Construa um sismógrafo e registre terremotos a longa distância - Parte 6

Durante um terremoto, o movimento do ímã preso ao pêndulo produz na bobina uma tensão de amplitude bastante reduzida, da ordem de microvolts, que precisa ser amplificada suficientemente antes de ser entregue ao conversor analógico-digital.

Essa função é desempenhada por um amplificador DC de 3 estágios, montado ao redor de 3 circuitos integrados LM741, cujo esquema pode ser visto abaixo. Com o projeto proposto, a amplificação do sinal é da ordem de 2000 vezes.



O sinal da bobina é injetado no primeiro circuito integrado, IC1, através de um filtro passa-baixas com frequência de corte ao redor de 10 Hz. IC1 age como seguidor de tensão e serve para prover o necessário isolamento entre a bobina e os circuitos amplificadores. O capacitor C1 é do tipo bipolar.

O sinal presente à saída de IC1 é injetado na entrada do segundo amplificador operacional através de R2 e fornece a primeira amplificação aos sinais captados. O ganho dessa etapa é dado por R3A/R1 = 100 vezes. Nesse estágio existem dois potenciômetros. P1 deverá ser ajustado para que na ausência de sinal de entrada a tensão no pino 6 de IC2 seja zero. Esse é o ajuste de offset do circuito. O segundo potenciômetro, P2, servirá para controlar o nível do sinal a ser entregue ao segundo estágio, funcionando como ajuste de sensibilidade do circuito. O capacitor C3 é do tipo bipolar.



Uma vez amplificado, o sinal sísmico é entregue à segunda etapa de amplificação, similar ao primeiro estágio, composto pelo circuito integrado IC3. O ganho dessa etapa é controlado pela mudança de valores dos resistores conectados entre os pinos 2 e 6. No entanto, para evitar complicações desnecessárias tanto a chave comutadora vista no esquema como o resistor R6 de 100 K foram suprimidos do circuito. Com essa mudança o ganho da etapa foi fixado em 20 vezes.

Os capacitores C5 e C6 servem para remover qualquer ruído de alta-frequência que possa estar presente na linha de alimentação. P3 é o ajuste de zero do circuito e serve para controlar o nível DC na entrada do conversor analógico-digital. Em condições normais de uso, ele será ajustado para que o nível de tensão no pino 6 de IC3 seja zero, mas também poderá ser usado para deslocar para cima e para baixo a linha de registro do sismógrafo.



O circuito deve ser alimentado com uma fonte simétrica que forneça +9V e -9V e pode ser montada com auxílio de um regulador 7809 para tensão positiva e um 7909 para tensão negativa.

Todo o circuito pode ser montado em uma plaquinha de circuito impresso e acondicionado dentro de uma caixa metálica. As imagens acima mostram como ficou nosso primeiro protótipo após a montagem, além de uma sugestão para a confecção da placa de circuito impresso.



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