0 a 5V com ajuste Min e Max

[fabio_]

Amigos do forum

Tenho um saída de 0 a 5V formada por uma rede R2R, porém preciso inserir 2 trimpots para ajustar os valores MIN e MAX.

Ex: Ajusto o valor mínimo em 1,5V e o MAX em 4,3V. Então à medida em que o fechamento da rede R2R acontece, minha saída será de 1,5 a 4,3V.

Alguma idéia?

Nota: A corrente do circuito de no máximo 25mA.

falow.

[avcasella]

Você pode partir de um circuito com amplificador operacional, um circuito básico com ajuste de Off-set pra arrumar o valor mínimo e ajuste de ganho pra arrumar o valor máximo.

[MOR_AL]

Olá fabio_.

O avcasella apresentou uma solução.
Primeiro estágio. Um operacional com ganho (4,3-1,5) / (5-0).
Segundo estágio. Um off-set de 1,5V e ganho 1.

Talvez o primeiro estágio possa ser substituído por um dividor resistivo como carga, sendo que o valor total da resistência seja o mesmo que o resitor retirado. O operacional do segundo estágio deve apresentar uma impedância muito alta em relação à carga do R2R.
MOR_AL

[fabio_]

Obrigado pelas respostas.

Não sei se voces entenderam direito .... os valores de MIN=1,5V e MAX=4,3V foram somente de exemplo. Na realidade eu preciso que 2 trimpots façam estes ajustes que podem ser qualquer valor entre 0 e 5V.
Se não for possível, pelo menos ajustar o valor mínimo entre 0 e 2,5V e o máximo entre 2,5 e 5V.

Vocês podem fazer um diagrama de suas idéias para que eu possa entender melhor?

Valeu.

[otavio luiz]

E não da pra implemetar via software???? Voce não esta utilizando um microcontrolador???

[MOR_AL]

Olá fabio_.

A resposta também continua sendo válida. O valor máximo é dado pelo ganho do primeiro estágio e o mínimo é dado pelo off-set do segundo estágio. Se você colocar um potenciômetro no circuito de ganho e outro no circuito de off-set, vai poder ajustar para o valor que você desejar.

Olá Otavio Luiz.

Dar, até dá para implementar por programação. O detalhe é que seria necessário fazer a equação Vout = Vmin + Vin * (Vmax - Vmin) / (5-0).
Onde:
Vmax - É o valor máximo da tensão. É um valor real positivo.
Vmin - É o valor mínimo da tensão. É um valor real positivo.
Vin - É a tensão que se quer converter. É a tensão de entrada. É um valor real positivo.
Vout - É a tensão de saída.

Se vin = 0, Vout = Vmin.
Se Vin = 5, Vout = Vmin + Vmax - Vmin = Vmax.

No PIC, ou se usa variáveis com ponto flutuante, ou inteiro com 16 bits, com uma relação entre os 16 bits e os valores de entrada, a equação e uma relação dos bytes de saída com Vout.
A opção de tratar todas as vaiáveis com apenas 8 bits, não dará precisão alguma.

Você teria uma solução que eu não visualizei?
MOR_AL

[fabio_]

Luiz, neste circuito eu não penso em usar um MCU. Esta é outra aplicação diferente do tópico que criei no forum PIC.

Mas pensando melhor até poderia fazer alguma coisa com o PIC12F675 que tenho aqui, lendo uma entrada analógica e gerar uma saída analógica por PWM e controlar os ajustes MIN e MAX pelo ciclo ativo.
O que voces acham?

Estou tentando primeiro uma solução somente por hardware para reduzir o tempo e o custo do desenvolvimento.

Mor_al,

Vou estudar melhor hoje a noite sobre os operacionais para entender melhor o que voce está indicando. Tem muito tempo que não trabalho com sinais analógicos e o cérebro acaba atrofiando .......

Com relação à impedância que voce disse acima. Minha aplicação é a seguinte: Já existe um circuito (não criado por mim, pois se trata de um equipamento importado) que é formado por uma rede R2R fornecendo uma tensão de 0-5V. Porém meu cliente pediu que eu trabalhasse este sinal para que ele continue fornecendo a mesma tensão de 0-5V porém com os dois trimpots para ajustes de MIN e MÁX, portanto, não vou alimentar a rede R2R, mas ela vai ser a entrada do circuito que irei fazer com os ajustes e o meu circuito irá gerar a saída para o circuito onde a R2R estava ligada.

Uma dúvida que surgiu agora: Fazendo o circuito com o operacional como voce sugeriu é possível ajustar o MIN em 0V e/ou o MAX em 5V, se for necessário alguma das duas opções?

Qual operacional voces indicam para esta aplicação?

[fabim]

3- potenciometros
2- LM358
2 - resostores
1- 78L05
1- 1N4007

PODI ?

RV2 = maximo
RV1= minimo
RV3 = minimo para máximo

http://www.proenergysafety.com.br/arqui ... /ofset.jpg

fabim

[fabio_]

Xará,

Eu entendi o funcionamento do seu circuito e ele funcionou corretamente na simulação do proteus. Bom, tirando um bug que acontece quando o RV1 está totalmente para 5V onde a tensão na saída do regulador vai para 19,0V. Mas tenho quase certeza que isso é só um bug do proteus.

Se entendi corretamente, na sugestão que voce me deu, eu deveria substituir o RV3 pela rede resistiva que eu tenho? Se for, não será possível pois não tenho como separar a alimentação do circuito da saída de 0 a 5V das outras funções controladas pela placa. O único ponto que eu tenho é um único borne da saída de 0 a 5V. A placa que gera este sinal é alimentada com 24V.

Fábio

[fabim]

perai... voce quer montar um circuito a parte, que receba os 0 a 5V de sua placa ja pronta ? e tenha um ofset de 0 para X e 5 para y ??

é isso ?

fabim

[MOR_AL]

Olá Fabio.

Abaixo seguem os links do circuito e comportamento com diferentes offsets e ganhos. Vin sempre varia de 0 a 5V para ver o comportamento da saída (Vout)

Circuito
http://i100.photobucket.com/albums/m36/ ... uema-1.jpg

Ganho = 0, offset = 3V
http://i100.photobucket.com/albums/m36/ ... G0_OS3.jpg

Canho = 1, offset = 0V
http://i100.photobucket.com/albums/m36/ ... G1_OS0.jpg

Ganho = 0.5, offset = 2V
http://i100.photobucket.com/albums/m36/ ... 05_OS2.jpg

Observações:

1 - Como a alimentação dos operacionais é 0V e +12V, a tensão mínima vai até 0,1V. Caso deseje que a tensão chegue a 0V, tem que alimentar o pino negativo com -12V. Se o seu offset sempre for superior a 0,1V, então o circuito é o apresentado.

2 - O primeiro potenciômetro ajusta o GANHO, e o segundo ajusta o OFFSET.

3 - Não montei. Só simulei com uma senoide desde 0 a 5V para fazer o papel de Vin. Assim você pode ver como fica a saída (Vout) para qualquer valor de Vin entre 0V e 5V.

4 - Não postei aqui as figuras porque ficariam muito grandes. Por incrível que pareça, ainda não conseguí fazer com que a figura possua um tamanho menor. Mesmo se conseguisse, as letras ficariam muito pequenas, então, tudo bem.

Espero ter ajudado.

MOR_AL

[fabio_]

é isso aí Xara, mas vou esclarecer melhor:

Está placa que voce chamou de pronta já veio num equipamento fabricando nos USA, que, dentre outras funções, gera este sinal de 0 a 5V, que por sua vez controla o equipamento proposto. Porém, precisamos incrementar um ajuste de MIN e MAX para a saída de 0 a 5V. Assim, poderemos determinar um valor de tensão mínimo (mesmo se a saída da placa "made in USA" for 0) e um valor de tensão máximo para limitar a função controlada pela saída de 0 a 5V (mesmo se a placa "made in USA" estiver com saída de 5V). Esta foi a explicação teórica.
Na prática é o seguinte: A função controlada é o acelerador de um motor diesel. A saída 0 a 5V da placa "made in USA" é ligada numa central eletrônica totalmente blindada, que por sua vez, comanda a rotação do motor. Porém, com a saída da placa em 0V o motor apaga e com a saída do motor em 5V, ele fica excessivamente acelerado.
Então, me pediram para desenvolver um circuito intermediário entre a placa "made in USA" e a central blindada incrementando os ajustes de MIN para determinar a rotação do motor na "lenta" e o ajuste de MAX para determinar a rotação máxima do motor.

Mor_al,

Eu simulei o circuito que voce enviou no proteus e ele funcionou legal. Agora vamos ver na prática ....
O único detalhe é: Quando o valor de offset é modificado, o valor MAX também é alterado e é necessário reajustá-lo.

Valeu muito a ajuda.

Qual software voce utiliza para simulação?
Dá para fazer esta simulação e obter esses gráficos no proteus?

[MOR_AL]

Olá Fabio.

O único detalhe é: Quando o valor de offset é modificado, o valor MAX também é alterado e é necessário reajustá-lo.

1 - É obvio! Se você tem um valor fixo somado a um valor dentro de uma faixa. Quando é alterado somente o valor fixo, os limites da faixa também são alterados, porém o tamanho da faixa permanece o mesmo, só alterando no ajuste do ganho. Veja a equação que eu postei. Ela informa exatamente isso. Da maneira que você disse, você queria alterar o offset sem alterar o máximo. Isso significa alterar o offset E O GANHO.

Qual software voce utiliza para simulação?

2 - Simetrix. A versão demo é limitada em quantidade de componentes, porém é muito fácil de aprender e você não precisa colocar osciloscópios, multímetros e afins para obter o gráfico. Basta colocar um pequeno ícone no ponto onde deseja ver a tensão, corrente, etc. Observe no diagrama esquemático. Vin e V_out.

MOR_AL

[fabio_]

Blz Mor_al,

A fórmula é o que voce escreveu embaixo da entrada Vin? Se for, não consegui entender.

Já até incrementei na saída um par de transistores complementares para aumentar a capacidade de saída com BC337 e BC327.
Bom, na simulação do proteus funcionou legal .... rsrsrs.... Eu entendi o funcionamento e acredito que não terei problemas na prática.

Só tenho mais três dúvidas:
1 - Posso trocar os resistores R3, R4 e R5 por valores menores? Por exemplo: R3 e R4 para 10K e R5 para 4K7. Como escolheu os resistores?

2 - O valor de R5 tem que ser aproximadamente a metade de R3 e R4?

3 - Li rapidamente os datasheets do LM324 e LM358 e a única grande diferença que consegui enxergar foi a quantidade de operacionais. Tem alguma diferença que devo levar em consideração? Estou pensando em usar o LM358, pois tem exatamente os dois operacionais necessários para esta aplicação.

Fábio.

[MOR_AL]

Olá Fábio.

A fórmula é o que voce escreveu embaixo da entrada Vin? Se for, não consegui entender.

Não. Aquilo é o código para gerar Vin senoidal. Pode esquecer ele.

A fórmula é a que eu postei em Qua Jan 16, 2008 11:16 pm
Vout = Vmin + Vin * (Vmax - Vmin) / (5-0)

Já até incrementei na saída um par de transistores complementares para aumentar a capacidade de saída com BC337 e BC327.

Bom. Aí o seu problema aumenta.
Se você colocou os transistores APÓS a saída, além de distorcer, vai limitar a saída de 0,1V (mínimo) para 0,1V + VBE do transistor.
Se você colocar os transistores na saída, porém com a realimentação na saída dos transistores, a distorção volta ao que era, porém continuará a limitação de 0,1V + VBE. A solução é você colocar a fonte de -12V e os transistores na saída ANTES da realimentação.

1 - Posso trocar os resistores R3, R4 e R5 por valores menores? Por exemplo: R3 e R4 para 10K e R5 para 4K7. Como escolheu os resistores?

Não. Estes resistores tem que ter seus valores muito maiores que o valor dos pots. Caso contrário, vai haver interação entre o ganho e o offset e a fórmula deixa de ser válida.

2 - O valor de R5 tem que ser aproximadamente a metade de R3 e R4?

Sim. Fazendo assim ocorre uma pequena compensação do offset gerado pelo operacional. Em tempo. Este offset não tem nada a ver com o offset que você deseja. Ele é lixo.

3 - Li ... necessários para esta aplicação.

Aparentemente, não vi diferença alguma, além do número de operacionais por embalagem. Altere na sua simulação no Proteus e verifique se a saída muda.

MOR_AL