Como Projetar? | Eletrics

# Métodos

Métodos para projetar circuitos:

Analise o que quer ser desenvolvido primeiramente
Foque neste contexto e imagine o comportamento do circuito
Analise que para cada função há um comportamento diferente.

Assim vamos fazer passo a passo para ficar bem claro que projetar circuitos não é algo tão simples requer muito conhecimento de eletrônica e dispositivos.

No que será apresentado será um interruptor luz que transmite que foi aberto algo. E que está aberto durante muito tempo.

Primeiramente analisa-se os componentes que serão necessários para realização do projeto, separadamente:

Consiste na utilização de um led infravermelho e um sensor infravermelho, para transmitir / receber esta informação é necessário dimensionar a qual distancia estará os dispositivos, para verificar a necessidade de um amplificador o bloco de sistema inicial é extremamente importante para os projetos, pois é dele que irá retirar toda a informação necessária.

O conceito se assemelha bastante ao indicadores de porta de geladeiras atuais, porem elas utilizam um sistema mecânico de relay que ao abrir contabiliza 1 min e apita para aviso.

Bom, finalizado etapa, parte-se para a mais complexa delas que é traduzir o diagrama para circuito teste.

Para o transmissor:

O transmissor deve emitir à uma certa potência, que deve ser escolha do projetista, bem deve-se fazer analise primeiramente:

Qual é a fonte que possuo?
Ela dura quanto tempo?
Ela será efetiva para o trabalho?

Bom respondido estas perguntas para este exemplo:

Posso utilizar 2 pilhas de 1,5 v assim possuo 3 v

Possui capacidade de 2x1000mAh, ou seja se o led consumir uma potência de 1 w a pilha durará em média 6 horas, que é ineficiente, porem verificando o consumo dos leds infrared atuais tem-se que consomem:

Do led EAILP05RDDB1:

Indicado a potência média de 150 mW, isto indica que a duração será de 40 horas que é quase o dobro do informado, bem isto é inviável, pois gostaria que a duração fosse maior...

Por isso, que ao invés de enviar um sinal ininterrupto é enviado um sinal diferencial para que a potência media consumida seja menor, vamos melhorar esta condição. Enviando um sinal PWM com duty cycle de 25% reduz a potência consumida em 75%, ou seja, o tempo de duração será 75% maior, sendo então 70 horas.

Mas agora tem-se outro problema, Gerar uma onda PWM para isto, mas como?

Seria osciladores, que pode ser desenvolvido de muitas maneiras, não irei aprofundar no desenvolvimento dos osciladores já que existe um conteúdo enorme sobre, apenas indicarei um exemplo para gerar PWM de 25% duty cycle.

Mas o problema que com componentes de fácil acesso é complicado gerar uma onda perfeita no tempo exato, logo farei uma aproximação, usando um oscilador bem conhecido o Multivibrador Astavel, circuito simples e muito prático para pequenas aplicações.

O circuito transmissor ficará desta forma:

Explicando em miúdos, o circuito astavel faz a oscilação do sinal e o sinal de saída é amplificado por um outro amplificador e o sinal de saída é direcionado ao led.

Para verificar quanto tempo as baterias irão durar calculasse a potência dissipada para 1 segundo do circuito completo: 98.71 mW é o consumo total e a corrente é de 32.905 mA, sendo assim 2000 mAh / 32.905 mA = 60,781 horas de duração.

Logo somente incrementando um circuito oscilador, tem um aumento de 51,95%!

RECEPTOR

Feito isso, é necessário um circuito para recepção do sinal, que pode ser projetado de diversas formas, por exemplo:

Continuo que verifica o sinal e caso não obtenha, vá para o contador e sinaliza.
Ou um contador que verifica a cada instante de tempo, se não obter sinaliza.
Ou um inversor do sinal de entrada de maneira que se aberta por um período apita

Bem, o terceiro caso é bem mais interessante, pois pode-se implementar com apenas um circuito de atraso e um inversor, como o circuito abaixo:

OK, mas como fazer isso?

Com um circuito RC pode-se implementar um atraso do sinal devido a carga e descarga do capacitor, assim, utiliza o próprio sinal recebido para alimentar o capacitor.

Explicando o circuito, o sinal representado por um pulso é o sinal estabilizado da recepção, isto é o sinal PWM é estabilizado para onda continua.

Assim, o circuito RC carrega com o ligamento do circuito e se estabiliza, quando o sinal não é recebido ocorre a descarga do capacitor até o limiar necessário para que o transistor Q8 entre em corte e tenha uma tensão de saída de 0 V para aprox. 2.9 V, cuja o tempo necessário é de aprox. 33 seg. isto é t=R.C= 220u*(200+100)/2.

O circuito final será um seguidor de emissor que é muito útil para reduzir a impedância de saída e favorecer maior potência na saída.

Entre 30s e 40s o circuito já ativa o sinalizador, porem se estiver aberto durante mais tempo, ele mantem ativo até o sinal de entrada alto novamente:

Para estabilizar o sinal de entrada PWM, pode-se fazer:

Lembrando que o transdutor IR já possui um pré-amplificador, então não é necessário fazer uma pré-amplificação do sinal. Logo o circuito final ficará:

Com este circuito final, nota-se que o atraso aumentou devido aos circuitos RC, logo estima-se que ficará conforme modelado inicialmente para aprox. 40seg, assim cada bloco tem sua funcionalidade o primeiro é para estabilizar o sinal PWM (verde) para um DC (indicado em azul), o segundo bloco é para dar um atraso e inverter o sinal de entrada até a ativação novamente (vermelho).

Pode-se reduzir o valor da capacitância inicial de forma a ajustar o delay inicial do carregamento do capacitor que estimula uma saída alta inicial ativando o dispositivo brevemente.

Com este circuito simples pode-se implementar um dispositivo que contabilize e alerte quando fica aberto durante muito tempo por exemplo uma porta ou um cofre...