O jeito fácil de aprender!

O jeito fácil de aprender! ETS - Educational Training Shield Manual do Usuário Versão 1.1 www.ezduino.com info@ezduino.com

PREFÁCIO A partir de uma detalhada pesquisa o "EZduino Team" elaborou o ETS - Educational Training Shield, baseado nas placas Arduino Uno R3 e Arduino Mega, base para todo este material didático. Na descrição dos circuitos explanaremos o funcionamento de cada um dos circuitos deste shield. EZDUINO A EZduino foi fundada em 2015 com o foco no desenvolvimento de shields que facilitam o aprendizado do Arduino.

ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO... 1 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS... 2 3. DESCRIÇÃO DOS CIRCUITOS... 3 3.1 Fonte de alimentação... 3 3.2 Conector empilhável power... 3 3.3 Conector empilhável AD e saída I 2 C para o display... 4 3.4 Ligação do módulo I 2 C ao display LCD... 5 3.5 Tabela dos dip switches... 5 3.6 DPSW1, IOL e saída serial... 5 3.7 DPSW2 e IOH... 6 3.8 Chaves (switches) e Leds... 6 3.9 Relê com saída opto isolada... 7 3.10 Saída opto isolada... 8 3.11 Entrada opto isolada... 8 3.12 Saída PWM... 9 3.12.1 Exemplo utilizando o Vin... 10 3.12.2 Exemplo utilizando uma fonte externa... 10 3.13 Led bicolor (duoled)... 11 3.14 Saída de áudio amplificada... 11

1 1. INTRODUÇÃO O ETS (Educational Training Shield) reúne tudo que você precisa para facilitar o aprendizado na programação dos Arduinos UNO R3 e MEGA. Figura 1 - Demonstrativo das características do ETS.

2 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS * 8 Entradas / saídas configuradas por jumpers (chaves e leds); * 1 Saída Microrelê (opto isolada); * 1 Saída opto isolada; * 1 Entrada opto isolada; * Led bicolor (duoled); * Entrada recomendada: 7,0 ~ 12,0 Vcc; * Botão de reset com led; * Chave liga / desliga com led power; * + 5 Vcc out; * + Vin (out) máximo 800 ma; * Conectores empilháveis do Arduino; * Trimpot para a simulação de entrada analógica; * Entradas analógicas; * Shield alimenta os Arduinos através do Vin; * Chaveamento: Isolated Input x I/O; * Chaveamento: Isolated Output x I/O; * Chaveamento: POT x Analog Input; * Amplificador de áudio 3W com saída JP1; * Saídas padrão 1-Wire; * 100% compatível com o Arduino UNO R3 e Arduino Mega; * Display I 2 C - 16X2 * Teclas "grandes"; * Retorno táctil e visual; * Dips switches isolam totalmente o Arduino do shield; * Saída PWM com Power MOSFET; * Resistores de proteção contra curtos e erros de programação; * Fusível resetável; * Saída de comunicação Serial (TX e RX); * Máscara na PCI igual ao Arduino UNO R3; * Dimensões da PCI: 200 mm x 100 mm; * Peso: 515 g; * PCI em fibra de vidro, dupla face; * Acompanha diagrama eletrônico.

3 3. DESCRIÇÃO DOS CIRCUITOS Para melhor entendermos as características do ETS será efetuada uma breve descrição de cada parte deste shield. O esquemático completo bem como este manual está disponível para download em nosso website. 3.1 Fonte de alimentação Logo na entrada DC temos um conector do tipo P2 (indexado como P1) que é responsável pela alimentação deste shield que pode ser de 7,0 à 12,0 Vcc. Em seguida temos a chave liga / desliga do tipo push buton que permite desligar todo o circuito e para melhor visualizar existe um led vermelho para indicar quando o shield está ligado. Também, existe um regulador de tensão 7805 que converte a tensão de entrada (Vin) para 5,0 Vcc. Como segurança foi adicionado um fusível resetável que em caso de curto circuito o mesmo desliga toda a alimentação, tudo isto podemos observar na Figura 2. Figura 2 - Fonte de alimentação. 3.2 Conector empilhável power O conector empilhável power que está alinhado com o mesmo conector power do Arduino UNO R3 e Arduino Mega que distribui toda a alimentação do circuito. Quando o Arduino UNO R3 ou Arduino Mega está inserido nos conectores empilháveis do ETS os mesmos serão alimentados - através do Vin - sem que tenha a necessidade de utilizar a entrada de alimentação original dos Arduinos.

4 Para facilitar a utilização do shield, foi adicionado um botão de reset bem como um led amarelo para indicar o acionamento do reset, conforme demonstrado na Figura 3. Figura 3 - Conector empilhável power. 3.3 Conector empilhável AD e saída I 2 C para o display O conector empilhável AD que está alinhado com o mesmo conector AD do Arduino UNO R3 e Arduino Mega que neles estão contidas as entradas analógicas A0 ~ A5 / entradas e saídas digitais dos Arduinos. Também, está o conector CN3 para a comunicação I 2 C para o display, como podemos observar na Figura 4. Figura 4 - Conector empilhável AD e saída I 2 C para o display.

3.4 Ligação do módulo I 2 C ao display LCD Este módulo possui 16 pinos que estão ligados (soldados) diretamente ao display 16x2 e os pinos SDA, SCL, Vcc e GND estão ligados ao conector CN3 do ETS, na Figura 5 podemos observar as funções / conexões. É necessário incluir na biblioteca do IDE o arquivo LiquidCrystal_V1.2.1.zip, disponível para download em nosso website. 5 Figura 5 - Descrição do módulo I 2 C. 3.5 Tabela dos dip switches Para facilitar o desenvolvimento dos exercícios foram adicionados dois dip switches (DPSW1 e DPSW2) que podem desconectar os pinos dos Arduinos caso queiram adicionar um outro circuito (por exemplo no protoboard) que não esteja presente no ETS. Na Figura 6 estão demonstradas as funções (conexões) de cada pino dos dip switches. Figura 6 - Tabela DPSW 1 e 2.

6 3.6 DPSW1, IOL e saída serial Na Figura 7 podemos observar as conexões do DPSW1 com o conector empilhável IOL, bem como a saída serial (TX, RX e GND) do conector CN10. Figura 7 - DPSW1, IOL e saída serial. 3.7 DPSW2 e IOH Na Figura 8 podemos observar as conexões do DPSW2 com o conector empilhável IOH. Note que o pino 14 do DPSW2 desliga a entrada analógica A0 e o pino 15 desliga o Vin (out) do conector CN1. Figura 8 - DPSW2 e IOH.

7 3.8 Chaves (switches) e Leds Para uma maior flexibilidade na elaboração / montagens dos exercícios existem 8 circuitos (SW2/LD2 ~ SW9/LD9) com chaves e leds que podem ser configurados individualmente. Os jumpers (J2 ~ J9) fazem o chaveamento entre os circuitos de leds 5 mm verde ou chaves tipo táctil. Também foi adicionado um led vermelho 3 mm para retorno visual do acionamento de cada chave. E por último um resistor de 150 ohms para proteção de eventuais curtos na saída bem como erro de programação. Tudo isto podemos observar na Figura 9. Figura 9 - Chaves (switches) e leds. 3.9 Relê com saída opto isolada Neste shield foi adicionado um relê que está conectado no pino 8 do Arduino, que por sua vez pode ser "desconectado" através do DPSW2 pino 8. Foi adicionado um opto acoplador para isolar o pino 8 do Arduino do relê, também foi incluído um led vermelho 3 mm como piloto de acionamento. No conector CN8 (borne tipo KRE) estão as saídas NO (normalmente aberta), C (comum) e NC (normalmente fechada), conforme demonstrado na Figura 10.

8 Figura 10 - Relê com saída opto isolada. 3.10 Saída opto isolada Este circuito permite termos uma saída opto isolada no conector CN6 (ISO OUT), também foi adicionado um led 3 mm vermelho piloto para indicar o acionamento desta saída, conforme demonstrado na Figura 11. Figura 11 - Saída opto isolada. 3.11 Entrada opto isolada Este circuito permite termos uma entrada opto isolada no conector CN4 (ISO IN), também foi adicionado um led 3 mm vermelho piloto para indicar o acionamento desta saída, conforme demonstrado na Figura 12.

9 Figura 12 - Entrada opto isolada. 3.12 Saída PWM Este circuito conecta o pino 10 (PWM) do Arduino ao transístor power mosfet (Q2) permitindo assim utilizar uma corrente maior para acionar motores, lâmpadas, etc, limitada a 3 ampéres. Na saída do Q2 está o conector CN2 (PWM OUT), conforme demonstrado na Figura 13. Figura 13 - Saída PWM. Existem duas possibilidades de conexões para a saída PWM, conforme demonstrado a seguir.

10 3.12.1 Exemplo utilizando o Vin Neste exemplo conectamos um motor utilizando a saída "Vin" do próprio kit para alimentar o circuito. Observe que a tensão do motor (ou da carga) deve ser compatível com o "Vin", ou seja depende da fonte que está sendo utilizada e limitada a 800 ma. Figura 13a - Saída PWM utilizando o "Vin". 3.12.2 Exemplo utilizando uma fonte externa Neste outro exemplo conectamos um motor utilizando uma fonte de alimentação externa, que deverá ser compatível com o motor (ou a carga) nela conectada e limitada a 3 ampéres. Figura 13b - Saída PWM utilizando uma fonte externa.

11 3.13 Led bicolor (duoled) Neste shield foi adicionado um led bicolor (duoled) que está conectado no pino 10 do Arduino para acionar a cor verde e no pino 8 para acionar a cor vermelha, conforme demonstrado na Figura 14. Figura 14 - Led bicolor (duoled). 3.14 Saída de áudio amplificada Neste circuito foi adicionado um amplificador com uma saída de áudio amplificada de 3 watts. que está conectado ao pino 13 do Arduino. Nela podemos conectar um autofalante de 8 ohms que por sua vez pode ser controlado o volume através do trimpot (POT2), conforme demonstrado da Figura 15. Figura 15 - Saída de áudio amplificada.