AdamCampos
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7 years ago Circuito 1 - Regulador de tensão O circuito regulador de tensão é utilizado para baixar a tensão para um nível desejado e então estabilizá-la neste nível. Por exemplo, temos uma fonte de 24V e necessitamos por algum motivo de uma alimentação de 5, 12 ou 16V. Associar resistores em séria e fazer divisor de tensão é uma das alternativas para se conseguir a tensão desejada, porém no caso de se baixar 24V para 5 por exemplo, estaremos dissipando em forma de calor 19V sobre um resistor. Se a corrente que circula nestes resistores for de 20mA o resistor para não queimar teria que ter 380mW de poder de dissipação. Isto já seria mais do que o que normalmente usamos, que é de no máximo 1/4W.
O segundo problema é que se o circuito que temos que alimentar tenha baixa impedância o valor final desta associação de resistores mudará, e por conseguinte o valor da tensão também. Estaremos diante de uma fonte de tensão não regulada nem estabilizada.
Estabilizar uma tensão é manter sua regulação (nível requerido) dentro de uma faixa aceitável independente das características da tua carga.
O regulador de tensão utilizado no circuito é transistorizado, tem uma alta impedância de entrada e de saída, fazendo com que qualquer carga de baixa ou alta impedância, ao ser colocado em paralelo com ele não altere suas características.
No mais, este regulador pode manter uma corrente de mais de 1A para a carga sem que se dissipe muita potência sobre ele, sendo no mínimo mais eficiente termicamente que qualquer divisor de tensão.
O uso de um diodo zener em paralelo com a saída do regulador pode trazer segurança à carga, uma vez que caso haja uma variação indesejada na tensão de saída do regulador, o zener ainda manteria a tensão regulada (Vz nominal) na carga.
O regulador no projeto é utilizado para dois fins. Um é manter 4volts a mais que Vgs 9tensão de gate ao source) dos transistores Mosfet (caso utilizássemos apenas IRF3205 no circuito, já que o IRF4905 é raro). O segundo motivo é a alimentação de alguns CI's CMOS, como o CD40106 e o 4011, que não trabalham com tensões acima de 18V(CD40106) e 20V(CD4011). Ambos são inversores lógicos.
Circuito 2 - Optoisoladores e inversores O optoisolaor é um circuito integrado dividido basicamente em duas partes em seu interior. Em uma das partes há um diodo emissor de luz (led) e na outra parte um fotoreceptor. O led é acionado por um sinal, emite sua luz em direção ao fotoreceptor e este recebe esta luz. Tudo internamente no encapsulamento do optoacoplador. Este tipo de circuito é utilizado sempre que queremos, a partir de um sinal digital, manipularmos sinais de valores analógicos ou mesmo sinais digitais de amplitudes diferentes daquelas usadas no circuito primário (o que está enviando o sinal digital). Usando o optoacoplador também garantimos o isolamento eltrônico de duas partes do circuito. Isto confere ao circuito mais sensível uma segurança a mais, pois evita que uma falha na parte de maior potência danifique-os. De uma certa maneira podemos fazer uma analogia entre o optoacoplador e um transformador de sinal, pois no transformador temos o isolamento eletrônico de duas partes de um circuito, sendo este acoplamento magnético no lugar de ser óptico, e ainda há um sinal de uma amplitude de um lado e de outra amplitude em outro (na maioria das vezes).
No projeto os optoacopladores foram utilizados diversas vezes. No circuito 2 ele compatibiliza o sinal digital do microcontrolador, que é 5V a um sinal digital de 16V. Isso ocorre porque os CI's aplicados em outras partes do projeto exigem sinais de alimentação maiores, e por consequência sinais digitais compatíveis. Um exemplo é o gate dos Mosfets da ponte de içamento. Eles operam acima de 10V para ficar na região de saturação. Com os 5V do Arduino isto seria impossível, então fazemos o Arduino acionar um optoacoplador que irá direcionar os 10 ou 16V para estes gates.
Usamos o 4N25, que é um par onde o emissor de luz é um led e o receptor é um fototransistor. Há circuitos que o fotoreceptor é um triac, um scr, um igbt, etc.. A escolha dele dependerá de qual tipo de carga e qual tipo de sinal está sendo acoplado ao circuito digital.
O circuito 2 conta com um CI inversor digital. É um circuito CMOS que recebe sinais digitais (0 e 1) e os inverte. O detalhe dos CI's CMOS é que eles podem trabalhar com nível de sinal digital bem acima ou bem abaixo dos famosos 5V dos circuitos TTL,aquele que usamos no Arduino. No projeto este inversor é uma porta NAND adaptada. Ela foi escolhida por trabalhar com até 20V como sinal digital enquanto os demais inversores trabalham com até 15V. A adaptação é simples: uni-se duas portas de entrada, resumindo a tabela verdade em apenas uma variável. Se a entrada for 0 faz-se 0 AND 0, que daria 0, invertendo (NAND) tem-se 1. Se a entrada for 1 faz-se 1 AND 1, que daria 1, invertendo (NAND) tem-se 0.
A união do optoacoplador ao inversor permite que a partir de um sinal de saída do microcontrolador a 5V obtenhamos 2 sinais digitais de 16V, um invertido em relação ao outro. No circuito 2 aplicamos esta técnica à variável "A", responsável pelo sentido de rotação do motor de içamento, e à variável "P", responsável pela habilitaçãoda ponte-h deste motor.
Circuito 3 - Driver do motor de içamento
Circuito 4 - Optoisoladores e inversores Mesma filosofia do circuito 2. Aqui ele é aplicado somente como segurança, isolando-se o controlador da carga. O inversor utilizado aqui é o CMOS CD40106 com sinal digital de 5V. As saídas são inseridas no driver do motor das portas no circuito 5.
Circuito 5 - Driver dos motores das portas
Leandrobds
DanielePaulino
Vou explicar os 9 circuitos aqui, lembrando que não utilizamos todos.