A principal aplicação dos conversores analógico/digitais é na aquisição de dados, transferindo informações analógicas para um computador. Entretanto, existem outras aplicações possíveis para estes dispositivos como por exemplo o interfaceamento de circuitos TTL ou CMOS de medida ou controle. Neste artigo descrevemos um aplicativo simples com um conversor A/D de 8 bits que tanto pode ter finalidade didática como pode ser usado numa interface simples com o seu PC.
Como obter uma conversão para a forma digital de uma grandeza analógica como por exemplo a tensão na saída de um transdutor que meça temperatura, posição, intensidade de luz, nível sonoro, etc.?
Conforme já analisamos em outro artigo desta revista, isso pode ser obtido com a ajuda de conversores analógico/digitais ou conversores A/D. Um conversor deste, como indicado na figura 1, transforma uma grandeza analógica num valor digital obtido em saídas apropriadas.
A base do projeto descrito neste artigo é o conversor ADC0804 de 8 bits, o que significa que a saída abrange uma faixa de 256 valores.
Em outras palavras, uma variação da tensão de entrada de 0 a 5 volts produz variações de indicação digital entre 0 e 256 em passos de uma unidade.
Na versão básica, para demonstrações podemos usar LEDs mas a saída do ADC0804 é compatível com a entrada dos PCs podendo ser feita sua conexão direta na porta paralela.
Os pinos de ligação no conector DB25 serão dados no diagrama para esta aplicação.
COMO FUNCIONA
O conversor que descrevemos é do tipo de aproximação sucessiva que tem um diagrama de blocos mostrado na figura 2.
Neste circuito temos um oscilador que funciona como clock e cuja frequência é determinada por componentes externos, no caso um capacitor (C1) e um resistor (R9).
Os sinais do oscilador alimentam um contador que também produz por meio de um circuito apropriado um sinal de referência que começa com um valor máximo, conforme mostra a figura 3.
Como este sinal é maior que a tensão de entrada o comparador comuta e indica ao circuito que a contagem deve ser "invertida" e que a tensão de comparação deve ser reduzida.
Assim, o pulso seguinte de tensão de referência passa a ser muito menor. Se ele estiver ainda abaixo da tensão de entrada o comparador não comuta o que indica ao contador que ele deve aumentar a tensão de referência e seguir na contagem progressiva.
Desta forma, a tensão de referência passa a oscilar em cada ciclo de clock, de modo a subir e descer comandada pelo comparador. A tensão de referência se aproxima nas sucessões de pulsos da tensão de entrada até o ponto em que o comparador reconhece a igualdade ou melhor aproximação. Neste ponto o contador estará com os bits correspondentes armazenados os quais podem ser transferidos para a saída.
Na configuração que descrevemos o ADC0804 opera no modo livre, ou seja, em que as conversões são feitas continuamente. Entretanto, podemos garantir um início para uma conversão com o fechamento de S1.
MONTAGEM
Na figura 4 temos o diagrama completo do conversor.
O circuito integrado ADC0804 é fornecido em invólucro DIL de 20 pinos. A sua colocação numa placa de circuito impresso conforme mostra a figura 5, exige cuidados.
Os principais cuidados são com o posicionamento do CI e sua soldagem para que pontes de solda não curto-circuitem os terminais.
Os LEDs podem ser vermelhos comuns e os resistores são de 1/8W.
O potenciômetro de entrada serve para teste de funcionamento e demonstração fixando a tensão que vai ser convertida na faixa de 0 a 5 volts.
Evidentemente, se for usado um transdutor resistivo ou outro tipo como mostrado na figura 6, a conversão será feita de outra forma e o potenciômetro desnecessário.
A alimentação de 5V deve vir de fonte estabilizada e o capacitor C1 pode ser cerâmico ou styroflex.
Na figura 7 damos o modo de se fazer a conexão deste conversor a um PC utilizando-se a porta paralela da impressora.
Basta então adquirir um conector DB25 de 25 pinos e fazer as ligações indicadas. O desenvolvimento do programa para aquisição de dados vai depender do leitor podendo ser realizado em C++, Pascal, ou qualquer outra linguagem que o leitor domine.
PROVA E USO
Para a prova simples da versão com LEDs o procedimento é o seguinte: alimente o circuito e ajuste o potenciômetro para aproximadamente metade do seu curso. Se os LEDs não responderem a esta movimentação feche por um instante o interrutpr S1 para ativar a conversão.
Os LEDs devem então acender numa combinação digital que corresponda a um valor aproximadamente metade de 256 que é a conversão máxima.
Se, por exemplo os LEDs estiverem acesos na sequência 01001000 temos o valor 136.
Lembre-se que a escala digital deste conversor vai de 00000000 (0 decimal) a 11111111 (255 decimal) com 256 valores possíveis.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - ADC0804 - Circuito integrado, conversor A/D de 8 bits
LED1 à LED8 - LEDs vermelhos comuns
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 10 k ohms
R2 à R9 - 330 ohms
P1 - 47 k ohms - potenciômetro
Capacitor:
C1 - 220 pF - cerâmico ou styroflex
Diversos:
S1 - Interruptor simples
Placa de circuito impresso, fonte de alimentação de 5V, fios, solda, etc.
