No artigo anterior, já se concluiu que a variação de tensão à saída da célula de carga é de 30mV na sua carga máxima, 250Kg, quando alimentada a 15V.
Para melhor explicar passo-a-passo a construção do circuito, a imagem em baixo divide-se em vários blocos (numerados) e que serão descritos em maior detalhe.
Embora não mostrado, a alimentação será feita a partir de uma porta USB e usando um conversor TRACO TEN 3-0523. Daqui se obtém as tensões de +15V e -15V e as quais são devidamente filtradas com o intuito de reduzir ao máximo o ruído na alimentação.
1 - Conector da célula.
Local onde será feita a ligação da célula de carga com a PCB.
2 - Condensadores de alisamento.
Além de todos os condensadores já existentes do "bloco de alimentação" estes condensadores de valor mais baixo contribuem para a anulação do ripple de alta frequência, tornando a alimentação mais estável.
3 - Amplificador de instrumentação INA126.
Circuito responsável pela ampliação da diferença de potencial medida na célula de carga.
A seguinte imagem é retirada do datasheet e mostra uma aplicação típica, semelhante à utilizada por mim.
4 - Resistências de ganho.
Fazem um total de 494R e por isso o ganho do amplificador corresponde a 166,94. Isto significa que quando a diferença no Vin for de 30mV o Vout será de 5V, pronto a ser filtrado e digitalizado.
5 - Ajuste de referência.
Este ajuste é essencial para uma correcta leitura dos valores, pois é comum a célula não ser perfeita e o diferencial de saída da célula ser negativo, com peso zero, e depois com o aumento de peso passar a positivo. Então é necessário acertar o Vref adequadamente. O bloco 7 serve para isso mesmo.
6 - Filtro RC.
Filtro passa baixo para complementar o que virá a ser feito por software. Estes filtros serão muito importantes pois as tensões resultantes da célula são tão baixas que têm praticamente a mesma amplitude que o ruído. É então necessário ter em atenção técnicas para atenuação dessas perturbações não desejadas.
Filtro passa baixo de primeira ordem, com frequência de corte nos 4.8Hz.
7 - Detecção de "zero" para ajuste inicial.
É feita uma comparação entre Vout e a referencia (ground). Quando a célula não tiver qualquer carga, o potenciómetro de ajuste à referencia do INA126 deve ser rodado até que o LED deste bloco acenda. Isso significa que a saída do amplificador para um peso de 0Kg, corresponde a uma tensão muito próxima de zero (mas que deve ser tida em consideração no software) maximizando a ganha de trabalho.
8 - Saída do bloco analógico para a ADC.
É aqui deverá ser ligado um MCU, mais precisamente um pino correspondente à sua ADC.
No próximo artigo será revista em pormenor a parte de digitalização e filtragem (FIR) da tensão resultante do bloco aqui descrito.
