Este é o segundo artigo de uma série em que focalizamos shields ópticos de entrada que podem ser usados diretamente ou adaptados para operar com muitos microcontroladores comuns como o Arduino, PIC, MSP430, etc. Os circuitos, em alguns casos exigem a troca dos componentes sugeridos por equivalentes mais novos, por terem sido encontrados em publicações algo antigas.
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.
Shield Receptor TTL para Link Óptico
O circuito integrado SN72741 nada mais é do que a versão da Texas Instruments do conhecido 741. A alimentação de 5 V corresponde ao exigido pela lógica TTL e como buffer temos o uso do 7413. O ganho do circuito é dado pelo resistor de 100k. A velocidade máxima deste circuito está em torno de 100 kHz, mas podem ser testados amplificadores operacionais mais rápidos. O foto-diodo deve ser dotado de recursos ópticos de acordo com a aplicação. Observe a necessidade do uso de uma fonte simétrica.
Shield receptor para fotocélula no modo gerador
O circuito selecionado do manual de opto-eletrônica da Texas Instruments funciona com sensores fotoelétricos no modo gerador de tensão. O FET pode ser equivalente como o BF245 e a tensão pode ficar entre 9 e 15 V.
Seletor de Frequência Óptica
Este circuito seleciona um sinal numa frequência determinada pelo duplo T. Os transistores NPN podem ser os BC548 e o FET o BF245. O circuito é do manual de opto-eletrônica da Texas Instruments. Ele pode ser usado como shield de entrada reconhecedor de pulsos de luz de determinada frequência.
Shield Receptor de Luz Sensível
Encontramos este circuito numa documentação de 1994. Ele pode ser implementado com os transistores indicados, eventualmente o BC559 em lugar do BC309. O circuito tem saída TTL e alto-ganho, podendo servir para recepção de IR modulado ou mesmo luz visível. Foto transistores equivalentes podem ser utilizados.
Shield Óptico TTL
Este acoplador permite o disparo de uma porta ou flip-flop TTL a partir de um SCR. O resistor R deve ser calculado pela fórmula junto ao diagrama em função da tensão de alimentação do sistema de modo a se obter uma corrente no LED da ordem de 50 mA. O circuito pode ser usado como um shield de entrada com alimentação de 3,3 ou 5 V. Também pode ser disparado pela saída de um microcontrolador com o uso de R de valor apropriado.
Foto Chave Temporizada
O tempo em que a saída permanece no nível alto depende de R1-R2 e de C1 conforme formula dada junto ao diagrama. O transistor de efeito de campo pode ser o BF245. O circuito é disparado quando luz incide no foto-transistor. Podemos dizer que se trata de um monoestável óptico. A tensão de alimentação é de 12 V. Como shield a excitação do foto-transistor é feita por um LED controlado pelo microcontrolador.
Shield detector de luz com faixa dinâmica ampla
O circuito mostrado na figura usa um foto-diodo como elemento sensor e tem como principal característica apresentar uma faixa dinâmica muito ampla. A tensão de saída é proporcional à intensidade da luz numa faixa de 60 dB. A tensão de polarização é de apenas 5 pA, pois o amplificador operacional usado tem uma resistência de entrada extremamente elevada. O circuito pode ser usado como shield sensor de luz para as entradas analógicas.
Shield Óptico de Baixa Corrente
A corrente deste disparador óptico Schmitt no escuro é muito baixa. Os transistores podem ser os BC548 e o ajuste da corrente no escuro é feito no trimpot. O circuito é de um manual de opto-eletrônica da Texas Instruments. O circuito pode ser usado como shield sensor de entrada ou ainda de saída para disparo com pulsos ópticos de baixa intensidade.
Shield Óptico Simulando foto-tiristor
O circuito mostrado na figura simula um SCR com dois transistores complementares, sendo um deles um foto-transistor. O bipolar pode ser o BC558. O circuito é de um manual de opto-eletrônica da Texas Instruments. Como shield temos o disparo feito por um LED emissor controlado por um microcontrolador.
Shield unidirecional
O circuito selecionado usa acopladores ópticos para detectar a passagem de objetos nos dois sentidos e gerar pulsos para um contador ou ainda para um microcontrolador, e a polaridade depende do sentido do movimento. O circuito é do manual de opto-eletrônica da Texas Instruments. Os foto-transistores podem ser de qualquer tipo. O resistor em série com os LEDs podem ter valores entre 100 e 330 Ω.
