ADC ou AD? Aprenda o que é um Conversor Analógico Digital!
O que você sabe sobre conversor analógico digital? Sabe o que são sinais elétricos? Qual a diferença entre sinal analógico e sinal digital? Se você não sabe alguma dessas respostas, fique tranquilo porque o Mundo da Elétrica vai respondê-las e falar muito mais sobre conversores analógicos digitais. Então, vamos lá pessoal!
Sinal Elétrico: o que é?
Para falar do conversor analógico digital, também conhecido como Analog Digital Converter (ADC) ou Conversor AD, precisamos primeiro explicar o que é um sinal elétrico.
Um sinal elétrico pode ser definido como a utilização da tensão ou corrente elétrica para representar alguma informação. Ou seja, você transforma uma grandeza física qualquer em tensão ou corrente.
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Geralmente, a informação que produz o sinal analógico é algo que vem do mundo real como por exemplo, o som, a temperatura, a umidade, a pressão, o pH ou várias outras medidas físicas e químicas.
Para fazer essa transformação de grandezas físicas, utiliza-se os sensores e transdutores como por exemplo, um microfone, um LDR, resistores NTCs, PTCs, dentre outros.
Qual a diferença entre sinal digital e sinal analógico?
O sinal digital assume apenas dois valores como por exemplo, ligado ou desligado, 0 ou 1, 0V ou 5V. É como um interruptor de uma lâmpada, ou está acionado ou não.
O Sinal Digital apresenta somente dois valores, ligado ou desligado por exemplo!
Já o sinal analógico é diferente, porque ele pode ter qualquer valor entre dois limites. Uma temperatura pode variar entre -10 e +40 graus, por exemplo, passando por qualquer valor neste intervalo, como 3.89ºC ou 27ºC.
O Sinal Analógico apresenta qualquer valor entre dois limites!
As variações de temperaturas, as ondas sonoras, as variações de luminosidade e todos os outros sinais que vem da natureza são analógicos! Aí que entra a necessidade do conversor analógico digital.
Um processador só entende sinais digitais, porém, ele precisa receber a informação que vem do ambiente. Como fazer então um processador saber qual a luminosidade em um ambiente por exemplo?
Exemplo de Aplicação
Para que você entenda melhor, vamos demonstrar um exemplo e explicar. Nós utilizamos o painel solar de uma luminária portátil como sensor de luminosidade,.
A tensão elétrica na saída deste painel solar varia de 0 a 6V, aproximadamente. Ela fica em 0V quando está completamente tampada ou quando está escuro, e fica com pouco mais de 6V quando está muito claro, como no sol por exemplo.
Tensão da Placa Solar com Iluminação natural!
Para conectar o sinal analógico da placa solar, usamos um Arduino. A placa do Arduino já tem um conversor analógico digital, mas nós achamos melhor utilizar um shield de conversor AD para ligar o painel solar. Para quem não sabe, o shield é um módulo que estende a capacidade do Arduino.
E através de uma placa de expansão, nós conseguimos ligar mais shields na placa de Arduino. Conectamos o shield do conversor AD e também o shield do display, para mostrar os valores já convertidos.
Placa de Expansão com Shields!
Algumas das vantagens de utilizar um shield de conversor AD como este, é que ele tem proteção de até 24V na entrada!
A célula solar que usamos, por exemplo, pode dar mais de 5V se estiver muito claro. Porém, ligando-a no shield não é necessário se preocupar com isso e nem fazer um circuito para proteger ou condicionar o sinal de entrada, pois isso já vem no shield.
Uma outra vantagem deste shield é que o conversor AD que vem nele é de 16 bits. Ele tem mais resolução do que o conversor do Arduino, que é de 10 bits.
Além disso, você também pode ligar vários shields usando a placa de expansão, tendo até 16 entradas analógicas usando apenas 2 pinos de comunicação do Arduino! Assim, o seu circuito se expande muito de forma bem fácil.
Medição da Placa
Com a célula solar conectada ao conversor AD, usamos um osciloscópio para ver o sinal que entra no conversor AD.
O osciloscópio digital que usamos tem uma cor diferente para cada canal. Como ele tem dois canais, nós conectamos um canal à tensão que sai da célula solar e entra no conversor AD. Já o outro canal, conectamos à um pino de saída digital do Arduino.
O que o conversor AD faz é transformar o valor da tensão na entrada em um número dentro do processador.
Como a célula solar pode gerar uma tensão maior que 5 V, configuramos o shield do conversor para permitir tensão de 0 a 24V.
O programa que fizemos para o Arduino lê o valor da tensão no conversor AD mais de 800 vezes por segundo, transformando a tensão em um número!
Cada pulso no sinal verde que está na tela do osciloscópio é o AD realizando uma leitura do sinal analógico e transformando em um número.
Pulsos no Osciloscópio e leitura do Sinal Analógico!
Se a tensão for 0V o conversor AD vai gerar o número 0, e se a tensão for 24V o conversor AD vai gerar o número 4096. Com isso, valores de tensão de 0 a 24V vão gerar números entre 0 e 4096.
Com isso, é possível que o processador entenda a tensão na entrada e como ela se comporta, realizando tarefas e controles com base nessa variação.
É assim que funcionam os controladores de temperatura digitais, os termômetros digitais, as balanças eletrônicas e vários outros circuitos que medem grandezas físicas, apresentando os seus valores em um display.
Estes circuitos precisam converter o sinal analógico em digital para que ele seja processado!
O conversor analógico digital também tem muitos outros parâmetros importantes a serem entendidos como por exemplo, a taxa de amostragem, resolução em bits, precisão, relação sinal/ruído e vários outros.
Inclusive, existem processadores dedicados para o processamento de sinais, que são os DSPs ou “Processadores de Sinais Digitais”. Eles facilitam o processamento de sinais e estão presentes em muitos equipamentos que utilizamos.
No canal do Mundo da Elétrica no Youtube nós já fizemos uma demonstração de um conversor AD funcionando em um sistema prático! Para te ajudar a ver esse funcionamento, vamos deixar o vídeo aqui embaixo. Aproveite para também deixar o gostei e se inscrever para nos acompanhar!
O que achou desse conversor? Compartilhe este artigo e nos dê a sua opinião. Se tiver ficado alguma dúvida, pode comentar sem medo, que te responderemos com prazer! E se quiser continuar aprendendo elétrica, é só continuar acompanhando o Mundo da Elétrica!
Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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