Sensor Infravermelho

Sensores são elementos importantes porque servem na maioria das vezes como olhos para alarmes e robôs. Neste artigo mostramos uma montagem bem simples de um sensor infravermelho que pode ser feito sem nenhum problema e que utiliza apenas um comparador de tensão para filtragem de ruídos externos.

Mas antes de falar sobre o circuito vamos entender um pouco como podemos utilizar um sensor IR.

Este circuito pode ser utilizado principalmente de duas maneiras: detecção pode reflexão e detecção por interrupção de feixe.

1) Detecção por Reflexão

Neste tipo de aplicação, um feixe é projetado por LED emissor de luz infravermelha que, ao ser refletido por algum obstáculo, é detectado por um foto-transistor. Quanto mais próximo o obstáculo estiver do conjunto emissor-receptor, maior será a intensidade do sinal recebido. A figura abaixo mostra um exemplo de detecção por reflexão.

2) Detecção por Interrupção

Neste tipo de aplicação, o emissor e receptor são instalados um em frente ao outro. Para este caso, o receptor fica constantemente recebendo o feixe de infravermelho. A figura abaixo mostra um exemplo de detecção por interrupção.

Porém, neste circuito o ajuste torna-se crítico em virtude de interferências externas geradas pela luz infravermelha do sol e de lâmpadas em ambientes fechados.

Por isso esta montagem somente é indicada em situações onde é possível a proteção do receptor, ou seja instalação de uma câmera escura. Um exemplo bem simples de confecção de uma câmera escura, é utilizando um tubo com a mesmo diâmetro do receptor, preferencialmente, conforme mostrado abaixo.

OBS: Mas se isso não for suficiente para seu projeto, então será necessário realizar a modulação do sinal. Pois a detecção através de um sinal infravermelho modulado apresenta grande imunidade a ruído, permitindo a detecção em distâncias maiores.

Agora vamos entender o funcionamento do circuito.

Neste circuito utilizamos um comparador de tensão ( LM339 ) que possui quatro comparadores internos, sendo que a principal função deste componente é reduzir a interferência externa. Pois a montagem do receptor IR em serie com um resistor de 47 K ohms em ambiente escuro fornece uma variação de 0 a 5v, porem em um ambiente iluminado esta variação é bem menor. Por isso a necessidade do comparador que usa como referencia a tensão proveniente do potenciômetro, assim teremos a mesma variação de 0 a 5v. 

Com esta montagem e possível detectar uma objeto a uma distância de 15 cm dependendo do ambiente, porem se necessitar de uma distancia maior basta substituir resistor de 330 ohms por outro de menor valor, levando em consideração a corrente máxima suportada pelo emissor IR.

E por fim o esquemático, para isso foi utilizado o
EAGLE Software Design PCB disponivel para download no site:
www.cadsoftusa.com 

Ferramenta fácil de usar, e muito poderosa para projetar placas de circuito impresso.

Este é o Schematic do Sensor Infravermelho elaborado no EAGLE

Assim ficou a placa de controle do Sensor IR 

Com as seguintes dimensões:

Altura: 10 mm

Largura: 54 mm

Comprimento: 61 mm

Para facilitar a fixação o emissor e o receptor IR foram colocados numa placa separada, seguindo o padrão de detecção por Reflexão, ideal para aplicações em robótica. Veja o esquemático abaixo.   

Este é o Schematic do Sensor Infravermelho elaborado no EAGLE

 

E assim ficou o Sensor Infravermelho

Com as seguintes dimensões:

Altura: 12 mm

Largura: 9 mm

Comprimento: 19 mm

Se quiser ter acesso ao arquivo basta clicar em download: 

CONTEÚDO COMPLETO elaborado no EAGLE - Version 5.10.0 ou superior.

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AT ou ATX como Fonte de Bancada

Dentre as fontes de computador, destacam-se dois tipos: as fontes AT e ATX. As fontes AT são mais simples e encontradas em computadores mais antigos. Já as fontes ATX são mais recentes e possuem inúmeras evoluções.

De posse de uma fonte dessas, podemos identificá-la facilmente ao conferir os dados presentes na sua carcaça. Além disso, podemos encontrar informações interessantes como potência da fonte as tensões fornecidas e suas correntes máximas. Esses dados podem ser importantes no momento de ligar projetos complexos, que consumam muita corrente.

Convém advertir que, antes de ligá-la, deve-se selecionar a tensão de entrada para que esteja de acordo com a rede onde a fonte será ligada, de modo a evitar que ela seja danificada.

Fonte AT

As fontes AT são mais simples e foram gradativamente substituídas pelas ATX. Caso a fonte seja obtida de um computador antigo, que esteja fora de uso, muito provavelmente esse será o modelo encontrado. Devido a sua simplicidade, o uso de uma fonte AT para alimentar nossos projetos de eletrônica torna-se mais simples do que de uma ATX.

Antes  de  utilizar a  fonte  para  alimentar nossos  projetos,  precisamos identificar as tensões que ela fornece. Existem vários conjuntos de cabos saindo da fonte, de várias cores diferentes. Cada cor corresponde a uma tensão diferente. Essa relação entre cores e tensões obedece a um padrão, que podemos verificar na tabela abaixo.

Nome	Descrição
GND	Preto	0V (Terra)
+5V	Vermelho	+5V DC
-5V	Branco	-5V DC
+12V	Amarelo	+12V DC
-12V	Azul	-12V DC
PG	Laranja	“Power Good”

 O cabo laranja, chamado de “Power Good”, é um recurso da fonte AT que têm a função de indicar quando todas as outras tensões estão estabilizadas. Quando isso ocorre, a tensão nessa saída é de 5V.

Uma fonte AT possui vários conectores. Os mais numerosos são os utilizados para conectar HDs, drives de CD/DVD, que possuem apenas 4 pinos, sendo um de 5V, um de 12V  e dois de GND, sendo facilmente identificáveis.

Na fonte AT, também estão presentes dois conectores maiores, destinados a alimentação da placa-mãe e dos componentes a ela conectados. Esses conectores são maiores e neles estão presentes todas as saídas fornecidas pela fonte AT. 

Alterações que devem ser feitas para utilização como fonte de bancada.

1º) Selecionar as tensões desejadas.
2º) Descarta as saídas não utilizadas, cortando os fios bem próximo da placa evitando risco de curto.
3º) Colocar conectores de sua preferência.
4º) Instalar chave liga/desliga mais adequada
OBS: Lembrando que para fonte AT a chave liga/desliga deve suportar uma corrente maior conforme a capacidade da fonte, pois esta chave é ligada diretamente na rede alternada 110 ou 220V.
5º) Se preferir instale led para indicar funcionamento ( basta utilizar o pino +5V DC ), lembrando da necessidade de resistor para limitar a corrente. 

Fonte ATX 

As fontes ATX foram desenvolvidas mais recentemente. Elas são mais evoluídas que as AT, possibilitando que o computador seja desligado automaticamente pelo sistema operacional, sem a necessidade de pressionar o botão Power (sendo essa a diferença mais perceptível em relação à AT), além de possuírem melhor ventilação e proteção contra curto-circuito, entre outras melhorias.

Outra grande diferença em relação à fonte AT é que ela se mantém em estado de “Espera” (Stand-by). Nesse modo, todos os componentes do computador permanecem desligados, mas a fonte ainda é capaz de fornecer energia a alguns periféricos (por exemplo, alguns mouses ópticos permanecem ligados).

Assim como na fonte AT, as várias saídas fornecidas são identificadas através da cor do cabo correspondente. A tabela abaixo descreve a relação entre as saídas e suas respectivas cores.
 

Nome	Descrição
GND	Preto	0V (Terra)
+5V	Vermelho	+5V DC
-5V	Branco	-5V DC
+12V	Amarelo	+12V DC
-12V	Azul	-12V DC
+3.3V	Laranja	+3.3V DC
+5VSB	Roxo	+5V DC “Stand-by”
PWR_OK	Cinza	“Power Ok”
PS_ON	Verde	“Power Supply On”

  

Podemos perceber algumas diferenças do padrão ATX em relação ao AT. Além da presença da saída de 3.3V, foram adicionadas as saídas +5VSB, PS_ON e PWR_OK. A saída PWR_OK (“Power Ok”) tem a mesma função da “Power Good” presente na fonte AT.

Já o pino PS_ON é utilizado para selecionarmos o estado de funcionamento da fonte. Quando aterramos esse pino, ligando-o ao GND, a fonte será acionada, ou seja, todas as saídas estarão aptas a alimentar algum circuito.

Quando a fonte se encontra em estado de espera, a única saída capaz de alimentar algum circuito é a +5VSB. É importante notar também que essa saída também estará ligada quando a fonte estiver acionada.

Alterações que devem ser feitas para utilização como fonte de bancada.

1º) Selecionar as tensões desejadas.
2º) Descarta as saídas não utilizadas, cortando os fios bem próximo da placa evitando risco de curto.
3º) Colocar conectores de sua preferência.
4º) Instalar chave liga/desliga mais adequada.
OBS: Lembrando que para fonte ATX a chave liga/desliga deve somente ligar o pino PS_ON ao terra.
5º) Se preferir instale led para indicar funcionamento ( basta utilizar o pino +5V DC ), lembrando da necessidade de resistor para limitar a corrente.
6º) Se preferir instale led para indicar presença de tensão da rede alternada ( basta utilizar o pino Stand-by ) , lembrando da necessidade de resistor para limitar a corrente. 

E assim ficou a ATX como Fonte de Bancada

Fonte 12V 1Amp

Fonte de alimentação para utilização diversa. Para circuitos mais sensíveis à variações de tensão deve ser utilizado um regulador de tensão.Uma fonte de alimentação é um aparelho ou dispositivo eletrônico constituído por 4 blocos de componentes elétricos: um transformador de força (que aumenta ou reduz a tensão), um circuito retificador, um filtro capacitivo e/ou indutivo e um regulador de tensão.

Uma fonte de alimentação é usada para transformar a energia elétrica sob a forma de corrente alternada (CA) da rede em uma energia elétrica de corrente contínua, mais adequada para alimentar cargas que precisem de energia CC.

Numa fonte de alimentação do tipo linear, a tensão alternada da rede elétrica é aumentada ou reduzida por um transformador, retificada por diodos ou ponte de diodos retificadores para que somente os ciclos positivos ou os negativos possam ser usados, a seguir estes são filtrados para reduzir o ripple (ondulação) e finalmente regulados pelo circuito regulador de tensão. 

Vamos agora entender um pouco o funcionamento do circuito, que neste casso foi utilizado  o Retificado de Onda Completa em Ponte.

Funcionamento:

No circuito retificador a tensão alternada presente no secundário do transformador VS é retificada porque sempre haverá um caminho para a corrente circular formado por um par de diodos que direciona a corrente para o terminal positivo da ponte!

Para a análise você deve olhar para o circuito sem o capacitor de filtro desta forma terá uma visão melhor da forma de onda presente na carga, como é mostrado nas figuras abaixo!

Quando a tensão no secundário for positiva no ponto “A” em relação ao ponto “B” a corrente flui passando pelo diodo D1 da ponte, pois, a corrente deve seguir o sentido da seta dos diodos. Depois a corrente passa pela carga RL, volta pelo terra para o terminal negativo da ponte e encontra dois diodos com setas habilitando a corrente a circular, mas, a corrente vai para o potencial mais baixo que é ponto “B” do transformador via diodo D2, acorrente segue em direção ao terminal negativo! Na verdade o diodo D1 está inversamente polarizado, pois o potencial mais alto está no catodo! 

  

Quando a tensão no secundário for positiva no ponto “B” em relação ao ponto “A” a corrente flui passando pelo diodo D4 da ponte, pois, a corrente deve seguir o sentido da seta dos diodos. Depois a corrente passa pela carga RL, volta pelo terra para o terminal negativo da ponte e encontra dois diodos com setas habilitando a corrente a circular, mas, a corrente vai para o potencial mais baixo que é ponto “A” do transformador via diodo D3, a corrente segue em direção ao terminal negativo! Na verdade o diodo D2 está inversamente polarizado, pois o potencial mais alto está no catodo!

 

 

Observe que na carga a corrente sempre flui do terminal superior para o terminal inferior, o terminal superior é o positivo da fonte!
Este é um retificador de onda completa, pois nos dois semi-ciclos há presença de energia na carga! 

Capacitor de filtro: 

Para completar o circuito é necessário colocar um capacitor em paralelo com a carga para filtrar a tensão pulsante na saída.

A figura abaixo mostra o circuito completo!

E por fim o esquemático, para isso foi utilizado o
EAGLE Software Design PCB disponivel para download no site:
www.cadsoftusa.com

Ferramenta fácil de usar, e muito poderosa para projetar placas de circuito impresso. 

Este é o Schematic da Fonte 12V 1Amp elaborado no EAGLE

E assim ficou a Fonte 12V 1Amp

Com as seguintes dimensões:
Altura: 43 mm
Largura: 50 mm
Comprimento: 83 mm

Se quiser ter acesso ao arquivo basta clicar em download:

CONTEÚDO COMPLETO elaborado no EAGLE - Version 5.10.0 ou superior.

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