11 outubro 2018

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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13 setembro 2018

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:


Obrigado pela companhia e até a próxima dica!
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09 agosto 2018

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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12 julho 2018

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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14 junho 2018

Utilizando o Arduino Como Voltímetro CC

No texto de hoje irei implementar um voltímetro CC com a placa Arduino UNO. As aplicações desse exemplo não se restringe a ser somente um voltímetro, ele pode ser utilizado como monitor de algum sinal de tensão CC em que seu monitoramento é essencial.


O protótipo de hoje por exemplo, pode ser utilizado em sistemas robóticos para monitoramento do nível de tensão de uma bateria. Monitorar a tensão de saída de uma fonte, e inúmeras outras aplicações.

A Técnica Utilizada Para Medir Tensão CC

Antes de sairmos conectando aleatoriamente os componentes na expectativa de que tudo funcione, devemos primeiramente entender qual a técnica utilizada para medir a tensão CC, principalmente para valores acima dos 5 Volts que o Arduino funciona.

O circuito utilizado para medir a tensão CC, ou melhor, o sensor de tensão CC que será construído é baseado no circuito divisor de tensão. O circuito divisor de tensão da Figura 1, será utilizado em todo o texto e a montagem se baseia neste circuito.
Figura 1 - Divisor resistivo utilizado como sensor de tensão CC.
Na Figura 1, tem-se dois resistores basicamente. Devemos então, aplicar a teoria de análise de circuitos para obter o valor da tensão $V_{OUT}$. Logo, tem-se a equação (1).
$$\begin{equation}{V}_{OUT} = {V}_{CC}\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}\end{equation}$$
Com o uso da equação (1), podemos obter valores de $R_{1}$ e $R_{2}$ de modo a obter, uma tensão de saída máxima, $V_{OUT}$ de 5 V, para um valor específico de $V_{CC}$.

Para este teste, vamos definir que a tensão máxima a ser medida seja de $V_{CC}$ = 20 V. Desta forma, toda vez que a tensão chegar ao máximo, o microcontrolador deverá ter no máximo 5 V. Assim, para um $V_{CC}$ = 20 V devemos ter $V_{OUT}$ = 5 V.

Podemos a partir do exposto acima, determinar o valor das resistências do divisor. Definindo $R_{2}$ = 10 KΩ, teremos:
$$\begin{equation}5=\frac{10K}{{R}_{1}+10K} 20\quad \rightarrow \quad {R}_{1}=\frac { 150K }{ 5 } =30K\Omega \end{equation}$$
Resumindo, para nossa faixa de medida, que estende-se de 0 a 20 Vcc, teremos os resistores, $R_{1}$ = 30 KΩ e $R_{2}$ = 10 KΩ.

Com estes dados de projeto, podemos selecionar os materiais que iremos utilizar nesta montagem.

Materiais Necessários

Cabe destacar que este texto é produzido com materiais disponibilizados pela loja parceira do blog Eletrônica de Garagem, a loja Silvatrônics. Lá você poderá adquirir todos os materiais utilizados nesta montagem, sem lembrar do custo-benefício. Os materiais necessários são:

➤ Placa Arduino (utilizarei a placa UNO);
➤ Cabo USB tipo A/B;
➤ Módulo display LCD 16x2;
➤ Resistor $R_{1}$ = 30 KΩ; 
➤ Resistor $R_{2}$ = 10 KΩ.

Com os materiais listados acima, podemos prosseguir para etapa de elaboração do algoritmo na IDE do Arduino.

Programa Para Medir a Tensão CC

O algoritmo foi elaborado utilizando a própria IDE do Arduino, e pode ser visto a seguir.


O programa aparentemente é muito simples, o que é feito é tomar 50 medidas da tensão pela entrada analógica A0 do Arduino. Em seguida, calcula-se a tensão média e apresenta o valor final calculado no display LCD. 

Cabe destacar que os valores de $R_{1}$ e $R_{2}$ podem ser facilmente modificados no programa. Essa característica nos permite calibrar o programa para calcular a tensão baseado no valor real da resistência dos resistores utilizados. Sendo assim, utilizando um ohmímetro podemos medir a resistência e alterar no programa. Aumentando a precisão do medidor.

Este programa também está disponível para download direto no GitHub. 

Após o término da programação e verificação de erros, podemos montar nosso protótipo de voltímetro digital utilizando a placa Arduino. 

Montagem e Teste do Protótipo de Voltímetro Digital com Arduino

Com todos os materiais necessários e o programa final livre de erros de sintaxe, podemos montar e verificar o funcionamento do voltímetro. Utilizando o software Fritzing, desenhei um esquema de ligação simplificado do Arduino, o display LCD e o divisor de tensão que pode ser visto na Figura 2. 
Figura 2 - Esquema de conexão do Arduino ao display e o divisor de tensão.
A montagem segue conforme apresentado no esquema de ligação. Recomendo muita atenção nesta etapa para que não ocorra ligações incorretas, evitando danos aos componentes utilizados. 

Após a interligação de todos os componentes, minha montagem ficou conforme apresentado na Figura 3. 
Figura 3 - Montagem do protótipo de voltímetro na bancada.
Perceba que utilizei uma segunda protoboard para colocar o divisor de tensão. Isso pois, minha montagem ficou um pouco desorganizada.

Para testar o medidor, utilizei uma fonte de alimentação com saída ajustável. Com um voltímetro monitorei a tensão da fonte para compararmos com os resultados apresentados no display do protótipo.

As imagens a seguir apresentam algumas das medidas realizadas.
Figura 4 - Teste realizado para uma tensão de 4,01 V.
Figura 5 - Teste realizado para uma tensão de 7,18 V.
Figura 6 - Teste realizado para uma tensão de 14,10 V.
Figura 7 - Teste realizado para uma tensão de 16,02 V.
Podemos perceber dos resultados obtidos (Figuras 4, 5, 6 e 7), que o erro entre o valor medido pelo voltímetro e o valor apresentado pelo protótipo fica em torno de 0,3 V.

Esse erro pode ser reduzido de diferentes formas, listarei a seguir algumas possíveis soluções.

➤ Utilizar resistores de precisão para montagem do circuito divisor. Os resistores que utilizei são de baixa precisão, 5%;
➤ Tomar um número maior de amostras de tensão.

No entanto, devemos lembrar que o multímetro utilizado no teste do protótipo também possui uma precisão no valor medido, e isso inclui mais erros na comparação do valor real da tensão. 

Sendo assim, a calibração do protótipo de voltímetro deve ser feita utilizando um instrumento que tenha sido calibrado recentemente ou que possua uma boa confiabilidade.

Considerações Finais

No texto de hoje, vimos o uso de um Arduino como um voltímetro CC. As aplicações deste tipo de protótipo são inúmeras e vão desde o monitoramento da tensão de uma bateria ou fonte à sistemas eletrônicos mais complexos.

Espero que tenham gostado desta aplicação prática, em breve apresentarei mais protótipos de instrumentos utilizando nossa placa Arduino.

Por último, peço que ajudem nosso blog, curtindo nossa página no Facebook, se inscrevendo no canal e até mesmo seguindo o Instagram do blog. Através dessas mídias sociais você será notificado de todas as novidades do nosso blog.

Obrigado pela companhia e até o próximo protótipo com Arduino!
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31 maio 2018

Livro Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos [Dica!]

No texto de hoje, trago mais uma dica de livro, desta vez indico à vocês o livro Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos do Antonio Pertence Júnior.


O livro aborda os conceitos mais importantes na utilização de amplificadores operacionais, ou seja, as características mais relevantes que todo projetista deve levar em conta ao utilizar AOp na prática. De modo geral, os circuitos mais utilizados e comumente encontrados são apresentados ao longo do livro.

A capa da edição mais recente do livro pode ser vista na Figura 1.
Figura 1 - Capa do livro Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos.
Indico este livro pois, apresenta de forma simples, didática e abrangente a teoria e a prática de amplificadores operacionais. Além disso, apresenta filtros ativos utilizando AOp.

Uma segunda observação é que possui uma sessão dedicada ao projeto e experimentos envolvendo diferentes topologias de circuitos e filtros com os amplificadores operacionais. Ou seja, o conteúdo do livro é voltado ao projeto de circuitos com AOp.

Além de todas as características que agregam ao livro, o custo de uma edição do livro é relativamente baixo, sendo assim, possui considerável custo-benefício.

Espero que gostem desta dica de literatura técnica, e se tiver algum livro que gostaria de vê-lo nas dicas, comente aí.

Obrigado pela visita, e até a próxima dica.
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