10 circuitos de interface (MEC010)
10 circuitos de interface (MEC010)
O interfaceamento de um computador (PC) pela porta paralela exige cuidados especiais. Se bem que existam muitas alternativas para se fazer isso,muitas delas simples, o leitor pode precisar de circuitos que sejam específicos para as aplicações visadas. Neste artigo apresentamos 10 circuitos selecionados para interfaceamento da porta paralela.
O grande problema que os projetistas de circuitos que são ligados à porta paralela encontram, é que ela não pode fornecer uma corrente maior do que uns poucos miliampères. Mais do que isso, à medida que a corrente exigida aumenta, a tensão no nível alto, que deveria ser de 5 V, cai sensivelmente até o ponto em que o circuito externo não mais pode ser acionado. Além disso temos o problema da fragilidade dos circuitos do PC que facilmente queimam-se se sofrerem qualquer problema de sobretensão ou mesmo sobre-corrente.
Assim, para se fazer o acionamento de qualquer circuito externo a partir dos níveis lógicos encontrados num dos 8 pinos de saída da porta paralela, é preciso contar com circuitos apropriados. Os circuitos que apresentamos a seguir são ideais para essas aplicações.
1.Circuito Simples Acionado no Nível Alto
O primeiro circuito, mostrado na figura 1, aciona um relé quando o nível lógico aplicado à sua entrada, a partir da porta paralela, é alto ou 5 V.
O uso de um resistor de base de valor elevado garante que o circuito não carrega a saída da porta e, mais do que, isso que haja uma redução da tensão obtida. O relé usado deve ser do tipo sensível, com uma corrente máxima de bobina de 50 mA e corrente de contactos de acordo com a aplicação. Para o relé deve ser usada uma fonte separada com tensão de 6 ou 12 V, e oi terra dessa fonte é comum ao terra do computador, GND da porta paralela. O transistor admite equivalentes como o 2N2222 assim como o diodo D1 que é qualquer um de uso geral. É importante observar que o cabo de conexão a esse circuito deve ser curto, no máximo de 3 metros, para que não ocorram problemas de degradação do sinal.
Para a utilização de todas as 8 saídas da porta paralela podem ser montados numa única placa, 8 circuitos como este, tendo por comum a fonte de alimentação.
2.Circuito Simples Acionado no Nível Baixo
O circuito mostrado na figura 2 é a versão acionada no nível baixo, do circuito anterior.
As características são as mesmas do circuito anterior e da mesma forma, podem ser elaborados na mesma placa 8 circuitos iguais para uso de todas as saídas da porta paralela.
3.Interface Simples Protegida
Como afirmamos, um dos maiores problemas de se ligar um circuito à porta paralela está na sua fragilidade. Qualquer inversão de polaridade, curto entre cabos pode ter sérias conseqüências para os circuitos do computador. O circuito que apresentamos na figura 3 evita os problemas que podem ser causados por inversões acidentais de polaridade.
São acrescentados dois diodos numa configuração protetora que evita que tensões negativas apareçam na porta paralela. As características deste circuito são as mesmas do circuito 1, ocorrendo seu acionamento quando a saída do pino da DB-25 conectado a esta interface vai ao nível alto. Observe que mesmo assim, a fonte que alimenta o relé deve ter o negativo comum com o PC.
4.Interface Isolada por Acoplador Óptico
A principal vantagem que o circuito apresentado na figura 4 apresenta está no fato dele ser totalmente isolado do PC.
O acoplador óptico é o 4N25 ou equivalente e eventualmente, se for usado outro tipo de menor sensibilidade, R1 deve ter seu valor reduzido. O valor mínimo recomendado para este resistor é 270 ohms.
O transistor também admite equivalentes como o 2N2222 e o relé deve ser do tipo sensível com uma bobina de no máximo 50 mA.
Se ligarmos as entradas DB0 a DB7 ao positivo do PC e conectarmos o pino 2 à saída de acionamento, o circuito será acionado com sinais no nível baixo. Observe que o terra da fonte que alimenta este circuito é totalmente independente do terra do PC, não devendo haver interligações entre eles.
5.Interface de Potência com Acoplador Óptico
Com o uso de dois transistores na configuração Darlington, o circuito da figura 5 pode acionar relés ou cargas que exijam até 500 mA de corrente.
O acoplador óptico indicado é o 4N25 mas equivalentes podem ser experimentados. Em função da sensibilidade do sensor do acoplador, o resistor R1 pode precisar de alterações. Valores entre 270 ohms e 1 k ohms podem ser experimentados. O par Darlington pode também ser alterado, inclusive com o uso de um transistor Darlington de potência como o TIP110 ou TIP120 em função da carga que deve ser controlada. O relé pode ser substituído por qualquer carga de potência e se ela não for indutiva o diodo D1 pode ser omitido. O terra da fonte que alimenta o circuito de potência é independente do terra (GND) do computador, o ue garante um isolamento total desta interface.
6. Interface para a Rede de Energia
Com o circuito mostrado na figura 6 é possível controlar uma carga de potência alimentada pela rede de energia de 110 a 127 Vca.
Para a rede de 220 V o CI-1 deve ser substituído pelo MOC3022.
A principal diferença entre o MOC3010 e MOC3012 está na sensibilidade do sensor interno que é menor exigindo menores correntes no LED de acionamento. O TRIAC recomendado por ser substituído por equivalentes da mesma série. Sua montagem deve ser feita num bom radiador de calor.
7.Interface CMOS
O circuito mostrado na figura 7 se caracteriza pela sua elevadíssima impedância de entrada que não carrega os circuitos "buffer" das portas I/O do computador.
O circuito integrado 4050 deve ser alimentado com uma tensão de 5 V (que pode ser aproveitada da própria fonte do computador) e a etapa de potência Darlington pode ser alimentada com tensões de 12 a 24 V conforme a carga a ser acionada. O transistor de potência deve ser dotado de radiador de calor e o circuito não é isolado. O terra do computador (GND) deve ser comum ao terra da etapa de potência.
8.Interface com Comparador
Neste circuito, um amplificador operacional LM324 é usado como comparador de tensão para permitir o ajuste do ponto exato de comutação com o sinal da porta paralela. O circuito mostrado na figura 8 tem como acoplador um 4N25 mas, em princípio, qualquer acoplador pode ser usado, inclusive os tipos montados com LEDs e foto-transistores comuns. Dependendo do acoplador usado pode ser necessário reduzir R1 até um mínimo de 270 ohms, para se obter maior sensibilidade ao disparo. Ver figura 9.
A alimentação do operacional é feita com tensão de 3 a 15 V dependendo apenas da carga que deve ser acionada. A vantagem deste circuito está na possibilidade dele ser usado no disparo de lógica tanto TTL como CMOS.
9.Interface Temporizada
O circuito mostrado na figura 9 produz um pulso de duração constante independentemente do tempo em que a saída da porta paralela fica no nível alto.
Esse tempo depende de RC e é dado pela fórmula:
R pode ter valores entre 1 k ohms e 2,2 M ohms
C pode ter valores entre 100 pF e 2 000 uF.
Valores maiores podem causar instabilidades de funcionamento principalmente devido às fugas do capacitor eletrolítico. A fonte é independente podendo ter tensões entre 5 e 12 V, mas o terra deve ser comum com o do computador (GND).
10. Interface CMOS
Um dos problemas dos transistores MOSFET de potência é que eles precisam de uma tensão muito alta para o disparo. O valor mínimo recomendado é da ordem de 4 V e o ideal é que seja maior do que 6 V.
Assim, num circuito de 5 V (tirado da lógica ou ainda do computador), o disparo de um MOSFET de potência pode ser problemático. Com o circuito da figura 10, o que temos é a incorporação de um dobrador de tensão com um 555 astável que gera aproximadamente 8 V para alimentar o setor de disparo de um MOSFET a partir da porta paralela.
Nesse circuito, quando o acoplador (que pode ser um 4N25) dispara o 555 pelo pino de controle (4) é gerada uma tensão de aproximadamente 8 V pelo dobrador a qual alimenta Q1 e com isso é possível disparar o MOSFET de potência. O rendimento do inversor depende dos resistores ligados aos pinos 7,6 e 2, assim como do capacitor. Esses componentes podem ser alterados em função da aplicação.
Os circuitos que vimos são bastante simples, mas atendem às necessidades de quem precisa de um interfaceamento entre um PC e uma placa de controle. Conforme vimos existem diversas maneiras de se fazer isso dependendo apenas das características desejadas como isolamento, tensão e tipo de sinal. Esses circuitos podem ser alterados à vontade em função dos componentes disponíveis.