Motor de Passo - Explicação

Fontes de consulta:

           PARA OS LINKS ABAIXO LER SOMENTE QUANDO TIVER TEMPO DISPONÍVEL

• Motor_de_passo
• Motor de passo - PETTELE
• Tutorial motor de passo
• Algumas apostilas e explicações sobre Motos de Passo:
• Motor de Passo - Universidade Salvador - Unifacs - MOTORES DE PASSO Ricardo Alexandro de Andrade Queiroz
• Controle de motor de passo unipolares de ímã permanente (5 ou 6 fios)
• Identificação dos fios do motor de passo - Fórum do Clube do Hardware
• Motor de Passo - Grcbyte
• Os Motores de Passo - Victor Trucco.com
• Tutorial de Controle de Motor de Passo - Maxwell Bohr
• Estudo do motor de passo e seu controle digital - GTA - UFRJ

Vídeos explicativos

Como funcionam os motores de passo

Identificando cabos motor de passo

Acionamento de carga AC

Elaborar um programa em linguagem C para o PIC18F4550 para acionamento de uma carga.

O hardware deverá conter:

• Um botão para acionamento do microcontrolador
• Uma saída para o acionamento de carga
• Etapa de acionamento com acoplamento ótico
• Indicação de “status” no LCD 16 x 2

Hardware em funcionamento com botão solto

Hardware em funcionamento com botão pressionado

   

1. Acionamento de carga AC por meio de relé

Substituir ou ligar em paralelo ao conjunto resistor/led ligado a B7, o hardware proposto  pelo circuito abaixo:

Simulador de carga

Com o objetivo de simplificar e diminuir riscos com as ligações em AC, foi montado um simulador de carga com 4 cargas em 220Vac:

• Lâmpada - carga resistiva
• Campainha - carga indutiva de alta impedância
• Contatora com bobina de 220Vac - carga indutiva de baixa impedância
• Transformador 220Vac\24Vac que aciona uma contatora com bobina de 24Vac - cara indutiva de baixa impedãncia

Conexão ao simulador de carga

• Conectar o contato C (Comum) do relé ao conector AC-MT1 
• Conectar o contato NA (Normalmente Aberto) do relé ao conector "MT2-Carga". 
• Escolher a carga (sentido de numeração da direita para a esquerda

• 1 - Lâmpada
• 2 - Campainha
• 3 - Contatora
• 4 - Transformador

   

2. Acionamento de carga AC por meio de triac

Substituir ou ligar em paralelo ao conjunto resistor/led ligado a B7, o hardware proposto  pelo circuito abaixo:

Conexão ao simulador de carga

• Conectar o contato MT1 do traic ao conector AC-MT1 
• Conectar o contato MT2 do triac ao conector "MT2-Carga". 
• Escolher a carga (sentido de numeração da direita para a esquerda
• 1 - Lâmpada
• 2 - Campainha
• 3 - Contatora
• 4 - Transformador

Não esqueça de incluir um circuito “snubber” (100Ω/5W em série com 100nF/600V) ligado em paralelo a carga para situação de carga com baixa impedância.

   

Acionamento de carga DC

1. Acionamento de carga por transistor Bipolar

Utilize como base o programa da atividade menu com controle de tempos.

Modificações a serem implementadas:

• Altere o programa para termos como opções de tempo:
• 250ms
• 500ms
• 750ms
• 1s
• Substitua o led por um buzzer de 12V. 

Mostrar no LCD:

• No programa (buzzer acionado):
• 1ª linha do LCD: Tempo selecionado
• 2ª linha do LCD: Opção para entrar no menu
• No menu (trocar o tempo, buzzer desligado):
• 1ª linha do LCD: O tempo selecionado
• 2ª linha do LCD: As funções dos botões

   

2. Acionamento de carga por transistor mosfet

Substitua o transistor da atividade anterior por um transistor MOSFET (IRFxxx por exemplo) 

   

Explicação: Transistores bipolares, mosfet, triac e acionamentos

Transistores bipolares

Explicações

• Transistor de junção bipolar - wikipedia
• Transistor bipolar
• Curso de Eletrônica - Parte 4 - Transistores bipolares

Vídeos

• Aula transistor bipolar - polarização, saturação, corte e região linear.
• TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO | Eletrônica Aplicada #06
• Transistor Bipolar PNP - Chave Eletrônica
• O TRANSISTOR TBJ COMO CHAVE | Fast Lesson #50
• Polarização de Transistor Aula rápida - Circuitos Elétricos

   

Transistores mosfet

Explicações

• wikipedia - mosfet
• O que é MOSFET
• Como funciona o MOSFET (ART977)
• Tutorial: Conheça e Utilize MOSFETs

Vídeos

• Funcionamento de um MOSFET
• O que é um MOSFET? Aplicações e características!!
• Como testar um MOSFET - Simulações de corte e saturação!
• TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO (MOSFET) | Eletrônica Aplicada #08

   

TRIAC

• Triac - Wikipedia
• Triac - Nova eletrônica
• Controle de cargas por meio de TRIACs
• Circuitos de tiristores como chaves e relés (ART1121)
• Tiristores como relés e chaves (ART517)

   

Circuitos e informações

• Tudo Sobre Relés (livro completo)
• 10 circuitos de interface (MEC010)
• 10 circuitos de interface (ART1094)
• COMO ACIONAR UM RELÉ COM ARDUINO OU PIC PROJETO E FUNCIONAMENTO
• Interfaceando Microcontroladores (MIC096)
• Uso de Microcontroladores para acionamento de Tiristores

   

Montagens em hardware

Utilizar a o hardware básico com auxílio de uma protoboard para elaborar os projetos já desenvolvidos

1. Status do botão e led no LCD

Implementar em hardware um led controlado por um botão com status no LCD

  

2. Semáforo do cruzamento com informações no LCD

Implementar em hardware 3 semáforos para indicar os 3 tempos com as informações no display de LCD

  

3. Display de 7 segmentos

As chaves podem usados "push buttons" ou "fios jumpers" que simulem chaves liga-desliga.

Para o funcionamento deste projeto (Display de 7 segmentos) implementação siga as modificações listadas abaixo para o programa funcionar no hardware básico

Hardware:

Desconecte os pinos B4, B5, B6 e B7 do GND

Software:

Coloque os pinos  B4, B5, B6 e B7 como saída e "zere" o seu conteúdo.

• Onde tinha:
• TRISB = 0b11111111;
• Substitua por 
• TRISB = 0b00001111;
• LATB = 0;

  

4. Contador binário com LCD

Mostrar no LCD os formatos decimal, hexadecimal e binário

  

5. Controle de tempo com menu

Montar o hardware para funcionamento

  

Teclados - Atividade 5

Teclado matricial com 16 teclas por conversor A/D e interrupção

Abaixo o hardware para a montagem do teclado com 16 teclas.

1. Carregue o programa da Atividade 2 do teclado (conversor A/D com Vref+ e Vref- que mostra o valor convertido).

2. Monte o hardware acima

3. Ajuste  Vref+ e Vref-. 

• Procure a tecla com o maior valor convertido. Ajuste Vref+ de forma que o valor fique um pouco abaixo de 1023.
• Procure a tecla com o menor valor convertido. Ajuste Vref- de forma que o valor fique um pouco acima de 0.
• Repita o processo, pois o ajuste de Vref- pode influir no ajuste de Vref+ e vice versa.

4. Pressione cada tecla e anote os valores convertidos mínimo e máximo.

5. Criar a nova tabela de ranges (explicado na Atividade 3). 
          Planilha para cálculo dos ranges com 16 teclas

6. Utilize como base o programa da atividade 04 e faça a identificação de cada tecla por interrupção.

   

Descrição da pinagem do teclado de membrana

   

   

Teclados - Atividade 4

Identificando teclas por ranges com o teclado por A/D com interrupção.

1. Carregue o programa da Atividade 2 do teclado (conversor A/D com Vref+ e Vref- que mostra o valor convertido).

2. Monte o hardware acima

3. Ajuste  Vref+ e Vref-. 

• Procure a tecla com o maior valor convertido. Ajuste Vref+ de forma que o valor fique um pouco abaixo de 1023.
• Procure a tecla com o menor valor convertido. Ajuste Vref- de forma que o valor fique um pouco acima de 0.
• Repita o processo, pois o ajuste de Vref- pode influir no ajuste de Vref+ e vice versa.

4. Pressione cada tecla e anote os valores convertidos mínimo e máximo.

5. Criar a nova tabela de ranges (explicado na Atividade 3).

5. Utilize o programa da Atividade 03 como base para criar a Atividade 4:

• Realize as configurações gerais para interrupção (função config_int()).
• Configure a Interrupção externa 0 (função config_int0()).
• Mova o conteúdo do looping infinito (while(1)) para a função de interrupção. O while(1) fica “vazio” sem nenhum comando.
• Ajuste os ranges para identificação de cada tecla de acordo com a nova tabela (item 2 acima)

6. Teste o programa no simulador. Lembre que os valores de hardware são diferentes de simulação, onde os componentes possuem características ideias. 

7. Apresente o programa com o hardware.

   

Teclados - Atividade 3

Identificando teclas por faixa de valores do A/D

Com base no programa desenvolvido em “Teclados – Atividade 2” (Inserção de tensões de referências no conversor A/D), implemente o software para identificar as teclas e mostrar no LCD.

   

Dicas de implementação

I - Dividindo a faixa de valores do conversor

1. Supondo que foi obtido os valores mínimos e máximos (exemplo hipotético) para cada tecla na Atividade 2:

• Tecla 1: 800 - 850
• Tecla 2: 400 - 430
• Tecla 3: 230 - 270
• Tecla 4: 50 - 58

2. Posicione os valores em uma reta considerando o menor e maior valores possíveis do conversor A/D (0 e 1023)

3. Calcule a distância entre o menor valor da Tecla 3 (230) e o maior valor da Tecla 4 (58)

4. Divida o espaço encontrado (172) em 2 partes iguais (86)

 5. Encontre o ponto médio entre a Tecla 4 e a Tecla 3 (144)

 6. Repita o processo para encontrar os pontos médios entre a Tecla 3 e Tecla 2, e o ponto médio entre a Tecla 2 e a Tecla 1

7. Arbitre valores entre 0 e o menor valor a Tecla 4 (15), e entre o maior valor da Tecla 1 e 1023 (1000), de forma que esses valores não atinjam o mínimo (0) e o máximo (1023)

   

II - Identificando as teclas

Com base nos valores inicias e finais de cada faixa, implemente testes (if) que testem se o valor está dentro de cada faixa e indique no LCD qual foi a tecla pressionada.

• if (valor_convertido > 15 && valor_convertido<144) “imprime_no_lcd (“Tecla 4”);
• if (valor_convertido > 144 && valor_convertido<335) “imprime_no_lcd(“Tecla 3”);
• if (valor_convertido > 335 && valor_convertido<615) “imprime_no_lcd(“Tecla 2”);
• if (valor_convertido > 615 && valor_convertido<1000) “imprime_no_lcd(“Tecla 1”);

   

Teclados - Atividade 2

Inserção de tensões de referências no conversor A/D

Utilizando o menor valor de tensão obtido em “Teclados - Atividade 1” calibre uma tensão referência negativa (-Vref) “um pouco abaixo” do menor valor de tensão obtido.

Utilizando o maior valor de tensão obtido em “Teclados - Atividade 1” calibre uma tensão referência positiva (+Vref) “um pouco acima” do maior valor de tensão obtido.

Dicas de implementação

1. Na configuração do conversor A/D, no registrador ADCON1, defina –Vref e +Vref como sinais externos

• Bit 5: VCFG1: seleção da –Vref
• 1: -Vref = AN2
• 0: -Vref = VSS
• Bit 4: VCFG2: seleção da +Vref
• 1: +Vref = AN3
• 0: +Vref = VDD

2. Defina os pinos AN2 e AN3 como entradas além de AN0 no registrador TRIS na função main().

   

Atividade para entregar - mostrar

Preencha a tabela abaixo baseado nos dados do obtidos no hardware físico.

Descreva o que aconteceu mudou em relação a atividade anterior (Teclados - Atividade 1)

   

Teclados - Atividade 1

Identificando valores de conversão para cada tecla (divisor de tensão)

               Utilizando o programa “Tec_atv01.c” (listado no fim deste post) monte compile um projeto no MPLAB X IDE.

1. Elabore o hardware no simulador.

2. Preencha a tabela abaixo baseado nos dados obtidos do simulador.

3. Elabore o hardware físico.


4. Preencha a tabela abaixo baseado nos dados do obtidos no hardware físico.

5. Compare os valores obtidos no simulador e no hardware físico e explique por que as diferenças.

6. Explique o que deveria ser feito no programa para:

• Baixar o menor valor
• Elevar o maior valor

7. Se fossem executadas as mudanças do item 6, o que aconteceria com a faixa entre os valores? Por que? 

Entregue (mostre) escrita as questões 2, 4, 5, 6 e 7.

   

/*
 * File:   Tec_atv01.c
 * Author: Pilger
 *
 * Created on 16 de Setembro de 2017, 09:26
 * Teclado - Atividade 01
 * Entendimento inicial do circuito divisor de tensão no conversor A/D
 * 
 * Utiliza a entrada AN0 como sinal de entrada e converte um sinal entre 0 e 5V
 * Apresenta o resultdo convertido (0 a 1023) na linha 1 do LCD
 *
 */

#define _XTAL_FREQ 48000000

#include <stdio.h>
#include <xc.h>
#include "C:\h\Config_PIC18F4550.h"
#include "c:\h\biblioteca_lcd_2x162_48M_XC.h"

// protótipos de funções
void config_AD(void);
int conv_AD(void);
void delay_ms(int i);

void main(void) {
    // variáveis locais
    int valor_convertido;
    unsigned char buffer[16];
    float tensao;
    // define os pinos de IO
    TRISA = 0b00000001;
    TRISB = 0x00;
    TRISC = 0x00;
    TRISD = 0x00;
    TRISE = 0x00;
    config_AD(); // configura e inicializa o conversor AD
    lcd_inicia(0x28, 0x0f, 0x06); // incializa o LCD com 4 linhas
    lcd_LD_cursor(0); // Desliga o cursor
    lcd_posicao(1, 1);
    imprime_string_lcd("Teclado A/D");

    while (1) {
        valor_convertido = conv_AD();
        // mostra no lcd o valor convertido (0-1023)
        lcd_posicao(2, 1);
        sprintf(buffer, "Conversao= %04d ", valor_convertido);
        imprime_buffer_lcd(buffer, 16);
        delay_ms(1000); // atraso de 1s
    }
}


// função de configuração do conversor A/D
void config_AD (void) {
ADCON0 = 0b00000001; /* canal AN0 selecionado <5:2> 0000
                             * Flag GO - /DONE desligado <1> 0
                             * Módulo conversor ligado <0> 1 */
ADCON1 = 0b00001110; /*  Vref- = VSS <5> 0
                             *  Vref+ = VDD <4> 0
                             * pino RA0/AN0 analógico e demais digitais <3:0> 1110 */
ADCON2 = 0b10110110; /* Resultado justificado a direita <7> 1
                             * Tempo de Aquisição de 16 TDA <5:3> 110 
                             * mínimo recomendado p/ automático = 4TDA
                             * TDA = 1,33us <2:0> 110
                             * 48MHz/64 = 750kHz = 1,33us */
}

// função que efetua uma conversão A/D e retorna um inteiro com o valor convertido
int conv_AD (void) {
int result_AD; // Variável local para armazenar o resultado da conv
ADCON0bits.GO=1; // inicia a conversão
while (ADCON0bits.GO); // Aguarda a o fim da conversão
result_AD = (((int)ADRESH)<<8)|(ADRESL);
return result_AD;
}
// função que gera atraso em mlisegundos
void delay_ms(int i){
    for ( int x = 0; x < i; x++ )     { 
    __delay_ms(1); 
    }
}