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Aula 06 - Conversão Analógico-Digital (ADC) e Sensores Resistivos ⚙️

Objetivo Pedagógico

Objetivo: Princípios de amostragem, quantização, resolução e tensão de referência. Condicionamento de sinal para sensores analógicos (LDR, NTC e sensores industriais 4-20mA).

📑 1. Fundamentos Teóricos & Conceituação

Princípios de amostragem, quantização, resolução e tensão de referência. Condicionamento de sinal para sensores analógicos (LDR, NTC e sensores industriais 4-20mA). Em projetos de engenharia eletrônica e sistemas computacionais embarcados, a precisão temporal, a contenção de recursos de memória e a confiabilidade contínua são requisitos mandatórios de projeto.

📐 Arquitetura Conceitual & Fluxo de Operação

graph TD
    A["Entrada / Periféricos"] --> B["Conversão Analógico-Digital (ADC) e Sensores Resistivos"]
    B --> C["Processamento e Validação"]
    C --> D["Saída / Atuador / Rede"]

    style A fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0
    style B fill:#fff3e0,stroke:#e65100,stroke-width:2px
    style C fill:#e8f5e9,stroke:#2e7d32
    style D fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2

🔍 Pilares e Princípios de Engenharia

Nesta unidade, exploramos detalhadamente os seguintes conceitos: - Resolução do ADC: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Taxa de Amostragem (Nyquist): Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Tensão de Referência (Vref): Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Média Móvel: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Divisor de Tensão: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável.

🛠️ 2. Implementação Técnica & Código em C/C++

Abaixo está o exemplo prático estruturado de acordo com as normas de desenvolvimento bare-metal / FreeRTOS para a família estudada:

// Leitura de sensor analógico com média móvel para filtragem de ruído
#include <stdint.h>

#define WINDOW_SIZE 8

uint32_t adc_read_filtered(void) {
    static uint32_t readings[WINDOW_SIZE] = {0};
    static uint8_t index = 0;
    static uint32_t sum = 0;

    sum -= readings[index];
    readings[index] = adc_raw_read();
    sum += readings[index];
    index = (index + 1) % WINDOW_SIZE;

    return sum / WINDOW_SIZE;
}

💡 Análise Passo a Passo do Código

  1. Configuração de Registradores / Drivers: O hardware é parametrizado antes da ativação das interrupções globais.
  2. Tratamento Seguro: Utilização de tipos com largura fixa (uint8_t, uint32_t) da biblioteca <stdint.h> para garantir portabilidade entre arquiteturas de 8, 16 e 32 bits.
  3. Eficiência e Baixo Consumo: Minimização de ciclos de clock desperdiçados e liberação do barramento para outros periféricos.

🎯 3. Próximos Passos & Sequência Prática