Guia de Laboratório de Electrónica II. Osciladores, Filtros e Conversão A/D (4º trabalho)

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João Guilherme Jónatas Amarante
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Instituto Superior Técnico Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores Guia de Laboratório de Electrónica II Osciladores, Filtros e Conversão A/D (4º

1 Instituto Superior Técnico Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores Guia de Laboratório de Electrónica II Osciladores, Filtros e Conversão A/D (4º trabalho) Grupo Nº Número Nome Data / / Turno: ڤ ڤ ڤ ڤ ڤ ڤ ڤ ڤ ڤ 2ª 3ª 4ª 5ª LPT LE2 9h 16h 17h Marcelino Santos Novembro 2004 (Revisto em Maio de 2005 por Gonçalo Tavares)

2 Motivação Na página entre vários circuitos, encontra-se um que se destina a medir uma distância para auxiliar o estacionamento de veículos automóveis (Park-Aid, em O circuito a montar neste trabalho de laboratório utiliza o mesmo princípio que o que se encontra na página referida: o emissor transmite um sinal de infravermelhos que é reflectido por qualquer obstáculo. Um receptor de infravermelhos seguido de um filtro passa-banda e de um detector de valor máximo (rectificador e filtro passa-baixo) permitem obter uma tensão com um valor proporcional à amplitude recebida, que está correlacionada com a distância d = d 1 + d 2 (ver Figura1). Esta tensão é comparada com vários valores fixos que correspondem a distâncias pré-estabelecidas, o que permite a indicação visual em díodos LED. Oscilador Filtro passa-banda Rectificador e filtro passa-baixo Indicador de proximidade (A/D) d d 2 1 Obstáculo reflector de infravermelhos Figura 1: Diagrama de blocos do circuito medidor de distâncias por reflexão de infravermelhos. 1) Ligue a alimentação do circuito da Figura 2. Verifique a forma de onda da tensão na saída do 555 (pino 3) e compare-a com o previsto teoricamente na preparação do trabalho.

3 2) Registe a forma de onda da tensão nos terminais de R 26 e com base nesta tensão estime o valor máximo da corrente que percorre o emissor de infravermelhos. Compare esta corrente com o valor máximo permitido pelo fabricante. 3) Ligue a alimentação do receptor de infravermelhos e registe a forma de onda da tensão v A (em AC). Certifique-se que consegue visualizar a componente de ruído dominante de 100 Hz e o sinal emitido com a frequência determinada no ponto 1) da preparação deste trabalho. Nota: tem de fazer incidir sobre o fotodetector alguma luz artificial proveniente das lâmpadas fluorescentes do laboratório. 4) Desligue a saída do receptor de infravermelhos da entrada do filtro passa-banda. Aplique um sinal sinusoidal de pequena amplitude (que não provoque saturação do AMPOP) na entrada do filtro e variando a frequência do sinal determine a frequência central do filtro f p e o ganho nessa frequência. Compare com o valor esperado. Nota: Num filtro passa-banda de 2ª ordem, para f=f p o ganho é máximo e a desfasagem entre a entrada e a saída é nula. Utilize estas propriedades para determinar experimentalmente o valor da frequência f p.

4 5) Volte a ligar a saída do receptor de infravermelhos à entrada do filtro passabanda. Ligue o LED emissor de infravermelhos como se indica na Figura 5. Aplique em v G uma tensão sinusoidal de valor máximo 2V. Variando a frequência desta tensão, determine novamente a frequência central do filtro passa-banda e o ganho nessa frequência. Justifique a diferença relativamente ao valor medido no ponto 4). 6) Com um voltímetro DC meça a tensão nos pontos v E, v F, v G e v H. Compare com os valores calculados na preparação do trabalho. V E (Volt) V F (Volt) V G (Volt) V H (Volt) 7) Aplique em v X uma tensão sinusoidal de frequência 1 khz. Aumente progressivamente a amplitude desta tensão e registe os valores que permitem que cada led se ilumine. Led 1 (verde) Led 2 (amarelo) Led 3 (encarnado) Led 4 (encarnado) V Xmáx V D 8) Com o emissor de infravermelhos da Figura 2 ligado de acordo com o esquema da Figura 1 (acoplado ao receptor da Figura 3), ligue a saída do filtro passabanda (v B ) à entrada do rectificador (v X ) e verifique o funcionamento do circuito medidor de distâncias por infravermelhos.

5 R 24 = 6,8 kω R 25 = 1 kω R 26 = 22 Ω C 27 = 220 nf C 28 = 100 µf IC 1 : NE555 D 7 : SIR333 C 28 R R 26 R 25 IC D 7 C Figura 2: Oscilador e emissor de infravermelhos. Filtro passa-banda R 1 = 18 kω R 2 = 100 kω R 5 = 560 kω R 7 = 1 kω R 8 = 3,3 kω R 9 = 12 kω R 9a = 10 kω C 3 = 10 nf C 4 = 270 pf C 9a = 0,22 µf C 10 = 10 µf IC 2 : ua741 T 1 : SFH309FA T 1 R 9a R 9 C 9a v A R 1 R 2 C 4 C 3 R C IC 2 v B V CC v C R 8 Receptor IV R 7 Figura 3: Receptor de infravermelhos e filtro passa-banda.

6 R 12 = 22 kω R 13 = 4,7 kω R 15 = R 16 = R 17 = R 18 = 1 kω R 19 = 8,2 kω R 20 = 2,7 kω R 21 = 620 Ω R 22 = 180 Ω R 23 = 330 Ω R 27 = 18 kω C 11 = 10 uf C 14 = 1 uf D 1, D 2 : 1N4148 D 3, D 4 : LEDs encarnados D 5 : LED amarelo D 6 : LED verde IC 3 : LM324 C 11 R v H 14 R v G 10 8 R 21 9 v F 5 7 R 22 6 v E 3 1 R v X IC 3 v D R 15 D 3 R 16 D 4 R 17 D 5 R 18 D 6 + D 2 + R 13 C 14 R 27 R 12 D 1 Figura 4: Rectificador, filtro passa-baixo e conversão AD. R 26a = 220 Ω R 26a v G D 7 ~ Figura 5: Emissor de infravermelhos para determinação da frequência central do filtro passa-banda carregado pelo receptor.

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