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Lendo ângulos com um potenciômetro através de um PIC

Por João Lucas de Oliveira Torres 09 de Abril de 2011

Sobre o Autor
Aluno do segundo ano do curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Ceará, bolsista de Inovação Tecnológica do CNPq, foi medalhista de ouro por duas vezes e uma vez prata da Olimpíada Brasileira de Astronomia. Têm interesse por diversas áreas doconhecimento, como física, matemática, astronomia, cosmologia, eletrônica, programação, mecânica e outras. Atualmente está envolvido com uma pesquisa em sensoriamento remoto para agricultura utilizando redes de sensores sem fio. Contato: joao.lucas.torres@gmail.com

Sobre este trabalho
Este trabalho tem como objetivo ilustrar de maneira didática a utilização de um potenciômetro para ler ângulos, fazendoassim uso do conversor analógico digital e da biblioteca de controle para LCDs disponível para o microcontrolador no compilador CCS.

Materiais
O microcontrolador utilizado nesse projeto foi o 18f2550 da Microchip, esse microcontrolador pode ser substituído por outro que possua conversor analógico para digital e uma porta B, bastando fazer algumas modificações no firmware apresentado adiante. Opotenciômetro é do tipo genérico rotacional e linear (10K ohm), o fato de o potenciômetro ser linear será bastante útil, pois facilitará alguns cálculos. O LCD utilizado é um tipo comum 16x2, a referência do usado aqui é MGD1602B-FL-YBS. Alguns itens diversos também são necessários, com um cristal oscilador de 20MHz, regulador de tensão e componentes passivos, porém como esse projeto visa àexplicação de alguns periféricos do microcontrolador é pré-suposto que o leitor já tenha o conhecimento prévio de como utilizar esse tipo de dispositivo, sendo assim, uma pequena plataforma de uso genérico desenvolvida pelo autor foi usada para a conexão dos diversos componentes.

O potenciômetro
“Um potenciômetro é um componente eletrônico que possui resistência elétrica ajustável. Geralmente, éum resistor de três terminais onde a conexão central é deslizante e manipulável. Se todos os três terminais são usados, ele atua como um divisor de tensão.”, Definição de potenciômetro pela Wikipédia. Em sua grande maioria, os potenciômetros se distribuem em duas categorias, deslizantes e rotacionais, e as categorias dividem-se em tipos, linear, logarítmica, anti-logarítmica e outras. Quanto àcategoria, deslizante (figura 1) quer dizer que o eixo de controle do potenciômetro desliza sobre o mesmo a fim de alterar a resistência entre os terminais. Rotacional (figura 2) nos diz que o eixo de controle gira em torno de si para modificar a resistências entre os terminais.

Figura 1.

Figura 2.

Quanto ao tipo, linear, logarítmica ou anti-logarítmica, refere-se à taxa de variação daresistência em função da variação do ângulo ou posição do eixo de controle. Como podemos ver na figura abaixo.

A curva 1 representa o gráfico da variação da resistência em função do ângulo rotacionado em um potenciômetro linear, a curva 2 é o equivalente para o potenciômetro logarítmico e a curva 4 é o equivalente para o potenciômetro anti-logarítmico.

Ângulo em função da leitura do ADC(Conversor Analógico Digital)

Lista de equações.

Potenciômetro visto como um divisor de tensão. Figura 3.

R=R2: Resistência inferior do potenciômetro. a: Ângulo de rotação do potenciômetro tendo como referência a posição onde R2 é igual a zero. K: Taxa de variação da resistência em função da rotação, melhor explicado adiante. Vcc: Tensão de alimentação do potenciômetro, 5 volts nesse caso. Vs:Tensão de saída no terminal do meio do potenciômetro. I: Corrente que flui pelo potenciômetro. ValADC: Valor lido pelo Conversor Analógico Digital.
n: Número de bits usado pelo ADC.

Sendo constante a taxa de variação da resistência em função da rotação do eixo de controle de um potenciômetro linear, podemos escrever (I); logo o diferencial do ângulo é (II); integrando em ambos os lados como...
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