ne001-bargraph - capa

“Bargraph”

Autor não creditado 1 de setembro de 2021 Publicação Original Revista Nova Eletrônica, nº 1, p. 57
Fevereiro de 1977
Reedição Renato B. Santiago Revisão Luiz Paulo da S. Damaceno Protótipo Daniel A. Brigante
Keywords. LM339, amplificador operacional, instrumento de medição.
Resumo. Um indicador com uma escala de LEDs que pode ser usado em dispositivos para medir tensões, resistências, frequência, etc.
1. Introdução

Na revolução progressiva da eletrônica digital, o uso do tradicional galvanômetro está em vias de ser substituído por indicadores cujas escalas são “displays” ou LEDs. Estes dispositivos superam uma das maiores desvantagens daqueles medidores: não possuem peças móveis e, consequentemente, desaparecem todos os problemas mecânicos. Além do mais, a possibilidade de montagem compacta permite-nos a sua colocação em espaços reduzidos.

O “bargraph” é formado por uma fileira de LEDs que, conforme a conveniência, podem ser dispostos circular, horizontal ou verticalmente (Figura 1). De imediato podemos citar algumas aplicações: tacômetros, velocímetros, indicadores de nível de combustível, pressão de óleo, amperímetros, miliamperímetros, voltímetros, medidores de resistências, medidores de potência, frequencímetros, etc. Sobre estes instrumentos usando os tradicionais galvanômetros, o “bargraph” possui a grande vantagem de indicações e leituras muito mais rápidas.

disposicao_leds.svg
Figura 1. Sugestões para a disposição da escala de LEDs

Aconselhamos ao leitor estudar um pouco seu princípio de funcionamento pois que, futuramente, usaremos muito este dispositivo adaptado, evidentemente, a uma finalidade específica.

2. Funcionamento do comparador de tensões e resistências

A Figura 2 apresenta o diagrama esquemático do nosso “bargraph”.

esquema.svg
Figura 2. Diagrama esquemático

O objetivo a alcançar é acender um LED por cada valor de tensão pré-estabelecido. Consegue-se isso de forma bem definida recorrendo ao uso de comparadores que, como o leitor deve saber, têm a característica de conduzir quando o sinal na entrada é igual ao sinal de referência.

O projeto se limita ao cálculo de um divisor resistivo que forneça as tensões de referência desejadas.

No nosso caso, pois queremos aproveitar os doze comparadores existentes nos três circuitos integrados (Cl1 a CI3), fizemos um divisor formado por doze resistores iguais (R15 a R26). Este divisor é alimentado através de um trim-pot (R14) por uma tensão estabilizada de 5,6 V. Desta forma haverá certeza que o dispositivo terá uma boa precisão, visto ser a referência estável.

A tensão sobre o último comparador será obtida aplicando a Lei de Ohm:

\[ V=\frac{5,6\times\left(12\times\textrm{R26}\right)}{\textrm{R14}+\left(12\times\textrm{R26}\right)}=1,2 V \]

Esta tensão decrescerá de $\frac{1}{12}$ para cada comparador sucessivo. Melhor dizendo: D12 acenderá quando a tensão de entrada no comparador for 1,2 V; D11 acenderá quando a entrada no comparador for de 1,1 V; D10 acenderá quando a tensão na entrada do comparador for 1,0 V; D9 acenderá quando a tensão na entrada do comparador for 0,9 V e assim por diante. A fórmula possibilitou estes valores exemplificativos com R14 regulado para 100 k$\Omega$.

Todas as entradas dos comparadores são ligadas em paralelo de forma que, se aplicarmos à entrada, por exemplo, 0,97 V acenderão D1 a D9.

Substituindo o potenciômetro por uma chave comutadora e vários resistores de precisão, realizaremos um voltímetro para diversas gamas de tensão. O leitor, com a interpretação do circuito, poderá perfeitamente e sem muita dificuldade, fazer as adaptações que seu caso particular requerer.

3. Funcionamento como temporizador

Para funcionar como temporizador é necessária a ligação de um capacitor eletrolítico (C1) de alto valor, baixas perdas e boa qualidade, aos terminais de entrada, indicado a tracejado no circuito; o emprego de capacitores de tântalo é o ideal. À medida que o capacitor vai se carregando, os LEDs irão se acendendo, sequencialmente, indicando essa carga. Assim podem ser obtidas indicações de tempo desde uma fração de segundo a mais de um minuto por LED, dependendo do ajuste de R14 e da capacitância de C1. Experimentando, o leitor poderá chegar ao melhor compromisso entre um e outro.

O interruptor CH1, em paralelo com o capacitor, é do tipo de pressão e serve para descarregar C1, com isso provocando o “reset” do temporizador; R27 em série com CH1 é uma proteção para a descarga de C1.

Inúmeras outras aplicações o leitor certamente encontrará para o “bargraph”.

4. Montagem

Na Figura 3 vemos o desenho, em tamanho natural, da placa de fiação impressa e a Figura 4 nos mostra a disposição dos componentes vista pela face não cobreada.

pci_cobre.svg
Figura 3. Placa de circuito impresso – face cobreada
pci_chapeado.svg
Figura 4. Placa de circuito impresso – face dos componentes

Algumas recomendações, embora sejam as costumeiras, convém que se façam. Use resistores de, pelo menos, 5% de tolerância e os valores ohmicos devem ser todos iguais para R1 a R12 e para R15 a R26; poderá, facilmente, constatar que diferenças apreciáveis produzirão um nível de tensão nos comparadores que conduzirão a indicações erradas. Empregando resistores de precisão e tolerância igual ou inferior a 1% é possível o uso de até 50 circuitos operacionais e, evidentemente, 50 LEDs.

pinagens.svg
Figura 5. Pinagens de alguns componentes

A Figura 5 ilustra: (A) identificação dos terminais dos LEDs; (B) pinagem dos CIs; (C) identificação dos terminais do diodo Zener.

É importante o uso de um soldador cuja dissipação máxima seja de 30 W e solda da melhor qualidade (60/40). Cuidado nas soldagens: verifique se não colocou em curto filetes de cobre da placa; faça as soldagens dos LEDs o mais rapidamente possível, pois que estes componentes danificam-se pelo calor excessivo. Use soquetes para os circuitos integrados.

A alimentação do “bargraph” é de 9 a 12 V CC e muito bem filtrada.

Os LEDs podem ser vermelhos, verdes, amarelos, brancos ou, se assim quiser, alternados para definir pontos de referência.

O protótipo foi desenvolvido e provado em nosso laboratório.

5. Relação de componentes
R1 a R12 - 680 $\Omega$ @ 1/4 W
R13 - 330 $\Omega$ @ 1/4 W
R14 - 470 k$\Omega$ (trimpot)
R15 a R26 - 2,2 k$\Omega$ @ 1/4 W
R27 - 47 $\Omega$ @ 1/4 W
C1 - (ver texto)
D1 a D12 - diodos emissores de luz FLV110 ou equivalente
D13 - Zener 5,6 V @ 400 mW (1N752 ou equivalente)
CH1 - interruptor de pressão N.A.
CI1 a CI3 - LM339
6. Material de apoio

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

PHP Code Snippets Powered By : XYZScripts.com