Circuito Eletrônico. Entendendo o circuito eletrônico na robótica. domingo, 28 de agosto de 11

Transcrição

1 Circuito Eletrônico Entendendo o circuito eletrônico na robótica

2 Circuito Integrado Um circuito integrado híbrido é um circuito eletrônico miniaturizado constituído de dispositivos semicondutores individuais, bem como componentes passivos, ligados a um substrato ou placa de circuito.

3 Circuito Eletrônico É a associação de componentes elétricos com a finalidade de transmitir controladamente a potência elétrica que lhes é aplicada. Os constituintes elementares dos circuitos elétricos são chamados de componentes.

4 Resistor Resistores elétricos são componentes eletrônicos cuja finalidade é oferecer oposição à passagem de corrente elétrica através de seu material. A essa oposição é dado o nome de "Resistência Elétrica". Os resistores são identificados através de um código de cores, onde cada cor e sua posição no corpo dos resistores representam um valor ou um fator multiplicativo.

5 Diodo O diodo é um componente elétrico que permite que a corrente atravesse-o num sentido com muito mais facilidade do que no outro. O tipo mais comum de diodo é o diodo semicondutor, no entanto, existem outras tecnologias de diodo. Diodos semicondutores são simbolizados em diagramas esquemáticos como na figura abaixo. O termo "diodo" é habitualmente reservado a dispositivos para sinais baixos, com correntes iguais ou menores a 1 A.

6 Capacitor Eletrolítico Capacitores são dispositivos que armazenam energia elétrica na forma de campo elétrico, gerado pelas cargas armazenadas em suas armaduras. Forma-se então uma diferença de potencial (ddp) entre as armaduras. Esta ddp muda, sempre que a quantidade de cargas armazenadas é alterada. Esse movimento de cargas, para dentro e para fora das armaduras do capacitor, pode constituir uma corrente elétrica. Existe uma interdependência entre a variação da tensão e a corrente que atravessa o capacitor.

7 Regulador de Tensão L7805 Uma boa fonte de alimentação deve gerar uma tensão contínua na saída e estabilizada, isto significa que mesmo que a tensão de entrada varie a tensão na saída deverá se manter constante, ou ainda, mesmo que a carga varie aumentando a corrente do circuito, a tensão na saída deverá se manter constante! Na realidade estas variações deverão ficar dentro de limites práticos. Os reguladores com tensão fixa são mais baratos e apresentam uma aplicação maior. A serie 78xx e 79xx são os mais comuns destes tipos onde as letras xx devem ser preenchidas com a tensão fixa da saída onde as mais comuns são: 5V, 9V, 12V, 15V e 24V. Os CI da linha 78xx são para saídas positivas e os CI da linha 79xx são para saída negativa! O CI regulador para fontes de 5V é muito usado em fontes para alimentação de micro-controladores e microprocessadores, já os CI s 7815 e 7915 ou 7812 e 7912 são muito usados em fontes de alimentação para amplificadores operacionais que necessitam de uma fonte simétrica. O CI 7824 é muito usado em fontes de alimentação para o circuito de controle usando CLP na indústria! Se a tensão de saída deve ser 5 V a tensão de entrada deve ficar acima de 8V!

8 Cristal de Quartzo 4MHz Cristal de quartzo é um componente utilizado em circuitos variantes no tempo, para contagem de tempo. O componente possui 2 terminais, ligados a um cristal piezoeléctrico interno. Esse cristal contrai quando submetido a tensão elétrica, e o tempo de contração varia conforme a construção do cristal. Quando a contração chega a um certo ponto, o circuito libera a tensão e o cristal relaxa, chegando ao ponto de uma nova contração. Assim, os tempos de contração e relaxação desse ciclo determinam uma frequência de operação, muito mais estável e controlável que circuitos com capacitores. Cristais de quartzo são usados, sobretudo em microcontroladores.

9 Motores DC Todos os motores elétricos valem-se dos princípios do eletromagnetismo, mediante os quais condutores situados num campo magnético e atravessados por correntes elétricas sofrem a ação de uma força mecânica, ou eletroímãs exercem forças de atração ou repulsão sobre outros materiais magnéticos. Na verdade, um campo magnético pode exercer força sobre cargas elétricas em movimento. Como uma corrente elétrica é um fluxo de cargas elétricas em movimento num condutor, conclui-se que todo condutor percorrido por uma corrente elétrica, imerso num campo magnético, pode sofrer a ação de uma força. Num motor há dois eletroímãs em que um impulsiona o outro. O eletroímã tem algumas vantagens sobre um ímã permanente: Podemos torná-lo mais forte; Seu magnetismo pode ser criado ou suprimido; Seus pólos podem ser invertidos.

10 Ponte H L298N A PONTE H será feita com o CI L298N, que servirá para controlar os dois motores, o PIC envia 4 bits que indicam se o motor está ligado ou desligado, e o sentido de rotação. Para conseguir utilizar apenas 2 bits para controlar cada motor, o bit que indica que o motor deve ser ligado é enviado para o CI da ponte H.

11 PWM (Pulse Width Modulation) A vantagem de se usar PWM para o controle da velocidade do motor é a possibilidade de se usar o torque máximo do motor, sem a necessidade de fornecimento contínuo de tensão ao mesmo. O sinal PWM, quando está em nível lógico alto (tensão máxima), faz com que o motor gire com torque máximo. Quando em nível lógico baixo (tensão zero), o motor continua a girar devido à sua inércia até o próximo pulso de tensão máxima. O PWM não pode ser usado diretamente para acionar o motor. É usado para controlar uma chave, como um transistor de potência ou uma ponte H, que emprega a potência necessária ao motor.

12 Microcontrolador O PIC 16F628A é um microcontrolador fabricado pela Microchip Technology, com as seguintes características: composto de 18 pinos; possui somente 35 instruções no seu microcódigo; sinal de clock de frequência de até 20 MHz; memória de programa do tipo Flash de 2048 words (1 word = 32 bits); 224 bytes de memória RAM para dados; 128 bytes de memória EEPROM para dados; instruções de 14 bits com 200ns de tempo de execução; dados de 8 bits por endereço de memória; 15 registradores especiais; 16 pinos os quais podem ser configurados como entrada e/ou saída; outras características especiais como programação in-circuit serial, proteção por código, watchdog timer (temporizador cão de guarda), módulo CCP, comparador interno, USART.

13 Arquitetura Harvard do PIC O PIC 16F628A possui uma arquitetura denominada Harvard para acesso aos dados e às instruções do programa, a qual é caracterizada por utilizar um bus (via de acesso) para comunicação dos dados e outro bus distinto para comunicação com o programa. A maioria dos microcomputadores e microcontroladores no mercado utilizam um único bus, tanto para dados quanto para instruções do programa. Nota-se a diferença no uso desta arquitetura na visualização da memória do microcontrolador PIC: existe uma memória para o programa e outra para os dados a serem utilizados.

14 Portas de Entrada e Saída do PIC Os microcontroladores da linha PIC possuem pinos que podem ser configurados como entrada ou saída digital. Cada conjunto de oito destes pinos é denominado Port, geralmente classificado por uma letra do alfabeto (PortA, PortB, PortC,...). Para isto, existem implementados na memória RAM do PIC registradores especiais para configurar e ler/modificar o valor destes pinos. No PIC16F628A, dois destes registradores, o TRISA e o TRISB, são responsáveis pela configuração destes pinos para funcionamento como entrada ou saída digital. A abreviatura TRIS para estes registradores provem de tri-state (três estados) porque alguns pinos podem funcionar de três modos diferentes: como entrada digital, saída digital ou com outra função específica.

15 Pinagem do PIC 16F628A Os pinos de RA0 à RA7 e de RB0 à RB7 podem ser configurados como entradas ou saídas digitais. A alimentação se dá no pino Vdd, ligado normalmente em 5V com faixa de tolerância de 2 à 6V e o pino Vss é a referência de terra. O pino OSC1/ CLKIN é utilizado para sinal de clock produzido por cristal ou um circuito externo e o pino OSC2/CLKOUT para sinal de clock por cristal (utilizado em conjunto com OSC1/CLKIN). O pino MCLR é uma entrada de sinal de reset em nível baixo (zero). Para que o PIC seja programado pela primeira vez, necessitará de 13V de corrente, após esta, o PIC poderá ser reprogramado usando corrente de 5V.

16 Transmissão e Recepção RF Os módulos utilizados para transmissão e recepção foram os genéricos TWS-DS-3 e RWS da WENSHING. A antena e a fonte de alimentação do transmissor devem seguir as recomendações técnicas do fabricante. Os módulos trabalham na faixa de frequências de: 433,92 MHz.

17 Componentes do Robô Bateria 9v Regulador de Tensão 7805 Microprocessador PIC 16F628A Ponte H L298N Diodos 1N4007 ou 1N4004 Resistores de Ik e 4.7k Oscilador Cristal 4MHz Módulo RF Led Red

18 FIM