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Correção da legenda do barramento de pinos.

 Adição de esquema do AI de 3 AmpOp e equação do ganho. Ajustes menores.
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Shield Amplificador de Instrumentação
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O Shield Amplificador de Instrumentação foi desenhado para aquisição de dados de sinais de baixa intensidade com um Arduino em um sistema de alto desempenho e baixo custo. Permite a amplificação de sinais negativos, que, através de um bit de sinal e um retificador ideal, duplica a resolução da conversão analógica digital.
O Shield Amplificador de Instrumentação foi desenhado para aquisição de dados de sinais de baixa intensidade com um Arduino em um sistema de alto desempenho e baixo custo. Permite a amplificação e coleta de sinais negativos utilizando o Arduino.
As entradas do amplificador, além do terra e as alimentações +5V e -5V estão dispostas de forma a facilitar a criação de circuitos condicionadores de sinais para aplicações específicas.
As entradas do amplificador, além do terra e as alimentações +5V e -5V estão dispostas de forma a facilitar a criação de circuitos condicionadores de sinais para as mais gerais das aplicações.
Este projeto foi desenvolvido pelo Setor de Eletrônica do Instituto de Física e do Centro de Tecnologia Acadêmica da UFRGS para apoiar as atividades do curso de Instrumentação Física oferecido para alunos de Bacharelado em Engenharia Física.
Este projeto foi desenvolvido pelo Setor de Eletrônica do Instituto de Física e do Centro de Tecnologia Acadêmica da UFRGS para apoiar as atividades do curso de Instrumentação Física oferecido para alunos de Bacharelado em Engenharia Física. Entretanto o projeto pode ser reproduzido por qualquer interessado.
Este repositório contém os arquivos fonte do esquemático e placa de circuito impresso em projeto [KiCAD](doc/hardware/KiCAD/). Para conveniência o diagrama está disponível em [formato PDF](doc/hardware/KiCAD/esquema_shield_AI.pdf).
......@@ -29,7 +29,7 @@ Características
* forte rejeição de modo comum;
* ganho ajustável através de um resistor;
* fonte dupla: amplificação e leitura de sinais negativos.
* duplica a resolução da conversão analógica digital do microcontrolador Atmega328 pela adição de bit de sinal;
* bit adicional para a conversão analógica-digital do microcontrolador do Arduino (pela adição de bit de sinal);
* duas saídas unipolares:
* unipolar positiva - V_pos (A0);
* retificada - V_ret (A1) e bit de sinal (pino 2 digital);
......@@ -45,7 +45,7 @@ Características
* 1 un TL341 - Regulador de tensão
* 4 un LM358 (dip 8 pinos) - Amplificador operacional duplo
* 1 un ICL7660
* 1 un ICL7660
* Resistores, diodos e capacitores
Próximos passos
......@@ -54,52 +54,64 @@ Próximos passos
* Ensaios/testes de desempenho
* Cada saída (A0 e A1)
* Listagem completa dos componentes
* Incluir fórmula de ganho
* Incluir arquivos para usinagem da placa com a Fresadora PCI João-de-Barro
* Descrever uso dos jumpers
Documentação
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### Desenvolvimento
Esquemático do amplificador em [PDF](doc/hardware/KiCAD/esquema_shield_AI.pdf) e esquemático e placa de circuito impresso em projeto KiCAD disponível em [doc/hardware/KiCAD/](doc/hardware/KiCAD/).
Esquemático do amplificador em [PDF](doc/hardware/KiCAD/esquema_shield_AI.pdf) e esquemático e placa de circuito impresso em projeto KiCAD disponível em [doc/hardware/KiCAD/](doc/hardware/KiCAD/). Este projeto utiliza um amplificador de instrumentação com a topologia de 3 amplificadores operacionais conforme ilutrado na figura 1.
![Esquemático](doc/hardware/esquema-AI.svg)
__Figura 1__: Esquemático de amplificador de instrumentação típico com topologia de 3 amplificadores operacionais.
Fonte da Imagem: [Wikimedia commons](https://en.wikipedia.org/wiki/File:Op-Amp_Instrumentation_Amplifier.svg)
Ver também:
* [Funcionamento e calibração](/doc/hardware/funcionamento_e_calibracao.md) do circuito: detalhamento do funcionamento dos elementos do circuito e sua calibração para obter melhores resultados;
* [Funcionamento e calibração](/doc/hardware/funcionamento_e_calibracao.md) do circuito: detalhamento do funcionamento dos elementos do circuito e sua calibração para obter melhores resultados;
* [Orientações de design](/doc/hardware/guias_design.md) da placa: orientações utilizadas para desenhar a placa de circuito impresso.
### Uso
### Uso
As placas montadas para as atividades didáticas do IF/UFRGS utilizam resistores de R1=R2=R3 39Kohms. Neste caso, o ganho diferencial (G_d) do amplificador de instrumentação é dado por
G_d=1+(2*R_1)/(R_ganho).
Abaixo estão indicadas as posições dos sinais de entrada, do resistor de ganho e das alimentações. Existem pinos posicionados convenientemente para a utilização de osciloscópios.
Abaixo estão indicadas as posições dos sinais de entrada, do resistor de ganho e das alimentações. Existem pinos convenientemente posicionados para a utilização de osciloscópios.
![Legenda Placa](doc/hardware/placa_legenda_tela.png)
__Figura 2__: Legenda dos pinos e conexões do Shield Amplificador de Instrumentação.
O sinal de V_ret deve ser combinado com o resultado do bit de sinal enviado para o pino digital 2. O bit de sinal estará em estado baixo (0V) para tensões de saída negativas e estado alto (+5V) para sinais positivos.
Detalhes dos conectores dos sinais de entrada, alimentações e resistor de ganho:
![Detalhe conectores](doc/hardware/legenda_detalhe_entradas.png)
Estes conectores permitem a criação de placas especializadas para condicionamento de sinal de diferentes sensores. O alinhamento dos pinos é padrão, permitindo a criação de protótipos utilizando placas de ilhas que façam uso dos pinos digitais de 0 a 7 e todos os analógicos. Os pinos de 8 a 13 não seguem o padrão de espaçamento, requerendo furação diferenciada.
__Figura 3__: Detalhe do barramento do amplificador.
Estes conectores permitem a criação de placas especializadas para condicionamento de sinal de diferentes sensores. O alinhamento dos pinos é padrão, permitindo a criação de protótipos utilizando placas de ilhas que façam uso dos pinos (do Arduino) digitais de 0 a 7 e todos os analógicos. Os pinos de 8 a 13 não seguem o padrão de espaçamento, requerendo furação diferenciada.
#### Exemplos de Código
#### Exemplos de código
Ver [Exemplos de código](exemplos/) ilustrando a utilização dos sinais em V_pos e V_ret no diretório exemplos.
Ver [Exemplos de código](exemplos/) ilustrando a utilização dos sinais em V_pos e V_ret no diretório exemplos.
#### Caracterização
Ilustração de testes de desempenho em [ensaios de caracterização](doc/ensaios/ensaios.md). (Em construção)
Licença
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Copyright 2015 Centro de Tecnologia Acadêmica, Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
Esta documentação descreve hardware aberto e está licenciada sob termos da licença de hardware aberto do CERN Ver. 1.2 ou superior.
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Você pode redistribuir e modificar esta documentação sob os termos da CERN OHL v.1.2. (http://ohwr.org/cernohl). Esta documentação é distribuída SEM QUALQUER GARANTIA EXPRESSA OU IMPLÍCITA, INCLUINDO COMERCIAIS, QUALIDADE SATISFATÓRIA OU ADEQUAÇÃO PARA UM PROPÓSITO OU USO PARTICULAR. Vejas a licença CERN OHL v.1.2 para condições aplicáveis.
Para o texto completo da licença acesse [CERN Open Hardeware License v1.2](doc/CERN_OHL_v1.2.txt).
* As folhas de dados técnicos (datasheets) dos circuitos intregrados deste circuito foram includos nesta documentação para conveniência, não estando disponíveis sob os termos da licença indicada acima. Para condições de reuso consulte os detentores dos direitos originais.
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* As folhas de dados técnicos (datasheets) dos circuitos intregrados utilizados neste projeto foram includos nesta documentação para conveniência, não estando disponíveis sob os termos da licença indicada acima. Para condições de reuso do material de terceiros consulte os detentores dos direitos originais.
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