Como dito, jogando sinal direto do cursor de um POT e este POT alimentado por +5V, o PIC funciona maravilha.

3- fiz o seguinte: Joguei do centro do POT a uma AmpOp do LM324, usando-o como seguidor de tensão e da saída deste seguidor de tensão enviei ao PIC. O PIC FUNCIONA BELEZA.

Assim sendo, o problema é do meu circuito eletronico que antecede o meu último AmpOP. Estou revendo-o.

[Haroldo Coelho]

O objetivo deste circuito é inserir um novo medidor numa malha de medição já existente. esta malha é de medição de nível de TQS. Transmissor de 4-20mA e range de 20,0 metros de altura. Tanque de água de navio petroleiro.

Desejo fazer um outro circuito indicador apreoveitando a malha existente. Esta malha existente tem um indicador com resistencia de 250 OHM. O que eu fiz foi inserir um resistor de 50 OHM e medir a ddp em cima desse resistor.

essa ddp de 0,2 a 1,0 V eu acondicionei para 0-5 V e joguei no PIC.

O problema é que o PIC não está lendo legal para valores de 5,10 e 20 mV de variação na entrada.

Será que pode ser o -VCC que eu estou usando a partir de um 7660. No 7660 entrei com +12 e usando dois capacitores de 10uF estou com saída de quase -12V....pior é que o datasheet diz que o olimite para inverter uma VCC é de 10V...mas eu estou conseguindo inverter os +12V...

Meu osciloscopio está com uma chave com mau contato...vou ter que abrir e vai demorar...

Acho que devo colocar capacitor nesse meu circuito mas aonde extamanete e de que valor???

[EDSONCAN]

Olhando rapidamente:
Voce tem que criar um tensão de referencia estabilizada para:
Servir de base para a tensão de R2
Referencia de ajuste de zero.

Faltou um monte de capacitores nesse circuito, a começar pela alimentação, passando pelas referencias, colocando nas entradas em relação ao terra da fonte, ganhos das malhas e por ai vai.

Edson

[Haroldo Coelho]

A tensão de referencia estabilizada seria para o ZERO não se alterar...isso não seria a causa do problema atual

2- Capacitores nas fontes...já existem e não creio ser esse o problema..

3- Sim, devem existir capacitores das entradass e saídas dos AmpOP para o terra. Qual valor??/100nF..

[EDSONCAN]

Ta certo então, mas quando voce estiver pronto para cometer suicidio, não se desespere lembre-se que existe o INA128 que faz tudo isso

Edson

[MOR_AL]

Olá Haroldo Coelho.
Vou tentar te ajudar, porém para isso, eu preciso entender o que você quer e do que você dispõe. Ok?!

Entendi que você está tentando converter uma corrente que varia de 0mA a 20mA em uma tensão que varia de 0V a 5V. Certo? Entendo que você possui um sinal, que deseja medir. Este sinal gera uma fonte de corrente entre 0mA e 20mA. Caso afirmativo, eu não usaria este circuito que você mostrou. Porquê?

1 - Seu circuito possui um resistor de 250 Ohms em série com a fonte de corrente. Ora. 20mA vezes 250 Ohms dão 5V. Logo este resistor já forneceria a sua tensão correta. Você colocou um resistor de 50 em série com os 250 Ohms. Não conheço o interior desta fonte de corrente, mas eu deixaria o resistor de 250 Ohms entre a fonte de corrente e o terra e pegaria o sinal deste resistor.

2 - Você colocou um resistor de 50 Ohms em série com a fonte de corrente para pegar a sua tensão diferencial (de 50 * 0,02 = 1V) e amplificá-la para 5V. Você colocou dois operacionais no primeiro estágio para poder somá-los (algebricamente) no segundo estágio e daí pegar a tensão diferencial neste estágio. O primeiro estágio possui um ganho. Não dá para ver os valores dos resistores, mas creio que deva ser algo próximo de 5, uma vez que 1V * 5 = 5V.
a) O operacional já possui duas entradas diferenciais, logo você poderia pegar o sinal diretamente do resistor de 50 Ohms, sem ter que usar dois operacionais.
b) Do jeito que está, os resistores de 50 e 250 Ohms influenciam no ganho. Como você colocou um potenciômetro, este inconveniente fica cancelado, porém não é uma boa técnica agir assim.
c) Não dá pra ver os valores, porém o valor do potenciômetro "span" tem que ser bem inferior ao valor do resistor R7. A estabilidade do valor do potenciômetro é bem inferior à do resistor (R7). Caso o potenciômetro tenha seu valor mesmo 1/10 de R7, seu ganho, ajustado com precisão para funcionar com um CAD de 10 bits, não ficaria estável com as variações da temperatura ambiente.
d) Faltou uma referência de terra neste ramo. Sem ela o ganho vai depender de outros fatores, coisa que não é desejável. Este seu circuito parece ser o encontrado na entrada de amplificadores de instrumentação, porém nestes últimos, a referência de terra vem da baixa impedância encontrada na outra entrada do operacional. Isso determina um terra virtual. No seu caso há um resistor de 10k em cada uma das outras duas entradas. Isso não é um terra virtual.

3 - No seu segundo estágio você fêz a diferença entre os dois sinais do estágio anterior, e acrescentou um ajuste de offset. Vejo três problemas aí.
a) Não entendi a finalidade do resistor R20 de 250 Ohms. Acho que não deveria estar lá.
b) R2 deveria ir à terra.
c) Não há limitação na tensão de saída do operacional UC:1 entre 0V e +5V. O PIC pode não gostar. Um ajuste no ganho e no offset não garante isso. Lembra que eu escreví que o ganho podia variar com a temperatura, dentre outros fatores?
d) Este não é um problema, mas o resistor sem identificação, conectado em R2 e R20, e a saída, não é necessário.

Bom. Falei, ou melhor, escreví tudo isso para fazer uma crítica construtiva, e como tal apresento um circuito (já mostrado no fórum) que converte a corrente em tensão ((de 0mA a 20mA) para (de 0V a 5V)).
Acompanhe na figura abaixo.

1 - A fonte de corrente é representada por "I1". Fiz isso para poder simular o circuito no PC.
2 - Coloquei um ponto de medida de tensão e o chamei de Vin. Aí, na simulação, pode-se conhecer a tensão neste ponto ao longo do tempo.
3 - Coloquei também um medidor de corrente. É o Iin na entrada do circuito. Também para conhecer a corrente, naquele ponto, ao longo do tempo.
4 - Alimentei o circuito com apenas uma fonte de tensão de +12V, uma vez que o operacional aceita tensões de entrada ao nível de -Vcc (que no caso é o terra). A tensão de saída pode ir quase ao terra. Fica apenas alguns milivolts acima. Sendo assim considero que vale a pena trocar uma fonte (negativa) por alguns milivolts. Com relação ao +12V. Você já possui esta tensão, então vamos aproveitá-la, sabendo que a máxima tensão que o operacional poderia alcançar é bem superior aos +5V do seu sinal. Então não haverá problema quando a tensão do sinal estiver em +5V, pois o operacional pode supri-la tranquilamente.
5 - Coloquei um ponto de verificação da tensão na saída do primeiro operacional (X2), para ver se o ganho dá realmente 1. Então esta tensão V01 tem que coincidir com Vin. Veja no gráfico. Este estágio tem duas finalidades. A de não apresentar baixa impedância para o sinal, e com isso, não alterar a medida (precisão) sobre o resistor de 250 Ohms. A outra finalidade é de fornecer uma baixíssima impedância de saída.
6 - Para prevenir que a tensão não ultrapasse os 5 volts, incluí um segundo estágio (X1). Este também possui um ganho unitário, mas com um "coelho na cartola". Em sua entrada há um resistor limitador de corrente (R3 = 1k) e um diodo, para sinais, conectado à fonte de tensão de +5V. Quando a tensão na saída de X2 alcançar 5,6V, o diodo conduz e impede que a tensão, na entrada positiva de X1, ultrapasse os 5,6V. Esta tensão não é prejudicial à saúde do PIC.

Além de C1 e C2, deve haver um capacitor de 100kpF entre os pinos positivo e a negativo do LM324. Junto a estes pinos.

Para verificar o comportamento simulado do circuito, fiz a fonte de corrente I1, partir do zero amperes, subir até os 20mA em 10ms e descer até o zero novamente. Você pode ver esta onda no gráfico. Ela se chama Iin (Y2). Iin porque o amperímetro que eu coloquei é o Iin, e Y2 porque o eixo vertical de correntes é o Y2 e está em mA. Mais à esquerda do gráfico.
O gráfico também mostra as três tensões Vin, V01 e V0. Estão em vermelho. Na realidade elas coincidem, o que mostra que o circuito está correto (pelo menos na simulação). Para uma corrente de entrada superior a 20mA, as tensões Vin e V01 deveriam passar de 5V e a tensão de saída final V0 ficaria limitada em 5,6V.



Os operacionais que não serão usados TERÃO que ter suas entradas definidas para que as suas saídas não fiquem oscilando. Coloque três resistores em série entre o +5V e o terra. 4k7, 1K e 4k7. Coloque uma das entradas na junção 4k7 com 1k e a outra entrada na outra junção.

Se for realmente isso que você deseja, é interessante montar e testar.
Divirta-se!!!

MOR_AL

[Haroldo Coelho]

Olá MORAL. obrigado.

R: O circuito não ficou nítido. A parte da esquerda, onde existe uma fonte de 24V, transmissor e um indicador é um circuito do navio e já existente. esse resistor de 250 é interno ao indicador. Na verdade o indicador do navio é um voltímetro que mede a ddp no resistor R15 de 250 OHM. entendeu??? em outras palavras, 250 OHM é a impedancia do indicador já existente.

Vou tentar te ajudar, porém para isso, eu preciso entender o que você quer e do que você dispõe. Ok?!

Entendi que você está tentando converter uma corrente que varia de 0mA a 20mA em uma tensão que varia de 0V a 5V. Certo? Entendo que você possui um sinal, que deseja medir. Este sinal gera uma fonte de corrente entre 0mA e 20mA. Caso afirmativo, eu não usaria este circuito que você mostrou. Porquê?

Não Moral, a corrente é de 4-20mA e não de 0-20mA.

1 - Seu circuito possui um resistor de 250 Ohms em série com a fonte de corrente. Ora. 20mA vezes 250 Ohms dão 5V. Logo este resistor já forneceria a sua tensão correta. Você colocou um resistor de 50 em série com os 250 Ohms. Não conheço o interior desta fonte de corrente, mas eu deixaria o resistor de 250 Ohms entre a fonte de corrente e o terra e pegaria o sinal deste resistor.

R: Fiquei tentado em pegar o sinal da ddp entre o terra do navio e a extremidasde do R15, aí eu teria 0-5V. Mas andei medindo essa impedancia e nem sempre era fielmente 250R, por isso resolví usar meu resistor de precisão de 50 OHM. entendeu? Na verdade são diversas malhas semelhantes...num total de 16. São 16(dezesseis) tanques em que tem o nível monitorados.

R: esta malha existente do navio não quero mexer com ela. O máximo que fiz foi inserir um resistor de 50 OHM e já foi muito. Qualquer alteração em desenho de navio gera uma burocracia danada, por isso não quis mexer no circuito original.


2 - Você colocou um resistor de 50 Ohms em série com a fonte de corrente para pegar a sua tensão diferencial (de 50 * 0,02 = 1V) e amplificá-la para 5V. Você colocou dois operacionais no primeiro estágio para poder somá-los (algebricamente) no segundo estágio e daí pegar a tensão diferencial neste estágio. O primeiro estágio possui um ganho. Não dá para ver os valores dos resistores, mas creio que deva ser algo próximo de 5, uma vez que 1V * 5 = 5V.
a) O operacional já possui duas entradas diferenciais, logo você poderia pegar o sinal diretamente do resistor de 50 Ohms, sem ter que usar dois operacionais.

R; Realemte, fiz assim só porque esse circuito já me dá um ajuste de ganho, SPAN e como tenho porta sobrando...


b) Do jeito que está, os resistores de 50 e 250 Ohms influenciam no ganho. Como você colocou um potenciômetro, este inconveniente fica cancelado, porém não é uma boa técnica agir assim.

c) Não dá pra ver os valores, porém o valor do potenciômetro "span" tem que ser bem inferior ao valor do resistor R7.

R: O Pot do SPAN tem valor de 5K mas após ajuste não sei em quanto fica???

A estabilidade do valor do potenciômetro é bem inferior à do resistor (R7). Caso o potenciômetro tenha seu valor mesmo 1/10 de R7, seu ganho, ajustado com precisão para funcionar com um CAD de 10 bits, não ficaria estável com as variações da temperatura ambiente.

R:Todos os resistores são de 10K, com exceção de R7=680R; R19=8K2:r20=250R; RV1=5k e RV5=2K.

d) Faltou uma referência de terra neste ramo. Sem ela o ganho vai depender de outros fatores, coisa que não é desejável. Este seu circuito parece ser o encontrado na entrada de amplificadores de instrumentação(CORRETO), porém nestes últimos, a referência de terra vem da baixa impedância encontrada na outra entrada do operacional. Isso determina um terra virtual. No seu caso há um resistor de 10k em cada uma das outras duas entradas. Isso não é um terra virtual. Entendí + ou -...vou estudar

3 - No seu segundo estágio você fêz a diferença entre os dois sinais do estágio anterior, e acrescentou um ajuste de offset. Vejo três problemas aí.
a) Não entendi a finalidade do resistor R20 de 250 Ohms. Acho que não deveria estar lá.

R; Realmente não estava, mas as duas fontes são distintas. A Fonte existe no navio é separada da fonte do meu circuito...mas não estava conseguindo ler a ddp no resistor de 50 OHM. Quando interliguei os dois VSS através de um resistor baixo...de 250OHM pois estava na mão....aí sim meu circuito mediu a ddp que é de 0,2 a 1,0V, correto?

b) R2 deveria ir à terra.
R: Mas está ? um lado está no 0V(zero)V da fonte simétrica.

c) Não há limitação na tensão de saída do operacional UC:1 entre 0V e +5V. O PIC pode não gostar. Um ajuste no ganho e no offset não garante isso. Lembra que eu escreví que o ganho podia variar com a temperatura, dentre outros fatores?

R: Concordo..depois colocarei limitadores.


d) Este não é um problema, mas o resistor sem identificação, conectado em R2 e R20, e a saída, não é necessário.

R: R2 está ligado ao 0V e R20 está interligando os dois circuitos.

Bom. Falei, ou melhor, escreví tudo isso para fazer uma crítica construtiva, e como tal apresento um circuito (já mostrado no fórum) que converte a corrente em tensão ((de 0mA a 20mA) para (de 0V a 5V)).
[quote].

[color=red]Resumindo tudo isso...vê-se que não sou expert em eletronica e que fiz este circuito às pressas...mas estou agora querendo aprimorá-lo com a ajuda de voces...

Valeu MORAL.[/color]
Mas no caso de sendo a corrente de 4-20 mA...como ficaria mesmo???[/

[Haroldo Coelho]

O CIRCUITO MOSTRANDO AS FONTES..

Não sei como exportar do PROTEUS uma imagem mais nítida. exportei com o BITMAP 300dpi.