terça-feira, 4 de março de 2014

Conversor RMS-DC para o Multímetro

Aproveitando o feriado de carnaval, montei um conversor para medir tensão AC RMS com meus multímetros digitais:

Conversor RMS DC
O painel ainda precisa ser desmontado para colocar as legendas do painel feitas no PC (como o aparelho de baixo). Por enquanto ficam as que fiz com caneta mesmo.

O circuito é o seguinte:

Esquema conversor RMS DC

Nada demais aí, apenas juntei duas idéias do manual do AD736: Um circuito atenuador de alta impedância (figura 25 do manual) e o circuito alimentado por uma bateria de 9V (figura 28 do manual). Para o atenuador usei os resistores que retirei do medidor valvulado do post anterior. Tive que associar os resistores de forma a conseguir os valores certos (900k, 90k, 9k e 1k). Com os valores mostrados a impedância de entrada fica em 1M, mas seguindo o esquema do manual dá pra conseguir 10M.

Como o CI AD736 vem calibrado de fábrica para 0,3% (típica) e os resistores do atenuador são de 0,5% de tolerância a precisão fica melhor que 1% (para onda senoidal) até 1kHz aproximadamente, ou uns 2% até uns 10kHz (o manual diz 33kHz com 200mV na entrada, mas só testei até 10kHz). Para precisão melhor recomendo trocar o AD736 por um LTC1968 que vai até 150kHz  (com erro de 0,1%). Sem esquecer de contar, no final, com a precisão do multímetro também (Meu Icel tem 0,5% de precisão na escala de 200mV).

Meu circuito foi pensado para medir a potência de saída de amplificadores de áudio, em uma carga de 4 ou 8 Ohms. Com o valor da tensão da saída é só usar a fórmula: P = V^2/Zout pra achar a potência. Para medir valores AC RMS + componente DC os capacitores C1 e C5 devem ser retirados do circuito com um "curto" no lugar. Por falar em C1, usei um superdimensionado (para 1600V), mas poderia ser um para 500V. O manual não especifica qual o tipo de capacitores usar no conversor, mas normalmente se usa capacitores de Tântalo. Como só tinha capacitores SMD deste tipo e de 10uF x 16V tive que fazer uma associação de três para conseguir os 30uF necessários. Eles foram montados na parte de baixo da placa:

Capacitores de Tântalo SMD

Lembrando que o conversor AD736 possui maior precisão em frequências entre 50Hz e 1000Hz. Fora dessa faixa a precisão vai caindo. Além disso o "crest factor" (valor de pico/valor RMS) da forma de onda degrada ainda mais esta precisão. Normalmente os multímetros com o tal de "True RMS" informam essa degradação lá nas letrinhas miúdas do manual (isso quando informam) e muita gente nem sabe da existência desse erro.

Para testar o funcionamento liguei o aparelho no meu multímetro (ICEL MD-6111) na escala de 200mV e como fonte de tensão AC usei meu celular com o app "Waveform Generator Demo":

Conversor RMS para DC - Testes

Para comparação liguei também meu osciloscópio digital com a medida de tensão RMS ativada. As medidas bateram até o limite superior de frequência do app, com um erro bem pequeno. O ideal seria usar um fonte AC de precisão, mas não é tão fácil conseguir uma. Algo que preciso colocar é um LED no painel para indicar quando o aparelho está ligado. Do jeito que está eu esqueci ele ligado e só fui perceber no outro dia.

E pra finalizar, dei uma pesquisada na web pra ver se alguém já tinha feito algo semelhante e encontrei o do Richard Cappels que usa um AD737 (um AD736 sem o buffer na saída).

2 comentários:

  1. ai mano da pra ligar a saida dese circuito em arduino? tu tem algum codigo pra medir as tensoes? no caso seria mostrado as tensoes da entrada

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  2. Olá Rodrigo. Estou tentando fazer um circuito para medir o valor rms da corrente que alimenta um grande retificador trifásico. Para transformar o sinal de corrente em um sinal de tensão, uso um transdutor hall. No entanto, não estou conseguindo fazer o AD736 operar. Ele está reproduzindo na saída o mesmo sinal de entrada. Assim, por exemplo, se o sinal de entrada é alternado, com semiciclos positivos e negativos, o sinal de saída acompanha o de entrada. Será que o CI está defeituoso?
    Aproveito para sugerir um pequena (mas importante) correção. Onde você falou para curto-circuitar o capacitor C5, acho que se referia ao C6. Correto?
    Saudações!

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3. Não, eu não posso consertar os seus aparelhos!

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