Interfaceando Microcontroladores (MIC096)
Interfaceando Microcontroladores (MIC096)
Nas saídas dos microcontroladores temos sinais que podem ser utilizados para controlar diversos tipos de circuitos externos.
Na maioria desses dispositivos temos saídas TTL que podem drenar ou fornecer correntes de 20 mA. Os níveis de tensão são dois: alto de 5 V e baixo de 0 V.
Figura 1 – Característica de uma saída TTL
Figura 2 – Isolamento TTL
1. Circuito Simples com Transistor
Figura 3 – Interface 74154
Para um BD135, por exemplo, podemos controlar com certa folga cargas até 500 mA e com um Darlington, cargas maiores, lembrando que esses componentes podem ter fontes de alimentação com tensões diferentes de 5 V, mas com terra comum.
Os transistores devem ser dotados de radiadores de calor.
Figura 4 – Etapa de potência
Figura 5 – Simulação no Multisim (versão antiga)
Figura 6 – Controle de relés
O isolador óptico isola o circuito do microprocessador ou do PC do circuito de acionamento dos relés, que pode operar com tensão diferente de 5 V.
Na verdade, com o uso de relés de 12 V é possível obter melhor desempenho.
Os relés de 12 V são mais fáceis de obter, mais sensíveis e com isso podem facilitar a montagem da interface.
Figura 7 – Configuração com dois transistores
Para transistores de maior potência deve-se considerar a necessidade deles usarem dissipadores de calor.
Neste caso, a alimentação do setor de potência também pode ser feita com tensão diferente de 5 V.
Figura 8 – Configuração com transistores PNP
Figura 9 – Simulação numa versão antiga do Multisim
Figura 10 – Interface com comparador
Figura 11 – Interface ajustável com comparador
Veja que os resistores de referência foram calculados para duas tensões de alimentação do comparador: 6 V e 12 V.
Para outras tensões o leitor pode fazer o cálculo, lembrando que para uma saída de disparo de 5 V, o nível da tensão de referência deve ser de 2,5 V.
Lembramos que as saídas dos comparadores LM139/239/339 são em coletor aberto, exigindo um resistor pull-up.
A corrente máxima drenada pela saída é de16 mA (tip) para uma alimentação de 5 V.
Figura 12 – Usando a entrada inversora
Para o disparo de cargas de alta potência ligadas à rede de energia, nada melhor do que usar TRIACs.
Para essa finalidade podem ser usados acopladores ópticos com opto-diacs como os da série MOC3010 (110 V) e MOC3020 (220 V).
Figura 13 – Usando um opto-diac
Figura 14 – Controlando cargas indutivas
Figura 15 – Interface isolada com comparador
Figura 16 – Usando integrado dedicado
Figura 17 – Circuito de interfaceamento de 500 mA
Figura 18 – Pinagem do ULN2001
Interface Isolada com Transistor O circuito da figura 19 tem a vantagem de usar um acoplador óptico, isolando-o da carga controlada.
Figura 19 –Interface isolada com transistor
O acoplador é o 4N25 ou equivalente e a energia para excitar o LED vem da própria parte paralela. Este circuito fornece uma saída digital que pode ser usada para excitar portas TTL ou CMOS.Veja que a alimentação do circuito pode ser feita com tensões de 5 a 12 V. A resistência de carga é pequena, já que a corrente disponível não é das maiores. 2. Interface Com Dois Transistores Temos duas vantagens no circuito mostrado na figura 20. A primeira é que precisamos de uma corrente menor de entrada, carregando assim muito menos a porta paralela ou a saída do microcontrolador com que o circuito vai ser usado.
Figura 20 – Interface com dois transistores
A segunda vantagem está no fato de que o primeiro transistor pode excitar facilmente um transistor PNP de média pot6encia permitindo assim o controle direto de cargas de boa potência como relés, motores, lâmpadas, solenóides, etc.A alimentação da etapa de potência pode ser feita com tensão maior do que 5 V, dependendo apenas das exigências da carga que vai ser controlada.Evidentemente, no caso de cargas de maior potência, o transistor usado deve ser dotado de um radiador de calor. O circuito ativa a carga quando o nível no pino de saída da porta é alto. Um transistor como o BD136 pode controlar cargas até 500 mA. Conclusão Os circuitos que vimos são apenas algumas sugestões para as configurações que podem ser usadas no interfaceamento de circuitos digitais com circuitos de potência.Evidentemente essas configurações podem ser modificadas conforme a aplicação e até mesmo combinadas de modo a se obter o controle desejado. Combinando circuitos isolados como circuitos de alta potência pode-se agregar ao circuito segurança à capacidade de controle. O modo como isso pode ser feito depende da habilidade de cada desenvolvedor.