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Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Departamento de Engenharia Elétrica
Instrumentação Eletrônica
Sensor de Carga de Bateria de Automóvel
utilizando o CI “LM3914”
» Carlos Roberto Júnior
» Tiago C. de Araújo
Introdução
Como verificar a carga de uma bateria de carro?
• O nível de carga de uma bateria automotiva pode ser monitorada
em função da tensão fornecida.
• Essa tensão diminui conforme o uso forçado da bateria em um
longo intervalo de tempo.
• Uma bateria com 12.65 V é considerada cheia, enquanto ao atingir
uma tensão de 11.85 V já pode ser considerada fraca, podendo
causar problemas na partida do carro. Logo, essa é a nossa faixa de
monitoramento.
Introdução
Como monitorar uma faixa pequena de tensão (<
1V)?
Podemos utilizar um conversor A/D, mas haveria o problema da
limitação da tensão de referência, que geralmente é de 2.5 V
(necessidade de um offset negativo).
Poderíamos também, utilizar circuitos analógicos comparadores. A
desvantagem desse caso, é sua saída em função de LED’s.
Uma outra opção, seria fazer um híbrido analógico e digital. Mas,
para efeito de implementação, optamos pelo analógico.
Através de pesquisa na internet, descobrimos que o LM3914 possui
10 Amplificadores Operacionais configurados como comparadores de
tensão, e tem um range reconfigurável.
Introdução
O LM3914 como comparador e driver-display.
• O LM3914 monitora escala de tensão analógica e controla a saída
em função de LED’s que integram um display analógico linear;
• Possui tensão de referência ajustável (entre 1.2V e 13V);
• Pode ser ligado em cascata, para um display analógico mais
preciso (i.e. 20 leds para monitorar 1V);
• Baixa alimentação (3 V), o que, em alguns casos, pode ser
alimentado com o próprio sinal a ser monitorado.
• Sua saída pode ser interfaceada com circuitos lógicos TTL ou
CMOS.
Introdução
O LM3914 como comparador e driver-display.
Parte do circuito interno do LM3914:
Introdução
O LM3914 – Pincípio básico de funcionamento
Introdução
O LM3914 – Adaptação para o nosso problema
Configuração
» Para configurar a máxima tensão de monitoramento, aplicamos
a tensão desejada nos terminais, e então ajustamos o trimmer
potenciômetro de 10k até que todos o LED's se acendam;
» Para configurar a menor tensão, aplicamos o Vmin nos terminais
de entrada, e então ajustamos o resistor do pino 4 para um valor
até que o primeiro LED se acenda;
» O capacitor evita variações bruscas de tensão;
» O brilho dos led's pode ser ajustado variando o valor do resistor
de 4K7;
» A saída indicada pelos LED’s pode ser configurada em “DOT
MODE” ou “BAR MODE” através do pino 9;
Introdução
O LM3914 – Adaptação para o nosso problema
Esquema
Introdução
O LM3914 – Adaptação para o nosso problema
Implementação – Circuito impresso
Introdução
O LM3914 – Adaptação para o nosso problema
Implementação – Protoboard embarcado
Introdução
O LM3914 – Adaptação para o nosso problema
Implementação – Protoboard embarcado
Introdução
O LM3914 – Adaptação para o nosso problema
Implementação – Protoboard embarcado
Introdução
O LM3914 – Outras aplicações
Cascateamento
O LM3914 fornece a possibilidade de utilizá-lo em cascata
para melhorar a resolução da escala de monitoramento. Por
exemplo, poderíamos utilizar 20 LED’s para verificar,
linearmente, a tensão da bateria. Para isso, configuraríamos
o primeiro estágio para monitorar a primeira metade da
escala de tensão, e o segundo, a segunda metade.
Introdução
O LM3914 – Outras aplicações
Termômetro usando termopar e LM3914 como display
Partindo do conceito de termopar (dispositivo eletrônico que
gera uma tensão conhecida em função de uma temperatura
também conhecida) ou de termistor (resistência em função da
temperatura), ou qualquer outro tipo de sensor de
temperatura que forneça uma corrente ou tensão conhecida, e
da utilidade aqui apresentada do LM3914, poderíamos
construir um termômetro que mostraria a temperatura dentro
de uma escala pré definida.
Similar ao que nós fizemos com a tensão da bateria, nós
checamos as tensões mínima e máxima, correspondente às
temperaturas desejadas, fornecidas pelo termopar (ou
termistor após a aplicação de uma corrente), e então
configuramos o(s) LM3914 conforme desejado.
Introdução
O LM3914 – Outras aplicações
Termômetro usando termopar e LM3914 como display
Introdução
O LM3914 – Outras aplicações
Termômetro usando termopar e LM3914 como display