Sensores ópticos podem ser usados como shields de entrada numa grande quantidade de aplicações com microcontroladores. Eles também podem ser usados em isolamento, garantindo assim a proteção de um microcontrolador a partir de um sensor que possa fornecer um sinal óptico. Neste artigo focalizamos uma seleção de circuitos de shields de entrada usando sensores ópticos.
Os projetos descritos nesta seleção de artigos podem ser usados com microcontroladores ou outros tipos de circuitos que exijam isolamento. Com eles podemos desenvolver aplicações em automação, internet das coisas (IoT), vestíveis, robótica e muito mais.
Foto Disparador
Este circuito produz um pulso de comutação rápida ao incidir luz no sensor. O circuito é sugerido pela Texas Instruments em seu Manual de Optoeletrônica. O resistor de saída pode ser alterado em função do desempenho desejado para o circuito. Transistores equivalentes como o BC558 podem ser utilizados. O foto-transistor também admite equivalente. Como shield o pulso de excitação pode vir de um LED ligado na saída do microcontrolador. O resistor em série é como no circuito anterior. Observe a tensão de saída que eventualmente deve ser alterada.
Foto Disparador com LDR
O comutador de ação rápida apresentado utiliza um LDR como sensor de luz. Sua ação de computação é dada por dois transistores que se realimentam via emissor. A sensibilidade do circuito é ajustada no trimpot de 10 k que pode ser aumentado se o circuito trabalhar com níveis muito baixos de luz. A alimentação e feita com tensão de 9 V e o consumo é muito baixo. Observe que o circuito produz pulsos negativos de saída quando o LDR é iluminado. A excitação por LED com um resistor em série é possível como shield. Veja os valores dos resistores em série com o LED no primeiro projeto.
Foto-Transistor em circuito AC
Na figura mostramos como alimentar um foto-transistor por um sinal de polarização alternado. São usados quatro diodos numa ponte para esta finalidade. Diodos equivalentes podem ser utilizados, dependendo da aplicação. Este circuito é sugerido pela Texas Instruments. O circuito, como shield, é excitado por LED. Veja os projetos anteriores.
Foto Shield com Transistores
Este disparador ou Schmitt Trigger opera quando um pulso de luz atinge o foto-transistor. O nível de disparo é ajustado em R1. O circuito tem uma comutação muito rápida garantida pela realimentação via emissor do último para o penúltimo transistor. A tensão de alimentação é de 24 V e transistores equivalentes como o BC547 pode ser utilizado. O circuito é sugerido pela Texas Instruments em seu Manual de Optoeletrônica. O pulso de luz pode vir de um LED controlado pela saída de um microcontrolador para uma aplicação direta como shield.
Foto Sensor com Foto Diodo
Este circuito é sugerido pelo Linear Circuits Applications da Texas Instruments, tendo por base o operacional com FET TLC272, mas podem ser usados equivalentes. A fonte deve ser simétrica e o ganho depende dos resistores de realimentação. Vref pode ser obtida com um divisor que aplique 0 V usando dois resistores de 100k. Ele pode ser usado como shield de entrada rápido para um foto-diodo como sensor.
Receptor Óptico para Link
Este circuito pode ser usado como shield de entrada para um sistema transmissor acoplado a um transmissor PWM, por exemplo, como mostrado no item anterior. Os transistores do circuito apresentado podem ser os BC548 e o filtro diante do foto-transistor é do tipo infravermelho. O circuito é do manual de opto-eletrônica da Texas Instruments.
Receptor Para luz Modulada (Shield de entrada)
Este circuito tem a mesma função do anterior, podendo ser usado como um shield de entrada para receber sinais ópticos modulados. Encontramos este circuito no manual de opto-eletrônica da Texas Instruments. O FET admite equivalente assim como o foto-diodo. A tensão depende da aplicação.
Shield Receptor para Luz Modulada
Este circuito é ligado na entrada de um amplificador para processar os sinais de luz modulados de um sistema comunicador óptico, link de dados ou outra aplicação. Ele também pode ser usado para receber sinais PWM como shield de entrada para um microcontrolador. O próprio foto-transistor usado é ligado de modo a amplificar os sinais que recebe. A alimentação pode ser feita com tensões de 9 a 12 V e o capacitor C1 depende da frequência dos sinais recebidos , podendo ficar entre 10 nF e 470 nF. Este circuito é sugerido pela Taxas Instruments em seu manual de Optoeletrônica.
Shield para Luz Pulsante
Este circuito é indicado para a recepção de sinais digitais como um shield de entrada para comunicação ou link óptico, fornecendo uma saída que corresponde a pulsos. A alimentação é de 24 V e transistores equivalentes como o 2N2222 podem ser utilizados. O foto-transistor depende da aplicação, podendo também ser utilizados equivalentes. Recursos ópticos podem ser usados para eliminar a interferência da luz ambiente.
Shield receptor para link óptico
Este circuito pode ser usado num link de dados de baixa velocidade ou ainda na transmissão de som (modulação em amplitude). O sinal pode ser tanto visível como infravermelho e o meio pode ser tanto o ambiente como uma fibra óptica. O diodo sensor pode ser substituído por equivalente. Recursos ópticos apropriados devem ser usados de acordo com a aplicação para se obter maior rendimento. O circuito é alimentado com 24 V, mas o consumo é extremamente baixo. O cabo ao amplificador deve ser blindado e o FET admite como equivalente o BF245. Este circuito é sugerido pela Texas Instruments.
