Algum tempo sem acrescentar nada, pois estava a preparar mais uma engenhoca. Esta serve de preparação para uma outra, um oscilador LC para calcular o valor de L (bobina), pois em rádio frequência é necessário obter o valor de algumas bobinas e um equipamento para as medir dá sempre jeito.

 

Esta será então a primeira parte.

 

O que sabemos de um conjunto RC?



 

Nos terminais de um condensador, a tensão não varia instantaneamente, tal como numa bobina a corrente não varia de forma instantânea. Um condensador é um reservatório de energia que vai enchendo mais depressa ou mais de vagar, consoante o fluxo de energia que nele entra. Do ponto de vista eléctrico, o tempo de carga de um condensador varia com a corrente que lhe é fornecida. É possível então determinar o tempo de carga e descarga de um condensador, quando dele ou para ele flui uma corrente I.

Um condensador durante a sua carga é bem traduzido por um gráfico logarítmico (tempo x tensão), tal como a sua descarga.

Um breve resumo do que pretendo fazer é ter um circuito RC a oscilar e sabendo a frequência a que oscila assim como a resistência, determino o valor de C.

 

Vamos então começar pelo tempo de carga de um condensador:

[caption id="attachment_62" align="aligncenter" width="623"] Equação do tempo de carga de um condensador[/caption]

 

Agora o tempo de descarga de um condensador:

[caption id="attachment_63" align="aligncenter" width="498"] Equação do tempo de descarga de um condensador[/caption]

 

t - tempo de carga/descarga;

Vc - tensão no condensador no tempo t;

V - tensão a que está a ser sujeito o conjunto RC;

Vi - tensão inicial do condensador;

R - valor da resistência resistência;

C - valor do condensador;

Se o que se pretende é a frequência em que o circuito está a oscilar e sabendo que f=1/T,  então a equação seguinte é intuitiva. O período será o tempo de carga somado ao tempo de descarga de um condensador.

[caption id="attachment_64" align="aligncenter" width="368"] Período = tempo carga + tempo descarga[/caption]

 

Agora que estão dadas algumas noções de circuitos RC (pelo menos as necessárias para o caso) é hora de tentar ver como por isto a fazer "ondinhas" eheheh.
Existem vários circuitos. Uns com transístores, outros com ampops... é quase há vontade do freguês, mas também temos de admitir que uns são mais fáceis de entender do que outros. Os calculos em cima servem mais tarde para deduzir uma fórmula para a construção desde projecto.

O LM311 foi o meu escolhido e é perfeito para estes casos.

 

No seu datasheet pode ser visto na imagem 11 um circuito que modula pulsos numa frequência de 100kHz.

[caption id="attachment_66" align="aligncenter" width="455"] Circuito oscilador com LM311 a 100KHz[/caption]

 

Ok, então e depois? Como raio funciona isto?

Se eu quiser alterar a frequência de forma controlada, qual resistência que devo alterar? Em quanto a devo alterar?

Com calma, a coisa resolve-se!

 

Para se tornar mais simples a explicação, copiei o mesmo circuito para um programa de simulação (PROTEUS).



 

Vamos focar-nos apenas em 2 situações, quando pino 7 está a nível alto e quando ele está a nível baixo e vamos focar-nos também nas resistências R2, R3 e R4.

 

Pino 7 a +12V:

Quando o pino 7 está a +12V (estará um pouco mais abaixo, mas vamos assumir assim) é como se R3 e R4 estivessem em paralelo, formando um divisor de tensão, junto com R2.

Ora R3//R4 = 13.22k, resolvendo o divisor de tensão, obtemos uma tensão de 7.22V no pino 2.

 

Pino 7 a 0V (GND):

Quando o pino 7 está a 0V (vamos assumir assim), R3 e R2 ficam em paralelo, formando desta vez um divisor de tensão com R4.

Então R3//R2 = 13.22k, assim no pino 2, neste caso, estarão 4.77V.

 

Estes valores vão corresponder ao intervalo de tensão onde o condensador se vai manter, ou seja, ele carrega até chegar a 7.22V, depois o ampop (devido ao seu ganho e a estar ligado na sua entrada inversora) baixa de imediato a tensão de saída no pino 7 para 0V (aprox.). O condensador começa então a descarregar até atingir o valor de 4.77V, altura em que novamente o ampop coloca a saída a 12V (aprox) e todo o ciclo de inicia novamente.

Já temos mais alguns valores e mais uma parte do circuito compreendida, então vamos substituir os valores nas equações em cima e ver se de facto conseguimos chegar ao valor de 100KHz!

 

Com todos estes valores, conseguimos já reduzir a 2 incógnitas o valor do período.

[caption id="attachment_68" align="aligncenter" width="589"] Período já com valores conhecidos[/caption]

 

A frequência vem então dada por:

[caption id="attachment_69" align="aligncenter" width="170"] Equação reduzida da frequência[/caption]

Adivinhem qual é o valor de f, quando trocamos C por 1.2nF e R por 10K?

f= 100KHz

 

Já tudo parece mais fácil, mas pode ficar mais fácil ainda!

[caption id="attachment_70" align="aligncenter" width="494"] Equação para determinar o valor do condensador[/caption]

 

Qual era mesmo o objetivo deste projecto?

Calcular o valor de um condensador, a partir de uma frequência!

Usei um simulador para testar tudo isto. Reparem com atenção na imagem em baixo.

[caption id="attachment_72" align="aligncenter" width="611"] Experiência em simulador[/caption]

 

Como se pode ver a amarelo (legenda exactamente em cima do ampop), o período é de aproximadamente 183us.

Vamos comprovar todos os cálculos! Se o período é de 183us, qual será o valor do condensador?

[caption id="attachment_73" align="aligncenter" width="311"] Calculo do condensador[/caption]

 

Reparem novamente para a imagem do circuito, e vejam o valor de C1.

C = 22nF = C1

Está resolvido!

 

Passos seguintes:

1º juntar este circuito ao circuito de um MCU e de um LCD;

2º recorrer a um timer no MCU para medir o periodo;

3º efectuar os cálculos simples acima descritos;

4º colocar valor do condensador no LCD;

 

 

Outras aplicações:

Tudo o que possa englobar testes com frequências, é aplicável tudo isto. Quando comparado com o 555, acho esta solução mais fácil de calcular e de entender, assim como mais versátil (tensões de alimentação),...

Este é um dos post's a guardar, para de futuro não tornar a fazer engenharia "reversa".

 

 

Estado do projecto:

Agora que já fiz alguns testes e provei que até se reduz tudo a uma equação facilmente, o próximo passo será substituir a resistência por uma bobina e ver a que conclusões chego.

Após resolver essa parte, seguem-se os testes e ajustes práticos e por último a montagem em PCB devidamente acomodada de todo o circuito de medida.

"Não percam os próximos episódios, porque nós também não" ahahah, esta fase quase que cabia, se em vez do "nós" fosse "eu".