LM 339

5/11/2018 LM 339 - slidepdf.com

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Circuitos eletrônicos com transdutores utilizando o LM 339 e o7400 como circuito Latch

Prof. Carlos Renato Borges dos Santos

Instituto Federal de Minas Gerais – Campus Formiga

[email protected]

.1 Introdução

Os transdutores convertem um sinal de

temperatura, luminosidade, ou outro qualquer em outro

tipo de sinal, sendo na maioria, sinal elétrico. Os

transdutores utilizados neste artigo são: termistor e

LDR.

Neste artigo serão mostrados circuitos básicos

usados para comparar um sinal obtido por um

transdutor ao de um sinal de ajuste.

.2 Metodologia

O LM 339 é um circuito integrado que possui

quatro portas comparadoras de tensão. Cada porta pode

ser considerada um conversor analógico-digital de 1

bit.

Os transdutores serão os responsáveis pela

variação de tensão em uma das entradas do

comparador, enquanto que na segunda entrada do

comparador há um potenciômetro para ajuste de

tensão.

.2.A) O comparador de tensão Na figura abaixo é mostrado um comparador de

tensão. O resistor de 3 k é um resistor com a função de

pull up, que devem ser usados nas saídas dos

comparadores do LM 339. Um resistor de valor

comercial que pode ser usado é o 3k9.

Figura 2-1 – O comparador de tensão.

A saída do comparador será em nível lógico

baixo quando Vin for menor do que Vref; se Vin for

maior do que Vref, a saída estará em nível lógico alto.

A figura a seguir mostra o comportamento da saída

frente à tensão de entrada.

Figura 2-2 – Gráfico do comportamento da tensão de

saída do comparador.

O CI LM 339 pode ser visto na figura abaixo:

Figura 2-3 – O CI LM 339.

Como mostra a figura acima, o LM 339 possui 4

comparadores de tensão. Na figura abaixo é mostrado

uma porta lógica AND de várias entradas, usando-se o

LM 339.

Figura 2-4 – Porta AND usando o LM 339.

Este circuito pode substituir uma porta AND

quando não for necessário. Normalmente, se o LM 339

estiver com portas sem usar e o circuito precisar de

uma porta AND, não é necessário inserir no projeto um

CI com portas AND (7408), pois o circuito da figura

cumpre perfeitamente a função de porta AND.

A seguir será mostrado o CI 7400 e seu

funcionamento.

.2.B) Latch com 7400 O CI 7400 é formado por 4 portas NAND de 2

entradas e 1 saída, como visto abaixo:



Figura 2-5 – O CI 7400 e seu circuito interno.

Este circuito é muito utilizado em sistemas

digitais.A partir do Latch e dos circuitos anteriormente

mostrados, é possível desenvolver diversos circuitos,

que serão mostrados a seguir

O circuito do Latch de portas NAND é

mostrado na figura abaixo:

Figura 2-6 – O circuito Latch formado com portasNAND.

.3 Sobre os Projetos

.3.A) SensoresSensor é um dispositivo capaz de responder a

estímulos físicos (pressão, temperatura, luz, etc),

produzindo sinais elétricos que podem ser medidos ou

interpretados. Os sensores utilizados nestes projetos

são os termistores e os resistores dependentes de luz

(LDR).

I. Termistores

O termistor será o NTC (de coeficiente de

temperatura negativo), ou seja, à medida que se

aumenta a temperatura, diminui-se a resistência.

Figura 2-7 – O Termistor.

O gráfico do da resistência do termistor, em

função da temperatura, encontra-se abaixo:

Figura 2-8 – Gráfico característico do comportamento de

um termistor NTC em função da temperatura.

II. LDR

O LDR é um dispositivo que diminui a sua

resistência elétrica à medida em que se aumenta a

luminosidade sobre ele.Para estudar materiais elétricos, sensores,

eletrônica digital, eletrônica analógica, circuitos

elétricos e outros, apresenta-se este trabalho

experimental de montagem de um circuito eletrônico à

escolha do aluno. Para isso, serão mostrados diversas

propostas de projetos, vistos a seguir.

Figura 2-9 – O LDR.

.3.B) Circuito detector detemperatura máxima

O circuito detector de temperatura máxima pode

ser visto na Figura 3-10. A saída do circuito é acionada

(nível lógico alto) quando a entrada do comparador

ligada ao transdutor atingir uma tensão maior ou igual

a temperatura máxima é atingida.

Figura 3-10 – Circuito detector de temperatura máxima.

A temperatura de ajuste é obtida através do



potenciômetro da figura acima.

.3.C) Detector de temperaturamínima

O circuito de detecção de temperatura mínima

pode ser visto na Figura 3-11. O circuito é acionado

(nível lógico alto) quando a temperatura atingir um

valor menor do que a temperatura ajustada.

Figura 3-11 – Circuito detector de temperatura mínima.

A temperatura de ajuste mínimo é obtida através

do potenciômetro da figura acima.

.3.D) Circuito detector deluminosidade mínima

Neste circuito, sua saída será acionada (nível

lógico alto) quando o ambiente atingir uma

luminosidade mínima, ou seja, quando estiver escuro.

O transdutor utilizado neste trabalho é o LDR.

Este transdutor aumenta a resistência com a redução daluminosidade. Logo, podem-se utilizar os mesmos

circuitos anteriormente apresentados:

Figura 3-12 – Circuito detector de luminosidade mínima.

O ajuste de luminosidade pode ser realizado

através do potenciômetro.

.3.E) Detector de luminosidademáxima

Neste circuito, sua saída será acionada (nível

lógico alto) quando o ambiente atingir uma

luminosidade máxima, ou seja, quando estiver claro.O transdutor utilizado neste trabalho é o LDR.

Este transdutor aumenta a resistência com o redução da

luminosidade. Logo, podem-se utilizar os mesmos

circuitos anteriormente apresentados:

Figura 3-13 – Detector de ausência de luminosidade.

O ajuste de luminosidade pode ser realizado

através do potenciômetro.

.3.F) Controle de aquecimento

Neste circuito, a idéia é acionar a saída emtemperaturas baixas até que atinja um valor máximo

em que a saída seja desligada e, após resfriar até uma

temperatura de ajuste mínimo, seja acionado

novamente.

Um LATCH deve ser usado neste projeto para

“memorizar” a saída.

.3.G) Controle de resfriamento Neste circuito, a idéia é acionar a saída em

temperaturas altas (que simulará o acionamento de um

refrigerador) até que atinja um valor mínimo em que a

saída seja desligada e, após aquecer até umatemperatura de ajuste, seja acionado novamente.

Um LATCH deve ser usado neste projeto para

“memorizar” a saída.

.4 Simulações

Para esclarecer um pouco mais sobre os

projetos, foram simuladas situações básicas para

acionar ou desligar a saída do circuito.

As simulações usando o LM 339 são mostradas

a seguir:

.4.A) Simulação 1Esta simulação esboça o funcionamento da

Figura 3-10 e Figura 3-13.

A tensão de ajuste é obtida através do divisor de

tensão dos resistores 1 R e 2 R , obtida pela eq 0:

( )

2

1 2

RV Vcc

R R−

= + eq 0

A Figura 4-14 simula um caso em que a

resistência do transdutor diminui, acionando o

dispositivo.



Figura 4-14 – Resistor com resistência baixa.

A Figura 4-15 simula um caso em que a

resistência do transdutor aumenta, desligando o

dispositivo.

Figura 4-15 – Resistor com resistência alta.

.4.B) Controle de temperatura deresfriamento

Esta simulação esboça o funcionamento dos

circuitos da Figura 3-11 e Figura 3-12.

A Figura 4-16 simula o circuito quando a

resistência do sensor encontra-se baixa.

Figura 4-16 – Transdutor com resistência baixa.

Já na Figura 4-17, simula-se o aumento da

resistência do transdutor.

Figura 4-17 – Transdutor com resistência alta.

.5 Implementações

A seguir, serão mostradas implementações mais

complexas, exigindo um conhecimento domínio

maiores.

.5.A) Controle de temperaturanuma faixa específica

Este circuito é mais conveniente por permitir

que a temperatura do ambiente se mantenha em

determinada faixa de temperatura. A vantagem desse

sistema é que o circuito não será ligado e desligado a

todo instante, pois a temperatura precisa variar por toda

a faixa para que o circuito mude de estado.

Neste caso, usa-se o 7400 na construção de um

Latch. Dessa forma, o circuito controla o sistema,

mantendo-o numa faixa de temperatura, como

mostrado abaixo:

Figura 0-18 – Controle de aquecimento em determinada

faixa de medida.

O sistema também pode ser do tipo mostrado

abaixo:

Figura 0-19 – Controle refrigeração em determinadafaixa de medida.

Para construir o circuito, deve ser utilizada a

tabela-verdade do latch, onde as saídas dos circuitos

com LM 339 serão conectadas às entradas do latch.

.5.B) Detecção de luminosidadeA seguir serão apresentados alguns projetos

utilizando-se o LDR.

III. Acionamento automático de lâmpada

Este circuito é utilizado para ligar ou desligar lâmpadas quando o ambiente atingir uma iluminação

crítica. Esses circuitos são semelhantes aos de

temperatura.



IV. Alarme com sensor óptico

Neste circuito, aciona-se o alarme quando um

feixe de luz for interrompido. Pode ser usado em

diversas aplicações. Neste caso, será usado o 7400

como Latch e um LDR.

.6 Conclusões e propostas de projetos

Os sensores são responsáveis pela obtenção de

parâmetros de entrada em um sistema de controle. A

partir do sinal produzido por eles, pode-se monitorar,

controlar ou informar o ambiente.

Através desses projetos, os grupos selecionarão

o trabalho, implementando-o, apresentando-o em sala.

Os melhores trabalhos poderão ser apresentados na

semana de engenharia.

.6.A) Projetos propostosSerão aceitos somente grupos de no máximo 3

alunos.

São propostos os seguintes projetos:

I. Detector de temperatura máxima

Implementar o circuito mostrado neste texto que

detecte quando a temperatura atinja um valor

máximo.

II. Detector de temperatura mínima

Implementar o circuito mostrado neste texto quedetecte quando a temperatura atinja um valor

mínimo.

III. Detector de luminosidade mínima

Implementar o circuito mostrado neste texto que

detecte quando a luminosidade atinja um valor

mínimo.

IV. Detector de luminosidade máxima

Implementar o circuito mostrado neste texto quedetecte quando a luminosidade atinja um valor

máximo.

V. Circuito de controle de aquecimento

Implementar o circuito, usando a teoria

mostrada neste trabalho, de controle de

aquecimento, onde o circuito acione ao atingir uma

temperatura mínima e desligue ao atingir uma

temperatura máxima. As temperaturas mínimas e

máximas devem ser ajustáveis.

VI. Circuito de controle de refrigeração



refrigeração, onde o circuito acione ao atingir uma

temperatura máxima e desligue ao atingir uma

temperatura mínima. As temperaturas mínimas e


VII. Controlador “dentro” da faixa de tem-

peratura



temperatura, onde o circuito acione somente

quando estiver em determinada faixa de

temperatura. Quando a temperatura estiver acima

ou abaixo da faixa desejada, a saída do circuito

deverá ser desligada (nível lógico 0).

VIII. Controlador “fora” da faixa de tempe-

ratura



temperatura, onde o circuito acione somente

quando estiver fora de determinada faixa de

temperatura. Quando a temperatura dentro da faixa,

a saída do circuito deverá ser desligada (nível

lógico 0).

IX. Circuito de controle de luminosidade



luminosidade, onde o circuito acione ao atingir umaluminosidade mínima e desligue ao atingir uma

luminosidade máxima. As luminosidades mínimas e


X. Alarme usando feixe de luz


mostrada neste trabalho, de acionamento da saída

do circuito quando um feixe de luz incidente em um

LDR for interrompido momentaneamente. A saída

do circuito deverá permanecer acionada mesmo

após a restauração do feixe. Para desligar a saída,

uma chave deve ser acionada.

.6.B) Etapas do projetoO projeto é composto pelas seguintes etapas:

I. Medição de resistência e relatório do

transdutor

Medir a resistência do transdutor sob diversas

circunstâncias. Montar, se possível, um gráfico de

resistência e o sinal (luminosidade ou temperatura).

Entregar um relatório impresso discorrendosobre os testes com o transdutor.



II. Testes com o LM 339

Nesta etapa, verificar o funcionamento do LM

339.

Entregar um relatório impresso discorrendo

sobre o experimento.

III. Testes com o Latch NAND

Montar o circuito Latch.

Entregar um relatório sobre o experimento.

IV. Montagem do circuito

Nesta última etapa experimental, montar o

circuito proposto.

Entregar a parte escrita de todo o trabalho, por

e-mail.

V. Apresentação

Apresentar o trabalho em sala.Entregar a apresentação por e-mail até 24 horas

antes da apresentação.

.7 Referências bibliográficas

[1] Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos.

Robert Boylestad e Louis Nashelsky. Editora Prentice-

Hall, Brasil.

[2] Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos.

Antônio Pertence Júnior. Edição Bookman, Brasil.

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