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Órgão Eletrônico

Este é um circuito eletrônico de um órgão transistorizado, que é bem simples e tem um resultado bem interessante. Eu ressalto que ele é feito com transistores, já que a maioria dos circuitos de órgãos eletrônicos disponíveis na internet usam circuitos integrados, principalmente o 555 que é um oscilador e o 4017 que é um contador e decodificador Johnson com uma entrada e dez saídas.
Este órgão eletrônico é muito simples de construir e pode proporcionar horas de diversão especialmente para as crianças. Apesar de sua simplicidade, usando apenas 3 transistores, ele possui a opção de vibrato e dois tipos de sons, clarinete e violino. O único problema, que não é bem um problema, é que o órgão não possui um circuito de amplificador, mas isso é simples de solucionar, aqui no site tem uma infinidade de circuitos de amplificadores de áudio ou você pode conectar o órgão direto a entrada auxiliar de seu aparelho de som.

Órgão Eletrônico
Circuito do Órgão Eletrônico

O funcionamento do órgão eletrônico é bem simples, o circuito é basicamente assim:  Existe um um oscilador acoplado pelo emissor composto pelos transistores de T2 e T3. Uma onda quadrada pode ser vista a partir do coletor do transistor  T3, este sinal dá o tom de um clarinete. Sem o sinal de onda quadrada, ou seja, se pegarmos o som produzido pelos emissores do oscilador composto pelos transistores T2 e T3, o tom tem a característica de um violino.

Placa de Circuito Impresso do Órgão Eletrônico
Placa de Circuito Impresso do Órgão Eletrônico

Um sinal vibrato adicional pode ser introduzido no corcuito (veja a chave S1) a este circuito de maneira simples. A frequência do vibrato é de aproximadamente 6 Hz e a sua amplitude é determinada pela resistência R4. O valor de R4 pode variar entre 100k Ohms e 300K Ohms, experimente com diferentes valores para obter resultados diferentes.

Montagem na Placa de Circuito Impresso do Órgão Eletrônico
Montagem na Placa de Circuito Impresso do Órgão Eletrônico

As teclas do órgão eletrônico podem ser construídas com placas de metal ou mesmo no próprio circuito impresso como vemos acima. Os  trimpots de P1 até P8 ajustam a afinação de cada tom, os tons como um todo podem ser alterados mudando o valor do capacitor C4.
 
[FONTE] http://circuitsbook.com/simpleelectronicorgan.html
 

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Automático de Bateria

O módulo HC-SR04

O módulo de sensor ultrassônico HC-SR04 é comumente usado em projetos com Arduino
para realização em leituras de distâncias que podem variar entre 2 centímetros e 4 metros, permitindo uma precisão de 3 milímetros.
Baseado no envio e recebimento de sinais ultrassonicos pelos sensores, calcula a distância entre o sensor e o objeto com base no tempo entre o envio (Trigger) e o retorno (Echo) do sinal.
fonte: http://cienciaemserrinha.blogspot.com.br/2016/09/crob-aula-25-sensores-ultrassonico.html
O inicio de transmissão ocorre com um pulso de 10 us, seguido por 8 pulsos de 40 KHz, ode o sensor aguarda o retorno, determinando uma distância por meio de uma equação onde:
Distância = (Tempo Echo * velocidade do som) /2

Conexão com o Arduino

A ligação do Arduino com o módulo sensor ultrassônico é bastante simples: no modulo são encontrados 4 pinos, VCC,  Trigger, ECHO e GND.
Abaixo um exemplo de ligação do módulo em um Arduino Uno.
fonte: próprio autor

Código fonte (exemplo)

//Teste Sensor Ultrassonico
//Elaboração: Tony Emerson Marim
//=== http://mecatronizar.blogspot.com.br ===
//
// Baseado no programa original de FILIPEFLOP
//Carrega a biblioteca do sensor ultrassonico
#include <Ultrasonic.h>
//Define os pinos para o trigger e echo
#define pino_trigger 2
#define pino_echo 3
//Inicializa o sensor nos pinos definidos acima
Ultrasonic ultrasonic(pino_trigger, pino_echo);
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Lendo dados do sensor...");
}
void loop()
{
  //Le as informacoes do sensor, em cm e pol
  float cmMsec, inMsec;
  long microsec = ultrasonic.timing();
  cmMsec = ultrasonic.convert(microsec, Ultrasonic::CM);
  inMsec = ultrasonic.convert(microsec, Ultrasonic::IN);
  //Exibe informacoes no serial monitor
  Serial.print("Distancia em cm: ");
  Serial.print(cmMsec);
  Serial.print(" - Distancia em milimetros: ");
  Serial.println((float)cmMsec*10.0);
  Serial.print(" - Distancia em polegadas: ");
  Serial.println(inMsec);
  delay(1000);
}

No código acima uma leitura de distância em três unidades diferentes centímetro, milímetro e polegada e imprime os valores medidos no monitor serial do Arduino.
Para o funcionamento ideal desse módulo, faz-se necessário declarar no código fonte uma biblioteca Ultrassonic.h, que estarei disponibilizando ao final do projeto.

fonte: próprio autor

Projeto medidor de distâncias

Vamos nesse projeto fazer uso de um sensor ultrassônico para funcionar como uma trena eletrônica fazendo medidas de objetos colocados à sua frente, e mostrando em um display LCD as distâncias medidas.
Os componentes usados para a construção do projeto são:
1 Aruino (estarei usando um Arduino nano nessa demonstração)
1 protoboard
1 módulo sensor HC-SR 04
1 visor LCD 16×2
1 potênciometro 10Kohm
1 transistor 2N2222 (NPN)
2 resistores 10Kohm
1 pushbutton
1 buzzer 5VCC
cabos jumper
fonte: próprio autor
Quando o botão for acionado sinais ultrassônicos são disparados pelo sensor até localizar um objetos e calcular o tempo de retorno exibindo o valor da distância.
Existe no projeto um transistor 2N2222 tipo NPN um resistor e um potenciômetro, ambos com uma resistência de 10Kohms, responsáveis para o funcionamento do display a cada leitura. Um buzzer faz com que o usuário se atente para uma condição onde o dispositivo fica fora do alcance para medição e o retorno de toda leitura vai ser demonstrada em um visor LCD 16X2.

Para o funcionamento do visor segue um tutorial simples da ligação de um visor LCD no arduino (tutorial) onde está disponível também informações sobre a biblioteca necessária para seu funcionamento.

Esquema de ligação

Seguindo o desenho abaixo todos os componentes necessários para o funcionamentos estão expostos como sugestão para o sistema.

fonte: próprio autor

O código fonte

//Medidor com Ultrassonico e LCD
//Elaboração: Tony Emerson Marim
//=== http://mecatronizar.blogspot.com.br ===
// Variáveis do processo
int l = 255;
int PINO_TRIGGER = 9;
int PINO_ECHO = 8;
#define BUTTON 10
#define LUMIN 7
#define PINO_TRIGGER 9
#define PINO_ECHO 8
#define NOTE_A4 440
// Bibliotecas utilizadas
#include <LiquidCrystal.h>
#include <Ultrasonic.h>
// Pinagem utilizada na biblioteca do LCD
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup() {
  pinMode(BUTTON, INPUT);
  pinMode(PINO_TRIGGER, OUTPUT );
  pinMode(PINO_ECHO, INPUT );
  pinMode(LUMIN, OUTPUT);
  Serial.begin( 115200 );
  Serial.println( "Ultrasonic ranging module: ");
  // Especificação de coluna e linha na LCD
  lcd.begin(16, 2);
}
void loop() {
while(digitalRead(BUTTON) == LOW) {             // Estado da leitura enquanto sinal baixo
  analogWrite(LUMIN, 0);
  lcd.clear();
  noTone(6);
}
analogWrite(LUMIN, l);
digitalWrite(PINO_TRIGGER, LOW);            // sinal baixo no pino Trigger
digitalWrite(PINO_TRIGGER, HIGH);        // envia pulso de 10us no pino
delayMicroseconds( 100 );
digitalWrite(PINO_TRIGGER, LOW);
long duration = pulseIn(PINO_ECHO, HIGH);
long r = 3.4 * duration / 2;            // Lógica matemática da distância
float distance = r / 100.00;
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("tempo: ");
lcd.print(duration);
lcd.print(" us    ");
lcd.setCursor(0, 1);
if( duration > 38000 ) {
lcd.println("fora de alcance    ");
  tone(6, NOTE_A4);
}        // condição se duração for maior que 38ms para encontrar um obstáculo
else {
  lcd.print("dist: ");
  lcd.print(distance); lcd.println(" cm    "); noTone(6);
  }
delay( 5000 );                            // tempo ativo na LCD para leitura dos dados
}
Nesse circuito o sensor ultrassom de pois de enviar uma rajada de pulsos, calcula a distância do objeto e retorna o valor em unidades métricas para ser exibida pela LCD, que também recebe o tempo de retorno do trabalho executado. Caso o objeto esteja fora de alcance do sensor um sinal sonoro é emitido até que se torne possível encontrar o obstáculo.

fonte: prórpio autor

No vídeo abaixo é possível assistir uma demonstração do circuito em funcionamento.

Você pode encontrar para baixar a biblioteca do módulo Ultrasonic nesse LINK.
Caso seja necessário, todos os arquivos para realização do projeto encontra-se nesse LINK.

[FONTE]  http://www.mecatronizando.com.br/2016/10/medidor-de-distancias-arduino-lcd.html
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Carregador Automático de Bateria

Aqui está um carregador de baterias automático de chumbo de 12 volts que interrompe o processo de carga assim que a bateria atinge a carga total. Isso evita sobrecarga da bateria, de modo que o carregador pode ser deixado sem supervisão. LM348 OU CA3140
Se a tensão do terminal da bateria diminuir abaixo do nível definido, digamos 13,5 volts, o circuito liga automaticamente para o modo de carga.

A corrente de carga, assim como a potência do circuito, é obtida de um transformador de redução de 0 a 18 volts 2 Ampère. A baixa voltagem AC é retificada pelo retificador em ponte compreendendo D1 a D4 e tornada livre de ondulação pelo capacitor de suavização C1. Para fins de cobrança, 18 volts CC são usados ​​para alimentar o circuito, 9 volts regulados por CC do IC1 são usados.

Esquema do circuito do carregador automático de bateria

circuito de carregador de bateria automático esquemático

é usado como um simples comparador de tensão para acionar o relé. Sua entrada inversora recebe uma tensão de referência de 4.7 volts do Zener ZD, enquanto a entrada não inversora recebe uma tensão ajustável através do POT VR1. Normalmente, o pino de entrada inversora 2 obtém tensão mais alta do Zener (conforme ajustado por VR1) e saída de IC2 permanece baixo. T1 então permanece desligado mantendo o relé desligado. A corrente de carga passa para a bateria através dos contatos NC (Normalmente Conectados) do relé.

Quando a tensão do terminal da bateria aumenta para 13,5 volts, o pino 3 do IC2 obtém tensão mais alta que o pino 2 e a saída do IC2 fica alta. Isso ativa o relé e os contatos são interrompidos. Corrente de carga para o corte da bateria e o relé permanece como tal, desde que a tensão da bateria (13,5 V ou mais) mantém a tensão no pino 3 do IC2 é maior do que a do pino 2.
Configurações do carregador
Antes de conectar a bateria, ajuste a tensão de entrada para IC2 usando uma bateria totalmente carregada ou fonte de alimentação variável. Gire a chave S1 para a posição desligada e ligue a energia. Em seguida, conecte uma bateria totalmente carregada / fonte de alimentação variável para testar os pontos TP observando a polaridade. Meça a tensão de entrada no pino 3 do IC2.
Lentamente, ajuste o VR1 até que a tensão de entrada no pino 3 do IC2 aumente para 5 volts. Neste ponto, o relé deve energizar e o LED vermelho acende. Em seguida, conecte a bateria para carregar e ligue o S1. Se a bateria assumir a carga, a corrente no pino 3 do IC2 será baixa, já que a maior parte do consumo de corrente ocorre na bateria. Isso mantém o relé desligado. Quando a tensão da bateria aumenta acima de 13,5 volts, não passa mais corrente para a bateria, de modo que a tensão no pino 3 do IC2 aumenta e o relé liga.
[Fonte]  https://www.electroschematics.com/6079/automatic-battery-charger/

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TRANSMITINDO DADOS VIA LUZ USANDO LASER E ARDUINO

Atualmente alguns módulos laser permitem que os mesmos sejam controlados através de um pino de Sinal, ou seja, este mesmo pino torna possível injetar sinais no feixe de laser e utilizando-se de um receptor próprio, ou até mesmo em alguns casos uma célula fotovoltaica, é possível recuperar esses dados transmitidos por meio do feixe a vários metros de distância, quando se usa algum material para a propagação do feixe como, por exemplo, um cabo de fibra ótica há um menor risco de interferência e interrupção na comunicação, mas o princípio é o mesmo.
Já pensou como seria legal mandar mensagens, transmitir informações e até mesmo áudios através da luz? A Autocore Robótica mandou pra gente os módulos para podermos montar esse projeto e aqui vamos ensinar como fazer isso, não tudo porque áudio vai ficar para outro artigo, mas a parte de transmitir informações e mandar mensagens sim!

MATERIAL UTILIZADO:

– 2x Arduino                                          (Versão de sua preferência)
– Módulo Laser 650nm 6mm 5V       (link)
– Módulo Receptor Laser                    (link)

MONTAGEM:

TRANSMISSOR

Módulo Laser KY-008

Este módulo pode funcionar de duas formas, a primeira e mais comum é ele ligado o 5V no pino S e GND no pino (-), ou seja, ele estará sempre ligado, e bom, não é essa a ligação que precisamos, a ligação que precisamos você precisa fazer da seguinte forma:

Arduino Laser
D3 S
GND (-)
5V (+)

Ligado dessa forma temos o pino de sinal para transmitirmos qualquer coisa, lembrando que quando ligado dessa forma o laser ira parecer bem fraco se não houver algo no pino de sinal, então nada de pânico, ele não está estragado.
Quando é dito que pode ser injetado qualquer sinal, é literalmente qualquer sinal mas, claro, que não seja fora do que ele consegue trabalhar, vamos ao código.

CÓDIGO

A maneira mais simples e fácil de se transmitir dados através de um feixe de luz é a mesma para se transmitir através de um único fio, estou falando da comunicação série ou comunicação serial, em que os dados são enviados em uma sequência por um só fio, nesse caso, um só feixe.
Por se tratar de comunicação serial, vamos usar um código baseado no exemplo da biblioteca SoftwareSerial, pois queremos manter a porta Serial do Arduino livre para enviarmos o que quisermos.

  1. #include <SoftwareSerial.h>
  2. SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX (Laser (S))
  3. void setup() {
  4. // Abre a serial para enviar dados
  5. Serial.begin(57600);
  6. while (!Serial) {
  7. ; // Espera para Arduinos com ATmega32u4 (USB Nativa)
  8. }
  9. Serial.println(“Envie o que quiser!”);
  10. mySerial.begin(4800);
  11. mySerial.println(“Hello world!”);
  12. }
  13. void loop() {
  14. if (Serial.available()) {
  15. mySerial.write(Serial.read());
  16. }
  17. }

 

 RECEPTOR

Não adianta nada um sistema transmitindo dados se você não consegue recebê-los, correto? Então vamos ao receptor! O receptor é bem simples de se utilizar, usaremos o mesmo programa do transmissor porém com pequenas mudanças, pois somente precisamos receber os dados que estão chegando pelo feixe do laser, então vamos a ligação:

Módulo Receptor Laser

O módulo receptor não tem mistério algum em sua ligação, basta ligar conforme os pinos escritos em seu corpo que não há erro, ou seja, pinos VCC, OUT e GND conectados no Arduino nos pinos 5V, D3 e GND, respectivamente. Então bastará apontar o feixe para a ponta do sensor, aquele componente parecido com um “transistor transparente” para que ele consiga receber o sinal corretamente. Devido a sua sensibilidade algumas vezes não preciso o laser estar apontado diretamente em seu centro para que o sinal consiga ser recebido. Vamos ao código:

  1. #include <SoftwareSerial.h>
  2. SoftwareSerial mySerial(3, 2); // RX (OUT do Receptor), TX
  3. void setup() {
  4. // Abre a serial para receber dados
  5. Serial.begin(57600);
  6. while (!Serial) {
  7. ; // Espera para Arduinos com ATmega32u4 (USB Nativa)
  8. }
  9. Serial.println(“Aguarde pelos dados.”);
  10. mySerial.begin(4800);
  11. }
  12. void loop() {
  13. if (mySerial.available()) {
  14. Serial.write(mySerial.read());
  15. }
  16. }

 CONCLUSÕES

É totalmente possível enviar dados por meio da luz utilizando o laser, porém devido a limitações construtivas, o laser ou seu sensor possui uma velocidade máxima em que é possível enviar dados sem que comece a aparecer erros, neste caso, nossos testes não conseguiram uma recuperação significativa de dados em velocidades acima de 38400bps, por isso recomendamos velocidades mais baixas.
Outro fator importante é o meio, bom, se você está transmitindo dados de grande importância você não vai querer erros ou que eles sejam corrompidos, certo? Então mandar dados em longa distância pelo ar não é muito seguro caso você queira isso, mas e se você possuir um cabo para guiar a luz até onde quer chegar? Eis que temos o princípio de comunicação da fibra óptica!
Agora é sua vez!!
Na Autocore Robótica você vai encontrar tudo que precisa para fazer este projeto e outros também disponíveis aqui no site, visita lá! https://www.autocorerobotica.com.br/

 

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VOLTÍMETRO USANDO ARDUINO

 
Bom, vejo alguns projetos e dúvidas de pessoas que querem medir ou monitorar tensões maiores que 5V com qualquer Arduino, como todos devem saber, o conversor ADC do Arduino trabalha com tensão de no máximo 5V o que limita as medições a no máximo tal valor, logo, é preciso desenvolver algo para se trabalhar com tensões superiores.
 

MAS ANTES DE CONTINUARMOS, VAMOS A ALGUNS CONCEITOS:

VOLTÍMETRO

Aparelho utilizado para medir a diferença de potencial entre dois pontos; por esse motivo deve ser ligado sempre em paralelo com o trecho do circuito do qual se deseja obter a tensão elétrica. Para não atrapalhar o circuito, sua resistência interna deve ser muito alta, a maior possível.
Se sua resistência interna for muito alta, comparada às resistências do circuito, consideramos o aparelho como sendo ideal.
Os voltímetros podem medir tensões contínuas ou alternadas dependendo da qualidade do aparelho.
Voltímetro Ideal → Resistência interna infinita.
Fonte: InfoEscola

Sendo assim precisamos que nosso sistema de medição cause o menor impacto possível na fonte, ou origem, da tensão, para que este impacto seja o mínimo então precisaremos de uma alta resistência.

ENTÃO, COMO MEDIR?

Para este projeto definimos que queremos medir tensões de até 55V, além de ser um valor que facilita os cálculos normalmente é também uma tensão que atenderá aos mais variados projetos,  e para isso usaremos o método de Divisor de Tensão.
Como funciona um Divisor de Tensão:
O funcionamento do circuito é muito simples de compreender. Pela lei de Ohm a corrente total do circuito é definida por, onde Vo é tensão que irá para o Arduino, Vi a tensão da fonte e R1 e R2, os valores do primeiro e segundo resistor, respectivamente:

formula

Tenha sempre em mãos essa fórmula!

EXEMPLO:

Exemplo
Veja o circuito acima, temos que a entrada é 5V, R1 e R2 são resistores de 10kΩ, e na saída o valor é 2,5V, ou seja a metade da entrada, agora vamos provar que realmente a saída será a metade da entrada, o que no caso já dobraria a tensão máxima que o Arduino poderia ler, vamos aos cálculos:
Exemplo
Comprovamos que realmente teremos os 2.5V na saída se aplicarmos 5V na entrada, agora que vimos que o método realmente funciona, vamos a montagem final do circuito.

MONTAGEM

COMPONENTES NECESSÁRIOS:

1x – Arduino
1x – Display LCD 16×2 com módulo I2C
1x- Resistor de 100kΩ
1x – Resistor de 10kΩ
Protoboard e jumpers

FUNDAMENTO:

Lembra do conceito do voltímetro? Que ele deve possuir uma resistência alta para ter pouca influencia sobre a tensão a fim de se medir? Então, por isso temos que garantir que no circuito, mesmo na máxima tensão para que foi projetado, circule pouca corrente pelo Divisor, veja a seguir:
Circuito
Como pode ser visto, a corrente que irá circular quando funcionando na tensão máxima será de 500μA, tal corrente é tão pequena que não irá afetar a fonte de tensão a ser medida.

CIRCUITO

Os resistores são ligados em série, entre o resistor de 100kΩ e o de 10kΩ, o ligue ao pino A0 do Arduino.
Circuito
 

ATENÇÃO: OS NEGATIVOS SÃO COMUNS, NUNCA INVERTA A POLARIDADE!

PROGRAMANDO

O programa possui a mesma fórmula que usamos acima para calcular o valor de saída, porém de forma inversa para acharmos a tensão de entrada, assim temos:
Vi = Vo / (R2/(R1+R2))Vi = Vo / (R2/(R1+R2))
Já conhecida a formula bastou adaptá-la para tal função, onde o valor de entrada agora é o valor a ser achado em que ao se transpor a (R2/(R1+R2)) ele passa a dividir ao invés de multiplicar.

CÓDIGO

  1. //Display/
  2. #include <LiquidCrystal_I2C.h>
  3. #include “Wire.h”
  4. LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE);
  5. //Sensor de tensão//
  6. int analogInput = A0;
  7. float Vo = 0.0, Vi = 0.0;
  8. float value_aux = 0, value = 0;
  9. //Valores dos Resistores//
  10. float R1 = 100000.0; //Resistência R1 (100K) -veja no texto!
  11. float R2 = 10000.0; //Resistência R2 (10K) – veja no texto!
  12. void setup(){
  13. pinMode(analogInput, INPUT);
  14. lcd.begin(16, 2);
  15. lcd.setBacklight(HIGH);
  16. lcd.setCursor(2,0);
  17. lcd.print(“Voltimetro DC”);
  18. lcd.setCursor(14,1);
  19. lcd.print(“V”);
  20. }void loop(){
  21. //Aquisição
  22. for(int i=60;i>0;i–){
  23. value_aux = analogRead(analogInput);
  24. value += pow(value_aux,2);
  25. }
  26. value = sqrt(value/60);
  27. Vo = (value * 5.0) / 1023.0;
  28. Vi = Vo / (R2/(R1+R2));
  29. if (Vi<0.09) {Vi=0.0;} //Filtrando medições errôneas!
  30. lcd.setCursor(5,1);
  31. lcd.print(” “);
  32. lcd.setCursor(5,1);
  33. lcd.print(Vi);
  34. delay(500);
  35. }
  1. //Display/
  2. #include <LiquidCrystal_I2C.h>
  3. #include “Wire.h”
  4. LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE);
  5. //Sensor de tensão//
  6. int analogInput = A0;
  7. float Vo = 0.0, Vi = 0.0;
  8. float value_aux = 0, value = 0;
  9. //Valores dos Resistores//
  10. float R1 = 100000.0; //Resistência R1 (100K) -veja no texto!
  11. float R2 = 10000.0; //Resistência R2 (10K) – veja no texto!
  12. void setup(){
  13. pinMode(analogInput, INPUT);
  14. lcd.begin(16, 2);
  15. lcd.setBacklight(HIGH);
  16. lcd.setCursor(2,0);
  17. lcd.print(“Voltimetro DC”);
  18. lcd.setCursor(14,1);
  19. lcd.print(“V”);
  20. }void loop(){
  21. //Aquisição
  22. for(int i=60;i>0;i–){
  23. value_aux = analogRead(analogInput);
  24. value += pow(value_aux,2);
  25. }
  26. value = sqrt(value/60);
  27. Vo = (value * 5.0) / 1023.0;
  28. Vi = Vo / (R2/(R1+R2));
  29. if (Vi<0.09) {Vi=0.0;} //Filtrando medições errôneas!
  30. lcd.setCursor(5,1);
  31. lcd.print(” “);
  32. lcd.setCursor(5,1);
  33. lcd.print(Vi);
  34. delay(500);
  35. }

 

MELHORANDO SEUS RESULTADOS

Na eletrônica se sabe que os resistores sempre tem uma variação, ou seja, uma margem de erro e que seu valor real nem sempre é o valor nominal. Para melhorar seus resultados você pode fazer o seguinte procedimento:

1 – MEÇA SEUS RESISTORES


Ao medir seus resistores você irá trabalhar com valores (próximos aos) reais, fazendo com o que valor mostrado no resultado esteja ainda mais preciso.

2 – SIMULE COM OS NOVOS VALORES

1
Ao simular com os valores obtidos no passo anterior você garante que o medidor ainda pode ou não ir até o mesmo limite que foi projetado, de modo que a tensão na saída sempre seja de no máximo 5V, no meu caso, por exemplo, a máxima tensão que eu poderia medir era de 52V, como pode ser visto acima, caso aplicasse os 55V a tensão na saída seria ligeiramente superior a 5V.

3 – ALTERE O CÓDIGO

Agora que você já tem seus novos valores para as resistências basta trocar no código.

  1. //Valores dos Resistores//
  2. float R1 = 92700.0; //92700 Resistência R1 (100K)
  3. float R2 = 9600.0; //9600 Resistência R2 (10K)
  1. //Valores dos Resistores//
  2. float R1 = 92700.0; //92700 Resistência R1 (100K)
  3. float R2 = 9600.0; //9600 Resistência R2 (10K)

[Fonte] https://www.zonamaker.com.br/voltimetro-usando-arduino/

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Interfacing o Arduino no modem USB GPRS

Modem GPRS barato da Dealextreme

Modem GPRS barato da Dealextreme

Para explorar a funcionalidade deste dispositivo eu escrevi um programa simples que é baseado no terminal Xbee . O programa inicializa o PL-2303 e aguarda a entrada do usuário passando as teclas para o modem e exibindo respostas para a tela. Vamos executá-lo e ver do que este pequeno modem é capaz.
O arranjo de hardware é mostrado na imagem do título. Durante a operação normal, o sistema pode ser alimentado por USB; dependendo da sua placa Arduino você pode precisar desconectar o modem durante a programação. Todas as interações ocorrem via emulador de terminal rodando em um PC – eu uso massa no Windows e minicom no Linux. Usar o monitor serial incorporado no Arduino IDE não é recomendado. O modem precisa de cartão SIM ativado para funcionar, eu uso SIM pré-pago da T-Mobile e também o usei com sucesso com a AT & T.
Se tudo estiver conectado corretamente, o esboço gerará o seguinte:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
Começar
PL Init
Addr: 1
NC: 1
0000: 09 02 27 00 01 01 00 A0 FA 09 04 00 00 03 FF 00
0010: 00 00 07 05 81 03 0A 00 01 07 05 02 02 40 00 00
0020: 07 05 83 02 40 00 00 Conf.Val: 01
Iface Num: 00
Alt. Set: 00
Descritor de ponto final:
Comprimento: 07
Tipo: 05
Endereço: 81
Atributos: 03
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Enquete: 01
Conf.Val: 01
Iface Num: 00
Alt. Set: 00
Descritor de ponto final:
Comprimento: 07
Tipo: 05
Endereço: 02
Atributos: 02
MaxPktSize: 0040
Poll Intrv: 00
Conf.Val: 01
Iface Num: 00
Alt. Set: 00
Descritor de ponto final:
Comprimento: 07
Tipo: 05
Endereço: 83
Atributos: 02
MaxPktSize: 0040
Poll Intrv: 00
Conf: 1
PL configurado

A última mensagem (linha 38) mostra que o PL-2303 foi reconhecido e configurado com sucesso. Digite atno teclado e pressione Enter. Se você vir OKna próxima linha, o modem está ativo e respondendo.

...
Conf: 1
PL configurado
a
Está bem

Agora vamos ver se um modem está conectado a uma rede. Digite at+creg?e pressione Enter:

em + creg?
+ CREG: 0, 1
 
Está bem

O segundo número em resposta indica o estado do registro. Minha saída (1) significa que o modem está felizmente registrado na rede doméstica. Outros números que você pode ver são “0” – sem serviço, “2” – procurando operador, “3” – registro negado.
Se o modem estiver registrado, é possível determinar o operador da célula:

no + cops?
+ COPS: 0,0, "T-Mobile 260"
 
Está bem

Quando o modem está online, podemos fazer algo útil. Eu já enviei várias mensagens de texto para este número, vamos dar uma olhada nelas usando o +CMGLcomando:

em + cmgl = 1
+ CMGL: 1,1, 50
07912160130320F8040B919127163673F500001101814190044A23F3F61C6496BFDBA0F3FB7D6697152D503BACAFCBDF76C0B91D4EB35DE3771B
+ CMGL: 2,1, 57
07912160130320F5040B919127163673F500001101814124244A2B66F9BB0D3ABFDF677619447F83885850FB4D2EB7152D503BACAFCBDF76C0B91D4EB35DE3771B
+ CMGL: 3,1, 53
07912160130320F8000B919127163673F500001101817184554A26F4F29C0E9A81CCF2771B747EBFCFECB2A2056A87F575F9DB0E38B7C369B66BFC6E03
+ CMGL: 4,1, 53
07912160130320F8040B919127163673F500001101817145154A26F4F29C0EA281CCF2771B747EBFCFECB2A2056A87F575F9DB0E38B7C369B66BFC6E03
 
Está bem

O que você vê é emitido no formato PDU. Muitos dispositivos GSM têm esse formato ativado na inicialização. Tudo bem com computadores, mas não é tão fácil para humanos. Felizmente para nós, este modem também suporta o modo de texto SMS, que pode ser ativado usando o +CMGFcomando:

a + cmgf = 1
Está bem
em + cmgl = "ALL"
+ CMGL: 1, "REC READ", "19725555555" ,, "11/10 / 18,14: 09: 40-36", 145,35
sms do google
               - m ... v@gmail.com
+ CMGL: 2, "REC READ", "19725555555" ,, "11/10 / 18,14: 42: 42-36", 145,43
do google ao modem DX
                       - m ... v@gmail.com
+ CMGL: 3, "REC READ", "19725555555" ,, "11/10 / 18,17: 48: 55-36", 145,38
teste 3 do google
                  - m ... v@gmail.com
+ CMGL: 4, "REC READ", "19725555555" ,, "11/10 / 18,17: 54: 51-36", 145,38
teste 4 do google
                  - m ... v@gmail.com
 
Está bem

O envio de mensagens também é fácil. Isso é feito usando o +CMGScomando. O comando considera o número de telefone do destinatário como um parâmetro e gera um prompt no qual uma mensagem pode ser digitada. O fim da mensagem é indicado pressionando Ctrl+z, certifique-se de que seu programa de terminal passe este código inalterado para o modem (a massa funciona corretamente aqui). Aqui está um exemplo:

em + cmgs = "19725555555"
> teste da T-Mobile para o google
>
+ CMGS: 34
 
Está bem

Há muito mais que pode ser feito com este pequeno modem (ou para qualquer telefone GSM). Algumas coisas, como fazer ou receber chamadas, são bem fáceis de fazer, enquanto outras, como acessar a Internet, exigiriam alguma programação extra. Nas próximas semanas, estou planejando desenvolver código para dar suporte a um telefone celular no modo autônomo; Nesse meio tempo, tente falar com seu telefone via terminal e deixe-me saber se você tem algum problema.
Oleg.

[Fonte] https://www.circuitsathome.com/mcu/interfacing-arduino-to-usb-gprs-modem/

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Construindo uma Bateria de Lítio-Íon

 Construindo um Pacote de Lítio-Íon

Examine os requisitos para aprovação da agência ao criar um pacote de íons de lítio. 
A criação de uma bateria de íons de lítio começa satisfazendo os requisitos de tensão e tempo de execução, e levando em consideração as limitações de carga, ambientais, tamanho e peso. Desenhos portáteis para produtos de consumo querem um perfil fino e a escolha é uma célula prismática ou de bolsa. Se o espaço permitir, uma célula cilíndrica como a 18650 geralmente oferece o menor custo e melhor desempenho em termos de energia, segurança e durabilidade específicas. (Veja BU-301a: Tipos de Células de Bateria .)
A maioria das baterias para dispositivos médicos, ferramentas elétricas, e-bikes e até powertrains para carros elétricos (EV) são baseadas no 18650. Isso parece impraticável, mas a pequena célula funciona bem porque é um dos formatos mais maduros de Li-ion disponíveis. , é produzido em grande volume e possui baixo custo por Wh.
A célula cilíndrica não é ideal, pois deixa espaços vazios em uma configuração multicelular. Essa desvantagem se transforma em uma vantagem quando se considera a flexibilidade e o resfriamento. O Tesla S85 EV usa mais de 7.000 células, ligadas em paralelo para aumentar a corrente e em série para aumentar a tensão. Se uma célula em série abrir, a perda total de energia é mínima; Se um em paralelo shorts, proteção de fusível remove esta célula do circuito. Células em falha podem, assim, ser eliminadas sem derrubar a bateria.
Os fabricantes de EVs não estão unidos na escolha da célula, mas há uma tendência para formatos maiores de reduzir a eletrônica de suporte que adiciona 20% a 25% à embalagem finalizada. Com uma célula maior, no entanto, os componentes eletrônicos ficam mais caros devido ao maior manuseio de corrente. De acordo com relatórios de 2015, o Tesla S 85 tem o menor custo por kWh usando o 18650. Outros EVs têm maiores células prismáticas a custos mais altos de kWh. A Tabela 1 compara o custo em kWh.

Faça e modele Tipo de célula Custo por kWh Energia especifica
Tesla S 85, 90kWh (2015) * 18650 US $ 260 / kWh 250 Wh / kg
Tesla 48kWh Gen III 18650 US $ 260 / kWh 250 Wh / kg
Melhores práticas DoE / AABC) bolsa / prismático US $ 350 / kWh 150-180 Wh / kg
Folha de Nissan, 30kWh (2016) * bolsa / prismático US $ 455 / kWh 80-96Wh / kg
BMW i3 bolsa / prismático N / D 120Wh / kg

Tabela 1: Comparação de preços de baterias EV. A produção em massa permite um preço baixo usando a célula 18650.
 Em 2015/16 Tesla S 85 aumentou a bateria de 85kWh para 90kWh; Folha de Nissan de 25kWh a 30kWh.
As baterias devem ser projetadas para permitir falhas sem um evento catastrófico. Todas as fontes de energia falharão eventualmente e a bateria não será exceção. Após um evento indesejado, a FAA determinou a colocação da bateria de iões de lítio do Boeing Dreamliner 787 num contentor metálico com ventilação para o exterior. A Tesla reforçou a bateria de EV adicionando uma placa de aço de alto calibre na parte inferior que fornece proteção extra contra projéteis da estrada.
Baterias grandes para aplicações de energia são resfriadas. Alguns usam um sistema de haste para trazer o calor para o exterior, outros usam ar forçado ou usam refrigeração líquida. O resfriamento por líquido é superior e, embora seja mais caro, as baterias EV gravitam em direção a essa forma de resfriamento.

Atendendo às Aprovações de Segurança

Fabricantes de baterias de renome não fornecem células de íons de lítio para montadores de baterias não certificadas. Essa precaução é compreensível, considerando que as células de íons de lítio podem ser carregadas e descarregadas além dos limites seguros com circuitos de proteção inadequados.
Autorizar uma bateria para o mercado comercial e para o transporte aéreo pode custar de US $ 10.000 a US $ 20.000. Um preço tão alto é preocupante, sabendo que os fabricantes de celulares interrompem as células mais antigas em favor de substituições de maior capacidade. Um pacote com a nova célula, mesmo se especificado como um substituto direto, requer novas certificações.
A pergunta comum é: “Por que testes adicionais são necessários quando as células já estão aprovadas?” A resposta simples é que as aprovações de células não podem ser transferidas para a embalagem porque as autoridades reguladoras colocam a confirmação de segurança em um produto acabado e não nos componentes. A bateria completa deve ser testada e registrada para garantir a montagem correta e a conformidade com os padrões de segurança.
Como parte dos requisitos de teste, a bateria finalizada deve passar por avaliação elétrica e mecânica para atender às Recomendações sobre o Transporte de Produtos Perigosos.em baterias de lítio para embarque aéreo, regras estabelecidas pela Organização das Nações Unidas (ONU). O Teste de Transporte da ONU (UN / DOT 38.3) funciona em conjunto com a Administração Federal de Aviação (FAA), o Departamento de Transportes dos EUA (US DOT) e a Associação Internacional de Transporte Aéreo (IATA) *. A certificação se aplica a células primárias e secundárias à base de lítio.
O teste da ONU 38.3 inclui:
T1 – Simulação de altitude : Baixa pressão simula carga não pressurizada de 15.000 metros.
T2 – Teste Térmico : Temperatura extrema mantendo as baterias por 6h a -40 ° C e depois + 75 ° C.
T3 – Vibração : Simula a vibração durante o transporte de 7 Hz a 200 Hz por até 3 horas.
T4 – Choque : Simula a vibração durante o transporte em determinadas forças G relacionadas ao tamanho da bateria.
T5 – Curto-circuito Externo : Curto-circuito com <0.1Ω a 50 ° C. O caso não pode exceder 170 ° C.
T6 – Impacto :> 20 mm de células cilíndricas são testadas quanto ao impacto; <20mm tipos de células são testadas por esmagamento.
T7 –Sobrecarga : Carregue duas vezes a corrente recomendada por 24 horas (somente baterias secundárias)
T8 – Descarga Forçada : O mesmo que T7, descarga forçada com células primárias e secundárias.
As baterias de teste devem passar nos testes sem causar danos, mas os pacotes não precisam funcionar depois disso. O teste é estritamente para segurança e não para a resistência do consumidor. O laboratório autorizado necessita de 24 amostras de bateria, consistindo em 12 novas embalagens e 12 amostras que foram cicladas 50 vezes. A IATA quer garantir que as baterias em questão sejam aeronavegáveis ​​e tenham integridade no campo; ciclismo os pacotes 50 vezes antes do teste satisfaz este requisito.
O alto custo de certificação desestimula os pequenos fabricantes a usar o Li-ion para produtos de baixo volume e os empreendedores podem optar por sistemas baseados em níquel. Essas baterias não precisam ser testadas para o nível de produtos à base de lítio para transporte aéreo. Enquanto empresas respeitáveis ​​seguem as instruções, as regras estão sendo quebradas e as penalidades são rígidas. (Veja  BU-704: Como Transportar Baterias )

Diretrizes simples para o uso de baterias de íon de lítio

  • Tenha cuidado ao manusear e testar baterias de íons de lítio.
  • Não provoque curto-circuito, sobrecarregue, esmague, derrube, mutile, penetre com objetos estranhos, aplique polaridade reversa, exponha a alta temperatura ou desmonte pacotes e células.
  • Use somente baterias de íons de lítio com um circuito de proteção designado e um carregador aprovado.
  • Interrompa o uso de uma bateria e / ou carregador se a temperatura da embalagem subir mais de 10ºC (18ºF) com uma carga regular.
  • O eletrólito é altamente inflamável e a ruptura da bateria pode causar lesões físicas.

A IATA (Associação Internacional de Transporte Aéreo) trabalha com as companhias aéreas e o setor de transporte aéreo para promover viagens aéreas seguras, confiáveis, seguras e econômicas.
[Fonte] http://batteryuniversity.com/learn/article/building_a_lithium_ion_pack

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Carregamento de Bateria ácido-Chumbo

Saiba como otimizar as condições de carga para prolongar a vida útil.
A bateria de chumbo-ácido usa o método de carga constante de corrente constante (CC / CV). Uma corrente regulada aumenta a tensão do terminal até que o limite de tensão de carga superior seja atingido, momento em que a corrente cai devido à saturação. O tempo de carga é de 12 a 16 horas e até 36 a 48 horas para baterias estacionárias grandes. Com correntes de carga mais altas e métodos de carga de vários estágios, o tempo de carga pode ser reduzido para 8 a 10 horas; no entanto, sem taxa de cobertura completa. O ácido de chumbo é lento e não pode ser carregado tão rapidamente quanto outros sistemas de bateria. (Veja BU-202: Novos Sistemas de Chumbo-Ácido.)
As baterias de chumbo-ácido devem ser carregadas em três estágios, que são [1] carga de corrente constante, [2] carga de cobertura e [3] carga de flutuação. A carga de corrente constante aplica a maior parte da carga e ocupa aproximadamente metade do tempo de carga necessário; a carga de cobertura continua com uma corrente de carga mais baixa e fornece saturação, e a carga de flutuação compensa a perda causada pela descarga automática .
Durante a carga de corrente constante, a bateria carrega para cerca de 70% em 5 a 8 horas; os 30% restantes são preenchidos com a carga mais lenta que dura outras 7 a 10 horas. A carga de cobertura é essencial para o bem-estar da bateria e pode ser comparada a um pouco de descanso após uma boa refeição. Se for continuamente privado, a bateria perderá a capacidade de aceitar uma carga completa e o desempenho diminuirá devido à sulfatação . A carga flutuante no terceiro estágio mantém a bateria com carga total. A figura 1 ilustra esses três estágios .

Estágios de carga de uma bateria acidificada ao chumbo
Figura 1: Estágios de carga de uma bateria de chumbo-ácido. 
A bateria está totalmente carregada quando a corrente cai para um nível baixo ajustado. A tensão de flutuação é reduzida. A carga flutuante compensa a descarga automática exibida por todas as baterias. 
Cortesia de Cadex

A mudança do estágio 1 para o 2 ocorre sem problemas e acontece quando a bateria atinge o limite de tensão definido. A corrente começa a cair quando a bateria começa a saturar; a carga total é atingida quando a corrente diminui para 3-5% da classificação de Ah. Uma bateria com alto vazamento pode nunca atingir essa corrente de baixa saturação, e um temporizador de platô assume o controle da carga .
A configuração correta do limite de tensão de carga é crítica e varia de 2,30 V a 2,45 V por célula. Definir o limite de voltagem é um compromisso e os especialistas em bateria referem-se a isso como “dançar na cabeça de um alfinete”. Por um lado, a bateria quer estar totalmente carregada para obter a capacidade máxima e evitar a sulfatação na placa negativa; Por outro lado, a saturação excessiva, ao não alternar para a carga de flutuação, causa corrosão da grade na placa positiva. Isso também leva a gasificação e perda de água .
A temperatura altera a voltagem e isso dificulta a dança na cabeça de um alfinete. Um ambiente mais quente requer um limite de tensão ligeiramente inferior e uma temperatura mais fria prefere uma configuração mais alta. Os carregadores expostos a flutuações de temperatura incluem sensores de temperatura para ajustar a tensão de carga para uma eficiência de carga ideal . ( Veja BU-410: Carregando em altas e baixas temperaturas  )
O coeficiente de temperatura de carga de uma célula ácida de chumbo é –3mV / ° C. Estabelecendo 25 ° C (77 ° F) como ponto médio, a tensão de carga deve ser reduzida em 3mV por célula para cada grau acima de 25 ° C e aumentada em 3mV por célula para cada grau abaixo de 25 ° C. Se isto não for possível, é melhor escolher uma voltagem mais baixa por razões de segurança. A Tabela 2 compara as vantagens e limitações de várias configurações de tensão de pico .

2,30 V a 2,35 V / célula

2.40V a 2.45V / célula

Vantagens

Vida útil máxima; a bateria permanece fria; a temperatura de carga pode exceder 30 ° C (86 ° F). Leituras de capacidade mais altas e mais consistentes; menos sulfatação.

Limitações

Tempo de carga lenta; leituras de capacidade podem ser inconsistentes e declinantes a cada ciclo. A sulfatação pode ocorrer sem carga equalizadora. Sujeito a corrosão e gaseificação. Precisa de recarga de água. Não é adequado para carregar em altas temperaturas ambiente, causando sobrecarga severa .

Tabela 2: Efeitos da tensão de carga em uma pequena bateria de chumbo-ácido. 
Células de chumbo-ácido cilíndricas têm configurações de voltagem mais altas do que as baterias VRLA e de partida.
Uma vez totalmente carregada através da saturação, a bateria não deve permanecer na tensão de cobertura por mais de 48 horas e deve ser reduzida ao nível de tensão de flutuação. Isso é especialmente crítico para sistemas vedados porque eles são menos tolerantes a sobrecargas do que o tipo inundado. O carregamento além dos limites especificados transforma a energia redundante em calor e a bateria começa a entrar em combustão. 
A voltagem de flutuação recomendada da maioria das baterias de chumbo-ácido é de 2,25V a 2,27V / célula. As baterias estacionárias grandes a 25 ° C (77 ° F) normalmente flutuam a 2,25V / célula. Os fabricantes recomendam a redução da carga de flutuação quando a temperatura ambiente subir acima de 29 ° C (85 ° F).
A Figura 3 ilustra a vida útil de uma bateria de chumbo-ácido que é mantida em uma tensão de folga de 2,25V a 2,30V / célula e a uma temperatura de 20ºC a 25ºC (60ºF a 77ºF). Após 4 anos de operação, perdas permanentes de capacidade se tornam visíveis, cruzando a linha de 80%. Essa perda é maior se a bateria exigir descargas profundas periódicas. O calor elevado também reduz a vida útil da bateria. (Veja também BU-806a: Como o calor e o carregamento afetam a vida da bateria .)
Perda de capacidade de chumbo-ácido
Figura 3: Perda de capacidade no modo de espera. 
A perda de capacidade permanente pode ser minimizada com a operação em temperatura ambiente moderada e uma tensão de flutuação de 2,25 a 2,30 V / célula. 
Fonte: Power-Sonic
Nem todos os carregadores apresentam carga flutuante e muito poucos veículos rodoviários têm essa disposição. Se o seu carregador continuar cobrando carga e não cair abaixo de 2,30 V / celular, remova a carga após 48 horas de carga. Recarregue a cada 6 meses enquanto no armazenamento; AGM a cada 6–12 meses. 
Estas configurações de tensão descritas aplicam-se a células inundadas e baterias com uma válvula de alívio de pressão de aproximadamente 34kPa (5psi). O ácido de chumbo vedado cilíndrico, como a célula Hawker Cyclon, requer configurações de tensão mais altas e os limites devem ser definidos de acordo com as especificações do fabricante. Não aplicar a voltagem recomendada causará uma diminuição gradual da capacidade devido à sulfatação. A célula Cyclon Hawker tem um ajuste de alívio de pressão de 345kPa (50psi). Isto permite alguma recombinação dos gases gerados durante a carga.
Baterias envelhecidas representam um desafio ao definir a tensão de carga de flutuação porque cada célula tem sua própria condição exclusiva. Conectadas em uma string, todas as células recebem a mesma corrente de carga e controlam as tensões das células individuais à medida que cada uma atinge a capacidade total é quase impossível. As células fracas podem entrar em sobrecarga, enquanto as células fortes permanecem em um estado de fome. Uma corrente de flutuação que é muito alta para a célula desbotada pode sulfatar o vizinho forte devido a subcarga. Dispositivos de balanceamento de células estão disponíveis para compensar as diferenças nas tensões causadas pelo desequilíbrio celular.
A tensão de ondulação também causa um problema com grandes baterias estacionárias. Um pico de tensão constitui uma sobrecarga, causando evolução de hidrogênio, enquanto o vale induz uma breve descarga que cria um estado de fome, resultando em depleção de eletrólitos. Os fabricantes limitam o ripple na tensão de carga a 5%. 
Muito já foi dito sobre o carregamento por pulso de baterias de chumbo-ácido para reduzir a sulfatação. Os resultados são inconclusivos e os fabricantes e os técnicos de serviço estão divididos quanto ao benefício. Se a sulfatação puder ser medida e a quantidade certa de pulsação aplicada, então o remédio pode ser benéfico; no entanto, dar uma cura sem conhecer os efeitos colaterais subjacentes pode ser prejudicial para a bateria. 
A maioria das baterias estacionárias é mantida em carga flutuante e isso funciona razoavelmente bem. Outro método é ocarga de histerese que desconecta a corrente de flutuação quando a bateria entra no modo de espera. A bateria é essencialmente armazenada e é “emprestada” apenas de tempos em tempos para aplicar uma carga de reposição para reabastecer a energia perdida devido à auto-descarga, ou quando uma carga é aplicada. Esse modo funciona bem para instalações que não consomem carga quando estão em espera. 
Baterias de chumbo-ácido devem sempre ser armazenadas em um estado carregado. Uma carga de cobertura deve ser aplicada a cada 6 meses para evitar que a voltagem caia abaixo de 2,05V / célula e fazendo com que a bateria se torne sulfatada. Com o AGM , esses requisitos podem ser relaxados.
A medição da tensão de circuito aberto (OCV) durante o armazenamento fornece uma indicação confiável do estado de carga da bateria. Uma tensão de célula de 2,10 V à temperatura ambiente revela uma carga de cerca de 90%. Tal bateria está em boas condições e precisa apenas de uma breve carga completa antes de usar. (Veja também BU-903: Como medir o estado de carga .) 
Observe a temperatura de armazenamento ao medir a tensão de circuito aberto. Uma bateria fria reduz ligeiramente a voltagem e aumenta a voltagem. Usar o OCV para estimar o estado de carga funciona melhor quando a bateria descansa por algumas horas, porque uma carga ou descarga agita a bateria e distorce a tensão.
Alguns compradores não aceitam remessas de novas baterias se a OCV na inspeção de recebimento estiver abaixo de 2,10 V por célula. Uma baixa voltagem sugere uma carga parcial devido ao longo armazenamento ou uma alta auto-descarga causada por um micro-curto. Os usuários de bateria descobriram que um pacote que chega a uma voltagem menor do que a especificada possui uma taxa de falha maior do que aqueles com voltagens mais altas. Embora o serviço interno muitas vezes possa levar essas baterias ao desempenho total, o tempo e o equipamento necessários aumentam os custos operacionais. (Observe que o limite de aceitação de 2.10V / célula não se aplica a todos os tipos de chumbo-ácido igualmente).
Sob a temperatura certa e com corrente de carga suficiente, o ácido de chumbo fornece alta carga de forma eficiente. A exceção é a carga a 40 ° C (104 ° F) e baixa corrente, como a Figura 4 demonstra. Em relação à alta eficiência, o chumbo-ácido compartilha esse atributo fino com o Li-ion, que está mais próximo de 99%. Veja BU-409: Carregamento de iões de lítio e BU-808b: O que causa o ião de lítio a morrer? 
Eficiência de carga
Figura 4: Eficiência de carga da bateria de chumbo-ácido. 
À temperatura certa e com corrente de carga suficiente, o ácido de chumbo fornece alta eficiência de carga. 
Fonte: Power-Sonic

Rega

A rega é o passo mais importante na manutenção de uma bateria de chumbo-ácido inundada; um requisito que é muitas vezes negligenciado. A frequência da rega depende do uso, do método de carga e da temperatura de funcionamento. O excesso de carga também leva ao consumo de água 
Uma nova bateria deve ser verificada a cada poucas semanas para estimar a necessidade de irrigação. Isso garante que a parte superior das chapas nunca fique exposta. Um prato nu suportará danos irreversíveis por oxidação, levando a capacidade reduzida e desempenho inferior.
Se estiver com pouco eletrólito, encha imediatamente a bateria com água destilada ou desionizada. A água da torneira pode ser aceitável em algumas regiões. Não encha até o nível correto antes de carregar, pois isso pode causar um estouro durante o carregamento. Sempre complete até o nível desejado após o carregamento. Nunca adicione eletrólito, pois isso perturbaria a gravidade específica e promoveria a corrosão. Os sistemas de irrigação eliminam os baixos níveis de eletrólito, adicionando automaticamente a quantidade certa de água .

Orientações simples para carregar baterias de chumbo-ácido

  • Carregue em uma área bem ventilada. O gás hidrogênio gerado durante o carregamento é explosivo. (Veja BU-703: Preocupações com a Saúde com Baterias )
  • Escolha o programa de carga apropriado para baterias inundadas, gel e AGM. Verifique as especificações do fabricante nos limites de tensão recomendados.
  • Recarregue as baterias de chumbo-ácido após cada uso para evitar a sulfatação . Não armazene em carga baixa.
  • As placas de baterias inundadas devem estar sempre totalmente submersas em eletrólito. Encha a bateria com água destilada ou desionizada para cobrir as placas se estiver baixa. Nunca adicione eletrólito.
  • Preencha o nível de água para o nível designado após o carregamento. O enchimento excessivo quando a bateria está com pouca carga pode causar derramamento de ácido durante o carregamento .
  • A formação de bolhas de gás em um ácido de chumbo inundado indica que a bateria está atingindo o estado de carga total. (O hidrogênio aparece na placa negativa e o oxigênio na placa positiva).
  • • Abaixe a tensão de carga da bóia se a temperatura ambiente for maior que 29 ° C  (85 °F). .
  • Não permita que um ácido de chumbo congele. Uma bateria vazia congela mais cedo do que uma que esteja totalmente carregada. Nunca carregue uma bateria congelada.
  • Evite carregar a temperaturas acima de  49 ° C (120 ° F).
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Ultrassonografia

Equipamento de ultrassom

ultrassonografia ou ecografia é um método diagnóstico muito recorrente na medicina moderna que utiliza o eco gerado através de ondas ultrassônicas de alta frequência para visualizar, em tempo real, as estruturas internas do organismo. Por meio de uma ultrassonografia com doppler, o médico é capaz de ver o fluxo sangüíneo nos principais vasos.
Fornece diagnóstico de imagens que complementa aquele feito com raios-X, medicina nuclear e ressonância magnética. Ultrassom não fornece a qualidade de imagem desses outros métodos, e é suscetível a artefatos, mas possui grandes vantagens em relação aos demais exames radiológicos:

  • Não é um exame caro;
  • É um exame presente em diversas clínicas e centros hospitalares;
  • É de rápida execução;
  • É realizado em tempo real;
  • Permite maior contato entre o paciente e o radiologista;
  • Pode ser feito com um instrumento ao lado da cama do paciente;
  • É seguro, pois não utiliza radiação.

Pelo fato de transmitir as imagens em tempo real, tal técnica é muito importante para o estudo do funcionamento dos órgãos.[1]
No entanto, apresenta algumas desvantagens, pois é incapaz de reproduzir imagens que possibilitem o estudo de estruturas muito internas como as protegidas por ossos.
Ultrassom representa a faixa de frequências acima de 20kHz. Os aparelhos de ultrassom utilizam, em geral, uma frequência a qual varia entre 2 MHz e 10 MHz. Aplicações especializadas de ultrassom usam até 50 MHz (20 MHz no caso da ultrassonografia dermatológica). Tais ondas ultrassônicas são emitidas através de um transdutor, o qual contém um cristal piezoelétrico. O transdutor também recebe os ecos gerados, transformando-os em sinais, que serão interpretados por um computador, para, em seguida, serem exibidos na forma de uma imagem no display.
A sonda funciona, assim, como emissor/receptor. Quanto maior a frequência, maior a resolução obtida e mais precisão se tem na visualização das estruturas superficiais. Conforme a densidade e a composição das interfaces, a atenuação e mudança de fase dos sinais emitidos variam, sendo possível a tradução em uma escala de cinza, que formará a imagem dos órgãos internos.
O preciso Efeito Doppler da ultrassonografia permite, também, conhecer o sentido e a velocidade do fluxo sanguíneo.
A ultrassonografia é um dos métodos de diagnóstico por imagem mais versáteis e ubíquos, de aplicação relativamente simples. Por não utilizar radiação ionizante, como na radiografia e na tomografia computadorizada, é um método relativamente inócuo, pouco dispendioso e ideal para avaliar a evolução fetal. Nas últimas duas décadas do século XX, o desenvolvimento tecnológico transformou esse método em um instrumento poderoso de investigação médica dirigida, exigindo treinamento constante e uma conduta participativa do examinador.[2]
A ultrassonografia é considerada uma modalidade de imageamento segura, contudo as ondas de ultrassom podem produzir efeitos biológicos[3] no corpo. Estas ondas depositam energia nos tecidos conforme se propagam, energia essa que gera um aumento de temperatura nesses tecidos. Em alguns casos, esse aquecimento acaba produzindo pequenos bolsões de gás nos fluidos ou tecidos (cavitação), que podem colapsar gerando danos aos tecidos ou liberando radicais livres, que podem causar danos químicos a moléculas biológicas importantes, como o DNA.

Características[editar | editar código-fonte]

Exemplo de ultrassonografia

Esta modalidade de diagnóstico por imagem apresenta características próprias:

  • É um método não invasivo ou minimamente invasivo.
  • Apresenta a anatomia em imagens seccionais ou bidimensionais, que podem se adquiridas em qualquer orientação espacial. Ultimamente a ecografia tridimensional está em desenvolvimento mas ainda não é um verdadeiro tridimensional mas sim a reconstrução informática em três dimensões das imagens previamente adquiridas em bidimensional[4]. (A versão 4D é interpretada como a aquisição 3D em tempo real).
  • Não possui efeitos nocivos significativos dentro das especificações de uso diagnóstico na medicina.
  • Não utiliza radiação ionizante.
  • Possibilita o estudo não invasivo da hemodinâmica corporal através do efeito Doppler.
  • Permite a aquisição de imagens dinâmicas, em tempo real, possibilitando estudos do movimento das estruturas corporais.

O método ultrassonográfico baseia-se no fenômeno de interação do som com os tecidos, ou seja, a partir da transmissão da onda sonora pelo meio, observamos as propriedades mecânicas dos tecidos. Assim, torna-se necessário o conhecimento dos fundamentos físicos e tecnológicos envolvidos na formação das imagens, incluindo o modo pelo qual os sinais obtidos por essa técnica são detectados, caracterizados e analisados corretamente, propiciando uma interpretação diagnóstica correta.
Além disso, o desenvolvimento contínuo de novas técnicas, a saber: o mapeamento Doppler, os meios de contraste, os sistemas de processamento de imagens em 3D, as imagens de harmônicas e a elastometria, exigem um conhecimento ainda mais amplo dos fenômenos físicos.
A ultrassonografia pode contribuir como auxílio no diagnóstico médico e veterinário, sendo sua aplicação mais ampla atualmente em seres humanos. Esta técnica tem sido muito utilizada em obstetrícia, sobretudo na avaliação de aspectos morfofuncionais. Permite ainda a orientação de processos invasivos mesmo antes do nascimento.
A ultrassonografia interage e auxilia a todas as demais especialidades médicas e cada vez mais se afirma como um dos pilares do diagnóstico médico na atualidade.

Impedância acústica[editar | editar código-fonte]

A propriedade física dos tecidos que possibilita a formação de imagens de ultrassonagrafia é a impedância acústica[5] {\displaystyle Z}, expressa por:
{\displaystyle Z=\rho _{0}*c={\sqrt {\frac {\rho _{0}}{\kappa }}}} , sendo {\displaystyle \rho _{0}} a densidade e {\displaystyle \kappa } a compressibilidade do tecido, e {\displaystyle c} a velocidade do som no tecido.
A interação da onda sonora incidente com uma fronteira entre dois tecidos com diferentes impedâncias acústicas, {\displaystyle Z_{1}}{\displaystyle Z_{2}}, resulta em uma onda refletida e uma onda transmitida. O coeficiente de reflexão R descreve a fração da intensidade da onda sonora incidente que é refletida. Ele é expresso como:
{\displaystyle R={\biggl (}{\frac {Z_{2}-Z_{1}}{Z_{2}+Z_{1}}}{\biggl )}^{2}}
O coeficiente de transmissão T é definido como a fração da intensidade da onda sonora que é transmitida através dessa fronteira. Por conservação de energia:
{\displaystyle T=1-R}
As intensidades refletida e transmitida são o produto da intensidade incidente pelo coeficiente de reflexão e transmissão, respectivamente .
Se a impedância acústica dos dois meios for a mesma , {\displaystyle Z_{1}=Z_{2}}, não há onda refletida e a onda inteira é transmitida. Se {\displaystyle Z_{1}<<Z_{2}} (por exemplo, som indo do ar para a água), quase todo o som é refletido. É por esse motivo que um gel de acoplamento acústico deve ser usado entre o transdutor e a pele para eliminar bolsões de ar.

Artefato gerado por refração.

Refração[editar | editar código-fonte]

Refração é o fenômeno de mudança de direção da onda sonora transmitida em uma fronteira entre dois tecidos quando o feixe incidente não é perpendicular a esta fronteira. A frequência da onda incidente não se altera, mas a velocidade do som pode ser diferente nos dois tecidos. O ângulo de refração é dado pela Lei de Snell:
{\displaystyle {\frac {\theta _{t}}{\theta _{i}}}={\frac {c_{2}}{c_{1}}}}
sendo {\displaystyle \theta _{i}} e {\displaystyle \theta _{t}} os ângulos incidente e transmitido, quando a onda sonora se propaga do meio 1 para o meio 2, com velocidades do som no meio iguais a {\displaystyle c_{1}}{\displaystyle c_{2}}, respectivamente.
A ocorrência de refração em ultrassonografia resulta em artefatos[6], como o da imagem ao lado. O feixe de ultrassom incidente sofre refração e encontra duas estruturas. Ao construir a imagem, o objeto no caminho do feixe refratado estará posicionado no lugar incorreto, pois o display do ultrassom assume que o feixe se propaga por um caminho reto.
Não ocorre refração quando a velocidade do som é a mesma nos dois tecidos, ou quando a incidência é perpendicular.

Atenuação[editar | editar código-fonte]

Uma onda sonora se propagando em um meio é atenuada[7]. Há uma diminuição na intensidade devido a fatores como viscosidade e condução de calor. A atenuação é causada principalmente pelo espalhamento e absorção nos tecidos (na forma de calor) do feixe incidente. A atenuação aumenta com o aumento da frequência da onda sonora.

Processo de formação da imagem[editar | editar código-fonte]

Em imageamento por ultrassom, um pulso curto de energia mecânica é enviado para os tecidos. O pulso viaja na velocidade do som, e com as mudanças nas propriedades acústicas dos tecidos, uma fração do pulso é refletido como um eco que volta para a fonte. Armazenando os ecos ao longo do tempo, assim como a intensidade dos mesmos, obtemos informações sobre os tecidos ao longo do caminho.
A criação de uma imagem digital a partir das ondas ultrassônicas se dá em 3 etapas: produção da onda sonora, recepção do eco e interpretação do eco recebido.

Produção da onda sonora[editar | editar código-fonte]

Transdutor

Ultrassom é tipicamente produzido utilizando um transdutor piezoelétrico. O transdutor é o componente do aparelho de ultrassonografia que entra em contato com o paciente e é conectado ao restante do equipamento através de um cabo.
Um material piezoelétrico converte uma tensão (ou pressão) em um campo elétrico, e vice versa. Transdutores usados para imageamento utilizam cerâmica piezoelétrica sintética, normalmente titanato zirconato de chumbo (PZT).
Uma voltagem oscilando com alta frequência aplicada através do material piezoelétrico cria uma onda sonora com a mesma frequência. Uma pressão oscilante aplicada a um material piezoelétrico cria uma voltagem oscilando através dele. A medida dessa voltagem fornece uma maneira de registrar ondas ultrassônicas. O mesmo material piezoelétrico pode funcionar tanto como fonte quanto como detector!
O som é direcionado pelo formato do transdutor ou por sistemas mais complexos de controle. Há um intervalo de alguns milissegundos entre a produção de cada pulso de ondas ultrassônicas. Durante esses intervalos, há a captação das ondas que são refletidas.
A direção do feixe é rapidamente alterada para cobrir uma região do corpo em forma de leque. Isso pode ser feito com um arranjo de transdutores que são pulsados sequencialmente, ou com um arranjo faseado de transdutores que são pulsados juntos.

Arranjos de transdutores[editar | editar código-fonte]

A maioria dos sistemas de ultrassom utiliza transdutores com vários elementos[8] piezoelétricos retangulares individuais. Dois modos de ativação são utilizados para produzir um feixe:

  • Transdutores com arranjo linear contêm tipicamente de 256 a 512 elementos. O feixe de ultrassom é produzido ativando-se um pequeno grupo de aproximadamente 20 elementos adjacentes. Um novo feixe é produzido ativando-se um outro grupo de elementos adjacentes, deslocado de alguns elementos em relação ao anterior. Cada grupo de elementos age como um elemento transdutor maior nesse caso. Para a formação da imagem em tempo real, é necessário gerar feixes através do arranjo de transdutores várias vezes por segundo. O número de elemento ativados simultaneamente está relacionado com a resolução: quanto menor for esse número, melhor é a resolução, mas há um aumento na divergência do feixe, diminuindo a qualidade da imagem.
  • Transdutores com arranjo faseado são compostos de 64 a 128 elementos. Todos os elementos são ativados quase simultaneamente para produzir o feixe. Usando diferenças de fase (menores que um microssegundo) na ativação do elementos ao longo do transdutor, o feixe de ultrassom pode ser apontado para diferentes direções. Alterando-se as diferenças de fase pode-se varrer um setor em forma de leque, sem que seja necessário mover o transdutor.

O som é parcialmente refletido (gera o eco) pelas interfaces formadas pelos diferentes tecidos do corpo. Portanto, o som é refletido por qualquer lugar em que a densidade do corpo mude.
A frequência do ultrassom não é afetada pelas mudanças na velocidade do som conforme o feixe acústico se propaga através dos diferentes meios. Já o comprimento de onda do som sim, é afetado pela velocidade de propagação, ou seja, depende do meio pelo qual a onda se propaga. Quanto maior for a frequência emitida pelo transdutor, maior será a resolução da imagem. Contudo, se a frequência for muito alta, o campo de visualização fica restringido a alguns centímetros de profundidade (pois, como citado acima, a onda sonora é mais atenuada quanto maior for sua frequência). Desse modo, a frequência a ser utilizada depende da estrutura a ser analisada.
Existem vários tipos de transdutores. Entre eles estão: o convexo, com a frequência variando entre 3 a 6 MHz (utilizado para exames obstétricos); o linear, com a frequência variando entre 5 a 11 MHz (utilizado para exames superficiais como mama e tireoides); convexo endocavitário, com a frequência variando entre 5 a 11 MHz (utilizado para exames de próstata e genitália interna feminina).[9]

Recepção dos ecos[editar | editar código-fonte]

O oposto também ocorre, ou seja, ao receber estímulos mecânicos (ondas ultrassônicas), os cristais vibram e geram uma diferença de potencial elétrico, causando impulsos elétricos. Estes constituem um sinal elétrico, que é lido e interpretado pelo computador acoplado ao aparelho de ultrassom (ou “scanner” de ultrassom). O scanner processa esses sinais e os transforma em uma imagem digital. Desse modo, percebe-se que a ultrassonografia é uma técnica baseada na leitura de ecos.

Commons
Commons possui imagens e outras mídias sobreUltrassonografia

Formação da imagem[editar | editar código-fonte]

scanner sonográfico determina três informações de cada eco recebido:

  1. Quanto tempo levou desde a transmissão até a recepção do eco.
  2. A partir do intervalo de tempo, calcula a distância (profundidade) onde o eco se formou, possibilitando uma imagem nítida do eco na dada profundidade.
  3. Qual a intensidade do eco.

Ultrassom Modo M de um coração de cachorro. Representa o movimento do músculo do coração ao longo do tempo.

Quando o scanner sonográfico determina estas 3 informações, ele pode codificar cada pixel da imagem com a intensidade.
Um pulso curto (tipicamente 0.5 μs de duração com uma frequência central de cerca de 5 MHz) é aplicado ao tecido por um transdutor piezoelétrico. O pulso viaja com uma velocidade de cerca de {\displaystyle c=1540m/s} (velocidade média de propagação do som nos tecidos moles). Quando ele se aproxima de uma fronteira entre dois tecidos com impedâncias acústicas diferentes, parte do pulso incidente é refletido como um eco, que pode ser detectado pelo mesmo transdutor piezoelétrico.
Quanto maior o tempo entre a geração e a detecção do pulso, mais longe a fronteira refletiva. Fronteiras múltiplas produzem múltiplos ecos, com cada eco correspondendo a uma distância diferente da fonte à fronteira.
A transformação do sinal recebido numa imagem pode ser explicada usando uma planilha como analogia. Imagine o transdutor localizado na primeira linha, ocupando várias colunas. Ele envia impulsos para baixo, em cada coluna da planilha. Então espera para ver quanto tempo cada impulso leva para retornar (eco). Quanto mais demorar, mais o sinal se desloca para baixo na coluna correspondente.
Um plot da intensidade do eco versus o tempo é chamado um scan A. Para formar uma imagem bidimensional, é necessário scanear em muitas direções (colunas da planilha) diferentes. Em um scan B, o brilho da tela corresponde à intensidade do eco, plotado versus posição no corpo no plano do escaneamento. O transdutor do scan B envia um feixe estreito dentro do corpo. A intensidade do eco determina a cor que a célula vai ter (branco para um eco forte, preto para um muito fraco, e graduações de cinza para as intensidades intermédias). Quando ocorre a transição entre dois meios com grande diferença de impedâncias, maior será a intensidade do eco e, desse modo, mais intensa (branca) será a imagem gerada.
Outros métodos de imagem de ultrassom incluem movimento ou modo M, que pode ser usado para observar o batimento do coração como uma função do tempo.

Modo de operação Pulso-Eco[editar | editar código-fonte]

Nesse modo de operação, o transdutor produz intermitentemente o feixe de ultrassom. A maior parte do tempo é ocupada captando os ecos. O intervalo de tempo entre a produção do feixe e a detecção do eco está relacionado à profundidade.O número de vezes por segundo que o transdutor gera um pulso é conhecido como Frequência de Repetição de Pulso (PRF). Para imageamento, a PRF geralmente varia entre 2000 a 4000 pulsos por segundo.
Um aumento na PRF resulta em uma diminuição no tempo de captação dos ecos. A PRF máxima é determinada pelo tempo necessário para os ecos das estruturas mais distantes alcançarem o transdutor. Se um segundo pulso ocorrer antes da detecção do eco mais distante, estes ecos mais distantes podem ser confundidos com os ecos mais próximos do segundo pulso, dando origem a um artefato.
Feixes de ultrassom com frequência mais alta têm uma menor profundidade de penetração (pois, novamente, a onda sonora é mais atenuada quanto maior for sua frequência), permitindo PRFs maiores. Feixes de ultrassom com frequências mais baixas, por sua vez, exigem PRFs menores, porque ocorrem ecos em estruturas mais profundas.
O Ciclo de Trabalho (do inglês, Duty Cycle) em Ultrassonografia é a fração de tempo em que o transdutor está produzindo ondas sonoras. Matematicamente ele é igual à duração do pulso multiplicado pela PRF. Para imageamento em tempo real, o Ciclo de Trabalho está tipicamente entre 0,2% e 0,4%,ou seja, mais que 99,5% do tempo de escaneamento é ocupado captando os ecos.

Efeito Doppler em Imageamento por Ultrassom[editar | editar código-fonte]

Diagrama ilustrando o processo do ultrassom na análise do fluxo sanguíneo (baseado no efeito doppler)

Mapa de fluxo sanguíneo de uma artéria carótida. A codificação a cores indica a direção das hemácias, aproximando-se ou afastando-se da sonda, assim como a sua velocidade.

Quando a fonte de um ultrassom está se movendo, a frequência da onda observada por um receptor estacionário é diferente da frequência da fonte. Esse fenômeno é chamado efeito Doppler. Quando a fonte está se movendo na direção do receptor, a frequência é maior, e quando a fonte se afasta do receptor, a frequência é menor.
Em aplicações médicas de ultrassom, a onda detectada é frequentemente uma reflexão de tecido em movimento, como hemácias no sangue. A diferença entre as frequências contém informações sobre a velocidade do objeto. Essas informações podem ser usadas para criar mapas de fluxo sanguíneo.

Doppler Contínuo[editar | editar código-fonte]

Trata-se do sistema mais simples e barato para medir a velocidade do sangue. São necessários dois transdutores: um transmitindo o ultrassom incidente e o outro detectando os ecos contínuos resultantes. A precisão do Doppler contínuo é afetada pelo movimento de outras estruturas no caminho do feixe. Em regiões com múltiplos vasos sanguíneos, uns sobre os outros, ocorre superposição dos ecos, tornando difícil distinguir um sinal específico.

Doppler Pulsado[editar | editar código-fonte]

Este sistema combina a determinação de velocidade do sistema Doppler Contínuo com a determinação da profundidade do imageamento Pulso-Eco.
Um transdutor para Doppler Pulsado é usado no formato Pulso-Eco, como no imageamento. A profundidade é selecionada utilizando um circuito eletrônico do tipo gate, que mede o tempo do eco e rejeita todos os sinais fora do intervalo determinado pelo operador. Em alguns sistemas, múltiplos gates fornecem perfis de velocidade através de um vaso.
Cada pulso não contém informação suficiente para determinar completamente o deslocamento Doppler, mas apenas uma amostra das frequências alteradas medidas como uma mudança de fase. Objetos estacionários não geram mudança de fase, mas objetos em movimento o fazem. Os ecos repetidos dentro do intervalo ativo são analisados e um sinal Doppler é gradualmente construído.
Quando os deslocamentos de frequência de Doppler excedem metade da PRF, ocorre aliasing, causando um erro significativo na estimativa de velocidade do sangue.

Power Doppler[editar | editar código-fonte]

A análise por Doppler coloca uma restrição na sensibilidade ao movimento, porque os sinais gerados pelo movimento devem ser extraídos para determinar velocidade e direção a partir das mudanças de fase nos ecos detectados dentro da janela ativa.
Power Doppler é um método de processar o sinal que se baseia na amplitude de todos os sinais Doppler, independente da direção do movimento (ou seja, da direção do fluxo). Isso melhora a sensibilidade ao movimento, ao custo da informação da direção do fluxo. Maior sensibilidade permite a detecção e interpretação de fluxos sanguíneos muito sutis e lentos.
Aliasing não é um problema porque apenas a amplitude dos sinais é analisada, e não a fase.

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Estetoscópio Eletrônico

 
INTRODUÇÃO

 

O uso de sensores e transdutores para identificar condições externas ao meio o qual o circuito eletrônico está inserido, é de grande importância em muitos projetos. Isso permite com que o circuito atue sob determinadas condições específicas mostradas pelos sensores ou pelos transdutores.
Em alguns casos, o circuito não é usado para atuar, e sim para para amplificar o sinal vindo do transdutor e torná-lo audível, por exemplo.
Esse mostrará resultados obtidos com transdutores de pressão (piezoelétricos) para se ouvir batimentos cardíacos, igual à um estetoscópio.

 

METODOLOGIA

 

Princípio Piezoelétrico. O efeito Piezoelétrico foi descoberto em 1880 por Pierre e Jacques Curie, ao perceberem que certos materiais ao sofrerem pressão, ou tração, geravam um diferença de potencial elétrico em suas extremidades. O contrário também é possível, aplicar uma tesão nas extremidades do material e obter uma tração ou compressão, o efeito Piezoelétrico Reverso [1].
Atualmente, o material mais usado para fabricar transdutores desse tipo é o cristal PZT, Titanato Zirconato de Chumbo, o qual foi desenvolvido para intensificar o efeito piezoelétrico.
Para determinar qual o sentido que a corrente percorrerá e ajudar a intensificar o efeito, o PZT deve ser submetido à uma grande temperatura e ser resfriado sob um campo elétrico intenso com o intuito de realinhar os seus dipolos elétricos e orientar a sua polaridade.

 

Figura 1. (a) Dipolos antes da polarização. (b) Após o aquecimento e submetido à um campo elétrico. (c) Após o resfriamento e a retirada do campo elétrico.

 

Feito isso, podemos saber qual o sentido que surgirá sua polaridade do cristal sob pressão ou tração, e até mesmo qual a polaridade que deve-se aplicar para ele se contrair ou estender o mesmo.

 

 

Figura 2. (a) Crital sob nenhum tipo de força. (b) Cristal sob pressão. (c) Crital sob tração.

 

 

Figura 3. (a) Tração a partir da aplicação de um potencial. (b) Pressão a partir da aplicação de um potencial.

 

Além dos parâmetros descritos, existe a frequência de ressonância do cristal, a qual está ligada à espessura do mesmo, esse é usado para aplicações do cristal como osciladores, qual não entraremos em detalhes.

 

O transdutor Piezoelétrico usado. O transdutor para o trabalho foi escolhido levando em conta a facilidade de se encontrar no mercado e a menor frequência de ressonância possível, pois o usaremos para converter em pulsos elétricos as ondas mecânicas geradas pelo coração, as quais possuem frequência pequena. Já que, quanto mais próximo a frequência da onda mecânica capitada for da frequência de ressonância do cristal, maior será a tensão obtido na saída do transdutor, aumentando então a clareza do sinal que se deseja captar.
Portanto, o transdutor escolhido foi um de 20mm de diâmetro e com frequência de ressonância de 6.5 +/- 0,5 Khz. Apesar de a frequência de ressonância estar longe da frequência de batimento do coração, menor  que 1Hz, é o mais próximo encontrado no mercado [2].

 

 

Figura 4. O transdutor (disco) piezoelétrico usado.

 

O Circuito Amplificador. Por a frequência de ressonância do transdutor usado estar longe da frequência que se deseja capitar, a tensão obtida na saída só sensor também será muito pequena, da ordem de micro-volts. Consequentemente, precisa-se de etapas de amplificação um pouco mais complexas, a fim de tornar o sinal obtido na entrada audível.
O circuito amplificador usado possui três etapas de amplificação, sendo uma composta por transistor e as outras duas por Amplificadores Operacionais, como pode ser visto abaixo [3][4]:

 

 

Figura 5. Circuito elétrico do amplificador.

 

O sinal vindo do disco piezoelétrico (Input) passa pela primeira etapa de amplificação composta por um transistor BC548A, esta mesma etapa também isola o sinal o sinal variável do contínua, além de facilitar a passagem de sinais de menores frequências, tarefas realizadas pelo capacitor de 100uF. Para sinais da faixa de frequência desejada, precisaria-se de um capacitor de pelo menos 1000uF, mas isso tornaria o circuito maior e não é crítico já que existem outras etapas de amplificação. O potenciômetro entre as etapas é para retirar saturações entre as etapas.
O sinal vindo da etapa anterior sofre uma dupla amplificação pelo amplificador operacional TL082, este foi escolhido pelo fato de ser menos suscetível à ruido e possuir grandes ganhos [5]. Entre as etapas encontramos um potenciômetro o qual possui a finalidade de controlar o volume do sinal obtido na saída.
Finalmente temos a saída, referida como “output” no esquema elétrico (modelada como um resistor de 4 ohm), a qual será ligada um fone de ouvido estéreo com os seus alto-falantes ligados em paralelo, para diminuir a impedância de saída e, consequentemente, aumentar a potência, além de permitir que se ouça o sinal com os dois ouvidos, já que nosso sistema de amplificação é mono.
A alimentação será de 9v, pois isso permite a alimentação por baterias, e, consequentemente, torna o conjunto portátil.

 

RESULTADOS E DISCUSSÕES

 

Montagem do Circuito e Do Protótipo. O circuito foi montado usando placas universais e placas desenhadas e corridas em casa. Isso permitiu com que fosse possível a montagem de um protótipo para testes.
A primeira etapa de amplificação foi montada em uma placa universal, pois o circuito não possui uma complexidade muito grande.

 

 

Figura 6. Primeira etapa de amplificação.

 

A segunda e terceira etapa de amplificação foi montada em uma placa de fenolite comum, pois o é usado um circuito integrado, o qual deixa a possibilidade de uso de placa universal mais inviável e mais sujeito à falhas. As trilhas foram desenhadas à mão, por uma caneta retroprojetor, e corroída em Percloreto de Ferro.

 

 

Figura 7. Segunda e terceira etapas de amplificação.

 

A fim de isolar o circuito de possíveis ruídos decorrentes de ondas eletromagnéticas, os circuitos foram colocados em um recipiente de metal devidamente aterrado com o negativo da alimentação (Gaiola de Faraday).

 

 

Figura 8. Aterramento da gaioala de Faraday.

 

O transdutor também foi isolado usado o princípio descrito anteriormente:

 

 

Figura 9. Gaiola de Faraday em torno do transdutor.

 

A alimentação pode ser feita por alguma fonte de corrente contínua de 9v ou por uma bateria.

 

 

Figura 10. Fontes de alimentação.

 

Abaixo a foto do circuito devidamente montado e pronto para testes:

 

 

Figura 11. Circuito pronto para os testes.

 

Testes do circuito. O teste do circuito foi feito encostando o transdutor diretamente na pele na região esquerda do tórax, para ouvir os batimentos cardíacos, e também encostando o transdutor nas  costas, em qualquer um dos lados, no fim das costelas, a fim de ouvir a respiração.
Em ambos os locais foi possível ouvir com clareza os batimentos cardíacos e o ar entrando nos pulmões. Postando, o circuito tornou-se útil para o objetivo o qual ele foi projetado.
Abaixo está uma imagem da saída do circuito obtido a partir da placa de som do computador, vemos claramente o excesso de ruídos (A imagem não possui escala e unidade de medida pois o equipamento não possui exatidão para medições coerentes):

 

 

Figura 12. Sinal de saida obtido com a placa de som do computador e com o Software Audacity.

 

CONCLUSÕES

 

O sistema montado, apesar de ser simples, mostrou excelentes resultados, foi possível ouvir com clareza os batimentos do coração, além de permitir também, o ar entrando nos pulmões.
Por não ter sido feito um tratamento rigoroso quanto a filtragem de frequências indesejáveis, foram captados, em determinados momentos, ruídos na saída, os quais podem prejudicar uma interpretação médica. Se melhorado, o circuito pode ser de grande importância na área médica.

 

REFERÊNCIAS

 

[1] MOODLE UTFPR TOLEDO. Efeito Piezelétrico. Disponível em <http://200.134.81.162:8080/moodle/pluginfile.php/17314/mod_resource/content/1/Efeito%20Piezel%C3%A9trico.pdf>. Acesso em: 3 nov. 2012, 13:00.

 

[2] DEALEXTREME. 20mm Piezo Transducer Sound Discs w/ Leads (10 PCS). Disponível em <http://dx.com/p/20mm-piezo-transducer-sound-discs-w-leads-10-pcs-155523?item=6>. Acesso em: 3 nov. 2012, 13:30.

 

[3] NOVA ELETRÔNICA. Circuito de estetoscópio simples. Disponível em <http://blog.novaeletronica.com.br/circuito-de-estetoscopio-eletronico-simples/>. Acesso em: 3 nov. 2012, 14:00.

 

[4] PY2OHH. Audio amplifier with LM1458 (MC1458, TL082 …) or any other double operational IC. Disponível em <http://py2ohh.w2c.com.br/trx/rxsimpleshf/1458/1458.htm>. Acesso em: 3 nov. 2012, 14:30.
[5] DATASHEET CATALOG. Datasheet TL082. Disponível em <http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nationalsemiconductor/DS008357.PDF>. Acesso em: 3 nov. 2012,
[FONTE] http://polotto.blogspot.com/2014/08/estetoscopio-eletronico.html