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"Newsgroup" de Engenharia Elétrica da UOL

Não sou engenheiro elétrico porém visitava regularmente este 'newsgroup' pois muitas vezes tinha informações interessantes de eletrônica em geral.
Aqui estão algumas destas mensagens, coincidentemente todas postadas pelo [DarkMan] que era um cara solícito que conseguia traduzir o assunto para uma linguagem simples...



BORDER=0 Robótica for 'dummies'

De: [DarkMan]
Assunto: Que projeto seria simples? No final, uma goiabada pra quem naum curte kit$
Data: Terça-feira, 30 de Janeiro de 2001 08:03

>Sou programador e tenho bastante interesse por robotica, mesmo nao
>entendendo muito de eletronica (e menos de mecanica!).

Bem, se vc souber lógica de programação, é o que vale. não é tão interessante como se vc soubesse também um "tiquinho" de eletrônica digital, e também um mínimo de mecânica, não para projetar, mas para pelo menos, entender como a coisa funciona.
Não é incomum, por exemplo, muitas funções de hardware poderem ser substituídas por equivalentes em software, com custo final mais baixo, mas acabar sendo implementada em hardware mesmo, porque o pessoal da eletrônica e informática não se entenderam.
É o tipo da área em que conhecimento interdisciplinar é algo valorizado.
Trabalhar só com "caixas pretas" é foda...
O pessoal da eletrônica simplesmente vai te dizer que tipo de sinal quer nas portas de saída do microprocessador, e o que vc vai ter nas portas de entrada, na ocorrência de um evento específico.

>Sugestao: um projeto simples de um robo q utilize um microcontrolador
>tipo... Basic Stamp...

Eu simplificaria (baratearia) ainda mais sua sugestão.
Se não for um robozinho "autonomo", com inteligência própria (ou seja, definitivamente capaz de tomar algumas decisões por conta própria), ou que NÃO POSSA ficar dependurado no PC por fios, acho que o projeto mais simples
e barato seria usar os sinais da própria porta paralela do PC, que estão praticamente à mão.
Com meia dúzia de chips, e um punhado de transistores, resistores e diodos comuns vc constrói uma interface capaz de controlar até um braço antropomórfico (definitivamente, um dos projetinhos mais chamativos da robótica), programado em linguagens corriqueiras de PC.
Quem estiver com medo de queimar a preciosa paralela, dica: Dá pra escolar PC XT, AT e 386 funcionando à preço de banana por aí (ou mesmo de "sucata"), e assim que estiver concluído, testado e aprovado intensamente o protótipo,
poder confiar em usar os sinais da paralela do micro "oficial", sem MEDO.

Os STAMPS são cogitáveis para projetos autonômos, não enchem muito o saco para serem programados e interfaceados.
Mas são relativamente caros, a menos que vc queira ficar "transplantando" o stamp de um projeto para outro.

Mais barato, mas igualmente flexível, é usar PICs. Eles tem a mesma potência de computação de um STAMP (na realidade, o STAMP nada mais é que um PIC, uma memória EEPROM e um reguladorzinho de tensão), tem compiladores disponíveis pra ele (vc naum precisa se estressar com ASSEMBLY).
Pra falar a verdade, não sie o preço de varejo de um PIC.
Mas em escala industrial eles devem custar muito barato, já ví PIC controlando até mouse (que por sí só, já é uma coisa baratinha)

>Alguem se interessa????


O que vc tem em mente?
Lembre-se de uma coisa: Em robótica experimental, a parte mais "chata" de se implementar, é a mecânica.
Por isso que muita gente boa, com capcidade de desenvolver os próprios projetos, acaba se virando com kits pré-fabricados, ao custo correspondente.

Veja bem:

Computador, é fácil de descolar.
Ferro de soldar, multímetro, um proto-board e aquelas peças básicas, essenciais mesmo, tudo junto, vc compra por menos de 100 reais, e reutiliza várias e várias vezes (acaba virando um joguinho de montar "diferente").
Muita coisa vc descola de sucata (tenho kilos de bons motores de passo de 7.5 graus funcionado, que foram obtidos desmontando-se velhos drives de 360 Kbytes).

Mas quantas pessoas vc conhece que tenham um TORNO e uma FRESA em casa, essenciais para se fazer polias, engrenagens e roscas de precisão?
Existe a alternativa de encomendar esse material, mas, ainda mais para protótipos, sai caro.
Isso é o que limita.

Mas algumas coisinhas descomplicadas mecanicamente dá pra fazer.
Acompanhe o projeto:
A idéia que eu tenho, creio que é a mais simples e barata possível, com algum efeito razoável.
É um "robô-tartaruga", desses que eram muito comuns na época em que a linguagem LOGO era popular (alguém aqui se lembra dela?).
Somente um par de rodas de patins in-line acionada diretamente pelo eixo dos motores, em configuração diferencial.

Algo assim:

O-[Motor1] [Motor 2]-O

Os O representam as rodas. Mecanicamente complexo, não?

Vou sair da fase da prancheta (que é mole, na teoria tudo funciona lindo), implemntar a interface eletrônica (descomplicada e barata), e montar a parte mecânica, que consiste em chapinhas, uma base de plástico ou madeira (tudo feito com ferramentas domésticas), e uns ticos de ARALDITE e DUREPOXY (po, sou gambiarreiro, mas SUPER BONDER é sacanagem).

Aguarde a finalização do projeto, mas só pra sentir:

Estimativa de quanto pretendo gastar (do jeito que tá no projeto, preços de varejo, INTERIORRRR de SP):

Em torno de 15 reais... (ingressos para vc e a nomorada assitirem aquele filme chato no cinema)

Eletrônica:

8 resistores de 10 Kohmsx1/4 watt - 5 a 10 centavos cada. SubTotal =80 centavos
8 transistores BC 548 ou 549 - 15 a 20 centavos cada. SubTotal= R$ 1,60
8 transistores BD 135 - 40 centavos cada. SubTotal = R$ 3,20
8 diodos IN40007 - 20 centavos cada . SubTotal= R$ 1,60
Cabo (qualquer um que seja leve), 10 vias: R$ 0,80 o metro, estimados 3 metros, R$ 2,40
Conector DB-25: 2 reais (pra estourar).
Pedaços de fio solto para a conexão.

Dica do gambiarreiro: descole um cabo de impressora velho, corte os conectores, teste a continuidade dos fios, e separe os que estão bons.
Normalmente, a maioria vai estar, estas coisas estouram nos conectores.
Pronto, vc GANHOU o conector DB-25, e o cabo, e a coisa ainda vai ter um aspecto mais "profissional".

Motores de passo, 4 enrolamentos (serve qualquer um, desde que seja um par identico)= Paguei 1 real em cada um dos drives num sucatão. Dá pra descolar "di gratis", drives de 5 1/4 360 Kbytes acham-se no lixo :D


Alimentação: "Roubada" de um conector de fonte de PC, ou qualquer fonte de 12 V, 0.5 A ou mais. Não precisa ser estabilizada, pode ser aquelas do PARAGUAY.

Dica do gambiarreiro: Descolar uma fontezinha de micro, pra já ter na bancada só para as experiências. Uma de 150-200 W, usada, sai entre 5 e dez reais (por esse preço, vc compra até o gabinete com a fonte...), tem corrente suficiente para a maioria dos experimentos com motor de passo(normalmente, elas podem fornecer 7 A no 12 V, e 20 A no 5 V), e é
estabilizada.
Preserve a fonte do seu micro, essa ëconomia", não vale à pena.

Um proto-board (para vc reutilizar os componentes, em montagem experimental), ou uma caquinha de placa de circuito impresso (montagem definitiva)
Esses velhos drives dos tempos da reserva de informática usavam uma plaquinha VIRGEM como blindagem, que sorte a minha, não?

A montagem eletrônica, tão complicada que naum precisa nem de esquema :D
Cada bit da paralela vai ligado em série com o resistor de 10 K, que por sua vez, vai ligado à base de um darlington formado pelo BC 548 e o BD 135.
Emissor do BD 135 ao terra, como carga de coletor, um dos quatro enrolamentos do motor de passo. O terminal comum dos enrolamentos do motor de passo vai ao positivo.
Diodo 1N4007 em antiparalelo (polarizado inversamente) com o enrolamento do motor de passo.
Repita isso 8 vezes (cada circuitinho desses corresponde à um bit da paralela, e seu respectivo enrolamento comandado do motor de passo).
Os GND da saida da paralela e da fonte de 12 V são ligados em comum.

Realmente, complicadíssimo.

Parte mecânica:
A única coisa que realemente comperei foram rodinhas de patins in-line do PARAGUAY, nessas lojinhas de "tudo por 1 Real" (nem R$ 1,99 foi). Uma caixinha com 4 rodas.
E cada uma delas veio com dois rolamentos de aço, que, como não vou usar agora, serão guardados para experiências futuras.

Pretendo usar para a "base", dois CD ROM da AOL colados, o conjunto não é muito pesado, e ajuda a dar uma aparência HIGH-TECH na coisa :D

A montagem mecânica:
Os motores de passo vão ser colados em pontos diametralemnte opostos do CD
Gambiarrando (kprichadamente), com durepoxy, é possível adaptar o eixo dos motores de passo ao diâmetro das rodinhas...

Informática:
Como vai ser ligado na paralela de um XT, naum posso usar nada muito sofisticado como linguagem de programação.
Poderia ter escolhido C, PASCAL ou BASIC. Mas, por uma simples razão de que o QBASIC é amplamente disponível, e EU SEI USAR (só por isso), vai nele mesmo.
Tudo o que tenho que fazer para acionar os motores, é:
Incialmente, separar um byte em dois nibbles.
7 6 5 4 3 2 1 0

Nibble 1: Controle do motor 1: bits 7 6 5 4
Nibble 2: Controle do motor 2: bits 3 2 1 0

Estado inicial de ambos os nibbles:
1000

Mandando (cada um dos motores) girar em sentido horário:
Rotacionar os bits do nibble pra a direita, uma rotação por "unidade mínima de deslocamento" (determinada experimentalmente, varia em função do motor de passo e do diâmetro da rodinha).
1000
0100
0010
0001

Anti-horario: Rotacionar os bits para esquerda, uma rotação por "unidade mínima de deslocamento"
1000
0001
0010
0100

Fazer o robozinho ir para a frente:
Rotacionar à direita ambos os nibbles, uma rotação por unidade mínima de deslocamento.

Fazer o robozinho da marcha à ré:
Rotacionar à esqueda ambos os nibbles, uma rotação por unidade mínima de deslocamento.

Fazer o robozinho girar à esquerda:
Rotacionar o nibble correspondente ao motor direito, para a direita, e o nibble do motor esquerdo, à esquerda. O angulo do giro vai ser obtido dividindo o comprimento da unidade minima de deslocamento por 2 *PI*distancia entre eixos.

Fazer o robozinho girar à direita:
Identico à rotação à esuerda, só que o sentido de rotação dos nibbles individuais vai se iverter.

A cada mudança dos nibbles, nós vamos mandar esse valor para a saída
paralela:

OUT &H378 (LPT1, configuração padrão)

Um treco desses deve dar pra qualquer um montar, seja pelo preço, seja pela simplicidade.

Dei a descrição do "projeto" para quem não pode esperar pela minha "mecatrônica de domingo sem sol".
Quem for mais paciente, e quiser poupar transitores queimados divulgo o projeto e os resultados.
Se funcionar comigo (na teoria tá lindo), vai funcionar com vocês.

Elocubrações possíveis, para os mais "assanhados", ou aperfeiçoamentos futuros:
Programação:
Fazer um programa gráfico "FOR WINDOWS"
Fazer ou adaptar uma implementaçào da linguagem LOGO, para exibir as saídas na tela e na tartaruguinha...

Eletrônicas:
Usar um mapeamento diferente dos sinais de saída paralela.
O pessoal da eletrônica digital, já deve ter se tocado que com com DEMUX ligado como decodificador 4/16, e 16 latches de 4 bits, dá pra comandar 64 bits diretamente. Haja chip, mas 64 bits de controle, mais a lógica adicional e o calhamaço de transistores de driver, dá pra controlar SÓ 32 motores de passo de 4 enrolamentos. Pouco, né? E olhem, isso NÃO É o limite... Só pelo método fácil... E trabalhoso.

Para quem não quer chegar à tanto, podem subaproveitar 4 decodificadores BCD/decimal (um para cada par de bits, cada um funcionando como decoder 2/4), para poder controlar uns quatro motores de passo, ou então, 4 latches
4 bits + 8 decodificadores, para poder controlar oito motores de passo (isso sim, já atende quase tudo).

Mas, vamos ficar só na nossa tartaruguinha, dois decodificadores + aqueles drivers de darlingtons (dois motores de passo), usando o nibble inferior (bits 0 a 3) dos oitos bits disponíveis na paralela, e o bit 4 excitando mais um darlington comandando um solenoidezinho.

Este solenóide, para levantar e abaixar uma caneta hidrocor. Assim, com comandos para mover a tartaruga, e para levantar e abaixar a caneta, vc pode colocá-la sobre uma folha de cartolina para ela traçar desenhos (virou um
plotter bem lento, mas muito bonito e didático pras crianças brincarem. E dá-lhe LOGO nelas!)

Podem aproveitar também também os bits de ENTRADA da paralela para ligar sensores diversos. Uma possibilidade é ligar microswitches acopladas à "arames", fazendo o papel de "antenas" de tato do robozinho, e ele terá a
capacidade de detectar colisões, e lidar com elas.

Usando uma lampada e um fototransitor apontados para o chão, vcs podem projetar um line tracker, que possa seguir uma linha preta desenhada em papel branco, ou uma linha branca, desenhada em giz sobre um quadro negro
disposto na horizontal.

Com um par de fototransistores, se robo poderá saber de que direção a luz vem, seguí-la, ou fugir dela (robô barata?)

Complicando bem mais a eletronica, os mais "avançados" podem tentar remover o cordão umbilical representado pelo cabo, mais usando a mesma mecânica, só que agora com baterias autônomas, um raditransmissor PAM ou então leds
infravermelhos comandado pela RS 232 C, um receptorzinho, com saída ligada à um PIC, que vai gerar os sinais para controle dos motores.
Se isto tudo funcionar, os mais loucos ainda poderão tentar fazer essa tranqueirada toda bidirecional...
Loucura, loucura, loucura (pra quem PODE).
E nosso brinquedinho de 15 reais vai fácil, fácil , pra casa dos 100 ou mais...

Isso tudo vcs podem fazer sem saber um pingo de mecânica.

Pra quem quiser fritar um pouco mais a cuca, com um tico de mecânica:
Inicialmente, acoplar dois pequenos rolamentos esquema "roda louca" de carrinhos de compra, ou melhor ainda, esferas com giro livre, diametralmente opostas, formando uam linha de 90 graus em relaçõ ao eixo dos motores.
Isso vai manter nossa base, digo, prato, na horizonatl em qualquer situação de carga/movimento.
Acoplar caixas de redução ou esqueminhas de polias sincronizadas nos motores de paso, pra diminuir o chamado "deslocamento mínimo", que é ditado pelo passo do motor e pelo diâmetro das rodas...
Isso também vai aumentar o TORQUE presente no eixo, assim como a capacidade de carga.

Usando mais um motor de passo, acoplado numa barra de parafuso+porca na vertical, essa porca comandando uma plataforma, nossa tartaruga virou uma empilhadeirinha. Em vez da plataforma, vcs podem usar uma pequena garra,
comandanda por solenóide ou motor.
Demos a terceira dimensão às possibilidade de movimentos, o que se movia só em X e Y, girando em torno de um eixo Z, agora pode segurar, levantar e abaixar coisas em Z

Pra complicar de vez o que nasceu simples, depois de ter feito toda a tranqueirada acima funcionar: Vamos acoplar a garra, em mais dois motores, ligados num conjunto diferencial, de forma a dar rotação (360 graus) e translação de pulso (180 graus) pra garrinha.

O que era uma simples tartaruga, um carrinho de só duas rodinhas que se movia em qualquer direção, comandado pelo computador, virou, nas mãos de uma pessoa habilidosa, um "braço" polar modificado, capaz de transportar, erguer, manipular, inclinar e girar objetos dentro da sua esfera de ação.

E olha que não crescemos em cima de todas as possibilidades...

Mas eu vou montar efetivamente, só a tartaruguinha modelo básico, de "15 real".
Dá pra brincar...



BORDER=0 Interferência

De: [DarkMan]
Assunto: Re: Interferência
Data: Sexta-feira, 27 de Abril de 2001 00:45

>1. Como posso atenuar (eliminar?) a captação de estações de rádio por caixas
>acústicas de multimídia? Tem um jeito fácil? Moro perto de uma região com
>muitas antenas...

Pelo jeito, vc deve estar escutando até rádio pela obturação do dente :D

Primeira dica:
Blinde decentemente todos os cabos que lidam com sinais de audio de baixo nivel.
Também ajuda se vc forrar internamente o gabinete do amplificador (deve ser de plástico), com papel alumínio, e ligar no terra ou massa do circuito.

No amplificador, ligue em paralelo com a entrada um capacitor ceramico de 220 picofarads. Esse valor não é muito crítico, capacitores entre 100 picofarads e 1 nF devem resolver.

Se vc tiver uma conta de ferrite larga na sucata, enrole umas 10 voltas do cabo de audio nela, logo antes da entrada do amplificador.

Por ultimo, pode ser necessaria a inclusão de "bobinas de choque" de RF antes do amplificador.
Vc pode confeccionar estas bobinas enrolando cerca de 100 espiras de fio esmaltado numa barrinha de ferrite.

Ligue-os em série com o cabo de audio, antes da entrada do amplificador, e logo após, ligue o capacitor que sugeri anteriormente.

>2. Tenho um drive de CD-ROM (4x - Aztech Systems) que quebrou uma engrenagem
>(um pinhão de nylon), são de medida padrão ou vou ter que procurar em
>sucatas?

Sucata.
Não creio que fabriquem estas peças para reposição.



BORDER=0 Fontes

From: "[DarkMan]"

Felipe escreveu na mensagem
>to estudando eletrônica, aí tava vendo como funciona uma fonte
>alimentadora
>aí por curiosidade abri uma fonte de 9V que eu tinha aqui em casa, pra
>xeretar, então percebi uma coisa, a fonte não tinha um zener, so tinha
>os 2 diodos e um capacitor
>
>uma fonte funcionaria corretamente sem um zener ?


Sim.
Vc deve ter aberto o "clássico" eliminador de pilhas.
A função do zener e transistores nos circuitos de fontes é regular a tensão de saída, ou seja, manter a tensão fixa independente da solicitação de corrente da carga.
Os "eliminadores de pilhas" comumente encontrados no comercio são simples, e não dispoe desta etapa.

Vamos olhar a fonte por estágios:

1 - Transformador - responsável por isolar o circuito da fonte da tensão da rede local, e entregar a tensão e corrente em nível compatível com os circuitos seguintes. Trabalha com corrente alternada.

2 - Retificador - Remove um dos semiciclos da tensão alternada entregue pelo transformador, entregando CC pulsante na saída.
Para circuitos monofasicos, saida única, o arranjo pode ser:
a. "meia-onda" - um unico diodo, trabalha apenas com um dos semiciclos da rede, no ouro, entrega tensão nula na saida. Atualmente em desuso nas fontes, a CC "pulsante" é difícil de filtrar, e diodos são baratos.
b. "onda completa em ponte" - mediante um arranjo de quatro diodos, permite usar os dois semiciclos da tensão entregue pelo transformador.
c. "onda completa mediante derivação no trasnformador" - é o circuito usado na sua fonte. O transformador tem um secundário com uma derivação central, ou seja, em relação a essa derivação central, os extremos do secundário
entregam tensões idênticas, porém opostas em fase. Nesse circuito usam-se dois diodos, quando o custo do transformador é mais barato que os diodos (também se usa esse transformador em fontes simétricas). A filtragem é
semelhante ao circuito de onda completa em ponte.

Existem também outras variantes, como os multiplicadores de tensão, mas deixemos de lado por enquanto.

3 - Filtro

Esse estágio "alisa" a CC pulsante entregue pelo estágio retificador, entregando uma CC quase pura na saída.

Este estágio é comumente composto por um ou mais capacitores eletroilítico de grande valor (normalmente acima de 100 microfarads), podendo ter também indutores em série.

Vc pode entender o capacitor como um "reservatório" de corrente, que aramazena os "jatos" pulsantes vindos do estagio retificador, e entregando calmamente a corrente para o circuito.

O valor desse capcitor é dimensionado, dentro das exigencias da fonte, para termos o mínimo de ruido de CA na saída (o clássico "zumbido"), conhecido por ripple.

Fontes sem grandes exigencias de tensões "certinhas" terminam por aí (os eliminadores de pilhas)

Mas nessas fontes temos pequenos problemas:
a. Se a tensão de entrada da rede CA varia, a saída varia
b. Se a corrente consumida pela carga varia, a tensão de saída também varia.
c. O capacitor de filtro deve ser de um valor bastante alto, ou teremos
"ronqueira" na saída.

Mas, como nosso eliminador de pilhas não é usado para circuitos exigentes, e é construído primordialmente pra ser BARATO, essas desvantagens podem não ser tão graves assim.

4 - Estágio regulador

Opa, começamos a sofisticar nossa fonte.
O estagio regulador é responsável por tornar a saída de tensão de nossa fonte relativamente independente da variação de tensão de entrada e da exigencia de corrente da carga.
Adicionalmente, ele pode eliminar o "ripple" restante da etapa de filtro.

Os reguladores trabalham recebendo uma tensão ACIMA da tensão de saída, e absorvem a diferença entre a tensão de entrada da de saída.
Vamos imaginar, que ele "passe a faca" em toda a tensão acima da especificada para entregar à saída.

O regulador mais simples é o zener, numa configuração conhecida como regulador paralelo.
Os reguladores paralelos ABSORVEM toda a corrente que a carga nõa estiver consumindo no momento.
Ou seja, se a carga estiver consumindo ZERO, o regulador estará dissipando a corrente nominal da fonte.

Zeners sozinhos são raramente usados em aplicações de potencia, justamente por essa caracterítica.

Normalmente, o que temos nas fontes, é um zener configurado como um regulador paralelo de baixa potencia, seguido por um estágio amplificador, comumente um ou mais transistores em configurações conhecidas como "coletor-comum", "seguidor de tensão", " ou "seguidor de emissor".

Note que nesse caso, o zener é apenas responsável por fornecer a tensão de referencia (o nivel em que vamos "passar a faca"), para este estágio amplificador.

O amplificador opera "em série" com a carga, ou seja, ele trabalha na mesma corrente que o circuito está consumindo.
A vantagem é que, quando a carga não consome corrente, o regulador não dissipa potencia.
E ele também apenas dissipa a DIFERENÇA entre a tensão de trabalho da carga, e a tensõa entregue pelo filtro.


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