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Circuito de Entrada Analógica Isolada para Arduino

Componentes e Materiais

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Software

Sobre o Projeto

Sinais de sensores industriais (0–5V, 4–20 mA) sofrem com ruído (EMI, surtos, loops de terra). A solução robusta: isolamento galvânico total entre sensor e Arduino, com alimentação isolada para o lado de campo.

Princípio de Funcionamento

  1. Lado de campo (isolado): Transformador alimenta LM7808 → 8V estáveis. Sinal de entrada (tensão 20mV–5V ou corrente 4–20mA via jumper W1 + resistor 250Ω) entra no LM331 configurado como conversor V/F (ganho ≈ 1 kHz/V ajustado por P1).
  2. Isolamento: Saída de frequência do LM331 (onda quadrada) aciona LED interno do 4N25. Fototransistor do 4N25 conduz no lado do Arduino.
  3. Lado Arduino: Coletor do 4N25 → pino D5 (T1/PD5) com pull-up 2.2kΩ a 5V. Arduino mede frequência com Timer1 (biblioteca FreqCounter).

Medição de Frequência vs Período

Duas abordagens:

Código Arduino

#include <FreqCounter.h>

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Entrada analógica optoisolada");
}

long int frq;

void loop() {
  FreqCounter::f_comp = 0;          // Compensação zero
  FreqCounter::start(1000);         // Gate 1000 ms
  while (FreqCounter::f_ready == 0); // Aguarda fim
  frq = FreqCounter::f_freq;        // Lê frequência
  Serial.println(frq);              // Envia via serial
  delay(100);
}

Calibração

    li>Aplique tensão conhecida (ex: 1.000V) na entrada.
  1. Ajuste potenciómetro P1 até ler ~1000 Hz no monitor serial.
  2. Verifique linearidade em 0.5V, 2.5V, 5.0V.
  3. Para 4–20 mA: insira jumper W1 (resistor 250Ω), aplique 4 mA → ~400 Hz, 20 mA → ~2000 Hz.

Esquema Elétrico

Ver secção Schematics: entrada → divisor/ponte → LM331 → 4N25 → Arduino D5. Alimentação isolada via transformador + LM7808. Para entrada 10V, troque LM7808 por LM7815 e ajuste transformador.

Vantagens

Processo de manufatura

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