BACHARELADO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

INSTITUTO FEDERAL DE MINAS GERAIS – CAMPUS GOVERNADOR VALADARES

        BACHARELADO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

Hortência Novais

Idalina Viggiano

Késia Pires

Lorrane de Oliveira

Maria Isabel Silva

Nayara Sírio

Raíssa Magalhães

Vinícius H. Barbalho

RELATÓRIO AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

GOVERNADOR VALADARES

NOVEMBRO – 2019

1-Introdução

        O componente eletrônico denominado Amplificador Operacional pode ser encontrado nos mais diversos sistemas elétricos. Desde sistemas de controles industriais a eletrodomésticos necessitam de tal componente para seu funcionamento.

        O amplificador operacional é constituído de um conjunto de resistores, capacitores e transistores, e segundo Wendling (2010), uma de suas características, é a de se aproximar de um amplificador ideal, cujas características são:

1. Impedância de Entrada Infinita;
2. Impedância de Saída Nula;
3. Ganho de Tensão Infinito;
4. Resposta de Frequência Infinita;
5. Insensibilidade à Temperatura;

A representação de um amplificador Operacional é a seguinte:

 [pic 1]

Fonte: Athos Electronics (2019).

        Onde:

• V+: Entrada não Inversora;
• V-: Entrada Inversora;
• Vs+ e Vs-: Alimentação;
• Vout: Saída;

Na prática, o amplificador é limitado pelas tensões de alimentação. O valor da tensão de saída é restrito ao máximo e ao mínimo das tensões de alimentação. Quando o amplificador trabalha dentro desta faixa, diz-se que ele está em sua região linear, onde o aumento da tensão de entrada e o ganho são lineares. Fora desta faixa, o amplificador trabalha em sua região de saturação, onde não é possível aumentar ou diminuir a tensão de saída acima ou abaixo das tensões de alimentação.

Segundo Nicolett (2014), sua principal aplicação é a de realizar operações matemáticas, quando opera na região linear e as de comparador, gerador de onda quadrada, dente de serra, filtros, etc., quando opera na região de saturação.

1. Circuito Integrado INA126

Neste experimento foi utilizado o circuito amplificador instrumental CI INA126 que segundo as informações do fabricante (Burr Brown Products – Texas Instruments), pode ter as seguintes aplicações:

• Amplificador de Sensor Industrial;
• Amplificador Fisiológico;
• Aquisição de dados Multi-Canais;
• Sistemas Operados por Bateria;

A vista do topo, com os respectivos pinos é a seguinte:

[pic 2]

                     Fonte: Texas Instruments (2008).

2-Objetivo

         2.1. Objetivo Geral

        Verificar o ganho real do Amplificador Operacional de Instrumentação INA126 frente ao ganho teórico, quando submetido a diferentes tensões de entrada. 

2.2. Objetivos Específicos

1. Medir a tensão de saída do circuito amplificador com diferentes tensões de entrada controladas através do sensor de pressão MPX1020DP;
2.  Calcular o ganho teórico do circuito amplificador INA126;
3. Comparar o ganho teórico com o ganho real do circuito amplificador nas diferentes tensões de entrada.

3-Materiais Utilizados

Para a realização do experimento, foram utilizados os seguintes materiais:

1. Kit Didático de Eletrônica Analógica EA3600

[pic 3]

Fonte: Bit9s (2019).

1. Sensor de Pressão MPX2010DP

[pic 4]

Fonte: RS (2019).

1. Circuito Amplificador Operacional Instrumental INA126:

[pic 5]

Fonte: Acervo Pessoal.

1. 1 Resistor de 1200Ω e 1 resistor de 340Ω:

[pic 6]

Fonte: Acervo Pessoal.

1. 2 Multímetros:

                               [pic 7]                               Fonte: Acervo Pessoal.                                                           Fonte: Acervo Pessoal.[pic 8]

1. 1 Seringa e tubo plástico:

[pic 9]

Fonte: Acervo Pessoal.

1. 1 Protoboard:

[pic 10]

Fonte: Acervo Pessoal.

4-Procedimentos e Cálculos

        Iniciou-se o experimento realizando-se a montagem do circuito amplificador. Para isso, foram fixados na protoboard o sensor MPX2010DP, os resistores, o Circuito Integrado INA126 e os fios necessários. O circuito montado foi o seguinte:

[pic 11]

Fonte: Acervo Pessoal.

        Logo após, foram fixados também na protoboard, os conectores com alimentação fornecida pelo Kit Didático de Eletrônica Analógica EA3600 e os multímetros, a fim de medir a tensão de entrada no CI INA126 e sua tensão de Saída. Além disso, foi instalada em uma saída do sensor MPX2010DP uma seringa com um tubo plástico. O resultado da montagem é mostrado a seguir:

[pic 12]

Fonte: Acervo Pessoal.

A tensão de entrada no sensor de pressão MPX2010DP ajustada foi de 15 Volts, assim como a tensão de alimentação do CI INA126. Utilizando-se do software Multisim®, desenhou-se o circuito equivalente ao montado, onde o resistor Rg representa a equivalência dos resistores de 1200Ω e 340Ω colocados em série, possuindo, portanto, o valor de 1540Ω. O circuito é mostrado abaixo:

[pic 13]

Fonte: Autoria Própria.

A seringa conectada ao sensor MPX2010DP, foi ajustada primeiramente em 9ml, sendo medidas nesse momento, as tensões de entrada e de saída do circuito INA126. Para a tensão de entrada, um conector foi inserido na porta Vin+ e outro na porta Vin- deste. Para a tensão de saída, um conector foi inserido na porta Vo do circuito amplificador e o outro conector foi inserido no potencial 0V (Terra). O mesmo procedimento foi realizado para todos os intervalos de 1ml na seringa, até a medida de 6ml.