Livro AVR e Arduino - Técnicas de Projeto

Nesta dica de leitura quero apresentar o livro AVR e Arduino Técnicas de Projeto, escrito por Charles Borges e Marco Villaça. Um livro tido como referência para projetistas de sistemas microcontrolados e como livro texto para áreas afins.

O livro apresenta um rico conteúdo, abordando diversas técnicas de projetos eletrônicos e de programação, como por exemplo: displays de 7 segmentos, conversores CC/CC e CC/CA, cartões SD, técnicas de multiplexação, etc.

Aborda ainda detalhes do ATmega328 nos permitindo explorar suas características. Além de diversos exercícios ao longo do texto.

A capa do livro pode ser vista na imagem a seguir.

Figura 1 - Capa do livro AVR e Arduino Técnicas de Projeto [Fonte: Google Imagens].

Se você está interessado pelo livro, os autores disponibilizaram gratuitamente uma cópia em pdf, no blog Borges Corporation. Ainda sim, se você prefere o livro físico, pode estar adquirindo sua cópia no site Clube dos Autores.

Espero que tenha gostado desta dica de leitura, sinceramente, eu adorei o livro e o conteúdo que o mesmo aborda.

Obrigado pela visita em meu blog e até a próxima dica!

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Livro Acionamentos Elétricos [Dica!]

Nesta dica apresento o livro Acionamentos Elétricos de Claiton Moro Franchi. Apesar de não ser exatamente sobre eletrônica, é uma excelente dica de leitura introdutória às técnicas de acionamentos elétricos.

O livro que consultei é a  4ª edição e sua capa pode ser vista na imagem a seguir.

Figura 1 - Capa do livro Acionamentos Elétricos de Claiton Moro Franchi.

O livro é escrito em seis capítulos e descreve de maneira dinâmica e didática sobre motores elétricos e também dos dispositivos utilizados nas técnicas de acionamentos elétricos. Ao final de cada capítulo apresenta um conjunto de exercícios para fixação.

Nos apêndices, o autor apresenta os principais diagramas elétricos utilizados na prática e a descrição da simbologia adotada por normas nacionais e internacionais.

O livro é indicado à técnicos, tecnólogos e engenheiros que atuam nas áreas de automação, mecatrônica e eletrotécnica. Porém, nada impede que um leitor comum consulte a obra por curiosidade ao assunto.

Espero que gostem desta dica de leitura, um livro simples, didático e direto ao assunto quando se trata de acionamentos elétricos. Sem dúvida alguma, vale a pena ter um exemplar para consulta.

Obrigado por acompanhar o blog, curta nossa página no Facebook e também nos siga no Instagram. Até a próxima dica de leitura!

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Controlando Servomotor com Arduino e Joystick

Neste texto farei o controle de um servomotor utilizando um joystick retirado de sucata, ou seja, reciclado de um antigo controle de PS2.

O joystick que será utilizado foi obtido de um antigo controle de PS2 que estava guardado em minha bagunça particular, de onde pude escrever o texto "Reciclando Controle de PS2 [O Que Reaproveitar?]".

Meu objetivo neste texto é apresentar o controle do servomotor com joystick utilizando a biblioteca Servo.h do Arduino. Futuramente estas ideias serão utilizadas para implementar um pequeno protótipo de braço manipulador.

O Servomotor

O servomotor utilizado é o modelo SG90 da Tower Pro, um micro servomotor 9g. De fácil aquisição e baixo custo. A Figura 1 apresenta uma imagem do modelo e as dimensões do mesmo.

Figura 1 - Imagem do servomotor e suas dimensões. Fonte: datasheet.

Este servomotor possui três fios para ligação, sendo o fio marrom e vermelho responsáveis pela alimentação e o fio laranja por receber o sinal de controle. Segundo o datasheet, a alimentação deve ser de 4,8 a 5,0 Vcc.

O Joystick de PS2

O joystick que será utilizado foi reaproveitado de sucata, porém, seu funcionamento é bastante simples. Ele consiste basicamente em um eixo vertical acoplado a dois potenciômetros, onde tem-se a possibilidade de fazer uma varredura angular no plano 2D. Isso é possível graças a variação da resistência do potenciômetro para diferentes ângulos de entrada.

Você pode ler um pouco mais sobre o joystick no Wikipédia. O modelo que utilizado pode ser visto na Figura 2.

Figura 2 - Foto tirada do joystick utilizado.

Perceba na Figura X que alguns cabinhos foram soldados para ajudar na ligação com o Arduino. Cabe destacar que a qualidade da placa de circuito impresso não é das melhores, por isso utilizei cola quente para ajudar a fixar os cabinhos, como podemos ver também na Figura 3.

Figura 3 - Foto tirada apresentando detalhes do joystick utilizado.

Com o joystick pronto e preparado para os testes em bancada, podemos finalmente elaborar um esquema de montagem.

Materiais Necessários Para o Teste

Para realizar esta montagem, os seguintes materiais foram utilizados:

➤ Arduino Uno;
➤ 2 Servomotores SG90 de 9g;
➤ Fios e jumper's para as ligações;
➤ Joystick de PS2;
➤ Cabo USB A/B.

Os materiais utilizados podem ser adquiridos facilmente na internet, você também pode adquirir esses componentes com a Silvatrônics, loja parceira do blog Eletrônica de Garagem.

Esquema de Conexão da Montagem

Elaborei um esquema de montagem utilizando o software Fritzing, porém utilizei um modelo de joystick convencional, encontrado para aquisição no comércio online de componentes eletrônicos.

Figura 4 - Esquema da montagem desenhado no software Fritzing.

Para utilizar um joystick de PS2, basta com o multímetro identificar os terminais que possuem variação de resistência com o movimento do eixo.

Com o esquema de montagem apresentado na Figura 4, podemos agora prosseguir e elaborar o programa para controlar os servomotores.

Programa Desenvolvido para Controle da Posição do Servomotor com Joystick

O objetivo do programa é controlar a posição dos servomotores. Para isso, no programa é feito a leitura das entradas analógicas, que possuem informação do deslocamento do joystick. Com o valor obtido da leitura analógica os servomotores são posicionados no ângulo correspondente àquela da variação analógica do joystick.

Abaixo você pode conferir o programa. Perceba que o uso da biblioteca poupa muitas linhas de código.

Agora que temos um programa, verificado e compilado na placa Arduino, podemos testá-lo e verificar se o funcionamento corresponde ao que pretendemos. Você também pode baixar este programa diretamente do nosso GitHub.

Resultados Práticos da Montagem

Após montagem seguindo o esquemático elaborado e a gravação da placa Arduino, podemos testar o funcionamento do protótipo. A seguir você pode conferir algumas fotos da minha montagem.

Figura 5 - Montagem do protótipo em bancada.

Figura 6 - Montagem do protótipo em bancada.

Figura 7 - Montagem do protótipo em bancada.

Podemos perceber que a montagem é muito simples e não há nada de extraordinário. No entanto, exige atenção para não danificarmos os servomotores.

Finalizando os resultados, gravei um pequeno vídeo da montagem e testes em bancada.

Considerações Finais

Neste texto apresentei uma forma simples de controlar dois micro servomotores utilizando o Arduino e a biblioteca Servo.h. No entanto, este é o primeiro programa de onde tenho interesse em construir futuramente um pequeno braço manipulador. 

As melhorias que podem ser feitas neste programa base são inúmeras, desde armazenar um posição de referência, inserir um botão para setar um posição específica. Utilizar outros modos de controle, ao invés de joystick podemos utilizar simples potenciômetros ou botões.

De modo geral, as possibilidade são inúmeras. Porém, ao aumentar o leque de ação do manipulador, tenha em mente que o programa utilizará mais memória e talvez exija o uso de outra placa Arduino, como a MEGA por exemplo.

Este foi um texto base para o futuro projeto de um simples manipulador, em breve trarei um protótipo de estrutura do manipulador, e é claro de baixo custo.

Espero que tenha gostado deste texto, dúvidas ou sugestões deixe nos comentários que será respondido. Ajude-nos compartilhando este texto com seus amigos em suas redes sociais, curtindo nossa página no Facebook ou seguindo nosso Instagram.

Obrigado pela leitura e até a próxima!

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Livro Introdução à Robótica [Dica!]

A dica de livro de hoje é sobre um assunto muito bacana, robótica. A robótica é uma área de estudo e atuação muito fascinante e o livro Introdução à Robótica de Maja J. Matarić traz uma visão global do assunto, desde a história dos primeiros sistemas robóticos até arquitetura de diferentes tipo de robôs (robôs humanoides, robôs que mudam de forma e robótica espacial).

A ideia do livro da Maja J. Matarić, é oferecer uma introdução acessível ao estudo da robótica para estudantes universitários e de ensino médio. No entanto, o publico alvo não se restringe a somente estes dois grupos, assim, qualquer um que esteja interessado no mundo da robótica poderá encontrar um texto agradável de ler. Pois possui linguagem simples e acessível a todos os leitores.

A capa do livro pode ser vista a seguir.

Figura 1 - Capa do livro Introdução à Robótica. Fonte: Google Imagens.

Observando o livro pela capa, percebemos a excelente ilustração gráfica, o que salta ao olhos e nos convida a leitura.

Sem dúvidas é um livro formidável de ler, além de nos introduzir no fantástico mundo dos sistemas robóticos.

Esta é a dica de literatura de hoje, se você já leu deixe um comentário sobre o que achou do livro.

Espero que gostem do livro e que se fascinem, assim como eu, pelo mundo dos sistemas robóticos.

Obrigado por acompanhar o blog e até a próxima dica de leitura!

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Software Para Ajudar a Organizar Componentes Eletrônicos - Component Organizer [Dica!]

Neste texto, trago uma dica de software para auxiliar na organização e listagem de componentes eletrônicos para bancada/oficina.

Se você trabalha com eletrônica, projetos ou até mesmo tem a eletrônica como hobby, já deve ter percebido que armazenar e organizar nossos componentes nem sempre é uma tarefa fácil. Por isso, estive pesquisando na internet por formas simples de organizar nossos componentes em uma espécie de estoque.

Motivação

Pode parecer "perfumaria" ter um software para ajudar a organizar componentes eletrônicos, mas posso garantir para você leitor que, está dando seus primeiros passos com experiências eletrônicas, que o software irá ajudar-lhe a poupar tempo na busca por determinados componentes para seus projetos. Principalmente, quando você perceber que a quantidade de componentes em seu estoque particular começar a crescer.

O Software Component Organizer

O software que indico é o Component Organizer. Ele está há bastante tempo sem atualizações e por isso pode ser que em algumas versões do Windows não funcione muito bem (estou testando no Windows 7, 32 bits). A segunda vantagem é que o software é open source. E você poderá implementar inovações e ajudar a corrigir bugs.

O software inicialmente foi desenvolvido por Mario Ribeiro, e o download pode ser feito no site do próprio autor. Segundo ele, o software funciona em Windows, Linux e Mac OS.

A janela do software pode ser vista na Figura 1.

Figura 1 - Captura de imagem da área de trabalho do software.

Na Figura 1 podemos perceber a simplicidade da interface de usuário, sem nenhum outro recurso que possa trazer distração ou outro importuno no seu uso. E isso foi o que me chamou mais a atenção para este software. Visto que eu buscava principalmente simplicidade, pois não preciso de algo complexo e cheio de recursos.

Além disso, na Figura 1 temos um pequeno exemplo de como pode ser organizado os componentes, neste caso para um resistor de 1/4 W.

Não vou entrar em muitos detalhes, pois o uso do software por si só é bastante intuitivo, e mesmo para aqueles que não entendem de inglês, o Google Tradutor pode ajudar muito.

Sei que existem inúmeros softwares que se propõe a ajudar no controle de estoque. Softwares estes, com muitos outros recursos e que apresentam uma interface muio mais completa que o Component Organizer. Mas porém, visando uma interface simples, para um usuário doméstico do tipo hobby ou pequenos projetos, acredito que este software será muito útil e interessante.

Considerações Finais

Esta é a dica de software que apresento à vocês leitores do blog, espero que gostem e se divirtam e que o programa possa ajudá-lo a melhor organizar seu estoque de componentes.

Caso tenha dúvidas, ou conheça um outro software com mais recursos e que seja interessante, deixe seu comentário para avaliarmos.

O endereço da página do autor, com opção de download do software é:

https://3xbla.wordpress.com/component-organizer/

Obrigado pela companhia e até a próxima dica!

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Manutenção e Limpeza de Parafusadeira e Furadeira Black & Decker CD121K50

No texto de hoje, trago minhas experiências com uma parafusadeira e furadeira que ganhei. A parafusadeira é da Black & Decker, modelo CD121K50.

Será feito uma limpeza completa de toda a ferramenta, pois como pode ser visto na imagem de capa, ela está bastante "judiada". Eu acabei ganhando ela para reaproveitar, pois infelizmente ela se afogou em uma enchente. E meu avô, seu antigo dono, adquiriu um modelo moderno e com mais recursos, além de não ter sido "afogada".

Mãos na Massa

O primeiro passo, é avaliar tudo visualmente, por isso separei todo o material que ganhei para verificar por defeitos óbvios.

Figura 1 - Parafusadeira, baterias e carregadores.

Com todos os materiais separados, limpei as baterias e coloquei uma para tentar carregar para um teste futuro. Perceba, que a parafusadeira possui marcas de desgaste e não possui mais as etiquetas de identificação, isso pois ela foi muito utilizada na marcenaria. Uma ferramenta sem dúvidas muito útil.

Figura 2 - Parafusadeira, baterias e base para o carregador.

A próxima etapa, é definitivamente desmontar a parafusadeira por completo, separar as partes móveis, elétricas e guardar os parafusos.

Figura 3 - Parafusadeira desmontada.

Perceba a simplicidade do conjunto na Figura 3, é um motor CC de 12 V, o gatilho eletrônico, os terminais de alimentação e uma redução acoplada ao motor. 

Porém, a genialidade de todo o mecanismo está na caixa de redução que é acoplado ao motor. A caixa de redução é responsável por reduzir a rotação do mandril, isso faz com que o torque seja maior, ou seja, uma "força" maior pode ser exercida em um parafuso. Possibilitando que este motor consiga dar o aperto necessário ao parafuso. 

A redução conta ainda com um mecanismo de ajuste de torque, com 16 posições de ajuste e uma posição para furadeira.

A seguir você pode conferir o motor, a redução e o gatilho.

Figura 4 - Motor, caixa de redução e gatilho da parafusadeira.

Podemos perceber que está muito sujo, e tudo deverá ser muito bem limpo e lubrificado.

Figura 5 - Caixa de redução e motor.

Em seguida, soltei os parafusos que seguram a caixa de redução ao eixo do motor, assim podemos ter acesso ao mecanismo de redução interno, para limpar e lubrificar tudo. Apesar que, a caixa de redução é "blindada", ou seja, não há sujeira apenas graxa.

Figura 6 - Caixa de redução desacoplada do motor.

Dica: use um pano velho, ou algo que você possa utilizar para limpar toda sujeira e descartar posteriormente, pois as chances de reutilizar o pano sujo é mínima.

Figura 7 - Caixa de redução desacoplada do motor.

Ao desmontar o mecanismo de redução, recomendo que tire fotografias, assim você saberá como tudo deve ser remontado. E tenha, muita paciência!

Com tudo desmontado, a próxima etapa foi lavar a carcaça com detergente e desengordurante. Encha um balde com água até cobrir toda carcaça, adicione o detergente e o desengordurante, misture tudo e utilizando uma escova, esfregue tudo até a sujeira sair.

Com o mecanismo de redução, desmontei ele completamente, retirei a graxa velha com um pedaço de pano, e fiz uma nova lubrificação.

Já o motor, limpei ele com o pano embebido com desengordurante (ao invés do desengordurante poderia ter utilizado álcool), e lubrifiquei com óleo de máquina.

Ao final, após tudo limpo e lubrificado retirei uma foto, Figura 8.

Figura 8 - Conjunto de todas as peças da parafusadeira desmontada e limpas.

Em seguida, montei tudo novamente. E o resultado final pode ser visto nas Figuras 9 e 10. 

Figura 9 - Parafusadeira e carregador completamente limpos e verificados.

Figura 10 - Parafusadeira e carregador, limpos e com cara de novos.

Podemos notar uma mudança radical, onde víamos barro e muita sujeira, agora temos uma ferramenta semi-nova e pronta para auxiliar na bancada do Eletrônica de Garagem. 

Com certeza será muito utilizada, tanto na confecção de protótipos de PCI's à pequenos reparos e furos. Cabe destacar que esta ferramenta, era muito utilizada em trabalhos de marcenaria e assim, as marcas do trabalho duro estão presentes na sua carcaça.

O restante dos carregadores de bateria estão em perfeito funcionamento, apenas uma bateria está danificada. Porém ela será guardada, num futuro, talvez eu troque por outro tipo de bateria. E escrevo tudo aqui no blog pra vocês.

Se você busca por informações sobre está ferramenta, recomendo uma passada lá no blog Pakéquis, que fez um review sobre esta parafusadeira com muitas informações interessantes.

Espero que tenha gostado, e que este texto possa sê-lo útil em alguma manutenção.

Muito obrigado pela visita e até o próximo texto!

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Amplificador Operacional - Comparadores

No texto de hoje será apresentado o uso dos amplificadores operacionais como comparadores de tensão. Basicamente este circuito compara dois níveis de tensão, e quando a condição de comparação é satisfeita o circuito apresenta uma determinada resposta na saída.

Em algumas situações práticas é necessário comparar dois sinais de tensão, e nessas horas o amplificador operacional pode ser muito útil para realizar esta tarefa.

Os circuitos comparadores são uma topologia de circuitos não-lineares com amplificadores operacionais, ou seja, a saída não é uma operação linear de uma entrada. Basicamente, temos dois tipos de circuitos comparadores, o comparador inversor e o comparador não inversor.

Amplificador Operacional - Comparador Não Inversor

O circuito básico do amplificador operacional não inversor da Figura 1 (a), possui uma entrada de sinal na entrada não inversora. E a entrada inversora é mantida no terminal comum (GND) do circuito. Esta configuração é denominada de comparador não inversor.

Figura 1 - Circuito amplificador operacional comparador não inversor.

A característica de transferência deste circuito pode ser vista na Figura 1 (b). Podemos concluir que, quando o sinal de entrada $v_{I}$ for maior que 0, a saída do comparador é levada a $+V_{SAT}$, ou seja, a saturação positiva.

No entanto, quando o sinal de entrada $v_{I}$ for menor que 0, a saída do circuito é levado a $-V_{SAT}$, ou seja, a saturação negativa. De modo geral, podemos resumir a operação deste comparador através da seguinte condição:

$$\begin{equation}{ V }_{ O }=\begin{cases} +{ V }_{ SAT }, \quad quando \quad{ v }_{ I }>0 \\ -{ V }_{ SAT },\quad quando\quad { v }_{ I }<0 \end{cases}\end{equation}$$

A equação (1) resume a operação do amplificador comparador não inversor. Perceba que a tensão de entrada é comparada com um valor nulo (GND).

Podemos utilizar um valor não-nulo para compararmos o sinal de entrada $v_{I}$. Este processo é chamado de mudar o ponto de desengate, ou simplesmente, alterar o valor de referência. A Figura 2 (a) apresenta o circuito comparador não inversor com o ponto de desengate não-nulo.

Figura 2 - Amplificador operacional comparador não inversor com referência.

De modo similar, a característica de transferência da Figura 2 (b) nos revela que, quando $v_{I}$ for maior que $V_{REF}$, a saída será igual à $+V_{SAT}$, ou seja, saturação positiva. E quando $v_{I}$ for menor que $V_{REF}$, a saída será $-V_{SAT}$, saturação negativa.

Resumindo,

$$\begin{equation}{ V }_{ O }=\begin{cases} +{ V }_{ SAT }, \quad quando \quad{ v }_{ I }>{V}_{REF} \\ -{ V }_{ SAT },\quad quando\quad { v }_{ I }<{V}_{REF} \end{cases}\end{equation}$$

A equação (2) se reduz à equação (1), quando $V_{REF}$ igual a 0. De modo geral, o comparador não inversor é aquele que apresenta uma saída positiva quando a condição de comparação é verificada.

Mais adiante, no exemplo de simulação, poderemos verificar o funcionamento do comparador não inversor.

Amplificador Operacional - Comparador Inversor

Quando o sinal de entrada $V_{I}$ do comparador é conectado à uma entrada inversora, temos o comparador inversor da Figura 3 (a). Neste caso, a tensão de referência é mantida em 0 (GND) e a tensão a ser comparada é entregue na entrada inversora do amplificador operacional.

Figura 3 - Amplificador operacional comparador inversor.

Analisando a Figura 3 (a), podemos chegar a conclusão que, quando o sinal de entrada $v_{I}$ for maior que 0, a tensão de saída será $-V_{SAT}$. No entanto, quando o sinal de entrada $v_{I}$ for menor que 0, a tensão de saída será igual a $+V_{SAT}$. Esse resultado pode ser observado na característica de transferência do circuito, Figura 3 (b).

De modo geral, podemos resumir o funcionamento do circuito comparador inversor como:
$$\begin{equation}{ V }_{ O }=\begin{cases} -{ V }_{ SAT }, \quad quando \quad{ v }_{ I }>0 \\ +{ V }_{ SAT },\quad quando\quad { v }_{ I }<0 \end{cases}\end{equation}$$
Assim como no comparador não inversor, podemos mudar o ponto de desengate do comparador inversor. Para isto, o sinal de referência deve ser conectado à entrada não inversora, conforme mostra a Figura 4 (a).

Figura 4 - Amplificador operacional comparador inversor com referência.

A característica de transferência do circuito é apresentada na Figura 4 (b). Analisando a Figura 4 (b) temos que, quando $v_{I}$ for maior que $V_{REF}$, a saída é levado a saturação negativa. Porém, quado o sinal de entrada $v_{I}$ for menor que $V_{REF}$, a saída é levado a saturação positiva. Resumindo,
$$\begin{equation}{ V }_{ O }=\begin{cases} -{ V }_{ SAT }, \quad quando \quad{ v }_{ I }>{V}_{REF} \\ +{ V }_{ SAT },\quad quando\quad { v }_{ I }<{V}_{REF} \end{cases}\end{equation}$$
Perceba que a equação (4) é idêntica a equação (3) quando $V_{REF}$ igual a 0.

Após conhecermos os tipos de circuitos comparadores com amplificador operacional, vamos verificar o seu funcionamento na simulação computacional.

Simulação do Circuito Comparador Não Inversor e Inversor

Vimos basicamente quais os tipos de circuitos comparadores utilizando um amplificador operacional. Vamos agora verificar seu funcionamento utilizando o software LTspice, este software além de gratuito é relativamente simples de utilizar e permite simular diversos circuitos.

Para simular os circuitos comparadores, vou utilizar como sinal de entrada ($v_{I}$) uma senoide de 4 V de pico e frequência de 100 Hz. E alimentação simétrica de 12 V. Para os circuitos com referência, vamos utilizar $V_{REF}$ de 2 V.

O LTspice nos permite desenhar o esquemático de vários circuitos em uma mesma área de trabalho. Assim, desenhei todos os circuitos comparadores na mesma janela. O esquema final pode ser observado na Figura 5.

Figura 5 - Esquema de simulação dos circuitos comparadores no LTspice.

O arquivo de simulação pode ser baixado no GitHub do blog.

Com o esquema de simulação desenhado, podemos verificar o funcionamento de cada um dos circuitos comparadores apresentados.

➤ Resultado de Simulação Comparador Não Inversor

Os resultados de simulação do circuito comparador não inversor pode ser visualizado na Figura 6.

Figura 6 - Resultados de simulação comparador não inversor.

Podemos verificar que, a cada semi-ciclo positivo do sinal senoidal de entrada, a saída do circuito apresenta um sinal de saída positivo, ou seja, saturação positiva. Perceba neste caso que, a tensão de entrada é comparada com 0 V (GND).

Note também que, quando o sinal de entrada é menor que 0 V, o sinal de saída é de -12 V, conforme havíamos discutido anteriormente.

➤ Resultado de Simulação Comparador Não Inversor com Tensão de Referência

O resultado do circuito comparador quando o sinal de entrada $v_{I}$ é comparado com uma tensão de referência de 2 V, pode ser visto na Figura 7.

Figura 7 - Resultado de simulação comparador não inversor com tensão de referência.

Perceba neste caso que a saída não atinge a saturação positiva enquanto o sinal de entrada não for maior que 2 V. No entanto, para valores do sinal de entrada menores que 2 V o sinal de saída é -12 V. Conforme foi apresentado anteriormente.

➤ Resultado de Simulação Comparador Inversor

O resultado de simulação do circuito comparador pode ser visto na Figura 8.

Figura 8 - Resultado de simulação comparador inversor.

Podemos verificar do resultado de simulação que, quando o sinal de entrada é menor que 0 V, o sinal de saída é positivo, ou seja, saturação positiva. Porém, quando o sinal de entrada é maior que 0 V, a tensão de saída é negativa, ou seja, saturação negativa.

➤ Resultado de Simulação Comparador Inversor com Tensão de Referência

A Figura 9 apresenta o resultado de simulação do comparador inversor com tensão de referência de 2 V.

Figura 9 - Resultado de simulação comparador inversor com tensão de referência.

O resultado gráfico nos permite verificar que, enquanto o sinal de saída é maior que a tensão de referência, a saída é lavada a saturação negativa. No entanto, quando o sinal de entrada é menor do que a referência, a saída é a saturação positiva.

De modo geral, verificamos que os circuitos comparadores funcionam conforme a teoria apresentada anteriormente.

Podemos ainda, verificar o funcionamento destes circuitos na prática. A título de curiosidade montarei alguns destes circuitos e apresentarei os resultados gráficos.

Montagem e Resultados Experimentais do Comparador Inversor e Não Inversor

Já conhecemos os circuitos comparadores inversor e não inversor e verificamos seu funcionamento via software de simulação. Agora, utilizando o clássico LM741 obteremos o resultado experimental do comparador inversor e não inversor.

Os materiais necessários para obter os resultados são:

➤ Osciloscópio;
➤ AOp LM 741;
➤ Fonte de alimentação simétrica;
➤ Protoboard;
➤ Fios e jumpers;
➤ Gerador de sinais;
➤ Resistor de 10 KΩ.

Primeiramente vamos testar o comparador não inversor com tensão de referência nula, ou seja, entrada inversora conectada ao GND. O esquema de montagem do LM 741 é apresentado na Figura 10.

Figura 10 - Esquema de conexão do AOp LM 741 comparador não inversor.

Após montagem do circuito, podemos conectar os instrumentos de medida e obter o sinal de saída do circuito. A montagem em protoboard do circuito pode ser vista Figura 11.

Figura 11 - Imagem do comparador não inversor em protoboard.

Irei utilizar meu computador como gerador de sinais, para isso utilizarei o software online, o Online Tone Generator, que nos permite gerar tons de 0 a 20 KHz. A amplitude do sinal de entrada foi ajustada para 0,5 V de pico e uma frequência de 1 KHz. 

Com o osciloscópio podemos verificar o sinal de saída, conforme é apresentado na Figura 12.

Figura 12 - Sinal de entrada e saída do comparador não inversor.

Perceba do resultado gráfico do osciloscópio que o sinal apresenta uma "rampa de subida", isso é característico de um osciloscópio analógico devido a amostragem ser em tempo real. Porém, isso não atrapalha nosso resultado, uma vez que podemos verificar que o comparador está funcionando conforme a teoria apresentada.

O próximo circuito é o comparador inversor, para isto basta trocarmos as entradas, ou seja, o sinal é conectado a entrada inversora e o GND é conectado na entrada não inversora. O esquema de montagem pode ser visto na Figura 13.

Figura 13 - Esquema de conexão do AOp LM 741 comparador inversor.

O circuito montado na protoboard pode ser visto na Figura 14.

Figura 14 - Imagem do comparador inversor em protoboard.

Novamente utilizando o osciloscópio, podemos coletar os resultados práticos, os sinais de entrada e saída podem ser vistos na Figura 15.

Figura 15 - Sinal de entrada e saída do comparador inversor.

Analisando a Figura 15, podemos verificar que o sinal de saída é conforme havíamos apresentado na teoria e simulação.

De modo geral, podemos comprovar que o circuito comparador funciona conforme esperado. No entanto na prática, muitos outros fatores vão influenciar a resposta do circuito comparador, como por exemplo, o tempo de subida do AOp, a resposta em frequência do mesmo e outras características que tornam um modelo mais indicado ou não em determinadas situações de aplicação.

Considerações Finais

Neste texto, apresentei os circuitos comparadores de tensão simples, que utilizam amplificador operacional. No mercado existe C.I.s dedicados a funcionar como comparadores, por exemplo, o LM311, LM339 e o NE529 são exemplos desses circuitos.

Cabe destacar também que, o LM741 não é indicado a trabalhar como comparador em altas frequências, isso pois ele é um amplificador mais lento, ou seja, apresenta um tempo de subida é maior.

Recomendo também que consulte a bibliografia técnica em busca de maior aprofundamento no estudo de comparadores.

Por fim, tivemos a oportunidade de verificar que estes circuitos funcionam, e possuem inúmeras aplicações práticas, desde controles on-off simples a circuitos muito complexos. Mais adiante, apresentarei um segundo tipo de comparador, o comparador de "janela" ou "histerese". Circuito muito interessante e de ampla aplicação.

Espero que tenha gostado deste texto, peço que compartilhe com seus amigos e nos siga nas redes sociais.

Obrigado pela leitura e até o próximo texto!

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