Os Controles Lógicos Programáveis (CLPs) consistem numa das principais aplicações dos microcontroladores em processos industriais. Com eles é possível programar e realizar uma série complexa de operações usando apenas um chip, o que simplifica bastante os projetos. No entanto, o que muitos leitores talvez não saibam é que o Basic Stamp pode ser usado para elaborar uma aplicação deste tipo com muitas vantagens, dentre elas, a de utilizar poucos componentes e de ter preço muito menor do que um microcontrolador comum. Neste artigo mostramos como isso pode ser feito.
A necessidade de controlar processos industriais ou dispositivos automatizados de uso geral a partir de circuitos lógicos não é nova. Na verdade, desde que existem disponíveis circuitos digitais, mesmo na forma de funções simples como das famílias TTL e CMOS, muitos projetos foram elaborados e usados com eficiência.
No entanto, com o advento dos microprocessadores a possibilidade de criar controles lógicos programáveis de grande complexidade, com poucos componentes (basicamente um único chip) tornou corpo e na grande maioria das aplicações reais eles ainda são usados.
Em diversos artigos desta revista temos familiarizado nossos leitores com as possibilidades quase que ilimitadas de uso do Basic Stamp (os leitores devem consultar as revistas anteriores, se quiserem ter uma fundamentação maior sobre o assunto).
No entanto, não havíamos ainda chegado à possibilidade de usá-lo em lugar de um microprocessador num GLP e isso é agora abordado neste artigo.
Assim, com um Basic Stamp vamos mostrar como é possível montar um CLP simples com vantagens que podem ser muito importantes para a implementação de projetos que estejam no mesmo nível de complexidade.
PORQUE USAR O BASIC STAMP
A principal vantagem de usar o Basic Stamp num Controle Lógico Programável que não precise de muitos recursos está no seu custo. De fato, o conjunto de componentes usados neste projeto pode ser até mais barato que um microcontrolador comum, dependendo de seu tipo e complexidade.
Assim, se o projeto estiver dentro de alcance das características de controle que podem ser alcançadas pelo Basic Stamp não é interessante usar um microcontrolador mais caro que não vai ser aproveitado totalmente.
Um outro ponto de destaque que pode ajudar muito na decisão de usar o Basic Stamp é o fato de ele ser facilmente programável.
O programa em basic pode ser acessado facilmente por BBS e qualquer um que possua um PC e noções de Basic poderá fazer a programação com facilidade.
Devemos ainda falar da flexibilidade, já que a qualquer momento o CLP pode ser reprogramado e até mesmo adaptado facilmente para ser usado em outras aplicações.
Finalmente devemos destacar que o uso de um circuito mais simples, com menos componentes periféricos, além de reduzir o custo, proporciona uma confiabilidade muito maior.
NOSSO PROJ ETO
Partindo do diagrama geral do nosso projeto e do próprio painel observamos que ele conta com:
6 entradas com isoladores ópticos para maior segurança.
6 saídas com coletor aberto (open colector).
1 entrada analógica em que pode ser ligado um sensor resistivo ou ainda um potenciômetro.
A alimentação é feita com 24 V (tensão padronizada neste tipo de aplicação), mas o uso de redutores integrados para 5 V do tipo 7805 permite que ele também seja alimentado com 12 V. dependendo da aplicação. E importante observar que neste artigo apresentamos uma sugestão de montagem.
O leitor pode perfeitamente usar a ideia básica, alterando-a de modo a satisfazer as suas necessidades.
Dentre as possíveis alterações sugeridas podemos citar a possibilidade de usar acopladores ópticos também na saída, aumentar o número de UCs, etc.
Para gerar os níveis fixos de saída com o Basic Stamp foi utilizado um “truque" que consiste no uso de um “Iatch” (L8273) cujo clock é a linha PB.
Desta forma, as linhas P0 a P5 que são de dados e geraram as saídas, passaram a ser de leitura.
Os pinos de l/O do Basic Stamp não são BUS tri-state, logo, quando geramos uma saída temos antes de configurar as l/Os de 0 a 5 de modo que elas se tornem saídas. Na leitura devemos configura-las como entradas.
O leitor pode estar questionando se os loto-acopladores não afetarão os dados em uma geração de saída.
Na verdade, isso não ocorre devido ao uso de divisores resistivos, figura 1.
Conforme podemos ver, com a relação de valores dos resistores calculada com cuidado, na saturação do transistor, ele fixa o nível D em zero e no corte, o nível é fixado em 5 V pelo resistor ligado à alimentação positiva do circuito.
APLICAÇÃO PRÁTICA DO CLP
O importante para que o leitor possa usar nosso projeto em alguma aplicação é dar um exemplo prático de como isso pode ser feito. Em nosso caso vamos descrever a aplicação do CLP num Semáforo Inteligente Para Pedestres.
Trata-se de uma configuração relativamente simples que é mostrada na figura 2, mas que pode servir de base para aplicações mais complexas ou diferentes, sempre levando em conta as limitações do Basic Stamp em relação a um microcontrolador convencional, conforme explicado na introdução.
Um exemplo de outra aplicação para o CLP é numa máquina de embalagem de cereal (ver edição nº 21 da revista Fora de Série de Jan/97) ou mesmo na automação de uma máquina de lavar roupa do tipo industrial.
No sistema proposto, o sinal fica verde para a passagem de veículos até o momento em que, pelo comando do botão no poste, o pedestre solicita a travessia.
O programa que torna o sistema inteligente" prevê uma temporização para cada ciclo de solicitação.
Isso quer dizer que, se o sinal tiver fechado recentemente para os veículos, permitindo a travessia dos pedestres e logo em seguida houver nova solicitação, o solicitante deverá esperar um tempo mínimo para que o sinal volte a fechar para os veículos.
Essa temporização mínima é prevista no programa e pode ser alterada por meio de um potenciômetro de ajuste. Se o tempo mínimo de abertura para os veículos já tiver passado, qualquer solicitação de passagem pelo pedestre será atendida imediatamente.
Na figura 3 temos o modo de utilizar o CLP nesta aplicação que, usando transistores de potência no controle da carga externa, permite a ligação de lâmpadas de baixa tensão de forma direta.
De fato, com cargas até 50 mA, os transistores TIP nem sequer precisam de radiadores de calor, mas para correntes maiores eles devem ser montados em radiadores apropriados.
Para excitar cargas de maior potência ligadas a rede de energia, como num semáforo verdadeiro (de rua) será interessante usar contadores com capacidade apropriada.
MONTAGEM
O diagrama completo do CLP é mostrado na figura 4.
A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.
Conforme podemos observar os transistores TIP122 não aparecem com radiadores de calor, já que a exigência deles depende da corrente das cargas a serem controladas.
Se bem que os leitores experientes possam montar os circuitos integrados diretamente na placa de circuito impresso, os menos seguros de suas habilidades podem usar suportes DIL com pinagem apropriada.
O regulador de tensão não precisa de radiador de calor, já que a corrente exigida pelo circuito é baixa.
Todos os resistores são de 1/8 W e os capacitores eletrolíticos têm suas tensões mínimas de trabalho indicadas na relação de material.
O conjunto foi montado numa caixa Patola DIN 20Te para conexão externa forma usados um plugue macho estéreo, um conector macho DB-25 e pontes de terminais com parafusos.
Na figura 6 temos o aspecto do painel da caixa em que foi montado o protótipo com a identificação dos terminais de conexão e a posição tanto do jaque PC como do LED que indica quando o CLP está ligado.
Na figura 7 temos a identificação do conector DB25 e sua ligação ao plugue estéreo.
Em especial, destacamos as instruções de gravação e leitura da EEPROM onde será armazenada uma tabela de acionamento do semáforo e a temporização entre cada mudança de estado.
Tabela de acionamento do semáforo e a temporização entre cada mudança
