Usando Nossos Circuitos como Shields (ART2584)

O projetista atual trabalha fundamentalmente com placas de microcontroladores trais como o Arduino, PIC, MSP430. Se bem que os milhares de circuitos que temos em nosso site possam ser utilizados sozinhos como montagens completas, muitos deles podem servir de Shields ou interfaces para projetos microcontrolados. Como fazer isso é o que muitos não sabem e que ensinaremos neste artigo.

Houve tempo em que os montadores de aparelhos eletrônicos fabricavam até mesmo seus próprios componentes.

Com a evolução da tecnologia, os componentes passaram a estar disponíveis e depois placas e agora até mesmo circuitos completos que fazem o “grosso” do trabalho de um projeto, que são as placas dos microcontroladores.

O “maker” moderno, que é montador ou criador de projetos eletrônicos até mesmo para comercialização, pode contar com soluções fantásticas para seus projetos que são os microcontroladores tendo como exemplo o Arduino.

No entanto o microcontrolador não faz tudo, apenas o principal, o que é dizer o que o restante do circuito deve fazer.

O restante, entretanto não está incluído no projeto e admite duas soluções: ou adquire-se um shield pronto ou fabrica-se um.

No nosso site existem milhares de circuitos que podem servir de Shields para Arduinos e outros microcontroladores.

No entanto, muitos não foram criados na época em que estas placas estavam disponíveis. Eles foram, em sua maioria criados para funcionar sozinhos.

São controles de motores de passo, drivers de relés, sirenes, acionadores de circuitos de potência ligados à rede de energia, drivers de solenoides, acionadores de lâmpadas e muito mais.

Os Arduinos e outros microcontroladores possuem saídas que permitem muitos tipos de controles de periféricos, no entanto, elas possuem características específicas.

Assim, se vamos utilizar um de nossos milhares de projetos para um projeto que deva ser controlado por um Arduino, por exemplo, precisamos levar em conta estas características e devemos ter um modo específico e correto de fazer isso.

Se não levarmos em conta, isso duas coisas ruins podem ocorrer: nosso projeto não funciona ou nossa placa de microcontrolador queima.

Como adaptar um bloco construtivo que é um projeto de nosso site para operar como um Shield para Arduino ou outro microcontrolador é o que veremos a seguir.

 

As saídas do Arduino

O Arduino possui 14 pinos de entradas e saídas, sendo seis deles podendo ser usados como moduladores PWM.

Quando usados como saídas temos a possibilidade de operar com 3,3 V caso em que a corrente máxima de cada saída é de 50 mA e com 5 V a corrente máxima é de 40 mA.

Essa corrente permite o acionamento de LEDs, relés e outros dispositivos de menor consumo, mas existe o problema do acionamento simultâneo. Se todos os pinos fornecerem 40 mA corrente total do dispositivo pode ultrapassar a capacidade de dissipação do microcontrolador, causando problemas.

Assim, para o acionamento de várias cargas ou de cargas com correntes maiores, é importante usar um circuito externo ou Shield.

Por exemplo, se vamos utilizar o Arduino num alarme e desejamos que em lugar de um simples buzzer ligado na saída tenhamos uma sirene potente que a partir de um MOSFET excite com vários watts (e centenas de miliampères) um alto-falante, não podemos fazer sua conexão direta.

A sirene deve ter uma alimentação separada por uma fonte adicional e somente a excitação será feita pelo Arduino.

Vamos dar um exemplo de como isso pode ser feito.

 

Controlando Uma Sirene

Tomemos como exemplo o oscilador de potência encontrado em nosso site com a designação ART2033.

Vamos utilizá-la como um Shield para nosso projeto de alarme utilizando o Arduino Uno, por exemplo.

No nosso programa vamos fazer com que a sirene seja habilitada em intervalos regulares de 2 segundos, quando então ela emitirá o som de uma sirene.

O seu circuito básico é dado na figura 1.

 

Figura 1 – O circuito original
Figura 1 – O circuito original

 

Este circuito foi originalmente sugerido como um oscilador para a prática de telegrafia. Podemos entretanto usar um MOSFET de potência ou mesmo um Darlington para obter maior intensidade de som. Para isso temos de fazer algumas alterações.

Analisando o circuito vemos que o oscilador é habilitado quando o pino 1 do 4093 se encontra no nível alto.

Se este pino for colocado no nível baixo, o oscilador é paralisado.

Assim, podemos controlar a sirene pelo pino 1, mas devemos alimentar o circuito integrado com 3,3 V ou 5 V conforme o caso.

Separamos então a alimentação do circuito integrado para ser feita pelo próprio Arduino, pois o consumo é baixo.

Outra preocupação é não deixar a saída do pino 4 no nível alto quando o circuito estiver desabilitado. Se isso ocorrer, o transistor estará numa condição de plena condução que significa uma corrente elevada que pode queimá-lo.

Assim, unimos o pino 5 ao 6. Com isso quando o pino for ao nível baixo, a saída 3 do bloco correspondente irá ao nível alto e o pino 4 invertido indo ao nível baixo novamente, e mantendo o transistor no corte.

Veja que o transistor pode ser alimentado com 12 V e com isso ser obtida maior tensão.

O circuito final ficará então conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – O circuito alterado
Figura 2 – O circuito alterado

 

Na figura 3 temos outro exemplo de circuito que publicamos (ART2234 – Sinal Sonoro Controlado Logicamente) que também pode ser adaptado para funcionar com um Shield isolado.

 

Figura 3 – Outro exemplo de circuito
Figura 3 – Outro exemplo de circuito

 

O resistor R2 será de 270 Ω para saídas de 3 V e de 470 Ω para saídas de 5 V.

 

Conclusão

Temos no site milhares de circuitos como este que, com pequenas alterações podem funcionar como Shields controlados pelas saídas de Arduino.

Tudo depende da habilidade do leitor e de um conhecimento básico para saber o que deve ser modificado.

 


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