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     Editora Saber Ltda.
Diretores
Hélio Fittipaldi                                         Nesta edição, anunciamos com orgulho o início do
Thereza M. Ciampi Fittipaldi                        nosso Portal de Mecatrônica. Veja em (www.mecatro-
                                                    nicaatual.com.br) que entrou no ar no dia 13 de maio,
MECATRÔNICA                                         o trabalho que desenvolvemos nos últimos 7 anos.
FÁCIL                                               Com uma atuação leve e didática iniciamos diversos
www.mecatronicafacil.com.br                         leitores na área de automação com a divulgação de
Editor e Diretor Responsável                        tecnologia, projetos de robôs e outros tipos de maté-
Hélio Fittipaldi
                                                    rias nos diversos ramos da mecatrônica.

                                                        O mundo está muito competitivo e o Brasil começa
Conselho Editorial
Luiz Henrique C. Bernardes,                         a mostrar a sua competência e tenacidade para
Márcio José Soares,                                 encontrar as melhores tecnologias, visando produzir
Newton C. Braga
                                                    com qualidade e custos baixos. Há muitas vagas de
Redação
Viviane Bulbow
                                                    empregos não preenchidas por falta de profissionais
                                                    qualificados. Os currículos da maior parte das escolas ainda não atendem às exigên-
Auxiliar de Redação
Erika M. Yamashita,                                 cias atuais do mercado de trabalho e os alunos que querem se destacar precisam se
Fabieli de Paula                                    esforçar muito e procurar outras fontes complementares de conhecimento.
Produção
Diego M. Gomes                                          A nossa modesta contribuição tem sido a de disponibilizar as informações de
Design Gráfico                                      ponta que são tão necessárias aos leitores, para encontrar este caminho da excelên-
Diego M. Gomes,                                     cia. Com o Portal teremos versatilidade e rapidez.
Luiz Fernando Almeida,
Tiago Paes de Lira                                      O leitor que é assinante da revista impressa Mecatrônica Atual, além das novas
Publicidade                                         edições, terá acesso gratuito, enquanto durar sua assinatura, a todas as edições pas-
Carla de Castro Assis,
                                                    sadas das duas revistas: a Mecatrônica Atual, e a Fácil, que agora só possui a edição
Ricardo Nunes Souza
                                                    digital. Quem não quiser a revista impressa, poderá assinar somente o Portal pela
                                                    quantia de R$ 48,00 por ano. Em Portugal e todos os outros países o preço anual
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Márcio José Soares
Newton C. Braga                                     segmento no mercado e portanto poderemos direcionar as matérias de acordo com
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                                                          digital da Mecatrônica Fácil ( na sessão educacional deste portal).
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                                                        • Fórum, Empregos, Produtos, Guia Industrial, Eventos, Notícias, Educação
                                                          (Mecatrônica Fácil) e Enciclopédia.

Associação Nacional dos Editores de Revistas            Visitem-nos e não esqueçam de avisar os amigos sobre esta novidade.
                                                        Até a próxima!



Associação Nacional das Editoras de                                                                                            Hélio Fittipaldi
Publicações Técnicas, Dirigidas e Especializadas.
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i       índice




                                                Robônews

                 6
                                                                                                     3



                          Fotocontrole Modelix                                                       6
                          É apresentado neste artigo, um modo de controlar
                          o motor do Modelix com um feixe de luz
                          por Newton C. Braga




                          Caixas e gabinetes                                                         9
                          Destaque sobre as opções de caixas
                          e gabinetes existentes no mercado
                          por Newton C. Braga




                          Miniprojetos de robótica e mecatrônica                                    12

                     18
                          Análise dos projetos básicos que poderão ser
                          utilizados em trabalhos de Robótica e Mecatrônica
                          por Newton C. Braga




                          RM-1 Robô Manipulador                                                     18
                          Republicação do robô de braço mecânico, passo-a-passo
                          por Márcio José Soares




                          Como projetar um robô? - Parte 2                                          30
                          Confira a continuação do artigo e projete
                          seu robô a partir de importantes dicas
                          por Márcio José Soares




                          Controle de motores DC com o PIC                                          35

30                        Veja o conteúdo do documento AN893 da Microchip
                          por Newton C. Braga




    4                                                                             Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                          notícias             n
Robonews
                                                                                                     Jeff Eckert




Robô controle remoto
    Os pesquisadores da Toshiba           Toshiba Corp. / Divulgação

(www.toshiba.com) dão uma peque-
na previsão do que o ApriPoko é capaz
de fazer. Trata-se basicamente de um
controle remoto para TV, estéreo ou
outros sistemas eletrônicos. De acordo
com as informações, o AP senta e pro-
cura sinais infravermelhos emitidos por
controles remotos comuns.
    Quando um dos sinais é detecta-
do, o robô pergunta: “O que você quer
que eu faça?”. Você pode responder
“ligue a TV”; “mude para o canais de
esportes”; ou então “faça o cachorro
parar de latir”. Ele armazena essa
informação e memoriza o sinal apro-
priado, ficando pronto para realizar a
operação sob seu comando.
    O ApriPoko simplesmente aco-
pla seu braço transmissor e realiza a
operação. Ele também vai levar uma
câmera com a qual poderá identificar
um usuário particular. Os detalhes
são poucos, mas ele deverá medir
perto de 27 centímetros de altura e
pesar 2,3 kg. Perfeito para transportar                                                                    Robô ApriPoko
batatas pela casa.                                                                                         da Toshiba




Robôs para exibição pública
   De acordo com o World Robotics             Assim, a aparência e movimentos,       seguida de um número de série/assi-
(www.worldrobotics.org), 951. 000         além dos sons podem ser interpretados      natura. Como a máquina produz pa-
robôs industriais estavam em serviço      individualmente pelo assistente e evocar   lavras de forma aleatória, fora de um
em 2007, mas relativamente poucas         “idéias que possam estar no campo de       controle interno de informação, elas
pessoas como nós, mortais, tiveram a      finalidades práticas, bem como formu-      não fazem muito sentido, mas expres-
chance de ver e interagir com essas       lar uma imagem utópica de uma futura       sam a finalidade do projeto.
máquinas de uma forma mais próxi-         cultura entre homem e máquina”. Para           As frases são geradas em alemão,
ma. Isto perturba os artistas do Ro-      essa finalidade, o Robotlab programou      pois algumas traduções levam a coisas
botlab da Alemanha (www.robotlab.         recentemente uma unidade Kuka para         como: “A sublimação é subjetiva”. “O
de), e então, sua intenção foi criar um   escrever sua própria propaganda.           aparelho se torna a composição que
robô criativo experimental para exibi-        A unidade consiste em oito afir-       faz o deslocamento”; ou ainda “Do chip
ção em locais públicos.                   mações geradas de forma autônoma,          vem o fluxo de dados” por exemplo.

Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                     3
   n               notícias
HSI / divulgação




                                                                                                              O pesquisador Charlie
                                                                                                              Kemp aceita uma


           Robô ativado a laser
                                                                                                              toalha do El-e




               Em 2005, a Georgia Tech e a E-       sérios de mobilidade. Ele foi projeta-   que deseja e o robô utiliza uma câ-
           mory University se juntaram para criar   do para ajudar os usuários em tarefas    mera para analisar a situação e pegar
           o Health Systems Institute (www.hsi.     diárias como pegar toalhas, vidros de    o objeto, trazendo-o até você, ou se
           gatech.edu), que ficará no Centro de     comprimidos, telefones, etc.             preferir, colocando-o em uma mesa
           Robótica para Cuidados de Saúde. O           O mais interessante é o sistema      ao seu lado.
           diretor do centro Charlie Kemp e ou-     de interface do El-e: além de levar um       A equipe está trabalhando para
           tros pesquisadores, demonstraram o       sistema complexo de controle, basea-     expandir as capacidades do El-e, in-
           El-e (pronuncia-se “èlie”), um robô de   do em reconhecimento de voz ou lin-      cluindo operação com interruptores e
           um braço que, além de ter boa apa-       guagem corporal, o robô é controlado     abertura e fechamento de portas.
           rência, pode ser uma ótima pedida        também por um laser pointer verde.
           para ajudar pessoas com problemas        Você simplesmente ilumina o objeto


                                                                                                           Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                               notícias            n
 Eric Maslowski, University of Michigan 3D Lab



                                                                             Avião robótico
                                                                            de espionagem
                                                                           imita morcegos
                                                                   a desenvolver um        tar sons de diferentes direções e
        Avião espião pode                                          avião espião de 15      detectar radiação nuclear e gases
        colher dados e enviá-                                      cm, modelado na         venenosos.
        los para soldados em
                                                                   forma de um morce-          As operações noturnas do
        tempo real
                                                                   go, que pode colher     avião podem ser realizadas com a
                                                  dados como imagens, sons e chei-         ajuda de um radar miniatura e um
     O exército americano anuncia                 ros em zonas urbanas de combate,         sensível sistema de navegação.
 um programa de 5 anos com dota-                  e transmitir informações de volta a      Além disso ele será capaz de usar
 ção de 10 milhões de dólares que                 soldados em tempo real.                  energia solar, do vento, vibrações
 contará com o patrocínio do Col-                     Os pesquisadores da U-M vão          e outras fontes que recarregarão
 lege of Engineering, para o Center               focar em sistemas microeletrônicos       suas baterias de lítio.
 for Objective Microelectronics and               AV, incluindo sensores, ferramen-           O COM-BAT também envolve
 Biomimetic Advanced Technology                   tas de comunicação e baterias.           a Universidade da Califórnia em
 (COM-BAT) na Universidade de                     Este avião terá microcâmeras para        Berkeley e a Universidade do Novo
 Michigan (www.umich.edu) .                       visão estereoscópica, um minicon-        México, cada uma desenvolvendo
     A intenção do Centro é ajudar                junto de microfones que pode cap-        um subsistema diferente.




Novo estado
fundamental da matéria
    Alguém disse um dia: “Eu sou ma-             (de Leon Cooper, que ganhou o prêmio        Aplicações práticas ainda não foram
téria, você é matéria, o Universo é              Nobel de 1972 pela sua descoberta).      exploradas, mas especula-se que enro-
matéria. Mas, isso não importa”. Eu              Quando os pares formam longas ca-        lando esses super-isoladores em torno
acho que foi Einstein, depois de um              deias, pode-se ter um fluxo sem resis-    de materiais supercondutores pode-
fim de semana com Lowenbrau e                     tência de elétrons. No entanto, quando   se criar um percurso elétrico que não
Marlilyn Monroe. Contudo, você não               eles se evitam, formam uma trava para    apresente perda de energia em calor,
pode ter matéria sem antimatéria, yin            o movimento de elétrons e com isso       viabilizando a elaboração de circuitos
sem yang ou Laurel sem Hardy.                    uma forte resistência à corrente.        eficientes de sensores e baterias.
    É assim, previsível, que você não
tenha supercondução sem superiso-                                                                                 Novo estado da
lação. Isto justamente levou os cien-                                                                             matéria é criado no
                                                                                                                  Argonne National Lab
tistas do Departamento de Energia do
Argonne National Lab (www.anl.gov)
a provar esse fato.
    Com a assistência de uma equipe
da Alemanha, Rússia e Bélgica, eles
criaram um filme fino de nitrato de ti-
tânio, refrigerando-o próximo de zero
absoluto e então descobriram que,
dentro de certo limiar, sua resistência
aumentou em 100. 000 vezes.
    Aparentemente, a supercondução
depende de elétrons que se juntam em
pares, denominados “pares de Cooper”

Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                        5
m        montagem


    Fotocontrole
    Modelix



                                                                                                 Newton Braga




    Os conjuntos de peças           O controle de motores de             Como Funciona
    dos kits Modelix            corrente contínua a partir de sensores       A grande vantagem de usarmos
    fornecem soluções muito     oferece uma possibilidade muita ampla    um relé no nosso projeto está no fato
                                de se automatizar projetos usando o      de que isolamos o circuito de contro-
    interessantes para o
                                Modelix. Em particular, destacamos o     le (parte eletrônica) do motor. Isso é
    projetista mecatrônico,                                              bom, conforme ilustra a figura 2, pois
                                sensor de luz (LDR) que pode ser usa-
    além de possuirem           do para ativar um motor pela presença    o motor tende a gerar ruídos quando
    alguns dispositivos         de luz ou por sombra, o que nos leva     funciona, devido à comutação de su-
    eletroeletrônicos muito     a alguns automatismos interessantes      as escovas e isso pode causar interfe-
    úteis. No entanto,          como os mostrados na figura 1.           rência no funcionamento do circuito.
    estes dispositivos não          No primeiro caso, podemos acio-          No nosso projeto empregamos co-
    funcionam sozinhos,         nar o sistema mecânico que abre uma      mo sensor um LDR (foto-resistor), que
                                porteira quando o farol de um carrinho   é um componente que deixa passar
    precisando de circuitos
                                ilumina o sensor. No segundo caso,       mais corrente (sua resistência diminui)
    apropriados. Muitos         podemos fazer com que um objeto          quando ele recebe luz. Para aumentar
    desses circuitos podem      seja retirado de uma esteira quando      a sua corrente usamos como amplifi-
    ser elaborados com base     ele passa diante do sensor.              cador um transistor que controla um
    em projetos desta revista       Porém, o sensor sozinho não pode     relé. O ajuste da sensibilidade do cir-
    e de nossos livros (vide    acionar diretamente um motor, pois a     cuito é feito por um potenciômetro que
    box no final do artigo).    corrente que ele controla é muito bai-   determina exatamente o quanto de luz
    Em especial, neste artigo   xa. Assim, para que ele seja usado       necessita o sensor para mudar o esta-
                                com um motor ou amplificamos essa        do do relé, e nesse ponto temos duas
    descreveremos um modo                                                possibilidades interessantes que são
                                corrente a ponto dela atuar sobre o
    simples de controlar o      motor diretamente ou então utiliza-      exibidas na figura 3.
    motor do Modelix usando     mos um amplificador e um relé.               Na primeira (a), a corrente no tran-
    um feixe de luz.                Nossa opção neste projeto é justa-   sistor aumenta quando a luz que incide
                                mente essa. Então antes de implantar     no LDR aumenta e, portanto, sua re-
                                o circuito numa matriz de contatos,      sistência diminui. Isso significa que o
                                vamos analisar seu princípio de fun-     relé será acionado com a luz, fazendo
                                cionamento.                              com que o motor funcione.


                                                                                         Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                                   montagem                  m
1
    Exemplos de montagem




                                                                                               2
                                                                                                   Isolamento do circuito de controles




    Na segunda (b), a corrente no tran-    3
                                               Modos de ajustes de sensibilidade do circuito
sistor aumenta quando a luz que incide
no LDR é cortada ou diminui de inten-
sidade. Isso significa que o motor vai
ser acionado pelo relé quando houver
uma sombra sobre o sensor, ou quan-
do a luz for interrompida.
    Qual das configurações o leitor ado-
tará em seu projeto dependerá apenas
da aplicação, conforme citamos na in-
trodução. Para ilustrar o funcionamen-
to do sistema colocamos também um
pequeno dispositivo simples Modelix
que transmite o movimento do motor
a uma polia maior numa espécie de
caixa de redução experimental.             preciso ter bastante cuidado com o                  tro de ajuste pode ter valores entre 100
    Nessa montagem, todas as peças         alinhamento das rodas para que o veí-               k ohms e 1 M ohms.
são do próprio Modelix, exceto o elás-     culo se desloque em linha reta.                         Para obter mais sensibilidade e di-
tico de transmissão que é um elástico                                                          retividade na ação do LDR temos du-
comum de prender papel.                    Montagem Eletrônica                                 as opções. A primeira (a) consiste em
    Observe que usamos um chassi               Na figura 4 temos o diagrama                    empregar um tubinho opaco de modo
extendido para poder fixar através de      completo do simples circuito de con-                que ele (LDR) receba luz apenas de
elásticos a matriz de contatos onde        trole que usa fontes de alimentação                 uma direção. A segunda (b) consiste
será montado o circuito eletrônico. Evi-   diferentes para o motor e para a parte              em se usar uma lente convergente que
dentemente, se o leitor optar por outra    eletrônica.                                         vai permitir focalizar uma fonte de luz
técnica de montagem, em placa de cir-          O relé utilizado é de 6 V e como o              distante, conforme mostra a figura 5.
cuito impresso, por exemplo, o chassi      motor é de 3 V, temos realmente que                     Veja que, pelo fato do relé isolar
pode ser mais curto.                       usar fontes separadas para a alimenta-              o motor do circuito eletrônico, pode-
    Nesta configuração de chassi lon-      ção. O LDR é do tipo redondo, comum,                mos controlar motores ou cargas com
go, para uma eventual competição, é        de qualquer tamanho e o potenciôme-                 qualquer tensão. O relé tem dois con-


Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                                   
m             montagem
    tatos reversíveis, o que significa tam-        com a mão e vá ajustando P1 até que o        Lista de materiais
    bém que, ao ligar o motor, ele pode            motor desligue. Descobrindo o sensor,
    desligar outra carga ou ainda acionar          o motor deve ser acionado. Encontre o            Q1 - BC548 ou equivalente – transistor
    simultaneamente um LED, conforme               ajuste no ponto de maior sensibilidade.          NPN de uso geral
    fizemos no circuito original.                      Se sua versão for a que dispara com          D1 - 1N4148 – diodo de uso geral
        Esse LED de monitoramento é es-            a sombra, ajuste P1 até que o motor pa-          LED - LED comum de qualquer cor
    pecialmente interessante se o motor            re e depois, colocando a mão na fren-            (opcional)
    estiver longe e houver necessidade de          te, o motor deve ligar. Retoque o ajuste         LDR - Foto-resistor
    sabermos se ele foi acionado ou não.           para obter a maior sensibilidade.                K1 - Relé de 6 V – Metaltex ML2RC1 ou
                                                                                                    equivalente
        Para a conexão de certos compo-                Comprovado o funcionamento, é
                                                                                                    B1 - 6 V – 4 pilhas pequenas
    nentes na matriz de contatos, como o           só usar o aparelho. Para incorporar o
                                                                                                    B2 - 3 V – 2 pilhas pequenas
    suporte de pilhas, motor, potenciôme-          sensor ao Modelix você pode soldá-lo
                                                                                                    M1 - Motor Modelix de 3 V
    tro, será interessante soldar pedaços          a fios longos que serão conectados à
                                                                                                    P1 - 100 k Ω a 1 M Ω – potenciômetro
    de fios rígidos em seus terminais, os          matriz de contatos.                    f         R1 - 1,2 k Ω x 1/8 W – resistor (marrom,
    quais se encaixam melhor nos furos.                                                             vermelho, vermelho)
    O fio paralelo usado em conexões te-           Mais informações                                 R2 - 470 Ω x 1/8 W – resistor (amarelo,
    lefônicas é o melhor para esse tipo de                                                          violeta, marrom)
    trabalho. Esse mesmo fio também é o              Dentre os livros recomendados para             C1 - 100 μF x 6 V – capacitor eletrolítico
    aplicado em algumas interligações da             aqueles que desejarem ter idéias de
    matriz de contatos.                              circuitos para controles de motores,           Diversos:
                                                     solenóides e aplicativos que podem ser         Matriz de contatos, suportes de 2 e 4
    Prova, Ajuste e Uso                              desenvolvidos com o Modelix, sugerimos         pilhas, fios, solda, etc.
                                                     “Eletrônica Para Mecatrônica”, e para os
       Uma vez conferidas todas as cone-
                                                     que desejam aprender desde o começo,
    xões, coloque as pilhas no suporte e
                                                     o Curso Básico de Eletrônica, em livro
    atue sobre o potenciômetro de ajuste.            ou CD-ROM.Veja como adquiri-los no
       Por outro lado, se sua versão for a           site www.sabermarketing.com.br.
    que dispara com a luz, cubra o sensor


        Componente necessários para a montagem




    4                                                                                           5
        Diagrama completo de um circuito simples                                                    Opções para obtenção de maior
                                                                                                    sensibilidade e diretividade no LDR




                                                                                                                    Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                  montagem                   m


Caixas e
gabinetes
Projetos eletrônicos e mecatrônicos não dependem
apenas das partes funcionais, que podem ser ele-
trônicas ou mecânicas. Existe também uma parte do
hardware (ferramental) que não exerce função no
projeto, mas que é tão importante quanto as partes
funcionais propriamente ditas. Essa parte é justa-
mente aquela que protege ou aloja os subconjuntos
do projeto, formada por caixas e gabinetes. Há mui-
tas opções para essa parte de seu projeto, as quais
vamos destacar neste artigo.


Newton C. Braga


                               Se uma montagem é ex-               de se trabalhar com o metal, que é
                           perimental ou didática, ela pode ser    difícil de furar para colocar compo-
                           mantida numa matriz de contatos,        nentes externos como os controles,
                           ponte ou mesmo placa sem prote-         LEDs e indicadores e para a própria
                           ção alguma. No entanto, se for um       fixação das placas, suportes de pilhas
                           aparelho para uso constante e prin-     e transformadores. Para trabalhar com
                           cipalmente, se for feito para pessoas   caixas de metal o leitor precisará de
                           comuns, uma caixa ou gabinete para      um local que suporte o trabalho com
                           alojá-lo deverá ser prevista.           ferramentas mais robustas.
                               A caixa ou gabinete não tem sim-        Mais fáceis de trabalhar são as
                           plesmente a finalidade de tornar sua    caixas plásticas. O plástico é fácil de
                           aparência melhor e facilitar seu uso:   furar e cortar, não exigindo nem ferra-
                           ela protege os componentes internos     mentas especiais nem muito esforço.
                           contra acidentes tais como puxões,      O próprio local em que podemos tra-
                           contatos com objetos e até mesmo        balhar com estas caixas pode ser uma
                           choque nas pessoas                      bancada comum, sem a necessidade
                               Para escolher a melhor caixa ou     de ferramental pesado.
                           gabinete para alojar uma montagem           Finalmente, temos alguns materiais
                           devem ser feitas diversas considera-    alternativos que podem ser usados em
                           ções, como:                             certas condições. Um deles, bastante
                                                                   interessante, é a madeira, que pode
                           Tipo de material                        resultar em caixas de aparelhos de
                              As caixas de metal são mais robus-   boa aparência que não comprometem
                           tas mas, por outro lado, apresentam     seu funcionamento sendo fáceis de
                           alguns inconvenientes que devem ser     trabalhar. A furação e corte da madeira
                           analisados antes de optarmos pela       para alojar os componentes pode ser
                           sua escolha. Um deles é a dificuldade   feita com ferramental comum.

Mecatrônica Fácil nº39                                                                                 9
m   1
             montagem
        Aparelhos montados em diversos tipos de caixas
                                                                                             Facilidade de obtenção
                                                                                                 Existem empresas especializadas
                                                                                             como a Patola (www.patola.com) que
                                                                                             fabricam caixas plásticas de diversos
                                                                                             tamanhos e formatos, especialmente
                                                                                             indicadas para a realização de mon-
                                                                                             tagens eletrônicas. As caixas dessa
                                                                                             empresa podem ser encontradas na
                                                                                             maioria das lojas de componentes
                                                                                             eletrônicos. Na figura 2 vemos uma
                                                                                             caixa da Patola.
                                                                                                 No entanto, quando existe dificul-
                                                                                             dade para se obter caixas profissio-
                                                                                             nais como essas, principalmente se o
                                                                                             projeto exigir uma caixa de formato e
                                                                                             tamanho pouco comuns, o montador
                                                                                             precisa improvisar.
                                                                                                 Para essa finalidade, vale a imagi-
    2                                                                                        nação. Para pequenos equipamentos
        Caixa da Patola
                                                                                             podemos usar saboneteiras, caixas
                                                                                             de remédios, caixas de presentes ou
                                                                                             caixas de brinquedos. O montador
                                                                                             esperto guarda em seu local de tra-
                                                                                             balho todas as caixinhas que puder
                                                                                             encontrar, pois certamente um dia
                                                                                             elas poderão ser úteis para a realiza-
                                                                                             ção de alguma montagem.
                                                                                                 Para equipamentos grandes, as
                                                                                             caixas podem ser feitas ou mesmo
                                                                                             aproveitadas de algum equipamento
                                                                                             fora de uso. Vale também a regra de
                                                                                             se guardar as caixas que percebemos
                                                                                             que um dia possam ter utilidade. Outra
                                                                                             possibilidade é montar as caixas
                                                                                             aproveitando-se materiais comuns.
                                                                                             Duas pequenas tábuas montadas em
                                                                                             ângulo reto podem fazer um “meio
                                                                                             gabinete” para uma montagem expe-
    3                                               Tamanho                                  rimental, conforme mostra a figura 3.
        Montagem experimental
        com pequenas tábuas                              Outro fator que determina a esco-       Os leitores que tiverem habilidade
                                                    lha do tipo de caixa para alojar um      para trabalhar com plástico e acrílico
                                                    circuito é o seu tamanho. Eviden-        podem montar chassis, caixas e meio
                                                    temente, se a montagem usar uma          gabinetes com relativa facilidade.
                                                    placa grande, transformadores e              Na figura 4 damos algumas
                                                    outros componentes pesados, será         sugestões para o leitor.
                                                    preciso que ela tenha uma boa resis-         Até mesmo uma simples tabuinha
                                                    tência para agüentá-los. Caixas de       pode servir de plataforma de monta-
                                                    metal ou plástico grosso são as mais     gem, evitando que os componentes
        Menos resistentes, mas que                  indicadas.                               fiquem pendurados e portanto sujei-
    também servem para alojar alguns pro-                Se o aparelho for pequeno, caixas   tos a falhas, choques e outros proble-
    jetos, são as caixas de papelão e plás-         de materiais menos resistentes           mas causados pelo manuseio.
    tico ondulado. A principal vantagem no          servem como, por exemplo, as de
    uso desse material está na sua facili-          plástico, madeira ou mesmo pape-         Fatores técnicos
    dade de obtenção e manuseio. Evi-               lão. Obviamente, um equipamento              O tipo de caixa ou chassi para
    dentemente, as caixas de papelão e              muito grande precisará de verdadei-      uma montagem depende também
    plástico fino não são muito resistentes,        ros armários, caso em que materiais      do circuito que deve ser alojado. Já
    devendo o operador do aparelho ter              como o aço e a madeira poderão ser       tivemos a oportunidade de comen-
    bastante cuidado. Na figura 1 temos             utilizados. Nesses casos, armários       tar que existem circuitos sensíveis a
    exemplos de aparelhos montados em               verdadeiros podem ser adaptados          problemas como captação de ruído,
    diversos tipos de caixas.                       para alojar todo o circuito.             instabilidades devido a uma opera-


    10                                                                                                       Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                          montagem        m
ção em alta freqüência, irradiação de      4
                                               Sugestões de montagens para o leitor
interferências e ruídos, etc. Para estes
circuitos, a melhor solução está na
utilização de caixas de metal ou ainda
caixas de outro material revestidas de
metal. Ligando-se o pólo negativo ou
terra da alimentação do aparelho na
caixa ou blindagem interna (revesti-
mento), ela atua como blindagem evi-
tando assim a irradiação ou captação       5
                                               Caixas de metal atuam como blidagem
de ruídos conforme ilustra a figura 5.
     Por outro lado, pequenos transmis-
sores, cujos circuitos críticos podem
se instabilizar quando próximos de
partes de metal, não devem ser
montados em caixas de metal. Para
esses projetos será mais interessante
empregar caixas de plástico ou outros      6
                                               Flyback
materiais não condutores.

Formato
    O formato da caixa é outro fator
que determina sua escolha. Em geral,
para as montagens comuns são utili-
zadas caixas quadradas, o que facilita
bastante sua elaboração ou mesmo
seu aproveitamento a partir de uma         tramos um “flyback” que é um trans-
das soluções que demos neste mesmo         formador que pode gerar dezenas
item. Porém, poderá ser necessário         de milhares de volts, mesmo quando
numa montagem especial uma caixa           ligado em circuitos alimentados por
com formato diferente. Para estes          baterias e que por isso deve ser muito
casos, o leitor deve saber trabalhar       bem protegido para não causarem
com materiais como madeira, plástico       choques em que o tocar.
ou mesmo metal de modo a fazer a               Lembramos que, apesar de tais
caixa com o formato desejado.              circuitos produzirem tensões de
                                           milhares de volts, em muitos casos
Segurança                                  a corrente é muito baixa não sendo
    Um fator importante na determi-        grande o perigo de morte. No entanto,
nação do tipo de caixa ou proteção         os choques que tais circuitos provo-
usada em um projeto é a segurança.         cam são bastante desagradáveis.
Existem circuitos que trabalham com
altas tensões, diretamente ligados à       Conclusão
rede de energia ou ainda com peças             Muito da aparência final de um pro-
que possam causar ferimentos se            jeto, quando da escolha da caixa para
tocadas acidentalmente. Esses circui-      alojá-lo, dependerá da imaginação do
tos precisam ter a proteção de uma         leitor. Ao lado das caixas prontas, que
outra caixa ou de outro recurso que        podem ser adquiridas no comércio
se julgue necessário no caso. Dessa        especializado, sempre existe a pos-
forma, aparelhos ligados à rede de         sibilidade de se fazer improvisações.
energia devem obrigatoriamente ser         Materiais alternativos como madeira,
montados em caixas fechadas com            plástico e mesmo metal podem ser
todas as partes vivas do circuito devi-    usados resultando, em muitos casos,
damente protegidas.                        em aparelhos com verdadeira aparên-
    Denominamos “partes vivas” àque-       cia profissional.
las que podem dar choques se toca-             Neste artigo demos apenas algu-
das acidentalmente. O mesmo ocorre         mas indicações de como escolher a
com aparelhos que trabalhem com            melhor caixa para seu projeto, toman-
altas tensões como, por exemplo, os        do cuidado para que ela não afete o
que são empregados em inversores,          desempenho do mesmo.
eletrificadores, etc. Na figura 6 mos-                                                f

Mecatrônica Fácil nº39                                                                               11
m          montagem


Miniprojetos de robótica
e mecatrônica
    Projetos eletrônicos simples e de baixo custo que
    possam ser usados em montagens mecatrônicas e
    de robótica não são muitos simples de encontrar.
    Como o propósito de nossa publicação é fornecer
    o máximo de informações, principalmente as de
    uso prático, uma coletânea de circuitos para esta
    finalidade seria muito bem aceita. Assim, fornecemos
    aqui uma seleção de projetos básicos que podem ser
    empregados em trabalhos de Robótica e Mecatrônica,                                                       Newton C. Braga
    em aulas de educação tecnológica e até mesmo com
    outras destinações.
    Robôs, automatismos, modelos, braços mecânicos e
    muitos outros projetos podem ter seu funcionamento
    incrementado com as configurações dadas a seguir.



    Carregador de Nicad                          O circuito é dos mais econômicos            Na figura 2 vemos a disposição
        As pilhas recarregáveis ou bate-     por não usar transformador, uma vez         real dos componentes para esta mon-
    rias de Nicad consistem em uma das       que a redução da tensão é feita por         tagem.
    fontes de energia mais usadas para       uma lâmpada de 5 a 15 watts para                Evidentemente, os componentes
    projetos de mecatrônica e robótica.      a rede de 110 V, que também atua            não devem ficar expostos a um toque
        Na verdade, podemos encontrar        como limitadora de corrente.                acidental que causaria choques peri-
    essas pilhas e baterias alimentando          A retificação é realizada por um        gosos, pois temos a conexão direta
    uma infinidade de outras aplicações      diodo 1N4004 e a redução final por um       na rede de energia.
    como, por exemplo, telefones sem fio,    resistor (R1), que pode ter seu valor al-       O conjunto deve ser acondiciona-
    brinquedos, automatismos, transmis-      terado em função dos tipos de pilhas ou     do numa caixa plástica fechada.
    sores de controle remoto, etc.           baterias que devem ser recarregadas.            Em primeiro lugar, coloque no su-
        No entanto, pilhas e baterias pre-       Podemos carregar de 1 a 4 pilhas        porte as pilhas que deseja carregar e
    cisam ser recarregadas. O carrega-       pequenas, médias ou grandes com             somente depois ligue o plugue à rede
    dor muito simples que descrevemos        este aparelho, por tempos entre 5 e         de energia.
    serve para pilhas pequenas, médias       16 horas, conforme a recomendação               Havendo uma carga ligada (pi-
    e grandes, fornecendo uma corrente       do fabricante.                              lhas), a lâmpada deverá acender.
    de carga da ordem de 20 a 50 mA na           O leitor poderá usar o seu multí-       Caso a lâmpada não acenda, desli-
    rede de 110 V.                           metro para verificar a corrente real de     gue a alimentação e ajuste as pilhas
                                             carga em função das tolerâncias dos         no suporte porque poderão estar com
    1                                        componentes, e ajustar R1 para obter        mau contato.
                                             a corrente que necessita para o tipo            Nunca toque no suporte ou nas pi-
                                             específico de pilhas que utiliza.           lhas com o aparelho ligado, pois você
                                                 Obeceder a polaridade na ligação        pode tomar um forte choque.
                                             do diodo e do suporte de pilhas é fun-          O brilho da lâmpada deve ser um
                                             damental para o funcionamento cor-          pouco inferior ao normal durante toda
                                             reto do aparelho.                           a carga.
                                                 Com a ligação de dois suportes              Se alguma pilha no processo de
                                             de 4 pilhas em série podemos fazer a        recarga não armazenar energia, isso
                                             carga de até 8 pilhas pequenas, mé-         é um sinal de que ela poderá estar es-
                                             dias ou grandes.                            tragada. Então não a utilize mais em
                                                 Na figura 1 temos o diagrama com-       conjunto com as que estão em bom
                                             pleto do carregador.                        estado.


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                                                                                                      montagem                  m
                                              2
Lista de material:
 D1 - 1N4004 ou equivalente - diodo de
 silício
 X1 - 5 watts a 15 watts x 110 V - lâmpada
 comum
 R1 - 2 k Ω ou 2,2 k Ω x 5 watts - resistor
 de fio
 B1 - Pilhas a serem recarregadas - ver
 texto

 Diversos - Suporte de pilhas, ponte de
 terminais, soquete para a lâmpada, cabo
 de alimentação, caixa para a montagem,
 fios, solda, etc.




Protetor dos inseguros                        devemos usar o aparelho com uma         5 W verde e vermelha, ou então um
    Depois de montar algum aparelho           montagem sobre a qual haja dúvidas,     pouco maiores de 15 ou 25 watts.
que deva ser alimentado pela rede de          sem antes atuar sobre S1 para acen-         O fusível deverá ser instalado em
energia, os leitores menos experien-          der a luz verde.                        suporte apropriado, e a tomada para
tes poderão sentir algum receio de                O aparelho é indicado para o tes-   conectar o aparelho em prova é do
curto ou “explosão” ao ligá-lo, porque        te de equipamentos com potências        tipo comum.
naturalmente algo poderá ter saído            de até uns 100 watts. Com aparelhos         A chave S1 é do tipo de 2 pólos x 2
errado...                                     de maior potência, mesmo que bons,      posições (HH ou reversível).
    É claro que isso representa um pe-        a lâmpada X1 irá acender com brilho
rigo, pois antes que os fusíveis da en-       menor do que o normal. Veja, então,     3
trada de energia de sua casa abram,           que se a lâmpada X1 acender mais
ou os disjuntores desarmem, poderá            fraco que o normal, isso significará
haver a queima de componentes e               que o aparelho não está em curto.
até um bom susto pelo “estouro” que               Na figura 3 mostramos o diagra-
ocorrerá nestes casos.                        ma completo deste aparelho.
    Para esses inseguros, existe uma              Na figura 4 vemos a disposição
montagem muito interessante, que              dos componentes que podem ser fixa-
deverá estar presente na bancada.             dos numa caixa de madeira ou plásti-
Desse modo ligando o aparelho mon-            co de dimensões apropriadas.
tado ou suspeito nela, simplesmente               A lâmpada X1 pode ser de 60 ou
teremos o acendimento de uma lâm-             75 watts, conforme a rede local, en-
pada se existir alguma coisa errada, e        quanto que X2 e X3 são lâmpadas de
nada de mais grave acontecerá.
    O aparelho possui três lâmpadas           4
que funcionam da seguinte maneira.
    A primeira‚ X1, que fica em série
com a alimentação do aparelho ali-
mentado de modo a limitar a corrente
em caso de problemas. Se, ao ligar o
aparelho, esta lâmpada acender com
brilho máximo será um sinal de peri-
go, pois haverá curto.
    Neste caso, não devemos acionar
S1 para conexão direta à rede. Pre-
cisamos antes reexaminar a monta-
gem.
    X2 avisa que o aparelho está na
condição de prova com a ligação da
lâmpada em série e que ela acenderá
se houver problemas.
    X3 avisa que a ligação está direta,
ou seja, sem X1 em série, e que não


Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                    13
m           montagem
       Para usar o aparelho proceda do         ser alimentado diretamente pela rede     Lista de material:
    seguinte modo: ligue-o na tomada e         de energia, não havendo portanto pe-
                                                                                         X1 - Lâmpada comum de 40 a 75 watts,
    coloque S1 na posição em que a luz         rigo de curto.
                                                                                         conforme a rede local
    verde acende.                                  Se a lâmpada X1 não acender, o        X2, X3 - Lâmpadas de 5 watts conforme a
       Em seguida conecte na saída o           circuito alimentado poderá estar aber-    rede local - vermelha e verde
    aparelho suspeito ou que você quer         to ou ainda ser de consumo muito          S1 - Chave de 2 pólos x 2 posições
    experimentar, e ligue-o. Se a lâmpada      baixo.                                    TM1 - Tomada
    X1 acender com brilho máximo será              Se o aparelho estiver bom (X1 não     F1 - 10 A - fusível comum
    um sinal que existe curto.                 acender com brilho máximo), passe
       Desligue o aparelho e verifique.        então S1 para a posição em que acen-      Diversos: cabo de alimentação suporte
    Se acender com brilho menor que o          de a luz vermelha para que ele receba     de fusível, soquetes para as lâmpadas,
    normal, neste caso o aparelho poderá       a alimentação normal.                     caixa para montagem, fios, solda, etc.




    Chave de toque                                 O sensor pode ser uma simples            Na figura 5 apresentamos o dia-
        Apenas um toque no elemento            ponta desencapada de um fio ou até       grama completo do aparelho.
    sensor X1 e o relé fechará seus con-       uma plaquinha de metal, que deverá           A disposição dos componentes nu-
    tatos, permanecendo assim por um           ficar isolada por uma base de apoio      ma placa de circuito impresso é exibi-
    intervalo de tempo determinado pelo        de plástico ou madeira.                  da na figura 6.
    ajuste de P1.                                  Uma placa de circuito impresso de        O circuito integrado deve ser ins-
        Motores e dispositivos diversos        até 15 x 15 cm pode ser utilizada como   talado em um soquete DIL para maior
    como solenóides e eletroímãs pode-         sensor.                                  segurança.
    rão ser acionados em projetos de ro-
    bótica e mecatrônica.                      5
                                               1
         É possível ainda usar este circuito
    em alarmes, sistemas de desativação
    de alarmes, abertura de portas ou no
    acionamento de temporizadores de
    lâmpadas.
        A corrente de repouso do circuito é
    muito baixa, o que possibilita sua ali-
    mentação com pilhas comuns.
        O relé, por outro lado, pode con-
    trolar cargas potentes, inclusive liga-
    das na rede de energia.
        A sensibilidade do circuito é gran-
    de, o que permite que o mais leve to-
    que no sensor provoque seu disparo.

    6
    1




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                                                                                                    montagem                     m
    O relé pode ser do tipo com a base         Em seguida, o relé desarmará e      Lista de material:
prevista na figura ou equivalentes, des-   o circuito poderá ser disparado nova-
                                                                                   Semicondutores:
de que tenham tensão de alimentação        mente com o mesmo procedimento.         CI1 - 555 - circuito integrado, timer
(bobina) de acordo com a empregada             Para usar o circuito com o máxi-    Q1 - BC548 ou equivalente - transistor
no projeto.                                mo de sensibilidade, ligue o ponto T    NPN de uso geral
    Os resistores são todos de 1/8         (terra) em qualquer ponto que tenha     D1 - 1N4148 - diodo de uso geral
watt ou maiores, e os capacitores de-      contato com a terra como, por exem-
vem ter tensões de trabalho de 6 V         plo, uma esquadria de metal de porta    Resistores: (1/8W, 5%)
ou mais.                                   ou janela, ou mesmo uma torneira de     R1 - 10 M Ω - marrom, preto, azul
    P1 tanto pode ser um trimpot quan-     metal.                                  R2 - 10 k Ω - marrom, preto, laranja
to um potenciômetro comum.                     Comprovado o funcionamento, se      R3 - 4,7 k Ω - amarelo, violeta, vermelho
    O diodo admite equivalentes, as-       houver instabilidade, reduza o valor    P1 - 1 M Ω - trim pot ou potenciômetro
sim como o transistor.                     de R1.
    Para a alimentação podem ser usa-          Ajuste então P1 para o tempo de     Capacitores:
das 4 pilhas ou fonte.                     disparo desejado e ligue nos contatos   C1 - 1 000 μF/6 V - eletrolítico
                                                                                   C2 - 100 μF/6 V - eletrolítico
    O teste de funcionamento é sim-        do relé o dispositivo que deverá ser
ples: ligue o aparelho e ajuste P1 para    controlado.
                                                                                   Diversos:
uma temporização mínima (menor re-                                                 K1 - Relé de 6 V de uso geral
sistência).                                 Obs: O circuito também funciona        S1 - Interruptor simples
    Tocando em X1 e T ao mesmo              com a versão CMOS do circuito in-      B1 - 6 V - 4 pilhas comuns
tempo com os dedos, o relé deverá           tegrado 555 sem alterações.            Placa de circuito impresso, caixa para
fechar seus contatos, permanecendo                                                 montagem, suporte de pilhas, soquete
assim por alguns segundos.                                                         para o integrado, fios, solda, etc.




Relé de estado sólido                          Na figura 7 mostramos o diagra-     7
                                                                                   1
    Cargas de corrente contínua de         ma completo do relé de estado sólido
até 2 ampères com tensões de 6 a 15        para correntes de até 2 ampères.
volts podem ser controladas por este           A disposição dos componentes
relé de estado sólido de grande sen-       numa placa de circuito impresso é
sibilidade.                                vista na figura 8.
    Estas cargas podem ser lâmpa-              O transistor deverá ter um ra-
das, motores, solenóides, elementos        diador de calor, principalmente se
de aquecimento, eletroímãs, etc.           for usado com corrente acima de 1
    Relés comuns podem ser substitu-       ampère.
ídos por este circuito em muitos proje-        Os resistores são de 1/8 W ou
tos de robótica e mecatrônica.             maiores, e o capacitor deve ter uma
    A sensibilidade do circuito é su-      tensão de trabalho um pouco maior
ficientemente grande para que sen-         que a empregada na alimentação.
sores como fototransistores, LDRs,             Nos pontos A e B ligamos a carga
termistores, etc possam ser usados         a ser controlada, e entre E1 e E2, ou
diretamente para controlar as cargas       ainda E1 e o positivo da alimentação,
de alta corrente.
    O ajuste de sensibilidade é feito      8
                                           1
em P1, pois o circuito que tem por
base um transistor de efeito de campo
de potência (Power FET) é extrema-
mente sensível.
    O transistor conduz quando a ten-
são entre E1 e E2 torna-se suficiente-
mente positiva para saturá-lo.
    Um sensor resistivo será ligado
entre E1 e o positivo da alimentação.
    O circuito também pode ser con-
trolado diretamente por saídas TTL
e CMOS, o que permite seu uso no
interfaceamento de projetos de ro-
bótica e mecatrônica com computa-
dores.


Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                      15
m           montagem
                                                 Lista de material:
    o sensor ou a fonte de sinal de excita-
    ção do circuito.                              Semicondutores:                              Capacitores:
        Se a carga for indutiva (motores ou       Q1 - IRF620 ou equivalente - qualquer        C1 - 1 000 μF - eletrolítico
    solenóides) será conveniente ligar um         FET de potência com mais de 2 A de
    diodo de proteção em paralelo, polari-        corrente de dreno.                           Diversos:
    zado no sentido inverso (catodo ou fai-                                                    Ponte de terminais tipo antena/terra de
    xa) ligado ao positivo da alimentação.        Resistores: (1/8 W, 5%)                      entrada e saída, radiador de calor para o
                                                  R1, R2 - 10 k Ω - marrom, preto, laranja     transistor, caixa para montagem, botão
        Comprovado o funcionamento do
                                                  P1 - 1 M Ω - potenciômetro                   para o potenciômetro, fios, solda, etc.
    relé‚ estará pronto para ser usado.



    Pisca-néon                                      Quando isso ocorre, a lâmpada                 Na figura 10 temos a disposição
         Este circuito pode ser embutido         produz um “flash” e o capacitor se           dos componentes numa ponte de ter-
    em robôs e outros automatismos de            descarrega parcialmente.                     minais.
    modo a indicar seu funcionamento.               Quando a lâmpada apagar tere-                 A lâmpada néon pode ser de qual-
         O importante deste projeto é que        mos um novo ciclo de carga e depois          quer tipo com a aparência indicada na
    seu consumo de energia é da ordem de         o disparo.                                   figura.
    0,001 watts, o que significa que ele pode       O capacitor C1, em conjunto com               Os resistores são de 1/8 W ou
    ficar permanentemente ligado, sem que        R1, determina a freqüência de opera-         maiores.
    isso signifique qualquer aumento sensí-      ção do circuito.                                 Para a rede de 110 V o diodo deve
    vel no valor da sua conta de energia.           Se precisar de alterar a freqüência       ser o 1N4004, e para a rede de 220 V
         Trata-se, portanto, da configura-       do circuito, troque C1 e não R1.             o 1N4007.
    ção ideal de sinalização para um cir-           Na figura 9 temos o diagrama                  Todo o conjunto poderá ser em-
    cuito que deva ficar permanentemen-          completo do pisca-pisca.                     butido em robôs, braços mecânicos,
    te ligado.                                                                                interruptores de parede ou em outros
         Trata-se de um oscilador de rela-      10
                                                 1                                            locais onde se deseje uma sinaliza-
    xação onde o capacitor C1 se carrega                                                      ção permanente de presença de ten-
    via R1 até ser atingida a tensão de dis-                                                  são ou funcionamento.
    paro da lâmpada néon, algo em torno
    de 80 volts.
                                                                                              Lista de material:
    9
    1
                                                                                               NE1 - lâmpada néon comum
                                                                                               D1 - 1N4004 ou 1N4007 - diodo de
                                                                                               silício
                                                                                               R1 - 4,7 M Ω - amarelo, violeta, verde
                                                                                               C1 - 100 nF/100 V - capacitor de poliés-
                                                                                               ter

                                                                                               Diversos:
                                                                                               Ponte de terminais, cabo de alimentação,
                                                                                               fios, solda, etc.




    Relé com trava                                   O circuito que descrevemos aqui             Quando pressionamos S1, o relé
        Mostramos neste circuito como            aproveita os contatos NA de um relé          fecha seus contatos e trava.
    obter o efeito de trava para um relé         de dois contatos reversíveis (qualquer
    comum, o qual consiste no seguinte:          tipo para 6 ou 12 V serve para esta         11
    quando energizamos a bobina de um            aplicação).
    relé, ele fecha seus contatos somente            Na figura 11 ilustramos o diagra-
    enquanto circular corrente.                  ma completo do relé com trava.
        Quando a corrente é cortada o                Na figura 12 vemos o aspecto real
    relé, abre seus contatos.                    dos componentes na sua ligação para
        Se quisermos ter o relé fechado          formar este circuito.
    depois da corrente ser cortada, ou               Neste circuito básico alimentamos
    seja, se quisermos travar o relé de-         o relé entre A e B, onde aplicamos
    pois de acionado, precisaremos de            uma tensão de 6 ou 12 V conforme o
    um circuito especial.                        tipo de relé usado.


    16                                                                                                           Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                        montagem                         m
     Mesmo depois de soltarmos S1, ele         Uma opção de alteração para que             Para desligar o circuito, deverá ser
 se manterá com os contatos fechados.      o circuito possa operar com um pulso        interrompida a alimentação por um
     Para desarmá-lo é preciso cortar a    de tensão, é feita da seguinte forma:       instante em A.
 alimentação por um instante.                  • Eliminamos S1. O pulso de co-             Uma outra maneira de se desligar o
                                                 mando de entrada que deve ter         circuito consiste em se colocar em cur-
12                                               a tensão de operação do relé,         to a bobina do relé por um momento.
                                                 passa a ser aplicado em C.
                                               • Ligamos o ponto A ao positivo         Lista de material:
                                                 da alimentação do circuito.
                                               • Um diodo de proteção entre A e         K1 - relé de 6 ou 12 V sensível - qualquer
                                                 a entrada do pulso poderá ser          tipo
                                                 necessário, conforme a aplica-         S1 - Interruptor de pressão NA
                                                 ção.
                                                                                        Diversos:
                                               • Quando aplicarmos um pulso de
                                                                                        Ponte de terminais, fios, caixa para mon-
                                                 disparo em C o relé disparará e        tagem, solda, etc.
                                                 se auto-alimentará via A.


 Efeito de som de motor                        Na figura 13 apresentamos o dia-            Comprovado o funcionamento, ins-
     O movimento de braços mecâ-           grama completo deste aparelho.              tale o conjunto numa caixa e use o
 nicos, robôs e outros automatismos            Na figura 14 exibimos a disposi-        aparelho da melhor maneira, embu-
 estudados em Mecatrônica é feito por      ção dos componentes numa ponte de           tindo-o na sua montagem de robótica
 motores silenciosos.                      terminais, que é a versão mais sim-         ou mecatrônica, ou onde quiser.
     Numa demonstração poderá ser          ples e mais imediata principalmente                                                       f
 interessante ter algum tipo de efeito     para os iniciantes.                         Lista de material:
 sonoro que imite o ruído de um motor          Os transistores admitem equivalen-
 de maneira mais forte, de forma a dar     tes, e inclusive Q2 pode ser um BD136        Q1 - BC548 ou equivalente - transistor
 mais realismo ao funcionamento de         ou TIP32, e o circuito alimentado com        NPN de uso geral
                                           12 V para maior potência. Neste caso,        Q2 - BC558 ou equivalente - transistor
 tais dispositivos.
                                                                                        PNP de uso geral
     O circuito que propomos é simples     entretanto, a alimentação deverá vir de
                                                                                        FTE - 4 ou 8 Ω - alto-falante pequeno
 e pode ser alimentado com tensões         fonte ou bateria, pois um simples con-
                                                                                        S1 - Interruptor simples - opcional
 de 3 a 6 volts.                           junto de pilhas não teria condições de       B1 - 3 ou 6 volts - 2 ou 4 pilhas - ver
     O rendimento do circuito é muito      fornecer a energia exigida.                  texto
 bom e o pequeno alto-falante poderá           O alto-falante pode ser de 5 a 10        P1 - 1 M Ω - potenciômetro
 ser embutido no automatismo, ou ins-      cm, com 4 ou 8 ohms de impedância.           R1 - 10 k Ω - marrom, preto, laranja
 talado numa caixinha apropriada.              Os resistores são de 1/8 W ou            R2 - 1 k Ω - marrom, preto, vermelho
     O circuito possui ainda um ajuste     maiores, e o eletrolítico é para 12 V.       C1 - 10 μF/12 V - capacitor eletrolítico
 de freqüência que serve como acele-           Para testar o aparelho, bastará ligar
 rador para o efeito e que poderá ficar    sua alimentação. Deverão ocorrer es-         Diversos:
 ao alcance do operador, ou mesmo          talidos em maior ou menor velocidade         Ponte de terminais, caixa para monta-
 ser acoplado a algum dispositivo de       conforme ajustamos o potenciômetro.          gem, suporte para duas ou quatro pilhas
 acionamento automático.                       Faça o ajuste para obter o som           (opcional), botão para o potenciômetro,
     Basicamente, o projeto consiste       equivalente a um motor.                      fios, solda, etc.
 em um oscilador onde a freqüência
 tanto é determinada por C1 (que pode     14
 ser alterado) quanto pelo ajuste de P1
 (que funciona como “acelerador”).

13




 Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                        17
p        projeto




    RM-1                                    Robô
                                            Manipulador




    Nesta série, nossos leitores terão a oportunidade de   Márcio José Soares
    conhecer alguns artigos de sucesso já publicados
    na revista Mecatrônica Fácil. Para quem não teve
    a chance de conferir alguns artigos que marcaram
    história em nossa revista esta é a hora, e aqueles
    que já conhecem terão a oportunidade de rever seus
    conhecimentos. Nesta edição vamos apresentar o
    RM1-Robô Manipulador, publicado na edição no 7
    que encontra-se esgotada.



    18                                                                     Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                          projeto            p
Introdução                                1
                                              Circuito RM-1.
    Os braços mecânicos (ou mecatrô-
nicos) estão presentes hoje em dia nas
indústrias. A precisão e velocidade são
alguns dos fatores que viabilizam o
seu uso em diversas áreas. Em muitas
destas, eles são quase indispensáveis,
pois desenvolverão funções que põem
em risco a vida humana.
    O técnico/engenheiro de qualquer
curso de Mecatrônica tem em seu cur-
rículo algumas “horas/aula” sobre o
assunto “braços mecatrônicos” (Robó-
tica). Nesses cursos a montagem de
um pequeno “braço”, às vezes, se
faz necessária e muitos precisam de
algumas dicas para a construção do
mesmo.
    Nesta edição, propomos a constru-
ção de um braço mecatrônico que uti-
liza servo motores do tipo empregado
em aeromodelos (modelismo), ao            2
                                              Comandos para o RM-1.
invés de motores comuns ou mesmo
motores de passo. Essa escolha se
deve a fatores como:
    • A precisão obtida com os servo-
      motores (podemos controlar sua
      posição relativa em “graus”); o
      custo dos mesmos, que apesar
      de parecer alto ainda é menor
      se comparados aos motores de
      passo com seus “encoders”; e
      circuitos de posição, etc.
    • A simplicidade do circuito: com
      apenas um microcontrolador
      Basic Step, podemos controlar       ções sobre comunicação serial na         optar pela primeira como teste e
      até 6 servos (com pequenas          edição nº 5 de Mecatrônica Fácil, na     somente então partir para a monta-
      alterações no programa), sem a      série LOGO.                              gem de nitiva, ou montar o circuito de
      necessidade de complexos cir-           O Basic Step recebe os dados         acordo com os componentes existen-
      cuitos de posição, drivers para               )
                                          ( gura 2 da porta serial, decodifica-     tes em sua bancada (no caso apenas
      motores, etc.                       os e os transfere para os servos. Isso   o STEP 1, sem a placa Step LAB).
    • A velocidade de montagem. Se-       é re etido em movimento para o braço
      guindo as dicas, tanto para o       mecânico. Estes dados são enviados       Montagem com a
      protótipo em material alternativo   para o Step através da linguagem         placa Step Lab
      (sucata), quanto às dadas para      LOGO, que pode ser obtida gratuita-          Para o leitor que possui o kit de
      a construção da versão plástica,    mente no site www.nied.unicamp.          desenvolvimento Basic Step com a
      o leitor poderá nalizar seu pro-    br. Os leitores mais experientes em      placa Step LAB a montagem é bem
      jeto em poucas semanas.             programação poderão, se desejarem,       simples, pois necessitamos apenas
                                          desenvolver seus próprios programas      de alguns pedaços de o encapado
Circuito de controle                      de controle em outras linguagens ,       rijo para as ligações, um resistor de
    Os movimentos do RM-1 são con-        de acordo com suas necessidades e        22 k ohms (limitador) e algumas barra
trolados por três servos comuns (tipo     conhecimentos.                           de pinos para a ligação dos servos e
standard), utilizados em aeromode-                                                 do canal serial. Na gura 3 apresen-
lismo.                                    Montagem do circuito                     tamos a montagem utilizando a placa
    Na gura 1 temos o circuito elé-       de controle                              Step LAB. A alimentação do circuito
trico (controle) do RM-1. Para con-          Para esta montagem temos duas         será fornecida pela própria fonte
trolar os servos utilizamos um Basic      possibilidades: a primeira utilizando    da placa. A gravação do Basic Step
Step I, que se comunica com um PC         a placa Step LAB da Tato Ind (www.       também será facilitada. Siga atenta-
através da porta serial RS-232. O         tato.ind.br) e a segunda com placa       mente o circuito para realizar as liga-
leitor poderá obter maiores informa-      de circuito impresso. O leitor poderá    ções.


Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                19
p        projeto
    3                                                 O servo da base do braço deverá
        Montagem na placa Step LAB.
                                                  ser ligado à porta P7, o servo de ele-
                                                  vação à porta P6 e o servo da garra
                                                  a porta P5. O canal serial é ligado às
                                                  portas P0 e P4. Para interligar a placa
                                                  Step LAB ao PC, utilizaremos o cabo
                                                  de gravação fornecido com a placa.
                                                  Porém devemos providenciar um pe-
                                                  queno “adaptador” (figura 4) para o
                                                  “pront-o-board” de nossa placa, pois o
                                                  conector DB09 presente na placa serve
                                                  apenas para gravação do Basic Step.

                                                  Montagem com
                                                  circuito impresso
                                                       A montagem também poderá ser
                                                  realizada com uma placa de circuito
                                                  impresso comum ou mesmo do tipo
                                                  universal, e na figura 5 o leitor tem
                                                  um exemplo do “layout” da placa para
                                                  a montagem do circuito de controle.
                                                       A alimentação deve fornecer 5 VDC
                                                  máximos para o circuito e poderá ser
    4                                             feita através de 4 pilhas (6 VDC) com
        Cabo adaptador para Step LAB.
                                                  um diodo em série para reduzir a volta-
                                                  gem para 5 VDC (alimentação padrão
                                                  do Basic Step). O tamanho das pilhas
                                                  determinará o tempo máximo de ope-
                                                  ração do braço. Para tempos “médios”
                                                  é aconselhável o uso de pilhas médias
                                                  ou grandes, preferencialmente alcali-
                                                  nas. Na figura 6 temos um exemplo
                                                  de ligação com pilhas e o uso do diodo
                                                  recomendado.
                                                       Para tempos maiores, ou até
                                                  mesmo “infinitos”, na figura 7 vemos
                                                  o esquema e o layout de uma fonte
                                                  regulada em 5 VDC. Esta fonte é bem
                                                  simples e poderá ser montada pelo
    5                                             leitor sem maiores “sustos”.
        Montagem em placa de circuito impresso.
                                                       Todas as ligações deverão ser
                                                  checadas. É aconselhável o uso
                                                  de um “soquete” para o Basic Step.
                                                  Este “suporte” pode ser aproveitado
                                                  de um soquete de CI para 28 pinos,
                                                  utilizando apenas uma metade. Para
                                                  a ligação dos servos e do cabo de
                                                  comunicação é aconselhável o uso de
                                                  barra de pinos. O cabo de comunica-
                                                  ção para este tipo de montagem pode
                                                  ser visto na figura 8.
                                                       Note que o cabo foi desenvolvido
                                                  visando a comunicação e a gravação
                                                  do Basic Step. A ligação do mesmo
                                                  deve obedecer ao uso: gravação nos
                                                  pinos 2, 3 e 4 do Basic Step e comu-
                                                  nicação nas portas P0, P4 e terra. O
                                                  uso de um resistor de 22 k ohms para
                                                  o sinal de TX do PC é necessário para
                                                  evitar danos ao Basic Step.


    20                                                            Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                                  projeto        p
Dicas para construção do RM-1
A                                         B                                         C
    Cortando a madeira com o estilete.        Cortando a madeira com a serra.           Exemplos de cola epóxi.




D                                         E                                         F
    Co1ocando a cola em um recipiente.        Misturando a cola.                        Cola pronta.




G                                         H                                         I
    Passando a cola na superfície             Fixando a peça.                           Grampos e alfinetes.
    a ser colada




   Nosso protótipo do RM-1 foi            te na transversal desse sentido, deve     cura. Na figura C temos alguns exem-
construído em madeira balsa e outros      ser feito preferencialmente com a ser-    plos de colas oferecidas no mercado.
materiais. A balsa é fácil de manusear,   ra fina. As figuras A e B demonstram          A cola epóxi é fornecida em duas
mas são necessários certos cuidados.      o corte com estilete e serra fina.        partes: o adesivo e o “acelerador” ou
                                                                                    catalisador. Para usar basta misturar
    Corte – O corte da madeira pode           Colas – Podemos utilizar cola         partes iguais de ambos, misturando
ser feito com estilete e régua ou ser-    branca, muito comum em papelarias,        bem até ela ficar homogênea. A apli-
ra fina, dependendo da espessura da       o cianocrilato (Super Bonder) ou a        cação deve ser feita em no máximo 3
madeira. Espessuras de até 2 mm           cola epóxi. Esta última oferece exce-     minutos (para colas de 15 minutos de
podem ser trabalhadas com estiletes.      lente rigidez mecânica e tem um tem-      secagem) com o uso de uma espátula
Espessuras maiores requerem o uso         po de cura (secagem) melhor que a         plástica ou mesmo um pedaço de ma-
da serra fina. É recomendável fazer       cola branca, mas maior que o ciano-       deira (sobra). Veja as figuras D a H.
os traços com caneta ou lápis antes       crilato. Ela pode ser facilmente obtida       Para ajudar a segurar as partes,
para uma melhor orientação do corte.      em supermercados, lojas de material       você poderá utilizar “grampos” de varal,
    Outra dica para um corte preciso      de construção ou lojas de modelismo.      alfinetes, etc (figura I). A pressão não
é obedecer à orientação dos grãos da      Os fabricantes oferecem a cola em di-     precisa ser grande. Apenas temos que
madeira. Com um estilete, o corte no      ferentes tempos de secagem. A dica        ter certeza que as peças serão unidas
sentido dos grãos é facilitado. O cor-    é para as de 15 minutos máximos de        de forma correta e na posição desejada.


Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                      21
p        projeto
    Construção mecânica                         Garra
        As peças mecânicas foram cons-             A garra foi montada com madeira   garra, o leitor poderá optar por apli-
    truídas a partir de materiais de “sucata”   compensado de 1,5 mm de espessura    car cola epóxi ou mesmo cianocrilato
    (alternativos), aproveitadas da oficina     e retalhos de balsa com 2 e 4 mm     (Super Bonder).
    do autor. A maioria destas foi desen-       de espessura. Para a montagem da
    volvida a partir de madeira balsa, que
    permite um bom acabamento e é muito         6
                                                    Alimentação com pilhas.
    fácil de se trabalhar, além de barata.
    Utilizamos também tubos plásticos,
    tubos de latão, espuma, “peças” de
    aeromodelo, parafusos, cola, etc.

        Base móvel
        Ela foi montada em madeira balsa
    de ¼ de polegada (6 mm) de espes-
    sura. Para realizar as furações e cor-
    tes, utilize um estilete ou serra fina e
    uma pequena furadeira. A balsa é uma        7
                                                    Circuito e lay-out da fonte.
    madeira macia e o trabalho com a
    mesma é simples.

     Caso o leitor não tenha experiên-
     cia no uso de estiletes, serras e fu-
     radeiras, deverá pedir a ajuda a
     uma pessoa mais experiente.

        A união das partes deve ser feita
    com cola tipo epóxi.
        Na Nota 1, presente neste artigo,
    o leitor encontrará dicas importantes
    para o trabalho com madeira.

        Braço
        O braço foi montado utilizando
    madeira balsa 6 mm de espessura e
    cedro 2 mm de espessura com 10 mm
    de largura. Os tubos plásticos usados
    nas juntas podem ser aproveitados
    de canetas sem carga ou outros.
    Em lojas de aeromodelismo é possí-
    vel encontrar tubos deste tipo com o
    nome de “push-rods”.
        Aqui também devemos utilizar cola
    tipo epóxi para a fixação das peças. Na
    extremidade menor do braço, colamos
    um pequeno ponto de apoio, aprovei-
    tado de um link de servo. Este ponto
    será usado pelo servo de elevação.
                                                8
                                                    Cabo de comunicaçãio.
        Punho
        O punho foi montado com cedro 2
    mm de espessura com 10 mm de lar-
    gura, além de retalhos de balsa com
    6 mm de espessura. Use cola epóxi
    também para a montagem deste. No
    alto, ao centro do punho, um “horn”
    para aeromodelos deve ser colado
    com cianocrilato (Super Bonder). Este
    “horn” será utilizado pelo “controle
    mecânico do punho”.


    22                                                                                               Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                              projeto           p
9                                                             10
     Montagem da parte fixa da garra.                              Montagem da parte móvel da garra.




11                                                            12
     Peças da parte móvel da garra.                                Espuma para garra.




    Base fixa                              Base móvel                                       Fixe o servo da garra ao punho.
    Esta base segura todo o conjunto          A seguir, montaremos a base               Utilize para isso dois parafusos de
e foi preparada a partir de um pedaço      móvel. A fixação do servo de giro na         madeira. Note que o servo será fixado
de compensado com 4 mm de espes-           base móvel deve ser feita com para-          de “cabeça-para-baixo”, conforme a
sura, 160 mm de largura e 240 mm           fusos para madeira, na medida dos            figura 17.
de comprimento. Ela recebe apenas          servos utilizados. Eles também não
um furo para a inserção de um link de      devem ser grandes demais, para               Braço
servo na parte de baixo da mesma.          não ultrapassar a espessura da base              Agora fixaremos o braço à base
                                           móvel. Veja a figura 13.                     móvel (figura 18). Usaremos para isso
Montagem do conjunto                          Notem que a base móvel também             um tubo de latão. Aqui também este
Garra                                      segura o servo responsável pela eleva-       tubo deverá ter sua espessura igual
    Começaremos por montar a garra.        ção do braço, e a fixação deste também       à espessura interna do tubo plástico.
A parte fixa deve ser montada na           deve ser feita com o uso de parafusos        As “rodas” demonstradas nesta figura
lateral do servo com auxílio de “cola      de madeira apropriados (figura 14).          são links redondos para servos.
quente” ou fita dupla-face (figura 9).        O servo de elevação precisa ter               Precisamos agora fixar o controle
A parte móvel da garra é fixa ao servo     sua “alavanca” de comando aumen-             do punho. Este controle é mecânico
com o auxílio de um “link” de servo        tada. Para isso utilizamos cedro com         e permite que o punho fique sempre
(figura 10). Este link é fornecido junto   2 mm de espessura com largura de 10          paralelo a base. Ele foi feito com
com o servo. Utilize um pequeno            mm. A figura 15 traz as partes neces-        arame de aço com rosca em uma das
parafuso extra para melhorar a rigi-       sárias para a alavanca de elevação.          pontas. Ele é facilmente encontrado
dez mecânica. Observe a figura 11,                                                      em casas especializadas. Na figura
onde mostramos a parte móvel com           Punho                                        19 temos o diagrama com as medidas
suas peças. O leitor também poderá            Fixe o punho ao braço, utilizando         e formas do mesmo.
colar espuma comum a garra com             um tubo de latão com espessura                   A fixação do mesmo na base
o uso e fita dupla-face, para melho-       externa igual a espessura interna do         móvel é feita utilizando-se “horns”
rar o desempenho da mesma, como            tubo plástico usado na construção do         do tipo pequeno para aeromodelos.
demonstrado na figura 12.                  braço, como indicado na figura 16.           Estes “horns” deverão ser posiciona-


Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                    23
p         projeto
    13                                                         14
         Montagem do servo de giro..                                Montagem do servo de elevação.




    15                                                         16
         Peças para alavanca de elevação..                          Fixando o punho ao braço.




    17                                                         18
         Fixando o punho ao servo.                                  Fixando o braço a base móvel.




    dos na base móvel, de maneira que        e o braço fiquem alinhados, quando          22. Essa peça permite uma regulagem
    seus furos fiquem perpendiculares        conectar o link ao “horn de aeromo-         precisa da altura do braço. Na figura
    ao eixo central do braço. Isto é muito   delo” colado no punho. Veja a opera-        23 temos a instalação da mesma na
    importante para a correta operação       ção na figura 21.                           alavanca e braço.
    do mesmo. A fixação do controle do           Agora, já podemos fixar a ala-
    punho pode ser vista na figura 20.       vanca de elevação ao braço. Para            Montagem final
       Na outra extremidade colocamos        isso desenvolvemos uma peça apro-              Fixado o braço, resta-nos apenas
    um link de aeromodelo para fixar ao      veitando apenas a extremidade com           montar a base móvel à base fixa.
    “horn” do punho. Regule através da       rosca do arame de aço e dois links          Para isso devemos parafusar o servo
    rosca do arame para que o punho          para aeromodelo. observe a figura           de giro a base fixa. Utilizamos um link


    24                                                                                                   Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                                 projeto           p
19                                                              20
     Esquema para controle do punho.                                 Fixando o controle do punho a base.




21                                                              22
     Fixando o controle de punho ao punho.                           Peça de ligação entre alavanca e braço.




23                                                              24
     Ligação da alvanca e braço.                                     Link “estrela”.




para servo tipo “estrela” parafusado         Ligações elétricas                             men-to da extensão deverá ser feito
na parte de baixo da base fixa (figura           Agora já podemos ligar os servos à         observando-se o livre movimento do
24). Não devemos apertar muito este          placa de controle. Porém antes deve-           braço. É melhor pecar por excesso do
parafuso, pois a base móvel irá girar        mos “alongar” o fio de ligação do servo        que por falta.
sobre a base fixa. Sendo assim, tere-        da garra. Para isso o leitor necessita            Corte o fio do servo próximo ao
mos um pequeno atrito. Não sobre-            de um fio triplo, que pode ser aprovei-        conector do mesmo e solde o “alonga-
carregue o servo. A figura 25 mostra         tado de uma cinta de conexão com               dor”. Tome cuidado para não inverter
esta operação.                               “disk-driver’s” ou “HD’s”. O compri-           as ligações. Use termocontrátil para


Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                       25
p         projeto
    25                                                                 26
         Fixando a base móvel.                                              “Alongando” o cabo do servo.




    27                                                                 28
         Ligando os servos a placa de controle.                             Ligando o cabo de comunicação.




                                                                       29
                                                                            O RM-1 pronto.
    isolar, evitando possíveis curtos e               O programa do
    melhorando o acabamento. Veja a               STEP roda de acor-
    figura 26.                                    do com o fluxogra-
        Ligue o servo da garra a porta P5,        ma apresentado na
    o servo de elevação à porta P6 e o            figura 30 e o leitor
    servo de giro (base móvel) a porta P7         poderá entender me-
    conforme visto na figura 27. Ligue o          lhor o funcionamen-
    cabo de comunicação à placa (figura           to de cada linha do
    28), e pronto (Figura 29).                    programa, acompa-
                                                  nhando os comen-
    Programação                                   tários inseridos no
        Para programar o Basic Step,              mesmo.
    digite o programa “RM_1.BAS” no                   Para o controle
    “Compilador Basic Step”. Verifique            do braço optamos
    os erros e envie o programa para              pelo Super Logo do
    o Step. O leitor notará que o braço           Nied de Campinas.
    executará alguns movimentos, bus-             Esta linguagem é
    cando ficar com a base no centro,             muito interessante
    o braço ajustado na metade de seu             e alvo de uma série
    curso e a garra fechada.                      de artigos aqui na
        Talvez seja necessário ajustar            revista Mecatrônica Fácil. O leitor que        mente no site www.nied.campinas.
    o braço. Ajuste tudo movendo as               tiver interesse em acompanhar a série          br. Sua instalação é idêntica a qual-
    partes para que obedeçam às confi-            poderá adquirir os números anteriores          quer software comercial e bem intui-
    gurações demonstradas. Lembre-se              da revista.                                    tiva. Digite o programa BM_1.LGO no
    de soltar os parafusos para isso!                 O Super Logo é distribuído gratuita-       Logo.


    26                                                                                                          Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                projeto        p
30                                                             31
     Fluxograma para o Rm-1.BAS.                                    Tela do controle.




                                                               32
                                                                    Fluxograma para RM_1.LGO.




Prova e uso
   Com tudo devidamente conferido, é hora do teste.
Conecte o cabo de gravação do Basic Step ou o cabo
desenvolvido pelo leitor (dependendo do caso) à porta
serial 1 (COM 1) ou porta serial 2 (COM 2). O programa
RM_1.LGO foi desenvolvido para rodar na porta COM 1.
Se o leitor desejar usar a porta COM 2, altere as linhas de
programa como segue:
     abraporta “com2
     mudemodoporta “com2:2400,n,8,1

    Esta alteração permitirá o uso da porta COM 2 pelo
LOGO. Ligue o RM-1 e execute o programa. As opções do
programa são suficientes para operar o braço (figura 31).
Existem comandos (botões) totais e comandos parciais
(barras de rolagem). O leitor também poderá gravar os seus
comandos para posteriormente ver o braço executá-los,
independentemente do teclado do micro.
    Para isso, clique em “Abre Arquivo”. O LOGO criará um
arquivo chamado RM1.DAT onde guardará os comandos
salvos. Execute um comando qualquer no RM-1. Clique
em “Salva Comando”. E assim sucessivamente. Para cada
comando, um clique no botão para salvar o comando. Após
salvar todos os comandos você já pode executar os coman-
dos salvos. Clique em “Executa arquivo”. O braço repetirá
todos os comandos gravados. Ao final ele irá parar, aguar-
dando “novas ordens”. O arquivo RM1.DAT conterá os
comandos e poderá ser sempre executado.
    Na figura 32, o leitor poderá observar através do fluxo-
grama o funcionamento do programa RM_1.LGO. O leitor
mais experiente em programação poderá também desen-
volver um programa diferente para outras operações ou até
mesmo inserir novos comandos, ou modificar os já existentes
no programa apresentado. As possibilidades são infinitas.
    Com seu RM-1 pronto, o leitor poderá pintá-lo, melho-
rando muito o acabamento do mesmo. As cores e padrões
ficam por conta de cada um.


Mecatrônica Fácil nº39                                                                                    27
p        projeto
    Conclusão
       Um braço mecânico, muitas vezes,
    pode parecer complexo, mas não é!
                                                    Dicas de Substituições
    Aconselhamos uma leitura cuidadosa
    do texto apresentado e uma análise                 Todas as peças de aeromo-           J
                                                                                               Primeira dobra do arame.
    das fotos deste artigo. Faça isso várias        delos podem ser substituídas. Nosso
    vezes, se necessário. Você notará que           objetivo foi demonstrar que podemos
    tudo o que lhe parece “difícil”, ficará         aproveitar várias peças, de diversas
    mais claro a cada revisão. Esperamos            áreas, para a construção de nossos
    que todos os que se proponham a                 robôs. Devemos estar sempre atentos
    montar o RM-1, tenham sucesso. Boa              a possibilidade do emprego de novos
    montagem!                              f        materiais.

    Lista de materiais:                                Link de aeromodelo
                                                           Os links de aeromodelo
     Para o RM-1 com Step Lab                              podem ser substituídos          K
     1 – Basic Step 1                                                                          Segunda dobra do arame.
                                                           por arames com ter-
     3 – Servos para aeromodelo Standart                   minação em “Z”. Esta
     Futaba ou compatível                                  adaptação não permite
     1 – resistor 22 kW x 1/8 watt
                                                           regulagens de distância.
     1 – DB09 fêmea
                                                           Para fazer este arame
     Cabo adaptador:                                       siga os passos demons-
     1 – DB09 fêmea                                        trados nas figuras J a L.
     20 cm Fio triplo
     Diversos:                                         Horn
     1 – barra de pinos, fios rijos para ligação,         O horn de aeromodelo
     pés de borracha, etc.                                pode ser montado pelo            L
                                                                                               Última dobra do arame.
                                                          leitor com madeira
     Para o RM-1 sem Step Lab                             compensado de 2 mm,
     1 – Basic Step 1                                     plástico ou qualquer
     3 – Servos para aeromodelo Standard                  material rijo que o leitor
     Futaba ou compatível                                 disponha. Na figura M
     1 – resistor 22k W x 1/8 watt                        temos um exemplo de
     1 – chave normalmente aberta tipo “push-             “horn” comercial.
     button”
     Cabo de comunicação Gravação:                     Arames de aço
     1 – DB09 fêmea                                       Este item pode ser obtido        M
                                                                                               “Horn” comercial.
     1,5 – metros de cabo com 3 vias                      em casas de aeromo-
                                                          delismo, ou mesmo
     Fonte:
                                                          aproveitado de um aro
     1 – 7805 (regulador de voltagem)
     1 – transformador 9+9 volts x 500 mA                 de bicicleta. Ambos
     2 – diodos 1N4001                                    possuem rosca em uma
     1 – capacitor eletrolítico 1000µFx25V                única ponta. O corte
     1 – capacitor eletrolítico 100µFx16V                 destes pode ser feito
     1 – Caixa para fonte                                 com minifuradeiras com
                                                          disco de corte fino, ou
     Diversos:
                                                          serra de metal ou mesmo
     1 – placa de circuito impresso virgem ou                                              N
                                                          através de alicates do tipo
     padrão, barra de pinos, pés de borracha,                                                  Arame com rosca.
                                                          universal com corte. Na
     rabicho, fio duplo p/ fonte, etc.
                                                          figura N temos um exem-
     Peças de aeromodelo                                  plo do arame descrito,
     (comuns as duas versões):                            encontrado em casas de
     2 – horns tipo pequeno                               modelismo.
     1 – horn tipo médio
     2 – arames com rosca
     3 – links para aeromodelos




    28                                                                                                        Mecatrônica Fácil nº39
r        robótica




                                                                                                                                    Flickr/divulgação
    Como
    projetar
    um robô?
    parte 2                                                                                                    Márcio José Soares




        Prosseguindo com artigo                      res, drivers de controle, encoders,   apresentados. A seguir serão descri-
    apresentado na edição anterior, que              etc);                                 tos os demais itens.
    demonstrou como determinar a tarefa             • cérebro para processamento
    principal do robô, suas sub-tarefas,             da tarefa principal e sub-tarefas     Elementos auxiliares
    como as mesmas devem ser execu-                  (microcontrolador, PC, etc).          de navegação
    tadas e ainda a implementação de                                                          Estes podem ser feitos a partir de
    dois sub-sistemas necessários, é o              Destes, os dois primeiros já foram     sensores tipo sonar (figura 1), IR (figura
    momento de tratar de mais algumas
    dicas práticas para facilitar o projeto e   1
                                                    Sonar aplicado a um robô
    execução do seu robô.
        Este artigo apresentará dicas
    importantes a respeito de mais dois
    elementos necessários ao robô uti-
    lizado como demonstração, seu
    cérebro, a fonte, o chassi e dicas na
    preparação da documentação final.

    Dimensionar cada um
    dos elementos necessários
       Para o exemplo do robô bombeiro,
    a edição passada apresentou os
    seguintes elementos a serem dimen-
    sionados:

      • elementos para realizar extinção da
        chama (ventoinha, extintor de CO2);
      • elementos para a localização da
        chama (sensor);
      • elementos auxiliares para a nave-
        gação pelo ambiente (sensores);
      • elementos de locomoção (moto-


    30                                                                                                       Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                             robótica        r
2) e sensores de toque (figura 3).         2
                                              Sensor IR para aplicação em robótica
    Eles auxiliarão o robô a detectar
os obstáculos que poderão aparecer
pelo caminho durante a navegação,
enquanto o mesmo estiver a procura
de uma chama. Sem estes sensores
o robô poderá bater em uma parede
e ficar lá, travado, e o que é pior, sem
cumprir a tarefa principal.

    Elementos de locomoção
    Os elementos de locomoção são
representados basicamente pelos
motores e seus drivers de controle.
A escolha de um motor é bastante
importante e deve estar ligada à pre-
cisão desejada para os movimentos
e ao peso total a ser “movido”. Se o
leitor deseja que o robô se movimente
com bastante precisão e bom torque,
o ideal é utilizar motores de passo       3                                          4
                                              Sensor construído com uma chave            Aspecto de um motor de passo
(figura 4).
    Em alguns casos a precisão deve
ser absoluta e então será necessário
um circuito para acompanhar se o
movimento foi realmente executado.
Nessa situação, o uso de um enco-
der ligado ao eixo do motor é o mais
recomendável.
    Para robôs onde a movimentação
não requer muita precisão, os moto-
res DC com caixas de redução são
os mais recomendados. Neste caso,
o torque estará intimamente ligada        5
                                              Motor DC aplicado a um robô
a relação de redução oferecida pela
caixa de redução. Quanto maior ela
for, maior será o torque em detrimento
da velocidade final e vice-versa. A
figura 5 apresenta um exemplo deste
motor.
    Cada um destes motores requer
um tipo de driver de controle. Alguns
deles já trazem embutidos tais con-
troles, outros necessitam que os
mesmos sejam construídos. Em geral,
os motores DC comuns (com ou sem
caixa de redução) e os motores de
passo precisam de drivers externos.
Os motores “adaptados” de servos de
movimentação (muito utilizados em
aeromodelismo e instalação de ante-
nas parabólicas) já possuem tais dri-
vers instalados. A figura 6 mostra dois
drivers para motor de passo constru-
ídos com transistores bipolares e a       rente. Este circuito é bem simples e       exemplo, detectar através de um con-
figura 7 um driver para motores DC         se resume basicamente a um resis-          sumo excessivo o travamento do robô
tipo “ponte H”, também montado com        tor shunt. Lendo a tensão sobre este       em algum obstáculo e, assim, efetuar
transistores bipolares.                   resistor e aplicando a Lei de Ohm, é       o seu recuo ou mesmo desligamento
    O leitor também pode implemen-        possível calcular a corrente total con-    para salvaguardar o circuito de con-
tar no circuito um controle de cor-       sumida pelo motor. Isso permitiria, por    trole do motor e/ou o próprio robô.

Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                  31
r        robótica

    6                                                    O cérebro
        Dois circuitos para controle de motor de passo
                                                             Muitos leitores, infelizmente, come-
                                                         tem o erro de dimensionar primei-
                                                         ramente o cérebro para somente
                                                         depois dimensionar os demais itens
                                                         do robô. Isso é um grande erro, já que
                                                         sem saber como serão os outros ele-
                                                         mentos fica praticamente impossível
                                                         dimensionar o “cérebro”. Em muitos
                                                         casos, este é um dos motivos que faz
                                                         com muitos desistam de projetar seu
                                                         primeiro robô. Por isso, foi colocado
                                                         no início deste artigo que o projeto se
                                                         daria de trás para frente.
                                                             Primeiro dimensionamos os ele-
                                                         mentos que lidam com os sinais de
                                                         saída e entrada. Desta forma sabe-
                                                         mos a quantidade, o tamanho e o
                                                         peso aproximado destes itens. Essa
                                                         informação é de suma importância
                                                         para o correto projeto da parte de
                                                         locomoção. Com a parte de loco-
                                                         moção pronta, tem-se todos os ele-
                                                         mentos necessários e pode-se então
                                                         pensar no “cérebro” que controlará
                                                         tudo isso.
                                                             Na maioria dos casos, um micro-
                                                         controlador de 8 bits é mais que sufi-
                                                         ciente (figura 8). Já em outros, onde
                                                         é exigido um maior poder de proces-
                                                         samento, memória, cálculos mais
    7                                                    complexos, etc, um microcontrolador
        Driver para motor DC tipo ponte H
                                                         de 16, 24 ou 32 bits é mais recomen-
                                                         dável. Também é possível usar um PC
                                                         como cérebro, mas nesta situação o
                                                         cérebro deverá ser tratado como um
                                                         sistema “externo” ao robô, principal-
                                                         mente se os pré-requisitos “tamanho”
                                                         e “consumo” forem pontos cruciais do
                                                         projeto.
                                                             A escolha do microcontrolador
                                                         deve levar em conta também a inter-
                                                         face com os elementos a serem con-
                                                         trolados. E o leitor deve estar pronto
                                                         para, se necessário, adaptar tais inter-
                                                         faces com a boa e velha conhecida de
    8                                                    todos, a eletrônica básica. Lembra-
        Microcontroladores de 8 bits
                                                         se quando foi citado o possível uso
                                                         de um resistor shunt para detectar a
                                                         corrente em um driver para motores?
                                                         Quantas não foram as vezes que a
                                                         editora recebeu um pedido de leitores
                                                         solicitando a indicação de um “nome”
                                                         ou “código” de um CI “mágico” que
                                                         executasse justamente essa função?
                                                         Sem bons conhecimentos em eletrô-
                                                         nica básica, tudo pode ficar bastante
                                                         difícil e complicado.
                                                             Um outro detalhe muito importante
                                                         sobre o “cérebro” diz respeito à “pro-


    32                                                                    Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                            robótica        r
gramação” deste. É com bons conhe-        Muitas vezes um simples conjunto       9
                                                                                     Fluxograma básico
cimentos em Lógica de Programação         de pilhas pode resolver o problema,        para o robô bombeiro
aplicados através de uma Linguagem        mas em outros não. E, nesses casos,
de Programação qualquer que o leitor      o uso de baterias especiais é o mais
irá “ensinar” o robô a como executar      recomendado. A alimentação do robô
as sub-tarefas e a tarefa principal.      pode ser feita a partir de uma única
Sem isso, o robô não será nada a não      bateria e através de reguladores de
ser um amontoado de peças e partes        tensão pode-se obter tensões espe-
mecânicas sem nenhuma utilidade.          cíficas para cada um dos elementos,
    Comece desenhando um pequeno          ou então pode-se utilizar baterias
fluxograma que conterá a função           independentes previamente dimen-
principal do robô. Este fluxograma irá    sionadas para alimentar cada um dos
determinar como o robô deve reagir. A     circuitos. Aqui a escolha do sistema
partir deste fluxograma o leitor poderá   de alimentação deve ser realizada
realizar outros para as sub-tarefas.      com bastante critério. Nada é mais
Lembrando-se sempre do conse-             desagradável que perder uma prova
lho: “seja simples”. Veja a figura 9.     ou mesmo apresentação por falta de
Ela demonstra um exemplo de como          “energia” no robô.
deve ser o comportamento “básico”             Para auxiliá-lo no dimensiona-
do robô. A partir dele, o leitor poderá   men-to do consumo, use os manu-
desenvolver o restante (mais um exer-     ais do fabricante para cada um dos
cício, que tal?).                         elementos, um bom amperímetro e        necessárias das baterias. E lembre-
                                          uma fonte de alimentação de ban-       se de considerar uma certa “margem
A fonte de alimentação                    cada durante os testes de integração   de folga”, principalmente se a bateria
    Este item deve ser dimensionado       entre os elementos e o cérebro. Faça   escolhida for do tipo NiCad ou Ácido-
de acordo com o tempo de opera-           também um teste de consumo com         chumbo. Estas são sempre as mais
ção desejado para o robô e isto está      tudo instalado no chassi. A partir     pesadas e este peso deve ser acres-
intimamente ligado ao consumo de          desse consumo, o leitor terá condi-    cido em seus cálculos finais. A figura
energia dos elementos presentes.          ções de dimensionar a capacidade       10 descreve estes testes.




Mecatrônica Fácil nº39                                                                                                 33
r         robótica

    10                                                                                          Este tipo de chassi pode ser utilizado
         Dimensionando o consumo do robô
                                                                                                com vários tipos de motores (passo,
                                                                                                DC, servos, etc) e ainda pode rece-
                                                                                                ber toda a eletrônica de controle
                                                                                                além dos sensores necessários.
                                                                                                Seu tamanho depende dos fatores
                                                                                                já discutidos e por isso, nenhuma
                                                                                                medida será passada aqui. O intuito
                                                                                                é apenas oferecer uma visão do que
                                                                                                pode haver de mais básico no mundo
                                                                                                dos chassis para robótica.

                                                                                                A documentação
                                                                                                    Esta é sem dúvida alguma a
                                                                                                parte mais importante do seu traba-
                                                                                                lho, depois do famoso “funciona!!!”.
                                                                                                A documentação deve ser feita com
                                                                                                o máximo de detalhamento possível,
                                                                                                mas sem ser redundante. Procure
    11                                                                                          gerar sua documentação à medida
         Sugestão de um chassi básico para robótico
                                                                                                que o projeto avança. A cada etapa
                                                                                                realizada, prepare um relatório con-
                                                                                                tendo os pontos mais importantes,
                                                                                                dificuldades encontradas e as solu-
                                                                                                ções aplicadas. Não se esqueça
                                                                                                também de inserir todas as medidas
                                                                                                dos elementos mecânicos utiliza-
                                                                                                dos, as especificações técnicas mais
                                                                                                importantes dos componentes eletrô-
                                                                                                nicos e tudo o que o leitor acreditar
                                                                                                ser relevante para o trabalho.
                                                                                                    Fazendo isso, ao final da monta-
                                                                                                gem o leitor terá muito material para
                                                                                                auxiliá-lo na construção do relatório
                                                                                                final (ou monografia). Se ele deixar
                                                                                                para reunir todas as informações
                                                                                                necessárias somente ao final do tra-
    O chassi                                          tas necessárias para lidar com tais       balho, com certeza deixará passar
        Em ambos os casos, a locomoção                materiais.                                pontos importantes e com isso não
    é uma sub-tarefa comum aos robôs                      Sem dúvida alguma, o chassi é uma     poderá entregar um relatório que
    usados como exemplo. Se é assim,                  das partes mais complexa no projeto       detalhe adequadamente seu projeto!
    fica óbvio que um dos elementos                   e construção de um robô. A sugestão
    necessários será um chassi capaz                  é sempre a mesma: “mantenha a sim-        Conclusão
    de transportar toda a eletrônica e/ou             plicidade”! Deixe os desenhos mais            As dicas passadas neste e no
    mecânica exigidas para a realização               difíceis para futuros upgrades no robô.   artigo anterior não são “regras abso-
    da tarefa principal de cada um dos                Numa primeira etapa, uma plataforma       lutas”, mas sim simples referências.
    robôs. Tem-se assim, um elemento                  bem básica e simples, mas que seja        Muitas outras poderiam ser inseridas
    essencial comum a todo robô autô-                 capaz de comportar todo o sistema         aqui, mas para projetos mais simples
    nomo.                                             é mais que adequada. Não gaste            elas são mais que suficientes e a partir
        A escolha e o desenho deste deve              tempo e nem dinheiro construindo o        da experiência adquirida com a mon-
    ser feita de acordo com o número e                “chassi dos sonhos”, antes mesmo          tagem de um ou mais robôs, o leitor
    a posição dos itens a serem instala-              de ter comprovado a eficácia do robô      poderá criar a sua própria “receita de
    dos e, também, o design desejado.                 na execução da tarefa principal. Seja     bolo”. Espero que este artigo ajude
    O leitor irá perceber que construir               simples e seus objetivos serão alcan-     todos aqueles que em breve se depa-
    um chassi para um robô pode ser                   çados com maior facilidade!               rarão com o desafio de projetar e
    um tarefa bastante árdua, principal-                  A figura 11 traz um exemplo de        construir seu próprio robô. Boa leitura
    mente se não tiver nenhuma “intimi-               um chassi bem simples, mas que            e estudos! Até a próxima!!!
    dade” com os materiais escolhidos                 pode oferecer bons resultados. São
    (ferro, alumínio, madeira, plástico,              dois motores operando em conjunto
    etc) e também com as ferramen-                    e uma terceira roda livre de apoio.                                             f

     34                                                                                                          Mecatrônica Fácil nº39
                                                                                                eletrônica
                                                                                                                          e

Controle de
motores DC
com o PIC
Newton C. Braga

                                       Em muitas aplicações mecatrônicas é necessário
                                       controlar o sentido de rotação de um motor de cor-
                                       rente contínua com escovas a partir de sinais digitais,
                                       provenientes de sensores ou outras fontes. A Micro-
                                       chip (www.microchip.com), em seu Application Note
                                       AN893, descreve como fazer isso usando recursos
                                       do PIC16F684. Evidentemente, os mesmos recursos
                                       são válidos para as versões mais modernas do PIC,
                                       valendo portanto a forma como a implementação do
                                       controle é feita.
                                       Neste artigo faremos uma breve discussão do con-
                                       teúdo deste documento da Microchip. Mais detalhes
                                       podem ser obtidos no original em formato PDF, dis-
                                       ponível no site da empresa.




    A Microchip descreve neste         para um controle bidirecional fácil de   escolha dos transistores de potência
documento como usar a Enhanced         motores através do hardware.             que devem controlar o motor. Se bem
Capture, Compare e PWM (ECCP)              Assim, a idéia básica do Applica-    que o ouvido humano possa perceber
no PIC16F684 para controlar o sen-     tion Note da Microchip é mostrar como    freqüências numa faixa que vai de 20
tido de rotação de um motor de cor-    usar este recurso em um controle de      Hz até perto de 20 kHz, normalmente
rente contínua com escovas.            motor de ponte completa.                 num motor as freqüências acima de
    Segundo a empresa, são muitos                                               4 kHz já não são percebidas.
os equipamentos em que pode ser        Os Parâmetros do ECCP PWM
implementado o recurso de controle         Ao se trabalhar com o ECCP no            Ciclo Ativo
bidirecional de um motor como, por     modo PWM devem ser calculados                O ciclo ativo determina a veloci-
exemplo, em brinquedos inteligentes,   três parâmetros básicos de funciona-     dade de rotação do motor num sen-
pequenos eletrodomésticos e ferra-     mento:                                   tido ou em outro. Assim, podemos
mentas.                                                                         usar este recurso para controlar inclu-
    O recurso é obtido com base no        Freqüência                            sive a velocidade do motor.
periférico EECP disponível a partir       A escolha da freqüência é impor-
do PIC indicado neste application,     tante tanto pelas suas características      Resolução
e que consiste numa melhoria do        mecânicas quanto pela possibilidade         A resolução do ciclo ativo do
módulo CCP que traz recursos adicio-   de se produzir ruídos. A velocidade      PWM determina a precisão segundo
nais como 4 canais PWM de controle     de comutação também irá influir na       a qual o ciclo ativo pode ser alterado

                    39
Mecatrônica Fácil nº16 - Maio 2004                                                                                  35
e        eletrônica
                      1
                          Circuito básico




                      2
                          Controle de processo que utiliza um controle por computador.




                      e, com isso, a precisão no controle da           cação mecatrônica é dado no docu-
                      rotação do motor. Por exemplo, para              mento, sendo ilustrado na figura 2.
                      uma resolução de 10 bits temos 1024              Trata-se de um controle de processo
                      valores possíveis para o ciclo ativo,            que utiliza um controle por computa-
                      enquanto que para uma resolução de               dor e também fornece resultados das
                      8 bits apenas 256.                               medidas de velocidade e corrente
                          A partir dessas informações obti-            feitas por sistemas sem sensores.
                      das por cálculo, segundo fórmulas                    Com este sistema, o usuário pode
                      dadas no application note da Micro-              configurar o motor bidirecional (BDC)
                      chip, é possível chegar aos parâ-                usando o PIC16F684, ajustar a freqü-
                      metros de programação do PIC. O                  ência do PWM e o ciclo ativo, mudar
                      próximo passo é a implementação                  da freqüência interna do oscilador em
                      do circuito básico, que é mostrado na            tempo real e visualizar as medidas de
                      figura 1.                                        corrente e PWM.
                          Os transistores de efeito de campo               Para esta aplicação o código-fonte
                      de potência devem ser especificados              foi escrito usando o compilador HI
                      para suportarem a corrente exigida               TECH C, a IDE MPLAB e o a plata-
                      pelo motor controlado. Os drivers                forma de desenvolvimento Microsoft
                      admitem diversos tipos de configura-             Visual C++, mas outros recursos
                      ções, sendo as mais comuns as que                podem ser empregados, inclusive em
                      fazem uso de lógica CMOS ou mesmo                versões mais modernas.
                      de circuitos integrados dedicados a                  O PIC16F684 implementa uma
                      esta função, para os quais existem               USART RS-232 rodando a 9600 bps
                      muitas opções disponíveis.                       e o código-fonte pode ser obtido no
                          Um exemplo interessante de apli-             site da Microchip.                   f

    36                                                                                 Mecatrônica Fácil nº39
                                                                           Mecatrônica Fácil nº16 - Maio 2004

								
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