Ajuste da Saída Analógica do Arduino Due para Correspondência com Faixa de Entrada

Componentes e Materiais

Sobre o Projeto

Este projeto visa alterar a saída analógica do Arduino Due para ter uma faixa igual à de entrada.

O Arduino Due não possui saída de tensão analógica de 0 V a Vref, mas de 1/6 a 5/6 da tensão de referência, ou seja, 0.55 V e 2.75V com Vref = 3.3 V. Isso também é confirmado pela Atmel (ver bibliografia 1).

A faixa de tensão de saída do DAC é de apenas 2.75 - 0.55 = 2.2 V, com resolução de 2.2 / 4095 = 0.5372 mV.

Um amplificador diferencial simples, realizado com um amplificador operacional, é usado para remover o offset de 0.55 V e amplificar o sinal de saída para atingir o valor desejado. A figura 1 mostra o esquema deste circuito.

Para gerar a tensão Vp = 0.55 V, que é o valor mínimo do DAC, usa-se o divisor formado por R3, R4 e Rp. O trimpot Rp é usado para ajustar Vp de forma a ter um valor de saída próximo a 0 V correspondente ao número 0 enviado ao DAC. Com uma única fonte de alimentação, nunca se obtém exatamente 0V, mas aproxima-se de alguns mV, cerca de 8 no meu protótipo.

O amplificador diferencial tem o seguinte ganho:

G = Vo/(Vi-Vp) = R2 / R1

Basta alterar o ganho para uma tensão de saída diferente, mas menor que 4 V.

Com ganho G = 3.3 / 2.2 = 1.5, a saída deste circuito tem a faixa desejada de 0 a 3.3V.

Recomenda-se usar resistores com tolerância de 1% ou menos, particularmente para os quatro resistores do amplificador. Não use amplificadores operacionais como LM741, LM1458, TL081 e outros que não são adequados para fonte única. Se for necessária tensão máxima de saída acima de 3.3 V, é essencial usar um amplificador operacional rail-to-rail como TLC2272 ou equivalente.

Esquemáticos