Prática 1 – montagem e calibração de um goniômetro

PRÁTICA 1 – MONTAGEM E CALIBRAÇÃO DE UM GONIÔMETRO

Objetivo do Experimento: projetar um sensor para leitura de ângulos (goniômetro) que podem variar de 0 a 2800. Os valores dos ângulos serão lidos através de um multímetro em uma leitura em mV que pode variar de 0 a 280 mV. Para isso deverá ser determinada a resistência R1 do amplificador não inversor conforme roteiro prático.

Principais Materiais Utilizados:

- Resistores diversos.

- Potenciômetros de 50kΩ e 100kΩ.

- Voltímetro.

- Amplificador Operacional (LM324).

Desenvolvimento Prático: Primeiramente todos os materiais foram testados tais como potenciômetros, multímetro (configurado somente como voltímetro) e o circuito integrado usado. Posteriormente foi montado o circuito descrito no roteiro prático o valor do potenciômetro de 100kΩ foi deixado aproximadamente em 50kΩ assim depois do calculo do resistor R1 (resistor da entrada inversora) ainda foi possível fazer um ajuste fino no potenciômetro para assim obter um resultado ainda melhor que o medido anteriormente, pois se trata de um circuito real e portanto ocorreram perdas em diversos pontos e assim o resultado teórico de R1 não é capaz de nos dar o ganho necessário para garantir um bom funcionamento do goniômetro. O circuito é de montagem simples e o único calculo necessário foi o de R1 que segue abaixo.

Cálculo 1: Cálculo da resistência a ser usada na entrada amplificador inversora do amplificador:

A saída máxima que foi obtida no circuito de comando (circuito com o potenciômetro de 50kΩ) foi de 62,4mV, portanto essa saída é a que desejamos que seja nossa medição máxima, ou seja, 280mV. Para isso foi necessário ajustar o ganho que o amplificador operacional aplica no circuito.

280 mV = 62,4 mV (1 + 50K / R1).

R1 = 14,33 kΩ.

Na montagem utilizamos um resistor de 14,7 kΩ.

Resultados: Após o calculo do resistor R1 e do ajuste fino o goniômetro já está pronto para fazer medições, então foram medidas de 20 em 20 graus em sentido crescente e decrescente para que se possa fazer uma tabela e um gráfico.

Medida 1: As edições feitas com sentido crescente de ajustes do ângulo do gonômetro podem ser vistas na tabela 1 a seguir:

Tabela 1- Sentido crescente

Ãngulo [0] Tensão [mV]

0 4,9

20 21,0

40 40,3

60 58,0

80 78,7

100 96,8

120 119,8

140 140,6

160 162,0

180 179,6

200 202,0

220 222,0

240 240,0

260 255,0

280 255,0

Medida 2: As medições feitas com sentido decrescente de ajustes do ângulo do gonômetro podem ser vistas na tabela 2 a seguir:

Tabela 2- Sentido crescente

Ãngulo [0] Tensão [mV]

0 4,8

20 22,9

40 41,8

60 59,1

80 78,0

100 102,0

120 117,0

140 138,0

160 161,0

180 184,0

200 201,0

220 221,0

240 241,0

260 255,0

280 255,0

Conforme solicitado no roteiro prático seguem:

1) Curva de calibração do instrumento: A curva de calibração do instrumento pode ser vista no gráfico 1 a seguir:

Gráfico 1- Curva de calibração do instrumento

2) Traçar a curva de não-linearidade do sistema e determinar o Erro de Linearidade (EL) do goniômetro: No gráfico 1 usamos a opção de regressão linear do software Origin. Ao aplicar a opção usar regressão linear o resultado gerado foi o seguinte:

Y