Question

Dado um sensor de temperatura LM35, com faixa de operação de -55 °C até 150 °C, com saída linear de operação de 10 mV/°C, projetar um circuito de condicionamento com amplificadores operacionais que realize a conversão da faixa de saída do sensor para uma faixa de 0 à 5 V, sendo o circuito proposto pela Figura 1:

Figura 1: Circuito amplificador para condicionamento do sinal do sensor de temperatura.

Para o circuito dado, o estudante deverá calcular os ganhos dos dois estágios e com isso, apresentar o cálculo dos resistores para que a relação entre entrada e saída seja linear, assim:
A faixa de operação do sensor é de -55 °C até 150 °C, com uma saída de 10 mV/°C, considerando que então, o sensor irá produzir um sinal elétrico com variação de 10 mV para cada grau entre -55 °C e 150 °C que será aplicado na entrada do circuito de condicionamento, identificado como Vin e que na saída do circuito de condicionamento, identificado como Vout, deve ser fornecida uma tensão proporcional variando entre 0 V e 5 V para a variação e temperatura dada. Na Figura 2 é possível verificar esta relação de proporcionalidade.

Figura 2: Proporção entre a temperatura e a tensão de saída.

O estudante deve calcular a faixa de tensão que ocorre na saída do sensor, proporcional à temperatura e que será aplicada à entrada Vin do circuito, e, a partir deste valor realizar o dimensionamento dos resistores para que o sinal seja de 0 à 5 V em Vout.
Considere Rf1=100 k Ohms e a tensão no ponto A variando de 0 à -5 V.

Answer 1

A faixa de tensões de entrada foi assumida entre 0 V e 2,05 V, baseado nisso, os valores dos resistores são: $R_2=R_{f1}=R_{f2}=100k\Omega, R_1=39k\Omega$.

Como se calcular as resistências do circuito amplificador?

Os dois estágios do circuito são amplificadores inversores, os quais, além de amplificar ou atenuar o sinal, mudam sua polaridade. Se a tensão no ponto A varia entre 0 V e -5 V, e a tensão entre o ponto B deve variar entre 0 V e 5 V, aplicando a expressão do ganho do amplificador inversor tem-se:

$\frac{V_o}{V_a}=-\frac{R_{f2}}{R_2}\\\\\frac{5V}{-5V}=-\frac{R_{f2}}{R_2}\\\\-1=-\frac{R_{f2}}{R_2}\\\\R_{f2}=R_2$

Podemos adotar, para homogeneizar componentes:$R_{f2}=R_{f1}=R_2=100K\Omega$

Se o sensor medirá temperaturas entre -55 °C e 150 °C, e sua sensibilidade é de 10 mV por cada grau Celsius, sua tensão de saída estará entre -0,55 V e +1,5 V. Podemos assumir que essa faixa de tensões é deslocada e a tensão de saída do sensor está entre 0 V e 2,05 V. Podemos aplicar a fórmula do ganho do primeiro estágio para obter o valor de R1:

$\frac{R_{f1}}{R_1}=\frac{V_A}{V_{in}}\\\\R_1=R_{f1}\frac{V_{in}}{V_A}=100K\Omega\frac{2,05V}{5V}=41k\Omega$

Vamos adotar o valor normalizado $R_1=39k\Omega$. O circuito ficará como o da imagem adjunta.

Saiba mais sobre o amplificador inversor em https://brainly.com.br/tarefa/24144921

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