Medicao de sinal AC de baixa amplitude (mV)

[daniellp]

Diletos...

Embora esteja ausente há muito daqui, pois tenho vivido no mundo analógico atualmente, estou precisando de uma ajuda. Estou há alguns dias batendo cabeça para conseguir condicionar um sinal AC para medi-lo com um microcontrolador. O problema é que este sinal varia de 0 a 1000mVpp @1kHz. Preciso fazer a retificação do mesmo e, pelo fato do sinal ser de intensidade muito baixa, isso não pode ser feita pelas vias convencionais, apenas com diodos, pois não superaria a tensão de junção do mesmo.

Encontrei diversos circuitos na internet alegando fazer está retificação (retificadores de precisão) e, de fato, alguns até funcionaram, mas sempre depois dos 100/150mV quando eu preciso que a medição seja feita a partir de 20mV, no mínimo. Outro problema é que, muitos destes circuitos que eu testei possuem resposta não linear, apresentando um déficit no valor quando o sinal é baixo e estabilizando lá pelos 500mV.

Existem alguns circuitos integrados dedicados para estas funções (conversores RMS to DC) mas eles, além de custarem bem caro (algo em torno de R$200,00 a peça), normalmente são limitados ao range de 0 a 200mVRMS (preciso que vá até 354mVRMS, que seria 1000mVpp).

Algum de vós teria algum circuito ou sugestão certificadamente funcional para esta função?

Como parâmetros, a tensão de alimentação disponível para um possível condicionador de sinais e de +-5V simétricos, então amplificar o sinal para depois condicioná-lo aparentemente está fora de questão, sem mencionar que, ao se amplificar o sinal se perderá a precisão do ADC nos sinais de baixa amplitude.

Lembrando que tudo que está no Google eu já testei... Nada me atendeu adequadamente...

Obrigado a todos...

Daniel.

[xultz]

O que eu iria te sugerir é um retificador ideal feito com diodo e amplificador operacional, mas se você já testou tudo o que está no Google, quem sou eu prá sugerir qualquer coisa...

[daniellp]

O que eu iria te sugerir é um retificador ideal feito com diodo e amplificador operacional, mas se você já testou tudo o que está no Google, quem sou eu prá sugerir qualquer coisa...

Pois então... Estes retificadores ideais só são ideais na teoria... a prática não é bem assim... entre 0 e 50mV acontece alguma coisa inexplicável que eu não consigo explicar... inicialmente imaginei poder ser a carga do circuito de medição (embora a entrada do ADC seja da ordem de mega ohms). Coloquei um buffer com AmpOp JFet (impedância de entrada na ordem de um putilhão de ohms e não mudou nada...

Pelo tempo (e paciência) que eu já perdi nisso o RMS-to-DC está começando a ficar barato...

Abraço

Daniel.

[andre_luis]

Outro problema é que, muitos destes circuitos que eu testei possuem resposta não linear, apresentando um déficit no valor quando o sinal é baixo e estabilizando lá pelos 500mV.l

Poderia ser a corrente de polarização do diodo muito baixa? Dependendo do valor, pode estar na região não-linear (joelho), então experimenta diminuir o resistor em série até o limite de quanto a saida operacional suporta, ou procurar no Google por alguma solução pra isso..rs.

[xultz]

Você usou um ampop com funcionamento rail-to-rail, ou então usou alimentação simétrica? É importante se atentar que nenhum ampop funciona bem quando as entradas estão com tensões muito próximas da alimentação.

[MOR_AL]

Olha.
Acho que o seu problema tem solução... e até mais simples do problema que eu enfrentei ao projetar o meu medidor de resistência série equivalente (ESR, ou RSE).
No vídeo a seguir, eu descrevo o tal medidor. Independente de sua dúvida, sugiro assisti-lo todo.
Uma solução para o seu problema se encontra em t = 18 minutos. MAS....

https://www.youtube.com/watch?v=8teawhRuQTQ

Se o seu sinal for senoidal, até poderia substituir o estágio de ganho transistorizado por um operacional.
Outro detalhe é que provavelmente, você terá que abordar o seu problema em duas etapas, ou duas faixas de operação da tensão a ser medida E estas duas faixas terão que possuir uma parte em comum e precisaria atuar na programação com alguma histerese.
Antes de projetar o meu circuito, eu pesquisei no tio "Google" e encontrei muitas ideias interessantes. Dificilmente uma solução apresentada no Google é a mais adequada para o seu problema. Tem que aproveitar a ideia mais que a solução.
Eu fiz isso em outro projeto (medidor de deslocamento com o núcleo de bobinas (LVDT). Cheguei a diversos circuitos muito interessantes, porém só simulei no PC. Não cheguei a montar e testar.
Bons projetos.
MOR_AL

[edsont]

Eu tive um problema de não linearidade com sinal da ordem de 8 uV com alta impedância. Tentei vários Amp Ops e só consegui resolver com o OPA2333. Nos catálogos temos muitas opções mas é difícil encontrar para comprar mesmo importando (o que foi o caso do OPA2333).

[daniellp]

Você usou um ampop com funcionamento rail-to-rail, ou então usou alimentação simétrica? É importante se atentar que nenhum ampop funciona bem quando as entradas estão com tensões muito próximas da alimentação.

Eu usei um OP07C, mas alimentei ele com +8V-0-8V (simétricos), bem longe do nível de sinal que estou trabalhando... não acredito que seja por não ser IORtR.

Olha.
Acho que o seu problema tem solução... e até mais simples do problema que eu enfrentei ao projetar o meu medidor de resistência série equivalente (ESR, ou RSE).
No vídeo a seguir, eu descrevo o tal medidor. Independente de sua dúvida, sugiro assisti-lo todo.
Uma solução para o seu problema se encontra em t = 18 minutos. MAS....

https://www.youtube.com/watch?v=8teawhRuQTQ

Se o seu sinal for senoidal, até poderia substituir o estágio de ganho transistorizado por um operacional.
Outro detalhe é que provavelmente, você terá que abordar o seu problema em duas etapas, ou duas faixas de operação da tensão a ser medida E estas duas faixas terão que possuir uma parte em comum e precisaria atuar na programação com alguma histerese.
Antes de projetar o meu circuito, eu pesquisei no tio "Google" e encontrei muitas ideias interessantes. Dificilmente uma solução apresentada no Google é a mais adequada para o seu problema. Tem que aproveitar a ideia mais que a solução.
Eu fiz isso em outro projeto (medidor de deslocamento com o núcleo de bobinas (LVDT). Cheguei a diversos circuitos muito interessantes, porém só simulei no PC. Não cheguei a montar e testar.
Bons projetos.
MOR_AL

Cara, valeu mesmo... Ainda não consegui assistir (shame on me)... até porque esse meu projeto é hobby e vai indo ao sabor do vento... Mas assim que der uma aliviada eu assisto na íntegra.

Eu tive um problema de não linearidade com sinal da ordem de 8 uV com alta impedância. Tentei vários Amp Ops e só consegui resolver com o OPA2333. Nos catálogos temos muitas opções mas é difícil encontrar para comprar mesmo importando (o que foi o caso do OPA2333).

Terrível mesmo... Tenho dó de quem vive (ou tenta viver) de desenvolvimento aqui no Brasil.

Um dos problemas que eu percebi foi justamente a tensão de OffSet dos OpAmp´s que eu tenho aqui disponíveis (nada muito elaborado, pois só trabalho com áudio). O melhor deles tá na casa dos mV. Já providenciei alguns OpAmp´s melhores, de precisão (OPA2277 e OP284E), com tensão de OffSet da ordem de uV, alimentação simétrica e IORtR. Devem chegar no meio do mês que vem. Além disso estou testando alguns outros circuitos, que peguei de multímetros True RMS da década de 70. Estes circuitos se mostraram mais estáveis que os retificadores de precisão não tão precisos assim. Ele tem alguns filtros e outros paranauês que deixam ele mais estável.

Mesmo assim comprei os famigerados RMS-to-DC (AD8436A) e vou fazer uma versão com eles. São mais caros, mas acredito que sejam infinitamente melhores em questão de precisão.

Agora eu estou com outra onça... mas esta eu vou expor no lugar certo, lá nos tópicos de STM32...