Automatização e Monitoramento com Arduino Parte 5 – Sensores de Tensão DC

Olá pessoal, dando continuidade em nossa série de post’s sobre automatização de baixo custo utilizando Arduino.

Neste post estaremos abordando a construção do sensor de corrente contínua, utilizado para efetuar medição de tensão da bateria do no-break.

Conceitos básicos da construção

Basicamente vamos desenvolver um sensor que receberá em sua entrada uma tensão provinda da bateria do no-break, aproximadamente 13.8 volts, na forma de corrente contínua, faremos a redução deste sinal limitando com segurança sua saída, não permitindo ultrapassar a tensão máxima de 5 VDC, suportada pela porta analógica do ARDUINO, tendo como finalidade a ocorrência de variação de tensão na entrada do sensor, a alteração ocorrerá na saída do sensor de forma proporcional.

Exemplificando: Se obtivermos uma tensão de 20 VDC, o sensor retornará em sua saída uma tensão de 5 VDC, injetando esta tensão em uma das portas analógicas do ARDUINO, teremos uma resolução de 1023.

Para os colegas que estiverem em dúvidas leia o 3º post desta série clicando aqui, do qual o assunto relacionado são portas analógicas.

Resumo Geral

O conceito deste circuito não é precisão, também não estaremos trabalhando com leituras verdadeiras (True RMS), os valores obtidos com as amostragem serão equivalentes ao valor eficaz da tensão.

Vasculhando pela web, encontrei dois projetos que me chamaram a atenção, um desenvolvido pelo Marcelo Cuin e outro pelo Rodrigo Borges.

Construção e componentes

Segue abaixo o esquema para a construção do sensor de DC.

sensor-de-bateria

Projeto de autoria de Ricardo Borges

Basicamente o sensor de tensão DC, constitui em um sistema de proteção contra sobretensão pelo varistor Z1 e sobrecorrente pelo fusível F1.

Logo em seguida, teremos o diodo D1, que nesta aplicação tem como principal finalidade a proteção contra inversão de polaridade da bateria do no-break.

A divisão de tensão ocorre entre os resistores R2, R3 e R4, dividindo a tensão de entrada por 4, diminuindo os níveis de tensão para ajustá-los a entrada analógica do ARDUINO (5 VDC). Esta divisão está preparada para receber tensões de até 20 VDC) de entrada e retornar (5 VDC) na saída da divisão. Com uma tensão de (12 VDC) teremos em média (3 VDC) na saída do divisor resistivo.

Após a divisão resistiva encontraremos o diodo zener D2, servindo como proteção de centelhamento, ceifada ou proteção secundária em caso de falha do varistor Z1, deixando somente passar os (5VDC) não danificando a porta analógica do ARDUINO.

Após o diodo zener de proteção, encontram-se os capacitores C1 e C2, basicamente são filtros de ruído, não permitindo a passagem de transientes indesejáveis atrapalhando a estabilização da conversão A/D.
O resistor R6 é o pull-down, evitando oscilações de leitura do A/D, quando a entrada do sensor estiver desconectada da bateria.

Após os filtros, encontraremos o diodo D3, como o sensor é passivo, poderá ocorrer situações de monitoramento de baterias fracas, fazendo com que o sensor se comporte como carga e consuma corrente da porta analógica do ARDUINO, seria indesejável a ocorrência desta situação e poderia ocasionar danos aos reguladores de voltagem, este diodo atua como proteção evitando que esta situação ocorra.

Logo após em outro post vou explicar como tratar via software no ARDUINO os valores de tensão, provindas do sensor, será aplicada a fórmula de conversão, para obtermos a tensão da bateria, desta forma já podemos utiliza-lá em nosso projeto.

Créditos destinados ao Rodrigo Borges (Vitória – ES) e Marcelo Cuin.

Por hoje é só pessoal, em nosso próximo post abordarei o hardware e software do ARDUINO, explicação básica do hardware, instalação de IDE e drivers.

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3 comentários sobre “Automatização e Monitoramento com Arduino Parte 5 – Sensores de Tensão DC

  1. Muito bom Vinicius, mas me tira uma dúvida. Se vc fez os cálculos do divisor de tensão para 20V, pq o varistor é de 40V? Nesse caso uma variação de tensão que atue no varistor deixando ele em curto, não já vai ter queimado o ARDUINO não? Sei que o Zener D2 também está protegendo, mas estou trabalhando com a pior das hipóteses, vai q o Zener também dá pane! Abraço e valeu pela postagem.

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