Este é o terceiro 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.
Opto-shield TTL
Encontramos esta configuração no manual de opto-eletrônica da Texas Instruments. O bipolar pode ser o BC548 e o foto-transistor admite equivalente. Como shield de entrada ou sensor o sinal a saída TTL pode ser aplicada ao microcontrolador. Como shield de saída o foto-transistor pode fazer parte de um acoplador óptico.
Foto Shield de Tempo
O circuito selecionado é de uma publicação de opto-eletrônica da Texas Instruments. O FET admite equivalente e o ponto de acionamento é ajustado no trimpot. Como shield ele pode ser usado tanto na entrada como sensor óptico como na saída para isolamento de sinais a partir de um LED excitado por um microcontrolador.
Amplificador para foto-diodo
O circuito na figura 1 apresentado é sugerido pela Microchip (www.microchip.com), sendo elaborado em torno dos amplificadores operacionais MCP6291/1R/2/3/4/5. Estes, são amplificadores operacionais de 1 mA, 10 MHz, rai-to-rail com um produto ganho-faixa passante de 10 MHz. A corrente de alimentação é de 1 mA e eles operam com tensões de 2,4 a 6,0 V.
Shield para fotodiodo
Este circuito amplifica o sinal de um foto-transistor. A presença de luz no sensor faz com que a saída vá ao nível baixo. O transistor pode ser substituído por equivalentes como o BC558. A tensão de alimentação pode ficar entre 6 e 15 V. Foto-transistores equivalentes podem ser usados. A saída pode ser usada para excitar uma entrada de microcontrolador.
Osciladores controlados pela luz
Na figura abaixo temos dois circuitos sugeridos por uma Poptronics do ano 2000. A revista não mais existe, mas o circuito é atual e muito importante. Estes circuitos utilizam um foto-transistor para controlar a frequência do sinal gerado. A frequência central depende de C1, R1 e R2 sendo ajustada em R3. Na verdade R3 pode ter valores até 100 k Ω. Na verdade, os circuitos podem ser alimentados por tensões a partir de 5 V. O foto-transistor pode ser de qualquer tipo. Os circuitos podem ser usados com shields conversores luz-digital.
Shield sensor óptico
Este circuito permite acoplar sinais ópticos a uma entrada de microcontrolador de 5 V ou TTL com excelente rendimento. Dentre as aplicações possíveis sugerimos a utilização em links com fibras ópticas. O foto transistor é Texas, que sugere a aplicação, mas equivalentes podem ser experimentados. O operacional é alimentado com duas tensões (5 V simples e 15 V simétricos).
Amplificador para fotodiodo
Este circuito é um sensor para foto-diodos que pode ser empregado em acopladores ópticos, encoders e outras aplicações do mesmo tipo. O circuito, mostrado na figura, fornece um sinal retangular quando o sensor é excitado. O ganho é determinado por R3 (que pode ser alterado) e o circuito não necessita de fonte de alimentação simétrica. A saída TTL é compatível com a entrada de um microcontrolador numa aplicação como shield.
Shield para fibra óptica com FET
Este circuito se destina à recepção de sinais ópticos modulados em link direto ou fibra óptica. O circuito tem como sensor um foto-diodo que admite equivalente e o circuito pode ser alterado com a troca do resistor de 680 k, obtendo-se característica de acordo com o sinal recebido. Este resistor pode ter valores entre 470 k e 1 M.
Shield Receptor Óptico com Fotodiodo
Esta etapa tem por finalidade receber sinais óptico modulados, utilizando-se como receptor um fotodiodo. Podem ser usados fotodiodos equivalentes ao original, dando-se preferência aos tipos que sejam rápidos o suficiente para responder ao sinal transmitido. O sinal pode ter suas características adaptadas com a modificação de valor do resistor de 680 k Ω. Na verdade, este resistor pode assumir valores entre 470k Ω e 1 M Ω. Observe a tensão de saída do sinal.
Oscilador ativado pela luz
Diferentemente do circuito anterior, este circuito dispara ao ter o sensor iluminado, podendo ser usado como shield sinalizador se sua saída for ligada a um transdutor cerâmico ou a uma etapa que acione um alto-falante. O sensor deste oscilador de relaxação com um 741 é um LDR comum. A alimentação deve ser simétrica e o potenciômetro R1 deve ter aproximadamente a resistência do LDR no ponto de disparo. Outros operacionais podem ser utilizados.
