Módulo de comunicação infravermelho

Para alguns projetos de robótica, como por exemplo, um robô móvel, a utilização da IHR com o cabo conectado ao computador pode limitar os movimentos e a distância em que o mesmo poderá se deslocar. Uma outra situação é quando se deseja coletar dados de um sensor distante do computador.

Para contornar esta limitação é preciso dotar a IHR de um sistema de comunicação com o computador onde não se utilize conexão física por meio de cabo. Uma das soluções possíveis é por meio do emprego de comunicação por luz no espectro de infravermelho.

A fim de implementar a comunicação por infravermelho entre a IHR e o computador PC, foram desenvolvidos circuitos para transmissão e recepção das instruções.

Na transmissão o circuito deve executar as seguintes funções:

• Codificar as instruções de entrada.

• Converter as instruções codificadas para o formato serial.

• Fornecer os níveis de corrente e de tensão necessários à excitação do LED (Light Emissor Diode) emissor de infravermelho.

Na recepção o circuito é responsável por executar as seguintes funções:

• Detectar e amplificar o sinal modulado contendo as instruções.

• Decodificar as instruções

• Apresentar as instruções no formato em que foram enviadas.

O diagrama da Figura 4.34 demonstra o processo de transmissão e recepção de instruções por infravermelho entre a IHR e o computador.

Figura 4.34 Diagrama da comunicação por infravermelho

4.1.2.1. Transmissor Infravermelho

No circuito para transmissão dos sinais por infravermelho foram utilizados: o circuito integrado MC145026, responsável pela codificação e conversão dos dados com as instruções para o formato serial; o circuito integrado CD4011 para implementação do oscilador usado no modulador; e um transistor BD435 que fornece os níveis de tensão e de corrente necessários à excitação do LED emissor de Infravermelho.

O circuito integrado MC145026 codifica nove bits de informação e os transmite no formato serial assim que o sinal transmissão habilitada TE (Transmit Enabled) esteja ativo. As nove entradas podem ser codificadas com dados trinários (0, 1, aberto), permitindo 19683 combinações.

A seqüência de transmissão é iniciada ao ocorrer um nível baixo no pino TE. Cada vez que o pino TE é levado ao nível zero o encoder gera uma saída com duas palavras de dados idênticas. Se o pulso TE for mantido em zero, o codificador transmite continuamente

Cada bit transmitido é codificado de acordo com os três estados possíveis: zero lógico, um lógico e aberto. A lógica zero é codificada como dois pulsos curtos, a lógica um por dois pulsos longos e consecutivos, e o estado aberto é codificado por um pulso longo seguido de um pulso curto.Quando TE é levado a zero, o oscilador é iniciado e um reset é gerado para inicializar a seqüência de transmissão. No circuito desenvolvido os valores dos capacitores e resistores associados aos pinos CTC, RTC e RS do MC145026 propiciam uma freqüência de operação de 1.71 KHz.

Os dados seriais disponíveis no pino Data Out seguem para um oscilador, implementado com duas portas NAND de um circuito integrado CD4011, a freqüência de oscilação é de 38 KHZ e é determinada pelo capacitor de 10nF e pelos resistores de 220 KOhms e 13 KOhms.

A freqüência de oscilação de 38 KHz foi definida por ser esta a freqüência de operação do sensor IR utilizado no módulo receptor.

O sinal modulado passa por duas outras portas do CD4011, que atuam como buffer, e segue para o transistor BD435 que fornece os níveis de tensão e de corrente ao LED emissor de infravermelho conectado ao seu coletor.

Os dados podem ter origem no computador PC e ser enviados para controle da IHR ou podem ter origem na mesma, representando o estado de saída de sensores, para então serem encaminhados ao computador PC. O circuito completo do emissor de infravermelho está representado no desenho esquemático da Figura 4.35.

Figura 4.35 Circuito esquemático do transmissor de infravermelho

4.1.2.2. Receptor Infravermelho

O receptor de Infravermelho opera em conjunto com o transmissor de infravermelho; sua função é receber o sinal de infravermelho, amplificá-lo, demodulá-lo e decodificar os dados recebidos, que serão enviados à IHR .

Como sensor de infravermelho é utilizado o receptor monolítico PIC26043SM produzido pela empresa Kodenshi. Este receptor consiste de um fotodiodo, pré- amplificador e processador de sinais. Sua operação ocorre na freqüência de 38 kHz e tem o sinal de saída invertido em relação à entrada.

O sinal infravermelho, após ser processado pelo receptor PIC26043SM, é entregue ao circuito formado pelo transistor BC557, cuja função é inverter o nível lógico do sinal; a seguir, o sinal é enviado ao circuito integrado MC145527.

saída caso eles sejam válidos. Os dados transmitidos consistem de duas palavras de dados que são examinadas bit a bit, assim que são recebidas. Os primeiros cinco bits são considerados endereços e devem ter a mesma codificação do receptor. Se os bits de endereços forem iguais, os próximos 4 bits são armazenados e comparados com os últimos dados válidos armazenados.

Entre duas palavras de dados não são enviados sinais pelo período de três bits de dados. Assim que a segunda palavra codificada é recebida, o endereço deve combinar novamente; se isso ocorrer, os bits de dados são comparados novamente com os bits previamente armazenados. Se os dois conjuntos de bits forem iguais, os dados são transferidos para o latch de saída do circuito integrado, sendo mantidos até que novos dados válidos sejam recebidos. Nesse mesmo instante o pino Valid Transmission (VT) é colocado em nível lógico um, sendo mantido nesta condição até que uma situação de erro ocorra ou que não sejam recebidos sinais de entrada por um período correspondente a quatro bits de dados.

Um LED conectado ao pino VT permite o monitoramento do estado da comunicação entre os módulos receptor e transmissor de infravermelho. Os dados presentes nos pinos D6, D7, D8 e D9 são conectados diretamente à entrada de dados da IHR. O circuito do receptor infravermelho está ilustrado na Figura 4.36.