Controle Bidirecional Para Motor De Passo

Precisando controlar um motor de passo mas não quer, não pode ou não sabe usar microcontroladores?

Analise esta solução que vou mostrar e veja se atende a sua necessidade.

Um motor de passo é um tipo específico de motor elétrico que é amplamente utilizado em aplicações que requerem controle preciso de posição e velocidade. Este tipo de motor não contém escovas ou comutadores, e o movimento do seu eixo é feito em pequenos incrementos chamados "passos". Cada passo corresponde a um movimento angular fixo do rotor. O rotor é a parte do motor que gira. Em motores de passo, o rotor geralmente é um ímã permanente ou uma estrutura dentada de ferro. O estator é a parte fixa do motor e contém as bobinas (ou enrolamentos). No caso de um motor de passo com 4 bobinas do tipo que vamos usar , há quatro enrolamentos separados. Para controlar um motor de passo não basta conectá-lo a uma fonte DC, é necessário um driver que possa fornecer a sequência correta de energização das bobinas . As bobinas são energizadas em uma sequência específica para fazer o rotor girar. A sequência de energização determina a direção e a precisão do movimento. Neste projeto vamos usar um módulo comercial baseado no ULN2003 , um driver unipolar simples, frequentemente usado com motores de passo unipolares pequenos.

Para controle deste módulo, será usado o circuito integrado 4017 ( sim, eu adoro ele) ,que terá a função de gerar a sequencia correta de energização para as bobinas. Para inverter a rotação do motor , simplesmente invertemos a sequência de excitação das bobinas , mediante o uso dos contatos de um relé duplo .

     Abaixo o diagrama e sugestão de placa . Temos um oscilador composto por uma das seis portas presentes em um CD40106, gerando o sinal de clock para o CI 4017. A quinta saída do 4017 está conectada ao pino de reset (pino 15), fazendo com que ele conte até 4 e, em seguida, reinicie a contagem. Assim, as saídas do 4017 (pinos 3, 2, 4, 7, reset) são ativadas sequencialmente, com apenas uma saída em nível alto a cada momento. Através de uma lógica simples com diodos, este nível alto é enviado à entrada do módulo de potência que aciona o motor.

   Temos duas chaves: uma faz o motor girar no sentido horário e a outra no sentido anti-horário. Quando pressionadas, as chaves alimentam todo o circuito, iniciando seu funcionamento. Observe que uma das chaves também alimenta um relé. Como o 4017 conta apenas em um sentido, este relé foi adicionado para inverter os pinos 3 e 4, permitindo inverter artificialmente a sequencia de saída, tornando-a decrescente. Desta forma, conseguimos fazer com que o motor gire no sentido contrário.

Link do circuito em operação :

https://youtu.be/XHkSzGGXtlo

10 Circuitos Com Optoacopladores

    Da série : 10 circuitos .  Agora o protagonismo fica por conta dos acopladores ópticos. 

    Os optoacopladores, também conhecidos como isoladores ópticos, são dispositivos eletrônicos que transferem sinais elétricos entre dois circuitos eletrônicos através da luz. Eles consistem basicamente de um emissor de luz (geralmente um LED) e um detector de luz (que pode ser um transistor, um SCR , um diac,  triac, mosfets  ou ainda uma porta lógica) encapsulados juntos. A luz emitida pelo LED é recebida pelo fotodetector, que converte a luz de volta em um sinal elétrico. Esse método de transferência proporciona isolamento elétrico entre os dois circuitos, protegendo-os contra interferências elétricas e surtos de tensão. Os optoacopladores são amplamente utilizados em diversas aplicações devido à sua capacidade de fornecer isolamento elétrico e proteger circuitos sensíveis. 

  Existem dezenas de modelos , mas nestes exemplos vamos usar apenas o PC817, o 4N40 e o 4N25. Pode substituí-los por outros modelos com a mesma função interna , se quiser.

 Vamos lá, então?

1 - Provador sonoro de componentes. 

   Um teste de continuidade bem simples que permite provar componentes como fusíveis, leds, lâmpadas, chaves, diodos  e verificar curtos em transistores ou capacitores.

2- Gerador de sons variados

  Um led RGB piscante modula o optoacoplador que por sua vez modula o som de um buzzer ativo, gerando sons pseudoaleatórios.

2- Barreira de infravermelho

 Qualquer objeto que intercepte o feixe de luz que vai de TX a RX , causará o acendimento do led. O alcance deve chegar a uns 30 cm no máximo.

4 - Leds rítmicos

Sons próximos ao microfone, causam variações no brilho dos leds.

5- Senha eletrônica simples

O acionamento correto de uma combinação de chaves ( neste caso 2-5 -7 ) faz com que o led se ilumine. Chaves erradas impedem o funcionamento, mesmo que as corretas estejam acionadas.

6-  Liga / Desliga  no mesmo botão.

  O título já disse tudo

7- Comando Bimanual de segurança

   A carga ( no caso o led ) só é acionada se ambas as teclas forem acionadas ao mesmo tempo, ou com diferença de poucos milissegundos . Este sistema  obriga o Operador a manter as duas mãos ocupadas,  evitando acidentes . Circuito didático, não use em máquinas que ofereçam risco ao Operador.

8-  Sensor de escuridão

Quando anoitecer ou se o LDR ficar sob baixa iluminação, o led começará a piscar.

9-  Indicador de ambiente  ocupado

Fixar o imã em uma porta, fechadura ou trinco por dentro . Quando fechar a porta, o imã se aproxima do reed e o display indica " O " de ocupado. Com a porta destrancada , o imã afasta e o display indica "L" de livre.

10- Jogo da velocidade

Aquele que apertar o botão mais rápido acende seu led e impede que o led do adversário acenda.

Senha Eletrônica Simples

 

    Segurança e eletrônica têm uma relação muito estreita  nos dias de hoje. A eletrônica desempenha um papel crucial na concepção, implementação e melhoria de sistemas de segurança em diversos setores, desde residências até indústrias e instalações governamentais. À medida que a tecnologia avança, a relação entre esses dois campos tornou-se ainda mais integrada e sofisticada. 

 Sistemas de segurança sofisticados oferecem maior proteção e recursos avançados, mas vem com um custo mais elevado e exige mais recursos técnicos. A segurança simples é mais acessível e fácil de usar, apesar de ser menos robusta contra ameaças . A escolha entre os dois depende das necessidades específicas de segurança, do orçamento e da preferência por complexidade . Como aqui o único objetivo é aprender e  divertir, apresentamos um circuito que se encaixa na segurança simples ( ou ridícula como alguns certamente vão achar ).

   Dependendo da combinação das chaves o relé será acionado ou não. Se uma chave qualquer considerada "proibida"  for acionada , a carga não aciona, mesmo que a combinação correta também esteja selecionada. 

    Mude a senha  como quiser, é só alterar as ligações na chave DIP.  

    E um último conselho: Leia o inicio do texto e saberá porque não usar como senha  para  seu suado dinheiro. 

 

Batalha Naval Diferente

    Imagino que todos devem conhecer o jogo da Batalha Naval.  Temos aqui uma versão simplificada do jogo, onde o objetivo continua o mesmo que é acertar a "frota" do inimigo. 

  Resume-se em selecionar uma combinação de 4 chaves aleatoriamente e em segredo , enquanto seu adversário deve tentar acertar a mesma combinação do outro lado. 

  Depois de cada um  fazer suas escolhas, aperta-se um botão e  se existir a mesma combinação dos dois lados, um display incrementará em 1 unidade os acertos .

  Se, por outro lado, não estiver correta a tentativa de acerto, um outro display é que incrementará em uma unidade, indicando a quantidade de erros cometidos.

  Meio bobo, mas certamente agradará as crianças ( acho que alguns adultos também). 

Crie suas próprias regras e divirta-se , digo, deixe as crianças se divertirem.

Protetor Contra Curto Ou Sobrecorrente

 Este circuito de proteção foi desenvolvido  originalmente para ser usado em um carregador de baterias de 12V, mas funcionaria perfeitamente numa fonte linear. A sensibilidade é tão boa que, dependendo do ajuste feito, um simples led usado como carga poderá causar o acionamento da proteção.

   O ajuste é simples: Conecte a carga na saída do circuito e pressione o botão. Agora  regule o trimpot até que o relé desarme  e assim desligue a carga . Volte o trimpot para a posição um pouco antes do desarme e pressione o botão novamente.  Se desarmar repita o processo. Para um ajuste mais preciso, utilize um amperímetro em série com a carga e regule no valor desejado de proteção. 

    Para qualquer valor de corrente ajustada, o simples fato de se colocar os terminais da carga em curto, deve fazer com que o relé desarme também.  Uma vez desfeito o curto na saída ou eliminado o problema de sobrecarga, basta pressionar o interruptor de rearme para que a carga  volte à operação normal.

Mais Uma Forma De Piscar Um led

   Há muito tempo publiquei um post com o título  " 10 maneiras de piscar um led " . Naquela  ocasião apresentei algumas formas de fazer com que um led acenda e apague em intervalos regulares ( falando sem enrolação : que pisque). Pois saiba que existem muitas outras formas de obter este efeito e aqui mostro apenas mais uma. 

        Um ponto é  importante neste circuito. Trata-se do acoplamento led /LDR que deve receber o mínimo possível de interferência da luz ambiente. Mas isto é fácil de resolver . Utilize um espaguete termo retrátil acoplando os dois componentes como mostrado abaixo.

   Depois de tudo montado e conferido, ligue a alimentação e ajuste o trimpot de 100K até que o led comece a piscar. E é só.

Acionando Um Display LCD 16 x 2 Com Um 4017 ( e sem microcontroladores !!!)

  O próximo circuito entra na categoria de curiosidade e  também de aprendizado, pois ninguém em sã consciência dispensará microcontroladores para esta função. Mas observe que a  lógica é a mesma, apenas em velocidade milhões de vezes menor.

  O função principal  de um display 16×2 é exibir caracteres, letras e números de maneira nítida e clara, fornecendo informações importantes para o programador.  É utilizado quando o  usuário precisa de uma resposta visual, que possa indicar o funcionamento da configuração realizada. 

 É um componente acionado , via de regra,  por microcontroladores . Mas aqui vamos pensar fora da caixa e dispensar programação.

  Para exemplo e maior simplicidade, escreveremos somente a palavra " OLA!!!" 

  Pode ser ampliado para mais palavras e mais linhas, mas aí certamente tornaria inviável em relação aos circuitos convencionais ( com microcontrolador). 

  Primeiro vamos dar uma olhada em um display lcd 16 x 2 comum (16 colunas por 2 linhas) e ver mais de perto suas conexões:

      Veja a numeração, começando pelo pino 1 (primeiro à esquerda ) e finalizando no 16 (K do led ). 

Pino 1 - VSS ( Gnd ): Conexão de terra (negativo).

Pino 2 - VDD ( Vcc ): Alimentação positiva (5V).

Pino 3 - Vee 0u VO (Contraste): Controle de contraste do display. Geralmente é usado um trimpot ,mas vamos usar um resistor de 3K3 que vai servir .

Pino 4 - RS (Register Select): Seleção de registro; controla se os dados enviados serão interpretados como instruções (como posicionamento do cursor) ou como dados a serem exibidos. Se estiver em nível 0 serão executadas as instruções . Se estiver em nível 1, serão exibidos os dados.

Pino 5 - RW (Read/Write): Leitura/Escrita; determina a direção da transferência de dados (leitura ou escrita). Vamos deixar conectado ao Gnd pois vamos só escrever.

Pino 6 - EN (Enable): Sinal de habilitação; usado para latching dos dados enviados.

Pinos 7 até 14.  D0-D7 (Data Pins): Linhas de dados bidirecionais, usadas para enviar comandos e dados ao display.

Os dois últimos pinos são para a iluminação de fundo (backlight):

Pino 15 -A (Anode): Anodo do led de backlight ( positivo ).

Pino 16 -K (Cathode): Cátodo do led do backlight (negativo).

Dito isso, passemos ao circuito  ( Clique em cima para ampliar):

 Para saber como os caracteres são mostrados precisamos conhecer a tabela ASCII.  A tabela ASCII (American Standard Code for Information Interchange) é um conjunto de códigos que representa caracteres alfanuméricos, sinais de pontuação, símbolos especiais e caracteres de controle. Cada caractere na tabela ASCII é atribuído a um número inteiro entre 0 e 127 (ou 0x00 a 0x7F em notação hexadecimal). 

  

  Como exemplo, veja abaixo a tabela ASCII para as letras do alfabeto maiúsculo:

  Ou seja, para escrever a letra L no display, precisamos inserir a seguinte numeração binária  nos Data Pins:

D0 = 0

D1 = 0

D2 = 1

D3 = 1

D4 = 0

D5 = 0

D6 = 1

D7 = 0

 E também que o pino RS esteja em 1.

    Agora podemos comentar o circuito. 

   Uma das 6 portas do cd40106 envia pulsos de clock ao pino 14 do cd4017. Este por sua vez vai  positivando as suas saídas  na seguinte ordem : pino 3 , pino 2, pino 4, pino7 e pino 10 . Quando o pino 10 vai ao nível 1 ele positiva o pino 13 congelando a contagem . 

    Veja que a contagem incrementa a cada subida do sinal de clock. Quando ocorre a descida do sinal de clock ela é usada para gerar o sinal de comando para o "Enable" do display, que desta forma libera os dados para serem apresentados no display.

   Assim que o circuito é alimentado, o pino 15 do 4017 é resetado( via rede RC) e o pino 3 vai a nível alto. Neste momento o transistor aciona e envia  5 V, via diodos, aos pinos D0 a D3. Como neste momento o pino RS está em zero ´, o comando é interpretado como uma  instrução. Neste caso a instrução é para que o cursor comece a piscar na primeira posição do display.  Ficaria assim:

D0 = 1

D1 = 1

D2 = 1

D3 = 1

D4 = 0

D5 = 0

D6 = 0

D7 = 0

RS = 0 (instrução de inicialização para o display)

 

Quando ocorrer a descida do sinal de clock  o " Enable" habilita o comando e o cursor começa a piscar.

No próximo sinal de clock, o 4017 incrementa uma posição e o pino 2 é que vai ao nível alto.

Neste ponto D0 a D3 continua em nível alto ( via diodo ligado ao pino 2 ) , mas  o nível alto do pino 2 aciona  um flip flop formado por duas portas do 40106 . Desta forma a saída do flip flop vai a nível alto, fazendo com que o pino RS também fique em nível alto. Agora temos a seguinte situação:

D0 = 1

D1 = 1

D2 = 1

D3 = 1

D4 = 0

D5 = 0

D6 = 1

D7 = 0

RS = 1 ( comando para exibição no display)

    Verifique na tabela que esta sequencia ( de D0 a D7 ) corresponde ao " O " . Na próxima descida do sinal de clock, o pino Enable habilita os dados, que neste caso é um comando porque  RS está em 1. 

    Neste momento aparece a Letra "O" no display.

   Tudo ocorre igual nas próximas sequencias, só vão mudando quais os dados que são habilitados e consequentemente as letras mostradas. Assim o pino 7 alto , injeta 1 em D0 indicando a letra  "L" .

    Quando a saída chega ao pino 10, as dados são congelados ( via pino 13) na posição binária de " ! " , assim a cada descida do clock , o ponto de exclamação vai sendo exibido até a última posição do display, já que não muda mais a combinação.

   Sei que as explicações foram rasas. Se não entendeu, procure fontes mais confiáveis que eu, estude bastante e verá  que parece complexo , mas não é . 

  Veja o vídeo funcionando: