Convertendo a Leitura do ADC para Unidades de Engenharia (bar e °C)

Escalonamento de Sinais: Convertendo a Leitura do ADC para Unidades de Engenharia (bar e °C)

Na prática da automação industrial, a leitura de um canal ADC não para na conversão de bits para Volts. O objetivo final do firmware de um CLP ou microcontrolador é apresentar a grandeza física real que o operador entende: bar, °C, litros por minuto ou metros de coluna d'água. Esse processo chama-se escalonamento ou calibração de escala.

Cenário Prático de Estudo:
Um sensor de pressão com faixa de trabalho de 0 a 10 bar gera um sinal proporcional de 0 a 5,0 V. Esse sinal entra no ADC de 10 bits de um microcontrolador.

Durante a inspeção técnica, o registrador do ADC indica o valor bruto 512.

Pergunta: Qual é a pressão exata que está sendo medida na tubulação?

Fundamentação Técnica e Fórmula de Escalonamento

1. Equação da Reta (Interpolação Linear)

Dado que a resposta do sensor é linear, podemos relacionar a leitura digital bruta do ADC (0 a 1023) diretamente com o valor mínimo e máximo da grandeza física medidora:

Valor_Físico = Min_Físico + [ (ADC_Lido / ADC_Máx) × (Máx_Físico - Min_Físico) ]

2. Exemplo Passo a Passo (Pressão de 0 a 10 bar com ADC de 10 bits)

Com a leitura bruta do ADC em 512 e limite máximo de 1023:

Pressão = 0 + [ (512 / 1023) × (10 - 0) ]

Pressão = 0,50049 × 10 ≈ 5,0 bar

Simulador Completo: Conversão para Unidades de Engenharia

Escolha o tipo de sensor no menu suspenso e mova a leitura digital do ADC para ver a tensão e a grandeza física convertidas simultaneamente:

Simulador de Escalonamento do ADC (10 Bits)

Selecione o Sensor Industrial: Sensor de Pressão (0 a 10 bar) Sensor de Temperatura (-20 a 120 °C) Sensor de Nível de Calha (0 a 5 metros)

Leitura Digital Bruta do ADC (0 a 1023): 512

Tensão Calculada

2.50 V

Faixa do Sensor

0 a 10 bar

Grandeza Física Real

5.00 bar

Escala Usada

50.0%

Exemplo de Algoritmo em C para Microcontroladores

Esse escalonamento é aplicado no firmware do microcontrolador da seguinte forma:

// Exemplo para sensor de temperatura (-20 a 120 °C)
int leituraADC = analogRead(A0); // Leitura de 0 a 1023
float temp = -20.0 + ((float)leituraADC / 1023.0) * (120.0 - (-20.0));