Vira-e-mexe precisamos realizar uma tarefa chamada Conversão Analógico Digital, que a rigor trata-se da conversão do valor de uma tensão qualquer (analógica) em um número absoluto que será carregado em uma variável de programa e depois tratada em um software. Essa tensão é a representação de uma grandeza que queremos medir. Por exemplo, em multimetro digital realiza essa operação para mostrar a tensão medida em uma tela. Outro exemplo é a música digital, que foi "digitalizada" através do mesmo processo: Amostra-se a tensão do sinal de áudio, que vira um número, que depois é gravado em um CD por exemplo.
O modelo em questão estuda as dimensões de corrente, tensões e resistências envolvidas no divisor de tensão simples, formado por dois resistores. Usamos esse divisor para ajustar os limites de tensão que serão amostrados, o que nos permite amostrar tensões com valor absoluto maior que o limite de tensão suportado pelo conversor A/D. Nos casos comuns essa tensão limite é 5 Volts, tensão essa amáxima suportada pela porta do controlador em questão. Com o divisor de tensão podemos ajustar os limites.
Exemplo: queremos amostrar uma tensão que pode chegar no máximo a 24 Volts. Precisamos garantir que quando esta tensão for 24 Volts, no pino do controlador (tensão TAD) esta seja de apenas 5Volts. Usamos o esquema abaixo e uma planilha para afetuar os calculo.
Pela lei de Ohm, ao alimentar o VCC (5V no desenho) com 24 V, a queda de tensão no resistor R1 deve ser a diferença entre a tensão máxima amostrada e os 5V que queremos, ou seja:
Tensão R1 = 24V - 5V => 19V
Para estabelecer a relação, devemos adotar um valor de corrente desejado e calcular os resistores de forma a ter a queda de tensão de 19 V no resistor R1. Para estabelecer esse valor de corrente temos que consultar o datasheet do controlador em questão. Vamos assumir uma corrente de 0,001 A para efeitos práticos. As relações são encontradas usando a lei de Ohm: Corrente = Tensão / Resistência, lembrando que a corrente no circuito série é a mesma em todos os pontos do circuito, então usaremos a soma de R1 + R2 para efetuar o calculo do resistor equivalente para obter uma corrente de 0,001 A em 24V. Fica assim:
0,001 = 24 / rx
rx = 24 / 0,001
rx = 24.000 Ohm
Sabemos que a soma de R1 + R2 tem que dar 24000 Ohms mas qual o valor de R1 e R2?? Novamente lei de Ohm:
Tensão em R1 = 19V então para 0,001A teremos R = U / I
R1 = 19 / 0,001
R1 = 19 Kohm
R2 = 5 / 0,001
R2 = 5Kohm
Portanto podemos adotar o valor de R1 como 19Komhs e o valor de R2 como 5Kohm. Desta forma garantimos que dos 24V cheguem somente 5V ao pino do controlador.
Use a planilha abaixo para simular as diversas grandezas demonstradas acima e boa sorte!!! Fornecemos duas versões MS Excel (argh) ou Open Office SCalc :-)