INSTRUMENTAÇÃO

IFCE – Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Ceará[pic 1]

Curso: Engenharia Mecatrônica

Departamento da Indústria

Disciplina: Instrumentação Eletrônica II

Projeto de Instrumentação Eletrônica II

INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA II

Projeto de Instrumentação Eletrônica II

Nome: Alessandra Lima

Matrícula: 20142015010270

Profº: Mr. Rogério

Sumário

I – INTRODUÇÃO        

II – OBJETIVOS        

III – MATERIAL NECESSÁRIO        

IV – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL        

V – PROJETO DO FILTRO 1        

VI – PROJETO DO FILTRO 2        

I – INTRODUÇÃO

        Este trabalho apresenta uma aplicação de um dos componentes mais utilizados na eletrônica analógica, o amplificador operacional o qual é utilizado como filtro de frequências indesejadas.

        Entende-se por filtro elétrico como um quadripolo capaz de atenuar frequências do espectro de um determinado sinal de entrada e permitir a passagem das demais, onde o espectro do sinal é definido como a decomposição num escala de amplitude versus frequência.

        Os filtros podem ser classificados como ativos e passivos. Os filtros passivos são aqueles construídos apenas com elementos passivos, como resistores, capacitores e indutores. Já os filtros ativos são construídos com alguns elementos passivos associados a elementos ativos, tais como válvulas, transistores e amplificadores operacionais. Além desses dois tipos existem também os filtros digitais onde o sinal analógico de entrada é convertido para um sinal digital através de um conversor A/D e processado por um filtro digital onde, em seguida, o sinal digital resultante é reconvertido em sinal analógico por um conversor D/A. Os filtros ativos são largamente utilizados nos ramos da instrumentação e da telecomunicação, pois suas vantagens em relação aos demais são muitas:

II – OBJETIVOS

• Realizar a o cálculo para construção de dois filtros ativos de acordo com as especificações contidas a seguir;
• Montar e realizar a simulação dos filtros projetados com os valores calculados no software Proteus®;
• Montar e realizar a simulação dos filtros projetados com valores comerciais mais próximos no software Proteus®.

III – MATERIAL NECESSÁRIO

• Software de simulação de circuitos Proteus® 8;
• Voltímetros, amperímetros com calibres adequados;
• Amplificador operacional 741;
• Resistores adequados 11k,22k,12k;
• Capacitores 1nF, 0,5nF, 10 nF.

IV – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

        O projeto consiste no cálculo do projeto e simulação no software Proteus® de dois filtros ativos com as seguintes características:

• Filtro 1: Filtro Passa-Faixa tipo Butterworth, ordem 2 e topologia Sallen-Key.

Os filtros devem possuir frequência de corte inferior  e frequência de corte superior .[pic 2][pic 3]

V – PROJETO DO FILTRO 1

Esta seção consiste no projeto e simulação do filtro passa-faixa de ordem 2 tipo Butterworth com topologia Sallen-Key. O filtro passa-faixa de ordem 2 consiste num filtro passa-altas de ordem 1 em cascata com um filtro passa-baixas também de ordem 1. A Figura 7 mostra o diagrama de montagem para obtenção do filtro passa-faixa. De ordem 2. As frequências de corte inferior () e superior () ficam, respectivamente projetadas para os filtros passa-altas e passa-baixas. O ganho do FPF foi estimado em 1 ().[pic 4][pic 5][pic 6]

• Cálculo do ganho de cada estágio:

O ganho de cada estágio () é dado por:[pic 7]

,onde  é o número de estágios do filtro.[pic 8][pic 9]

Logo,

[pic 10]

Com isso, o ganho de cada estágio será 2.

Primeiramente serão feitos os cálculos para dimensionamento dos resistores e capacitores do filtro PF.

1. Filtro Passa-Altas ()[pic 11]

1. Estabelecimento do Ganho: [pic 12]
2. Estabelecimento da frequência de corte: [pic 13]
3. Determinação de C: [pic 14]
4. C2= =[pic 15][pic 16]
5. Determinação de :[pic 17]

Como o filtro é de primeira ordem, o parâmetro .[pic 18]

[pic 19]

1. Determinação de :[pic 20]

[pic 21]

1. Filtro Passa-Baixas ()[pic 22]

1. Estabelecimento do Ganho: [pic 23]
2. Estabelecimento da frequência de corte: [pic 24]
3. Determinação de C: [pic 25]
4. Determinação de :[pic 26]

Como o filtro é de primeira ordem, o parâmetro .[pic 27]

[pic 28]

1. Determinação de :[pic 29]

[pic 30]

O circuito foi montado no Proteus® e o esquema está ilustrado na Figura 1.

[pic 31]

Figura 1 - Diagrama esquemático de montagem do FPF no Proteus®