Neste artigo vamos focalizar um projeto simples que simula um controle proporcional utilizando um indicador de ponto móvel da National Semiconductor, muito popular, simples de obter e de usar.
Conforme sabemos, os controles proporcionais se caracterizam por movimentarem um atuador de forma que ele acompanhe o movimento correspondente realizado num controle no transmissor.
Isso significa que, com este tipo de controle não temos apenas duas condições possíveis (ligado ou desligado), mas uma atuação linear que é importante em aplicações de controle de dispositivos mais sensíveis.
Desta forma, conforme mostra a figura 1, num controle proporcional podemos colocar um atuador em qualquer posição intermediária entre dois pontos.
A montagem de um servo não é simples e nem todos têm acesso aos tipos montados que só podem ser encontrados nos grandes centros (São Paulo e Rio de Janeiro) ou ainda adquiridos de fornecedores especializados pelo correio.
Assim, vamos descrever neste artigo a montagem de um pseudo-servo, ou seja, um circuito que pode simular a ação de um servo e implementado em modelos de diversos tipos.
Na versão inicial, para entender o princípio de funcionamento, faremos o seu uso num sistema de controle remoto por fios.
O LM3914
O circuito integrado LM3914 consiste num indicador do tipo “ponto móvel” ou “barra móvel” com uma escala de 10 LEDs.
No entanto, suas características possibilitam sua utilização num projeto de controle remoto de 10 canais simulando uma aplicação proporcional num sistema simples.
O circuito básico utiliza fios, mas podem ser imaginadas soluções para o emprego de outros meios de transmissão.
Na configuração de ponto móvel, as 10 saídas do circuito integrado LM3914 vão ao nível baixo em função da tensão de entrada.
O modo como as saídas respondem aos comandos externos de tensão dependerá dos valores dos componentes externos.
Assim, a idéia aproveitada nesse projeto é gerar tensões fixas de entrada conforme o canal que se deseja acionar, colocando um controle através de potenciômetro que simula o “joystick”.
Conforme mostra a figura 2, para cada ponto selecionado de tensão, temos a sua identificação pelo LM3914 com o acionamento da saída correspondente.
Observe que, no circuito integrado LM3914, a saída acionada vai ao nível baixo permanecendo as demais no nível alto.
Essa configuração é importante quando se deseja acionar diretamente LEDs que são ligados conforme mostra a figura 3.
Podemos comparar o circuito a um conversor analógico-para-digital (ADC) onde a variação linear (analógica) das tensões no potenciômetro de controle, se comvertem em 10 saídas digitais no receptor.
No caso do acionamento de cargas como relés, motores ou outros atuadores, devemos empregar um transistor PNP comum ou Darlington que será ligado conforme mostra a figura 4
No projeto prático podemos usar um trimpot para ajuste da faixa, dando assim uma boa precisão de controle na aplicação.
A tensão de alimentação para o circuito pode ser de 5 ou 6 V, mas preferivelmente deve ser estabilizada para garantir uma boa precisão de acionamento, se a montagem assim o exigir.
FUNCIONAMENTO
O transmissor consiste num potenciômetro que seleciona a tensão que vai ser enviada ao receptor.
Como o receptor é do tipo “digital”, o acionamento dos canais se faz por 10 saltos, numa curva de conversão como a mostrada na figura 5.
A tensão aplicada ao cabo de controle depende da posição do cursor do potenciômetro.
Uma possibilidade interessante de controle multi-canal elaborada em torno desta idéia consiste em se colocar interruptores para acionamento seqüencial conforme mostra a figura 6.
Uma das dificuldades que esse modo de funcionamento apresenta é a necessidade de se ajustar separadamente cada trimpot de acionamento.
Se o ajuste não for preciso podemos ter o acionamento aleatório de canais adjacentes.
No receptor temos um circuito integrado LM3914 que, conforme indicamos é uma escala de ponto móvel com 10 saídas. Cada saída vai ao nível baixo conforme a tensão aplicada na entrada dentro de uma faixa de valores determinada pelos ajustes.
No próprio circuito já damos um exemplo de etapa para acionamento de um relé. Evidentemente, outros tipos de cargas podem ser acionadas.
Uma possibilidade interessante para cargas ligadas à rede de energia consiste no emprego de optodiacs conforme mostra a figura 7.
Quanto às aplicações, na figura 8 mostramos um futebol em que 10 solenóides são acionados pela posição do potenciômetro de controle, jogando a bola no campo adversário.
O movimento do potenciômetro de controle faz a “varredura” dos 10 jogadores de cada lado.
Sugestões de medidas para a montagem deste “fliperama” com controle remoto manual são dadas na figura 9.
A bolinha pode ser de borracha ou mesmo de tênis de mesa e a inclinação da mesa é importante para que ela não pare longe de nenhum dos atuadores.
Os goleiros são movidos manualmente ou ainda podem ser fixos à critério do montador.
Uma outra aplicação possível para este circuito é como controle de um reservatório onde o potenciômetro transmissor é acoplado a uma bóia, conforme mostra a figura 10.
Os movimentos de subida e descida da água fazem com que a tensão no LM3914 varie e sejam acionadas as saídas correspondentes.
Em duas delas colocamos os relés de acionamento dos sistemas de enchimento e parada. As demais saídas serão utilizadas como indicadores de níveis.
Finalmente, temos uma aplicação em que dois sistemas são empregados num controle de posição matricial, conforme mostra a figura 11.
Nesse controle, mais elaborado, um LED de um tabuleiro de 10 x10 vai ser aceso pelos controles X e Y do transmissor.
O LED que vai ser aceso dependerá das coordenadas transmitidas pelos potenciômetros transmissores.
MONTAGEM
A figura 12 mostra o circuito completo da versão básica que propomos neste artigo.
A placa de circuito impresso para a montagem do sistema é mostrada na figura 13.
Os resistores são todos de 1/8 W com 20% ou menos de tolerância e o único capacitor empregado pode ser tanto cerâmico como de poliéster.
Para o transmissor, será conveniente empregar um potenciômetro linear de modo que os intervalos entre os canais fiquem constantes em toda a faixa de ajuste.
O tipo de botão empregado neste componente depende da aplicação.
É claro que existe a possibilidade de se usar um potenciômetro deslizante, conforme mostra a figura 14. Esse tipo de potenciômetro permite associar uma alavanca de controle ao transmissor.
Se o leitor não tem muita segurança no trato com circuitos integrados será conveniente fazer sua instalação num soquete.
A fonte de alimentação tanto pode ser formada por pilhas como do tipo a partir da rede de energia. Para este caso será conveniente usar uma fonte regulada com o circuito integrado 7806, por exemplo.
AJUSTE E USO
Para fazer o ajuste será interessante ter cargas ligadas às diversas saídas. Estas cargas podem ser LEDs conectados conforme mostra a figura 15.
Na verdade, os LEDs podem ser incluídos no projeto original já ligados nas saídas de modo a servirem de monitores de acionamento dos diversos canais.
Ligando o circuito a atuando-se sobre o potenciômetro do transmissor, teremos o corrimento dos LEDs na escala de acionamento, mostrando que as saídas são ativadas seqüencialmente.
Para se obter um sistema de menor resolução podemos ligar apenas canais alternados, conforme mostra a figura 16.
Para usar existem diversas possibilidades que dependem apenas da imaginação dos leitores.
Semicondutores:
CI-1 – LM3914 – circuito integrado
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1, R2 – 1 k Ω
P1 – 47 k Ω – potenciômetro linear
Capacitor:
C1 – 220 nF – cerâmico ou poliéster
Diversos:
Placa de circuito impresso, fios, solda, etapas de saídas com relés ou outros dispositivos, fonte de alimentação, etc.
