Nos dois primeiros artigos desta série demos uma grande quantidade de circuitos que temos em nosso site e em nossos arquivos (muitos ainda não foram inseridos no site) que servem como shields para microcontroladores, quer seja utilizando-os de forma direta ou ainda com pequenas adaptações. Continuamos com mais uma boa quantidade deles.
Shield Decodificador 7 Segmentos
Se bem que 7 saídas de um Arduino possam ser usadas para excitar um display de 7 segmentos, ou ainda mais displays com multiplexação, esta solução exige apenas 4 saídas ou 5 com clear, pois os dados são codificados digitalmente. O circuito abaixo mostra como usar o 4511, um decodificador CMOS de 7 segmentos para display de catodo comum. Os resistores podem ser de 330 ohms ou 470 ohms e a tensão de alimentação do circuito ficará em 5 V para os microcontroladores comuns.. As entradas devem ser feitas por níveis lógicos TTL e a entrada CL limpa ou zera o mostrador.
Shield Monoestável Infravermelho
Ao receber um pulso de radiação infravermelha de intensidade suficiente, este circuito dispara produzindo em sua saída um pulso único de duração que depende de C. C pode ter valores entre 1 nF e 1 000 uF. Com os valores maiores, e também aumentando o resistor de 100k podemos obter pulsos de dezenas de minutos de duração. O circuito pode ser alimentado por tensões de 5 a 12 V e recursos ópticos devem ser usados para se aumentar a sensibilidade e evitar interferências de outras fontes de luz. Como Shield, pode ser usado num controle simples ou detector infravermelho (sensor).
Shield de Interface Múltipla de Potência
Com este circuito é possível controlar diversas cargas até 500 mA a partir das saídas de um Arduino, Microcontrolador ou mesmo porta paralela de um PC. As cargas são ativadas com as saídas no nível baixo. As fontes devem ser separadas, mas devem ter todas um terra comum com o controlador. O circuito está no livro Mechatronics Sourcebook de Newton C. Braga, publicado nos Estados Unidos.
Shield de Controle de Motor com PWM Externo
Este4 circuito é uma variação do anterior, contando com uma entrada de controle PWM que deve ter sinais de pelo menos 5 V. Se houver dificuldade de excitação com o microcontrolador usado e o MOSFET escolhido deve ser usada uma etapa adicional alimentada por 12 V com um transistor bipolar, por exemplo. Isso também é válido para as saída do CI de controle de sentido de rotação.
Shield Usando Ponte H com Controle PWM Manual
Este Shield para controle de motor com ponte H tem um circuito adicional disparo para controle PWM. Este controle é manual em princípio, feito por um potenciômetro, mas pode ser usado um sensor resistivo que então determinará a velocidade do motor. Num robô que segue a luz, por exemplo, usando como um sensor um LDR podemos obter a aceleração quando a fonte de luz é localizada. O circuito deve operar com 5 V, pois com tensões menores para o CI o disparo do MOSFET pode ser problemático. Qualquer MOSFET de potência pode ser usado.
Shield de Ponte H completa com MOSFETs e Indicador de Direção
Esta ponte completa possui como recurso adicional dois LEDs que indicam o sentido de rotação do motor controlado. A ponte faz uso de MOSFETs de potência devendo ser escolhidos tipos de acordo com a corrente do motor controlado. Estes transistores devem ser dotados de dissipadores de calor. A ponte pode ser controlada tanto por sinais de 3 como de 5 V e a situação 11 é proibida.
Shield Para Acionamento de Relé no Controle de Motores 1
O que diferencia este circuito do anterior é a necessidade de uma corrente muito menor para acionamento. O relé pode ser de 6 ou 12 V conforme a alimentação e a a fonte tanto para o motor como para este circuito deve ser separada do microcontrolador. Com isso evita-se o problema de interferências das escovas do motor.
Shield Para Reversão de Motor com Relé
Para inverter a rotação de um motor com a troca de níveis de uma saída de um Arduino ou outro microcontrolador podemos usar um relé de 5 V conforme ligação mostrada abaixo. O motor tem alimentação independente. Para ligar e desligar o motor podemos usar um segundo relé. Para relés de maior tensão é conveniente usar uma etapa de excitação conforme a dada no próximo circuito.
Shield Divisor de Frequência por 2
A frequência do sinal de entrada, até alguns megahertz, fica dividida por 2 neste circuito que utiliza metade do duplo flip-flop 4013. Podemos associar diversos destes circuitos para fazer a divisão sucessiva. O sinal de entrada deve ser compatível com lógica CMOS e livre de repiques. Na numeração do esquema temos os pinos para os dois flip-flops do 4013. O circuito pode ser usado num Shield de entrada que forneça um sinal cuja frequência necessite de divisão.
Chave Anti Repíque
Este Shield de entrada é importante pois evita que sinais de um sensor ou de uma chave sejam interpretados erroneamente por um microcontrolador devido a presença de repiques (bounce). O fechamento da chave o comutação provoca diversos pulsos de acomodamento que são contados pelo microcontrolador. Na figura temos um circuito anti-repique usando uma chave de 1 polo x 2 posições. O circuito integrado é o 4001 e a alimentação positiva é feita no pino 14. A negativa é feita no pino 7. A alimentação do 4081 deve ser feita com 3 ou 5 V conforme o microcontrolador.
Shield Modulador de Alta Potência
Este circuito é indicado para LEDs de correntes elevadas (até 200 mA) operando com sinais TTL num link de dados infravermelho ou controle remoto PWM, por exemplo. O transistor pode ser substituído pelo equivalente 2N2222 ou 2N2218. O receptor para este transmissor é o circuito anterior. O circuito é sugerido pela Texas Instruments em seu Manual de Optoeletrônica.
Shield Receptor Infravermelho para Microcontrolador
A finalidade deste circuito é receber e amplificar as radiações infravermelhas moduladas recebidas pelo foto-sensor. O circuito deve ser alimentado por tensões de 5 a 12 V e seu consumo é muito baixo. Para o caso da compatibilidade com Arduino e outros micrcocontroladores alimentado por 5 V esta deve ser a tensão usada. O circuito é de alta velocidade, podendo operar com alguns megahertz. O foto-sensor deve ser dotado de recursos ópticos para maior sensibilidade e diretividade, aumentando assim o alcance.
Shield Foto Disparador de Baixa Corrente
A corrente de 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. Observe a tensão de saída deste circuito. Um divisor resistivo deve ser acrescentado para se obter a tensão de excitação das entradas de um Arduino ou outro microcontrolador. O circuito é de um manual de opto-eletrônica da Texas Instruments.
