Na edição anterior desta Revista, mostramos que é possível controlar remotamente diversos tipos de aplicativos usando a porta paralela de um computador. Vimos, então, que é viável obter 8 linhas de controle que podem ser utilizadas para ativar dispositivos os mais diversos a partir de um programa. Essa ativação, feita através do programa permitiria o uso de um joystick, do teclado ou mesmo do mouse no controle de dispositivos externos. No entanto, temos ainda um outro recurso importante para o controle de dispositivos pelo PC, que é a porta serial. É justamente sobre ela que trataremos neste nosso artigo que encerra a série.
A porta paralela de um computador, conforme vimos no artigo anterior, fornece 8 linhas de controle que podem ser acessadas através de um conector DB-25 encontrado na parte posterior de qualquer computador.
Entretanto, o uso da porta paralela em algumas aplicações traz algumas desvantagens. Uma delas é a necessidade de precisarmos empregar tantas linhas de sinais quantos sejam os dispositivos a serem controlados. Assim, se vamos controlar uma interface com 8 relés, precisamos de pelo menos 9 fios, conforme mostra a figura 1, temos 8 para os sinais e um para o retorno.
A porta paralela tem ainda a desvantagem de que os sinais não podem ser enviados para muito longe, no máximo uns 3 metros, pois a linha paralela que os conduz é sujeita à interferências, atenuações e ruídos.
A interface no objeto controlado não pode estar longe do computador, observe a figura 2.
Outra desvantagem está no custo elevado de um cabo longo com diversos condutores (cabo de Impressora) e no fato de que ele não é muito flexível nem leve, impedindo assim que o objeto controlado, se for móvel, tenha uma boa liberdade de momentos. Uma solução efetivamente melhor para o controle de dispositivos externos remotamente usando o PC é a que faz uso da porta serie.
A PORTA SERIAL
Em lugar de enviarmos os comandos separadamente cada um por um fio, o que podemos fazer é enfileirar esses comandos e mandá-los sequencialmente através de um par único de condutores, conforme ilustra a figura 3.
Nestas condições, dizemos que os dados ou sinais são enviados serialmente, o que exige tanto um circuito especial para a transmissão quanto um circuito especial para a recepção.
Os computadores já possuem estes circuitos e por isso dispõem de uma porta serial que pode enviar dados dessa forma e também pode recebê-los. A porta serial de um computador pode usar um conector DB-9 de 9 pinos ou um DB-25 de 25 pinos com as disposições exibidas na figura 4.
As portas seriais de um computador são conhecidas, normalmente, como COM1 e COM2.
Apesar da vantagem de empregar apenas dois fios e também de permitir o uso de cabos bastante longos, o que dá mais mobilidade aos dispositivos controlados, principalmente se eles forem móveis, o sistema de envio de sinais de controle pela porta serial tem algumas desvantagens. São elas:
• A velocidade de transmissão dos sinais não é tão alta como a que podemos conseguir com a porta paralela.
• O circuito para a recepção dos sinais é mais complexo do que aquele que precisamos para receber sinais da porta paralela.
Mas, há ainda outros pontos positivos a serem considerados: os sinais de uma porta serial podem ser facilmente transmitidos sem fio, usando-se transmissores de RF ou links infravermelhos, o que não ocorre com os sinais da porta paralela.
Vejamos, então, como tudo isso pode ser aproveitado para utilizarmos a porta serial no desenvolvimento de projetos de controle remoto.
OS SINAIS
Na porta paralela temos sinais que correspondem a zero volt para o nível 0, e 5 V para o nível 1.
A porta serial trabalha com sinais que seguem um padrão internacional denominado RS-232, daí também o motivo de ser conhecida como porta RS-232. Segundo esse padrão, os sinais devem variar entre dois valores bem definidos de tensões positivas e negativas, veja a figura 5.
Então, levando em conta que no percurso de uma linha longa o sinal pode atenuar (diminuir de intensidade), prevê-se que o circuito receptor seja projetado para operar dentro de uma certa faixa de valores que permita que ele reconheça os níveis lógicos.
A configuração normal de uma interface RS-232, ou seja, de um sistema de comunicações pela porta serial faz uso de 9 sinais, mas em um controle remoto simples podemos utilizar apenas 3 linhas de informação, conforme mostra a figura 6.
Assim, na prática, existem circuitos que fazem a conversão dos sinais recebidos de modo que eles possam ter a intensidade suficiente para excitar um circuito decodificador. O circuito decodificador é a UART ou Universal Assynchronous Receiver/Transmiter, que tem os blocos ilustrados na figura 7.
A finalidade da UART é devolver os sinais que chegam serialmente à sua forma paralela de modo que possam ser processados pelos circuitos que irão acionar as cargas em um sistema de controle remoto. Existem várias UARTs e drivers muito comuns nos projetos que envolvem a comunicação serial e que podem ser usados em um sistema de controle remoto.
Veja que esses circuitos permitem ser ligados diretamente a transceptores que, em lugar de uma linha física entre as estações de comando e o objeto comandado, podem empregar sinais de rádio ou infravermelho (IR), obtendo-se um sistema com a estrutura mostrada na figura 8.
Muitos microprocessadores e microcontroladores como os PICs, 80051, MSP430, COP8, que podem ser usados para processar funções complexas em um sistema por controle remoto, possuem entradas compatíveis com a interface RS-232. Um exemplo disso é dado pelo Basic Step, que pode ser programado por uma entrada serial a partir de um PC de modo a controlar um robô, observe a figura 9.
Conforme podemos ver, este módulo que pode ser programado pela RS-232, tem um modem interno capaz de interpretar seus sinais. Dessa forma, é possível usar um dispositivo deste tipo para controlar remotamente um robô ou outro veículo. Mais informações sobre esta aplicação podem ser obtidas na revista Mecatrônica Fácil número 6.
Para trabalhar com circuitos digitais a partir dos sinais de urra porta serial, é preciso antes converter os sinais que variam entre -7.5 V/-15 V a +7.5/+15 V em sinais TTL ou CMOS. Um circuito muito usado para essa é o MAX232, que é ilustrada na figura 10.
Esse dispositivo também faz a operação inversa graças a uma "charge pump", bomba de carga que consegue aumentar a tensão de 5 V de um circuito TTL para +/-10 V.
Para que possamos recuperar os sinais da forma serial para paralela e vice-versa, é necessário empregar uma UART. Uma das mais comuns é a 16550, que tem a pinagem mostrada na figura 11.
Observe que esta UART possui um barramento de dados em que podemos aplicar os dados paralelos que devem ser transmitidos na forma serial, ou então, tirarmos os dados paralelos recebidos na forma serial.
CONCLUSÃO
O trabalho com sinais na forma serial é um pouco mais complexo do que na forma paralela, se bem que existam circuitos integrados que possam fazer a conversão. Todavia, trata-se da forma normalmente empregada pelos modems.
Quando nos referimos aos modems, não se trata apenas do tipo empregado no acesso à Internet. Um modem deve ser usado sempre que se pretender enviar dados digitais serialmente através de fibras ópticas, linhas telefônicas, linhas de energia, raios infravermelhos ou mesmo sinais de rádio.
Os leitores interessados em se aprofundarem no emprego da tecnologia digital no controle remoto ou no envio de dados à distância, podem encontrar muitas informações avançadas em livros, uma vez que se trata de artigo que está um grau acima daquilo que pretendemos mostrar nesta nossa seção de Controle Remoto.
