Existe vida além do USB!
Microcontroladores para iniciantes
Olho mágico USB Mini pré-amplificador
Testador de nível de audição
Novembro 2009
www.elektorbrasil.com.br
Abril 2010
www.elektorbrasil.com.br
00097 771676790007
ISSN 1676-790X
©2009 National Instruments. Todos os direitos reservados. LabVIEW, Multisim, National Instruments, NI, e ni.com são marcas registradas da National Instruments. Os outros nomes de produtos e das empresas mencionadas são marcas registradas e nomes comerciais das respectivas empresas. 46
>> Faça o download dos recursos para ensino em ni.com/academic/eep (11) 3149 3149
Uma abordagem integrada para projetos de circuitos
Compare dados simulados com medições de dados reais
Obtenha feedback instantâneo através de instrumentos virtuais integrados
Crie um protótipo virtual em software antes de levá-lo ao laboratório
Use funcionalidades específicas para educadores para ampliar a compreensão dos estudantes
Simplifique a montagem e manutenção de seu laboratório através da conectividade USB Plug-and-Play
Utilize 12 instrumentos integrados em uma única plataforma
A plataforma educacional para ensino de eletrônica da National Instruments oferece um conjunto de ferramentas para auxiliar os estudantes a conectarem a teoria de circuitos com aplicações reais. Com o NI Multisim, estudantes podem explorar conceitos teóricos e entender o comportamento de circuitos utilizando simulação SPICE e recursos interativos.
Eles podem construir protótipos físicos no protoboard da plataforma NI ELVIS que possui instrumentação integrada e instrumentos virtuais do NI LabVIEW. Por fim, eles podem comparar dados simulados com medições reais com um simples clique utilizando instrumentos do NI ELVIS dentro do ambiente Multisim.
Plataforma Educacional para Ensino de Eletrônica
NI Multisim
Software interativo para projeto e simulação de circuitos eletrônicos NI ELVIS
Estação educacional para projeto e protótipo com 12 instrumentos integrados NI LabVIEW
Software de desenvolvimento gráfico
Escolha a opção com osciloscópio de 100 MS/s
Novo N I ELV
IS II+
Gerente Geral Benedito Gonçalves editor internacional João Martins
Publisher
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editor
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Van Moorsel
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QuESTõES TéCNICAS
Nós podemos responder apenas a questões relativas a proje- tos publicados há, no máximo dois anos, na Elektor Eletrônica
& Microinformática. Todas as dúvidas, questões e sugestões devem ser encaminhadas ao Diretor Técnico da revista.
Para a compra de componentes e kits consulte o site www.elektorbrasil.com.br. Apenas o componentes de projetos publicados nos últimos dois anos são mantidos em estoque.
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HARDWARE & SOFTWARE
10 Existe vida além do USB!
52 Minicomputador de xadrez com ATM18
58 Microcontroladores para
iniciantes
MOnTAgEM
16 Olho mágico USB
28 Teclado luminoso
ÁuDiO & VíDEO
40 Mini pré-amplificador
46 Pré-amplificador de bolso (II)
MEDiçãO E TESTE 21 Testador de nível de
audição para PC
iDEiAS PARA PROJETO
51 Indicador de falta de água para plantas
64 O ruído não é bom!
E-LABS
39 Carregadores de bateria portáteis a energia solar
DOMÉSTICO
34 Padrões para domótica
indice
Abril 2010
n.º 97
A Texas Instruments Incorporated anun- ciou a linha de microcontroladores MSP430 Value Line, que oferece desempenho supe- rior de microcontroladores de 16 bits e con- sumo baixíssimo de corrente pelo preço de microcontroladores de 8 bits. “A nova famí- lia MSP430G2xx é um marco para a TI, pois endereçará as múltiplas necessidades de aplicação no segmento de baixíssimo custo que demanda performance e periféricos avançados, porém com foco permanente em redução de custo”, afirmou Hamilton
Ignacio, gerente de produtos e aplicações da TI para a América do Sul.
Com preços a partir de U$$ 0,25 (FOB), a linha Value Line assegura que projetistas que utilizam microcontroladores 8 bits não precisarão sacrificar o desempenho, a eficiência de energia ou a escalabilidade por causa de preços. O roadmap inclui mais de 100 microcontroladores que serão lançados durante os próximos 15 meses, oferecendo um amplo portfólio que atende às várias neces- sidades de configuração de memória, periféricos e encapsulamento.
Os novos microcontroladores MSP430G2xx possuem código compatível com toda a plataforma dos micro- controladores MSP430, permitindo fácil migração de código e upgrade para dispositivos mais avançados, de acordo com a evolução das necessidades da aplicação. Os novos microcontroladores têm suporte das ferramentas MSP430, software grátis e ampla rede de suporte de parceiros, possibilitando tempo menor para chegada ao mercado por toda uma gama de aplicações sensíveis a custos, incluindo aplicações de segurança e sensores sensíveis ao toque. Para mais informações, visite www.ti.com/430value-pr.
Os novos microcontroladores MSP430G2xx estão com preços entre US$ 0,25 (FOB) e US$0,50 (FOB), para cada mil unidades.
www.ti.com/430value_estore-pr http://www.ti.com/430value_microcontrollers-pr
Microcontroladores de baixo consumo
A Robert Bosch inaugurou uma nova fábrica em Reutlingen, Alemanha, que produzirá semicon- dutores de oito polegadas, componentes ele-
trônicos utilizados em produtos de diversos segmentos como o automotivo, bens de consumo e construção. A cerimônia de inauguração foi realizada no último dia 18 de março e contou com a presença do presidente alemão, Horst Köhler.
A nova fábrica é o maior investimento já feito pela Bosch em um único projeto - 600 milhões de euros.
“Apesar da crise econômica, mantivemos o objetivo e os recursos para a realização desse projeto”, disse Franz Fehrenbach, presidente mundial do Grupo Bosch. O objetivo da empresa é preparar-se para atender a crescente demanda de componentes e sistemas eletrônicos cada vez mais complexos.
A matéria-prima básica para a produção dos circuitos integrados e componentes micromecâni- cos são lâminas finas de silício com oito polegadas de diâmetro. O processo de produção desses componentes é tão complexo que é necessária uma média de seis semanas até que uma lâmina passe por todas as etapas de produção.
Em cada lâmina são aplicadas estruturas finas e minúsculas, de modo que o processo só pode ser realizado em um ambiente extremamente limpo. Para garantir essa condição, o ar da área de produção é filtrado intensivamente.
A nova instalação, que ampliou o complexo fabril da Bosch em Reutlingen, conta com fundação, paredes e pisos intermediários especialmente sólidos e rígidos para evitar vibrações externas, como as do tráfego rodoviário, que podem afetar as sensíveis máquinas de pr odução.
A Bosch estima que em 2016, quando essa fábrica deverá atingir sua capacidade total de produ- ção, até um milhão de chips serão feitos por dia, e cerca de 800 pessoas deverão fazer parte do quadro de colaboradores.
Bosch inaugura nova fábrica na Alemanha A maior bateria de lítio
do mundo
No futuro não muito distante será necessário um modo eficiente de armazenar a energia solar e eólica. Para responder a este desafio a Evonik Industries e alguns parceiros estão desenvolvendo a maior bateria de Lítio cerâ- mica do mundo. A bateria será baseada na tecnologia CERIO, uma combinação especial de materiais cerâmicos e materiais conduto- res, que garantem uma grande capacidade de armazenamento, de modo seguro e capaz de suportar vários ciclos de carga e descarga.
Numa primeira fase será desenvolvida uma bateria capaz de armazenar 700 kWh e com uma capacidade de saída de 1 MW. Para se ter uma idéia da performance esperada, se a bateria fosse carregada e descarregada completamente a cada 15 minutos, teríamos uma energia correspondente à utilizada por 4000 residências durante um ano.
Depois de construída a bateria de 1 MW, o projeto passará para a fase seguinte, que envolve a construção de uma bateria com uma capacidade de 10 Mw.
Esta tecnologia poderá ser importante no futuro, para a estabilização das flutuações na rede de distribuição de energia elétrica causadas pelos geradores eólicos e solares.
A sua utilização poderá aumentar a eficiên- cia da rede de produção de energia e melho- rar a qualidade da distribuição.
GeForce GTX480
A NVIDIA lançou a nova linha de processa- dores gráficos, o GTX 480 e o GeForce GTX 470. Top de linha da nova família de GPUs para aficionados, o GeForce GTX 480 é um projeto totalmente novo que oferece o maior desempenho de tessellation (infusão de mosaicos), o componente chave para o desenvolvimento na plataforma DirectX11, da Microsoft, para jogos de PC.
O GTX 480, acompanhado pelo GTX 470, é o primeiro produto da Fermi, uma linha para con- sumidores. O GeForce GTX 480 e o GTX 470 GPUs oferecem vários novos recursos nunca antes vistos para jogos de PC – que incluem suporte para o traçado de raios em tempo real e a NVIDIA 3D Vision Surround para uma expe- riência de imersão total, tela larga, em 3D este- reoscópico enquanto você joga.
Os produtos estarão disponíveis a partir de meados de abril, nos principais parceiros de placas e montadores de PC do mundo.
Microcontroladores wireless da Silicon Labs
Os novos dispositivos foram apresentados na feira Embedded World em Nuremberg, Alemanha. Segundo a Silicon Labs, a nova família de dispositivos oferece o melhor de dois mundos: transmissão sem fios inte- grada e um microcontrolador de elevada performance e eficiência.
A família de microcontroladores compatí- veis com 8051 possui um consumo de cor- rente muito baixo, quer em funcionamento, ou no modo de espera. Os transceivers ofe- recem uma potência de saída de +20 dBm sem amplificador de potência externo e uma sensibilidade de -121 dBm. A gestão de alimentação é garantida por um conver- sor comutado capaz de operar com tensões a partir de 0,9 V.
A Silicon Labs disponibiliza um kit de desen- volvimento com adaptador USB, alimenta- ção, modulo RF e um CD contendo diversos manuais e software.
www.silabs.com/Pages/default.aspx
Novos processadores Intel
A empresa anunciou a disponibilidade no Brasil da versão 2010 da sua família de processadores Intel Core para o mercado corporativo, para atender a demanda das empresas de todos os tam- anhos por PCs com desempenho mais flexível, prevenção de furto de dados e preço acessível em um ambiente de computação empresarial que muda com muita velocidade.
As tecnologias presentes nos novos proc- essadores oferecem diversos recursos que auxiliam na gestão da infraestru- tura de TI, segurança de dados e econo- mia de energia. Dentre estas novas tec- nologias estão presentes a versão 2.0 da tecnologia anti-furto da Intel, Gerencia- mento Remoto de Criptografia, a opção
“PC Alarm Clock” que possibilita agen- dar a inicialização do PC e a execução de tarefas de manutenção. O Intel Core i5 vPro também oferece opção de controle remoto Intel “Keyboard-Video-Mouse”, que permite a visualização remota da tela do PC mesmo com o sistema operacional inoperante.
A SanDisk lançou um cartão de memória microSDHC 32 gigabytes (GB), a mais alta capacidade já fabricada para telefones celulares e smartphones.
“Com o grande volume de fotos, vídeos e músicas que consumidores criam e carregam consigo, um cartão de memória de alta capacidade é um componente essencial para os smartphones atuais”, disse Sanjay Mehrotra, presidente e diretor de operações da empresa.
O cartão de 32 GB possui garantia limitada de 5 anos, com preço sugerido de venda no varejo de US$ 199,99 (preço em R$ sob consulta). Os cartões também estão disponíveis com capacidades de 2, 4, 8 e 16 GB.
A SanDisk está produzindo os novos cartões com base em sua tecnologia 32nm X3 (3 bits por célula), que possibilita a capacidade de 32 GB em um formato reduzido.
A National Instruments apresentou recentemente dois novos instrumentos modulares PXI Express para RF, visando o teste automático de dispositivos sem fio. O NI PXIe-5663E 6.6 GHz vector signal analyzer (VSA) e o NI PXIe-5673E 6.6 GHz vector signal generator (VSG) melhoram significativamente os tempos de teste para uma imensa gama de dispositivos que usam os últimos padrões de comuni- cação sem fio incluindo redes locais (WLAN), WiMAX e GSM/EDGE/WCDMA. A nova funcionalidade (RF list mode) do instrumento permite o sequenciamento deteminístico de funcionalidades de nível e de frequência para ajudar engenheiros a realizar as mudanças de configuração de RF mais rapida- mente durante um teste. Adicionalmente, o novo wide-loop bandwidth mode melhora muito a velo- cidade de medição reduzindo o tempo de ajuste do oscilador local a 300 microsegundos ou menos.
“Estes novos instrumentos de RF ilustram nosso contínuo comprometimento em ajudar engenheiros de teste a economizar dinheiro melhorando os tempos de teste,” disse Eric Starkloff, vice-presidente de marketing de produtos de teste da National Instruments. “A melhora de desempenho dos nossos instrumentos de RF em 6,6GHz vai ao encontro da necessidade de realizar testes automáticos de RF mais rapidamente que nas soluções tradicionais em aplicações de produção de alto volume.”
Usando o RF list mode, engenheiros podem configurar as novas placas NI PXI Express 6.6 GHz VSG e VSA para chavear rapidamente por uma lista pré-programada de configurações de RF, incluindo frequência e nível, em intervalos de tempo determinísticos. O RF list mode também facilita medições de nível com maior exatidão, ajudando engenheiros a otimizar o nível de referência de entrada do NI PXIe-5663E VSA.
No wide-loop bandwidth mode, os novos VSG e VSA podem configurar uma frequência central significativamente mais rápido que muitos instrumentos tradicionais de RF. Eles alcançam tempos de sintonização típicos de 300 e 400 microsegundos para frequências entre 800 MHz e 1.950MHz.
Com tempos de configuração menores, engenheiros podem reduzir significativamente o tempo total de medição nas aplicações de teste automático em RF.
O pacote de instrumentação aprimorado NI RF 6,6GHz PXI Express é baseado na plataforma de teste definida por software da NI, que incorpora tecnologias de PC padrão industrial, como os processadores multicore e conectividade por barramento de instrumentação PCI Express. Pelo fato da instrumentação modular NI PXI RF ser definida por software, engenheiros têm vantagem ao usar o software gráfico de desenvolvimento de sistemas NI LabVIEW para definir algoritmos de medição para testar uma variedade de dispositivos sem fio 5 a 10 vezes mais rápido que com a instrumentação de RF tradicional.
www.ni.com/rf/platform
Plataforma plug-and-play para HDTV
A Instrutherm, empresa especializada em instrumentos de medição há 25 anos, lançou o Termo-higrô- metro HT-210, um relógio digital de mesa com medidor de umidade e temperatura interna e externa.
Semelhante a um despertador, o HT-210 é compacto e vem com dois sensores: um dentro do apa- relho e outro acoplado a um cabo ultrafino de 3 metros, que passa por frestas de portas e janelas, permitindo a medição das temperaturas de dentro e fora de ambientes que estejam fechados.
O HT-210 está disponível na loja virtual www.instrutherm.com.br e pelo valor médio de R$90.
Relógio para umidade e temperatura
microSDHC de 32 GB
O Design Center da Freescale, em Campinas, reúne cerca de 180 pesqui- sadores envolvidos em projetos com microcontroladores utilizados pela empresa em todo o mundo. Mesmo sem considerar a construção de uma fábrica de semicondutores no Brasil, Jeff Bock, Global Marketing Manager da área de soluções microcontrola- das para os setores Industrial e Multi- mercado da empresa, reconhece que o país tem um papel de liderança cres- cente na eletrônica mundial.
Elektor: Quão importante é o Bra- sil hoje em dia, considerando a área comercial e de estratégia de marke- ting para Freescale?
Jeff Bock: Eu estive na China por dois anos para ampliar a nossa capacidade de crescimento na região. Depois da China, temos o Brasil, a Europa Oriental e a Índia. Provavelmente, o mais forte destes é o Brasil, onde nós temos boas relações com os clientes e estamos preparados para crescer rapidamente.
Elektor: O Brasil cresce mais rápido que outros mercados emergentes?
Jeff Bock: Eu vejo que os mercados do Brasil e da Índia são muito semelhantes, não só pelo tamanho, mas também nos tipos de clien- tes e tecnologias que eles estão precisando. O mercado de semicondutores é quase do mesmo tamanho nos dois países e nós já temos uma parte significativa de seus mercados.
Elektor: Provavelmente os maiores desafios para desenvolvedores em todo o mundo é a necessidade de oferecer um produto de grande valor tecnológico, com o custo de produção reduzido e que chegue rapidamente ao mer- cado. Como a Freescale lida com este desafio?
Jeff Bock: A única coisa que você disse que eu acho que é fundamental é a velocidade com se leva um produto ao mercado. Para os nossos clientes, pessoas que desenvolvem produtos, a coisa mais importante para eles é a rapidez e se eles estão dispostos a pagar um pouco mais por isso. Nós temos o silício, o nosso concor- rente tem silício. Nós temos bons produtos e os nossos concorrentes também têm. O que dife-
rencia a Freescale e faz eles investirem nela são os softwares. A Freescale não é apenas silício, mas também as boas ferramentas de desenvol- vimento, um sistema de hardware, modular e extensível, que permitem construir protótipos rapidamente e mostrar aos gerentes dizendo
“funciona!”. Eles podem usar nossos sistemas para construir as suas placas.
Assim, a combinação de ambiente de desenvol- vimento que estamos criando e o poderoso sof- tware que complementa os nossos produtos é um fator de diferenciação da Freescale no mer- cado. Ninguém na indústria está oferecendo o tipo de software que estamos agregando aos nossos produtos.
Elektor: O Brasil está passando por um inte- ressante momento político e econômico. Os números positivos trazem mais crescimento e investimentos. Que outros fatores justificam a implantação de uma fábrica de semiconduto- res no país?
Jeff Bock: Em comparação com os EUA e a Europa, o mercado do Brasil é pequeno, mas a taxa de crescimento é muito grande, por isso, se queremos crescer globalmente, este é um mer- cado onde precisamos ser dominan- tes. Hoje, nós não temos quaisquer planos em curso para a construção de fábricas no Brasil, mas continuare- mos a ampliar os investimentos. Nós temos investido recursos em P & D e temos um grande centro de design. Já estamos há onze anos aqui e temos 180 pessoas projetando microcon- troladores, sendo que muito do nosso desenvolvimento nessa área vem do Brasil.
Provavelmente a jóia mais preciosa da nossa organização são os engenheiros de projeto e nós realmente acredita- mos que podemos conseguir trazer pessoas talentosas e inteligentes para conduzir e construir a nossa próxima geração de produtos aqui no Brasil.
Elektor: Falando em tendências, como o senhor avalia o mercado de 8-bit?
Jeff Bock: Nós somos um dos líde- res mundiais no mercado de 8-bit e temos um enorme investimento em 16-bit. São dois setores de mercado diferen- tes, um é primariamente focado em automó- veis e outro centrado na indústria. Isso para não falar da arquitetura de 32-bit. Estamos interessados nas três arquiteturas e no que deve acontecer na indústria até 2050. Para o futuro, você verá um grande aumento na qua- lidade de unidades vendidas em 8-bit. Temos um investimento significativo no desenvolvi- mento de 8-bits e vamos continuar a investir nessa arquitetura. É uma área fundamental não apenas para o mercado de baixo custo, mas também de equipamentos de valor ele- vado. Controle de energia, conectividade sem fio e USB e controles de LCD são um exemplo.
Essas são as áreas de elevado valor no mer- cado de 8-bit.
E você vai ver, não apenas nós, mas mui- tos outros tentando investir nesse espaço.
Já o 16-bit tem uso mais fragmentado e verticalizado.
www.freescale.com
Pesquisa e Desenvolvimento contínuos
Criar soluções...
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Anote em sua agenda 09 de Junho de 2010
1º SEMICON
Prepare-se para participar do evento que vai reunir representantes do Governo, Instituições de Ensino e Pesquisa, Fabricantes, Distribuidores e toda a comunidade de desenvolvimento e aplicação em Eletrônica do país.
Acesse o link e obtenha maiores informações:
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Realização:
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Semicon_elektor.pdf 2 01/04/10 15:54
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Existe vida
além do USB!
Clemens Valens (Elektor)
Muitos projetos utilizam o computador do escritório ou um portátil como o “cérebro” do dispositivo por exemplo, para armazenar dados, como um microcontrolador potente, ou para acessar
à Internet. As portas série e paralelo, antes usadas para implementar esta conexão, foram substituídas pela interface USB. Agora que podemos vamos fazer?
Existem várias soluções para ligar um periférico a um computa- dor só temos que dar uma olhada ao redor do computador para ver isso! Por exemplo, o notebook no qual estou escrevendo este artigo possui uma saída S/PDIF, duas entradas de áudio (micro- fone e linha), quatro portas USB, uma porta Ethernet, e uma interface para modem. Por acaso, este modelo não tem uma conexão FireWire. O computador suporta ainda as normas WiFi e Bluetooth, mas não IrDA. Em computadores mais antigos, pode-
mos encontrar outras portas como PS/2, RS232 (porta COM), e porta paralelo. Todas estas portas estão rapidamente acessíveis, sem ser preciso abrir o computador.
Cada porta tem as suas vantagens e desvantagens, e o leitor precisa escolher o que melhor serve aos seus propósitos. A escolha da porta da comunicação do computador não só afeta a complexidade do hardware de interface a criar entre o com- putador e o seu projeto, mas também a complexidade do soft-
Como ligar o seu projeto
ao computador
ware. Estas duas dimensões são proporcionais à quantidade de dados a serem transferidos e à velocidade de transmissão que pretende.
Este artigo não aborda a construção de uma carta para compu- tador, sendo que nos dias de hoje não é particularmente fácil construir as suas próprias placas de expansão para PC. É muito mais fácil comprar este tipo de placas já prontas para usar, com todos os controladores necessários.
Porta série assíncrona
São provavelmente as portas mais simples de usar para controlar o seu projeto. As portas série (vamos deixar o “assíncrono” de lado para facilitar) podem ser bem integradas em sistemas ope- racionais e normalmente apenas precisam de três fios. Existem imensas ferramentas de software, gratuitas, para portas série, com bastante documentação, e protocolos de comunicação fáceis de entender. Além disso, muitos microcontroladores têm uma ou mais interfaces série assíncronas compatíveis (UARTs), e mesmo que não exista nenhuma, esta pode ser facilmente criada em software.
As antigas portas série estão virtualmente banidas dos compu- tadores modernos, mas existem alternativas. Em primeiro lugar, a porta série/USB. Este é um pequeno circuito que converte uma porta USB numa porta série. Para o sistema operacional (OS), a porta série USB aparece como uma porta série convencional que pode ser usada do modo que estamos habituados.
Esta solução é simples de usar: tudo o que precisa fazer é adi- cionar um circuito integrado série/USB ao seu projeto. Os mais comuns são o PL2303 da Prolific [1], a família CP210x da Silicon Labs [2] e os dispositivos da FTDI [3] (Figura 1). Os controlado- res do sistema operacional são fornecidos pelos fabricantes dos circuitos integrados. Para o utilizador, é quase como uma porta série convencional, mesmo que às vezes seja um pouco lenta.
Lembre-se de ajustar a latência do controlador para o mínimo, se possível.
Outra possibilidade é utilizar uma conexão série Ethernet. Exis- tem vários conversores série/Ethernet disponíveis no mercado (também designados como servidores série). Usando o contro- lador do fabricante do conversor, pode adicionar uma ou mais portas série virtuais ao sistema operacional do computador.
Estas portas podem ser acessadas como se tratassem de por- tas convencionais. As portas série/Ethernet (Figura 2) são mais dispendiosas que as portas série/USB, mas oferecem um isola- mento elétrico, a possibilidade de ter vários dentro do mesmo encapsulamento, diferentes normas de interface (RS232, RS485, etc.), WiFi, longas distâncias, e uma interface de configuração user friendly através do browser de Internet, que por vezes tam- bém lhe permite controlar várias entradas/saídas não série.
Uma terceira solução consiste numa conexão série Bluetooth.
Neste caso, vamos aumentar um pouco a complexidade, uma vez que vamos também ter a conexão Bluetooth para configurar. Tal como o conversor série/USB, os circuitos integrados Bluetooth possuem normalmente uma porta série para facilitar a criação de uma conexão sem fios. A vantagem deste tipo de conexão é
Figura 1. O módulo UM232R da FTDI é uma interface série/USB muito fácil de integrar num projeto já existente.
Figura 2. Nesta figura podemos ver o NE-4110 vendido pela Moxa, uma ponte entre uma porta série RS485/RS422 e uma porta Ethernet.
Figura 3. O módulo BTM222 da Rayson mede apenas 28x15 mm e disponibiliza uma conexão série sem fios Bluetooth.
o isolamento de sinal inerente a um sistema sem fios. Se o seu computador não tiver uma conexão Bluetooth integrada, pode- se adicionar uma chave Bluetooth USB por alguns dólares. Assim, neste caso, temos um conversor série/Bluetooth/USB. No pro- jeto, precisa apenas adicionar um pequeno módulo Bluetooth à porta série do microcontrolador (Figura 3). No que diz respeito ao software, é um pouco mais complicado, uma vez que a cone-
xão Bluetooth, com o seu código PIN e outros comandos, requer programação extra.
Como se pode ver, as portas série ainda são fáceis de usar, mesmo que tenha que usar uma porta USB, ou outra, para isso. A grande desvantagem das portas série é a sua lentidão. Se tudo o que precisa fazer é enviar um comando de vez em quando, ou ler alguns dados, esta porta é mais do que suficiente, mas quando precisa de uma taxa de transferência maior, o melhor é procurar uma outra alternativa.
Porta paralela
Também não! A porta paralela, tal como a porta série, também já não é disponibilizada nos computadores mais recentes. Mas, con- trariamente às portas série, os conversores paralelo/USB nunca foram muito populares. Existem portas de expansão num note- book que lhe permitem adicionar uma impressora Centronics, mas não é exatamente igual a velha porta paralela bidirecional EPP/ECP. Além disso, é bastante complexo comunicar com este tipo de interface, dado que não existe muita documentação relacionada.
Quando temos muitos dados para transferir, é melhor usar uma porta USB, Ethernet, ou FireWire, ou talvez até mesmo a placa de som. Se não tiver mais nenhuma solução, pode sempre adicionar mais uma placa de expansão ao barramento PCI.
A vantagem de usar a porta FireWire ou USB é que os sistemas operacionais já possuem os controladores definidos para dife- rentes tipos de dados. Por exemplo, o USB utiliza classes que permitem ao sistema operacional carregar o controlador ade- quado. Desta forma, a aplicação pode ter acesso a porta de um modo normal, o que simplifica a programação, uma vez que está tudo documentado e existem diversos exemplos disponíveis na Internet. De igual forma, você precisa escolher cuidadosamente a classe do periférico USB, uma vez que isso determina a largura de banda que o sistema operacional tem que atribuir ao periférico (por exemplo, 64 Kb/s para um dispositivo Full Speed) – embora esta questão seja cada vez mais teórica devido aos dispositivos USB Super Speed. Também para o periférico, o que é ainda mais complicado, a classe do dispositivo USB deve ser respeitada.
Assim, não é suficiente adicionar um dispositivo série/USB à sua placa, precisa-se escolher um microcontrolador com uma porta USB integrada, visto que temos mais programação a fazer.
A conexão FireWire é ainda mais complexa, dado que não parece existir nenhum dispositivo que lhe permita facilmente adicionar uma porta FireWire num projeto construído em casa. Além disso, será que a palavra FireWire já não está acabada?
Uma boa alternativa ao protocolo FireWire e USB é a Ethernet.
Nunca é demais repetir: não é muito complexo adicionar uma porta Ethernet a um projeto seu construído em casa. Existem vários con- troladores Ethernet integrados que são bastante simples de imple- mentar num circuito (por exemplo, da Realtek [4] ou da Natio- nal Semiconductor [5], ou o famoso CS8900A da Cirrus Logic [6]
(Figura 4), ou o ENC28J60 da Microchip [7]). É ainda possível imple- mentar uma porta Ethernet sem utilizar um controlador dedicado, isto se o microprocessador for suficientemente rápido [8].
Figura 5. O módulo WIZ 830MJ contém não só um controlador Ethernet, mas também uma pilha TCP/IP.
Figura 4. O controlador LAN CS8900A Crystal ainda vendido, agora na versão A.
Figura 6. O módulo RCM3700 da Rabbit facilita a conexão de uma porta Ethernet com microcontrolador num projeto já existente.
A verdade é que uma porta Ethernet necessita de um microcon- trolador com muitos recursos, especialmente de RAM, e progra- mação mais complexa mas na Internet existem imensas biblio- tecas que podem reduzir a quantidade de trabalho que o leitor precisaria se dedicar.
Para muitas pessoas, Ethernet e Internet são sinônimos, mas na verdade não há necessidade encaminhar tudo por uma pilha TCP/
/IP para usar uma rede Ethernet. Particularmente quando está envolvida uma conexão direta entre o computador e o perifé- rico, pode ser bastante vantajoso não utilizar uma pilha TCP/IP.
Claro que, uma pilha TCP/IP oferece enormes vantagens (todos os roteadores e periféricos Ethernet funcionam majoritaria- mente sobre TCP/IP), mas aumenta a carga de processamento para as aplicações de utilizador. Por isso, o “pai fundador” WIZ- net [9] disponibiliza uma série de circuitos integrados que não só possuem controladores Ethernet, mas também hardware para implementar uma pilha TCP/IP (Figura 5). A sua última oferta, o W7100, inclui também um processador compatível com o 8051.
Estes dispositivos podem ser controlados através de um barra- mento SPI ou, caso necessite de uma maior rapidez, um barra- mento paralelo. Existem também pequenos módulos que lhe permitem adicionar uma porta Ethernet a qualquer aplicação (por exemplo, o Rabbit [10], Figura 6). Usualmente incluem um processador que pode ser usado pela aplicação de modo a evi- tar a necessidade de adicionar um outro microprocessador. Exis- tem ainda outros módulos bastante potentes, capazes de rodar o sistema operacional Linux (Lantronix [11], Digi [12], Figura 7).
A rede Ethernet integra-se muito bem em sistemas operacionais modernos sendo muito simples enviar e receber dados a altas velocidades. Não há qualquer questão relacionada com a classe do periférico ou outras complicações – tudo o que precisa ser feito é abrir a porta para que se possa utilizar.
Placa de som
Todos os leitores sabem que a placa de som pode ser usada para transformar o seu computador num osciloscópio ou gerador de funções. O SDR (Software Defined Radio) é também um exem- plo de outra utilização para a placa de som. Mas esta interface é capaz de efetuar muito mais funções. Não só permite a comu- nicação em full-duplex, como também possui vários canais: 2 (estéreo) ou 6 (5+1), se não mais.
A grande vantagem da placa de som quando comparada com os outras portas reside nas suas saídas analógicas, o que per- mite efetuar o controle de circuitos através de níveis de tensão analógicos. A placa de som pode controlar um pequeno circuito que não possua um microcontrolador. Na verdade, é bastante simples enviar um arquivo de som que contenha níveis de tensão de controle. Para um pouco mais de flexibilidade, precisa embar- car a programação da placa de som. Este assunto é tratado por imensos sites na Internet.
A placa de som pode ainda emular vários protocolos de comuni- cação série. Usando uma frequência de amostragem de 96 kHz, podemos alcançar velocidades de comunicação aceitáveis.
A entrada da placa de som permite efetuar a leitura do nível de
tensões analógicas, mesmo sendo valores pequenos caso utilize a entrada para microfone.
Uma desvantagem da placa de som é o seu baixo nível de sinal de saída, tipicamente na ordem de 1 VPP – provavelmente precisa de amplificadores para processar esses sinais de saída.
Tenha atenção também, que a placa de som não é normalmente capaz de processar sinais de entrada DC, devido aos capacito- Figura 7. Por difícil que possa ser de acreditar, este simples módulo contém um pequeno computador capaz de rodar o sistema operacional Linux.
Figura 8. Chave IrDA USB de um fabricante desconhecido (fonte: Wikipedia).
Figura 9. Placa FOX LX832 da Acme Systems. Esta placa, medindo apenas 66x72 mm, contém uma porta Ethernet, duas portas USB 1.1, E/S digitais, uma porta I2C, portas série e paralelo, funcionando sobre um sistema Linux, custa apenas cerca de 245 dólares.
res em série nas suas entradas e saídas. É ainda conveniente ter uma idéia prévia sobre a frequência de funcionamento mínima e máxima que a placa de som pode processar.
Porta PS/2
Esta é uma porta série síncrona. As portas PS/2 são bidirecionais, que podem ser usadas para controlar uma aplicação e receber dados. Normalmente, estas portas são usadas para conectar o teclado e o mouse ao computador. O protocolo de comunicação é muito simples e consiste numa linha de dados e numa linha de clock para a sincronização. Os níveis de tensão situam-se entre os 0 V e os 5 V. Qualquer microcontrolador com uma interface SPI pode implementar uma porta destas, mas é também possí- vel implementar esta porta por software através da manipula- ção de bits.
Por definição, o sistema operacional do computador trata os dados recebidos nas suas portas PS/2 como se fossem provenien- tes de um teclado ou de um mouse. Assim, fazendo com que o seu projeto envie a informação correta, pode escrever direta- mente num arquivo ou mover o cursor do mouse. Usando atalhos do teclado pode executar todos os tipos de comandos. O mais interessante, talvez, é desviar determinados dados bem definidos para depois os recuperar numa aplicação pessoal. Isto requer um pouco mais programação do lado do computador – mas não é nenhuma ciência espacial!
IrDA
Esta porta de infravermelhos, bastante popular desde os anos 90, permite um computador portátil comunicar com um celu- lar, por exemplo, mas foi agora substituído pelo Bluetooth ou USB sem fios. Apesar disso, existem ainda muitos portáteis com uma porta IrDA. Quem diria, a interface IrDA está novamente na vanguarda com o aparecimento do novo protocolo IrSimple que permite taxas de transferência mais elevadas, até 4 Mb/s. Ainda mais rápido é o protocolo Giga-IR para taxas de transferência até 1 Gb/s. Para computadores sem porta IrDA, existem é claro cha- ves IrDA/USB (Figura 8).
O IrDA (Infrared Data Association) não é uma porta série básica, mas de fato utiliza protocolos de comunicação bastante sofistica-
dos, impedindo a sua utilização com microcontroladores peque- nos. A Microchip, o fabricante de pequenos e grandes microcon- troladores, fornece gratuitamente (sim, gratuitamente) uma pilha para comunicação IrDA para os seus controladores de 16 bits.
A vantagem da interface IrDA é a confiabilidade da comunicação e o isolamento de sinal; a desvantagem é a necessidade de linha de visada direta entre o computador e o periférico. Além disso, a conexão IrDA é apenas half-duplex, uma vez que o receptor fica bloqueado pelo transmissor alojado no mesmo encapsulamento.
Para implementar uma porta IrDA, tudo o que necessita fazer é adicionar ao seu projeto um transmissor/receptor infravermelho (como o TFDU6301 da Vishay [13] - uma escolha puramente ale- atória) e criar a pilha de comunicação.
E finalmente…
Neste artigo, mencionamos principalmente os modos de ligar um projeto de fabricação caseiro a um computador. Mas existe uma outra solução, mencionada por breves instantes quando estávamos falando sobre o protocolo Ethernet: tornar o projeto suficientemente potente de modo que não precise de um com- putador. Existem centenas de pequenas placas com processado- res capazes de rodar o sistema operacional Linux, ou Windows CE, constituídas especialmente para controlar dispositivos. As portas de E/S estão integradas, tal como a porta série, Ether- net e USB. Estas podem ser encontradas pela sigla SBC (Single Board Computer), e são geralmente compatíveis com computa- dores baseados em processadores Intel ou AMD, mas também com algumas placas com processadores MIPS, ARM ou Coldfire, com bastante memória RAM e memória Flash (Figura 9). Para quê gastar horas batalhando para construir uma pilha TCP/IP na memória de um microcontrolador de 8 bits enquanto pode fazer a mesma coisa em cinco minutos recorrendo a uma placa de 32 bits com sistema operacional Linux, que dificilmente será bem mais dispendiosa? Pense muito bem nisto da próxima vez que começar algum projeto com um microcontrolador.
(090772-1) Artigo original: There’s More to Life than just USB! – January 2010
MMI
Se estiver usando uma pilha TCP/IP, pode dar ao seu projeto uma interface gráfica através do seu browser. Adicionando um pequeno servi- dor HTTP ao software do microcontrolador, o projeto passa a ser capaz de gerar arquivos HTML que o browser pode abrir. Desta forma, o projeto pode ser controlado usando o mouse do computador. Tenha atenção que uma pilha TCP/IP funciona igualmente bem quer seja so- bre uma conexão série RS232 ou sobre uma conexão Ethernet – este consiste apenas no protocolo de comunicação.
Internet
[1] www.prolific.com.tw [2] www.silabs.com [3] www.ftdichip.com [4] www.realtek.com.tw
[5] www.national.com/analog/interface/ethernet [6] www.cirrus.com/en/products/pro/detail/P46.html [7] www.microchip.com
[8] www.cesko.host.sk/IgorPlugUDP/IgorPlug-UDP%20
%28AVR%29_eng.htm [9] www.wiznet.co.kr [10] www.rabbit.com
[11] www.lantronix.com/device-networking/embedded-device- servers/xport-pro.html
[12] www.digi.com/products/embeddedsolutions/digiconnect- me9210.jsp#overview
[13] www.vishay.com/ir-transceivers/list/product-84668/
Olho mágico USB
Indicação da carga de processamento de uma CPU através de uma válvula
Na verdade, foi a idéia do medidor móvel que surgiu primeiro: o protótipo é apresen- tado na Figura 1. Com o objetivo de utili- zar apenas componentes disponíveis, foi implementado uma interface USB por software num microcontrolador Atmel.
Existem várias pilhas alternativas disponí- veis, incluindo AVR309 [1], V-USB [2] e avr- cdc [3]. Para o medidor de carga do CPU escolhemos a pilha USB descrita na Nota de Aplicação AVR309 por Igor Cesko.
Primeiro circuito
Coma a Figura 2 mostra, o circuito resul- tante é muito simples e pode ser construí- do facilmente numa pequena placa perfu- rada para protótipos. O LED vermelho faz com que a tensão de 5 V do barramento USB desça para os 3 V necessários ao microcon- trolador AVR. É usado um cristal de 12 MHz para assegurar que a frequência de clock do barramento USB seja adaptada.
O microcontrolador pode ser programado
usando qualquer um dos muitos progra- madores AVR existentes no mercado. O software que é executado no ATtiny2313, descrito numa seção específica, está dispo- nível gratuitamente para download no site da Elektor.
O valor analógico que controla o medidor é gerado usando modulação por largura de pulso (PWM). O software que roda no computador envia a quantidade de carga de processamento da CPU como porcenta- gem (isto é, como um valor inteiro entre 0 e 100). O AVR multiplica esse valor por dois e escreve o resultado no registro de con- trole da saída PWM. A saída do sinal PWM é efetuada no pino OC0B (PD5). Para 100%
de carga de processamento a tensão média na saída PWM é de (2×100) / (255×3,3) V
= 2,6 V.
O potenciômetro P1 permite adaptar o cir- cuito de modo a usar diferentes tipos de ins- trumentos de quadro móvel. Qualquer ins- trumento que tenha uma deflexão máxima
de escala com 10 mA ou 2 V é adequado.
Antes de ligar o circuito ao computador é conveniente verificar que as ligações USB estão corretas, caso contrário pode provocar danos graves no PC devido a curto-circuitos ou tensões inversas.
Olho mágico
Os aficionados da eletrônica “antiga”
ficarão certamente muito felizes ao ver a carga de processamento da CPU do seu computador indicada através de um “Olho mágico” implementado com uma válvula.
Antigamente, durante os anos 60, as vál- vulas “olho mágico” eram usadas como indicadores de sintonia em receptores de rádio, ou de nível de sinal em leitores de fita. Para o nosso medidor “Olho mágico”
usamos uma válvula do tipo EM84 (6FG6) (Figura 3). Esta válvula ainda está dispo- nível em alguns fabricantes, e uma nova versão está atualmente em produção na China, com um preço estimado a partir Martin Ossmann (Alemanha)
O filho do autor é um perspicaz aficionado dos computadores. Já tendo
construído vários mostradores a LEDs controlados via interface USB,
decidiu que seria uma boa idéia ter um indicador de carga de processa-
mento da CPU. O autor, por sua vez, é um grande aficionado da eletrô-
nica do passado, e assim surgiu a idéia de utilizar uma válvula como
medidor de carga da CPU. A alimentação e o controle são ambos dispo-
nibilizados através do barramento USB do computador. Uma variante
mais simples do circuito é usar um medidor de quadro móvel, também
descrito neste artigo.
de aproximadamente 19 dólares. A refe- rência do dispositivo produzido na China é 6E2P [4].
Segundo circuito
A válvula precisa de uma tensão de aque- cimento de 6,3 V e uma tensão de anodo de cerca de 200 V. Um pequeno conversor push-pull, não regulado, é usado para gerar estas tensões a partir dos 5 V fornecidos pelo barramento USB. As tensões de saída do conversor são determinadas pela rela- ção entre espiras do transformador no cir- cuito (Figura 4). Neste caso temos 10 espi- ras no lado dos 5 V do primário, resultando num valor de 0,5 V por espira. A tensão de aquecimento é obtida a partir da derivação no enrolamento do primário, 12 espiras adiante, resultando num valor de tensão de 6 V. O enrolamento do transformador é explicado numa seção de texto específica.
Com uma corrente de aquecimento de 0,21 A temos uma potência total de aque- cimento de 1,3 W. A tensão de anodo pre- cisa de 2 mA para 200 V para uma potên- cia de 0,4 W. O consumo de corrente total para os 5 V é então:
I = (1,3 W + 0,4 W) / 5 V = 0,34 A
O que é superior aos 100 mA que a interface USB do computador pode fornecer direta- mente. Uma dificuldade adicional é que a resistência de aquecimento tem uma resis- tência muito baixa quando está fria, e se for ligada de repente origina um pico de cor- rente na interface USB.
Esse problema é resolvido da seguinte forma: quando a alimentação é aplicada o conversor push-pull é controlado por um sinal com um ciclo de trabalho reduzido.
Isto significa que a corrente fornecida (e conseqüentemente a corrente requisitada) seja baixa enquanto a resistência vai aque- cendo gradualmente. Em seguida, com o controle do PC, as tensões de aquecimento e anodo são gradualmente incrementadas.
O consumo de corrente é mantido abaixo dos 500 mA, valor que os testes mostram estar, na prática, dentro da capacidade da maioria das portas USB.
O controle do circuito push-pull a transis- tores necessita de um segundo gerador PWM para produzir os dois pulsos (não sobrepostos) para as gates dos FETs. A ten- são de anodo é gerada recorrendo a um cir- cuito duplicador de tensão com o intuito de reduzir o número de espiras necessárias no transformador. A saída do transformador é de 220 × 0,5 V = 110 V, que depois de ser aplicada ao circuito duplicador de tensão
Características
• Exibição da carga de processamento da CPU em termos de porcentagem (0-100).
• Alimentação e controle por USB.
• Microcontrolador ATtiny com interface de software USB.
• Duas versões com o mesmo firmware.
• Exibição usando medidor com quadro móvel ou válvula EM84 “Olho mágico”.
• Muitos poucos componentes.
• Válvula indicadora de baixo custo.
• Consumo de corrente (versão com quadro móvel): inferior a 100 mA.
• Consumo de corrente (versão “Olho mágico”): inferior a 500 mA.
• Software para PC e microcontrolador (com código fonte) disponíveis gratuitamente no site da Elektor.
Figura 1. Versão do medidor de CPU com quadro móvel.
1 2 3 4
5 6
K1
USB-B
R1
1k5
X1
12MHz
GND C6 22p
C7 22p PA2/RESET 1 20 VCC 10 GND
PD0 (RxD) 2 PD1 (TxD) 3 PD2 (INT0)
6
PD3 (INT1) 7
PD4 (T0) 8
PD5 (T1) 9 PD6 (ICP)
11
XTAL15 XTAL24
(AIN0) PB0 12
(AIN1) PB1 13
PB2 14 (OCI) PB3PB4 1516 (MOSI) PB5 17 (MISO) PB6(SCK) PB7 1819 IC1
ATTiny2313 D1
+5V +3V3
C1 100n GND
090788 - 12 R2
220R
P1
4k7 M1
Figura 2. Diagrama do circuito do medidor de CPU com bobina móvel.
passa para o valor pretendido. O transistor T3, em conjunto com a resistência R3 e R4, e o capacitor C5, produz um sinal PWM de alta tensão para controlar o próprio indi- cador. No coletor de T3 temos uma onda quadrada, que depois é filtrada por R4 e C5. No que diz respeito à ligação USB e ao circuito do sinal de clock, o circuito é idên- tico à nossa primeira versão.
Placa de circuito impresso
O laboratório da Elektor desenhou uma placa de circuito impresso para a versão
“Olho mágico” do circuito (Figura 5).
Todos os componentes, incluindo a base para a válvula, são montados na placa de circuito impresso. Todos os componentes são do tipo convencional e como sempre devem ser tomadas precauções na monta- gem dos dispositivos com polaridade: isto
aplica-se a todos os diodos e transistores, microcontrolador, transformador, e capaci- tor eletrolítico (C2). O nosso protótipo fina- lizado encontra-se na Figura 6.
Firmware
O software original apresentado na nota de aplicação AVR309 da Atmel permite controlar uma porta USB de 8 bits. Com uma pequena modificação, em vez de transferir o valor para uma porta pode- mos usar isto para controlar o gera- dor PWM. O mesmo software é usado nas duas versões do circuito (Figura 2 e Figura 4). Tenha em atenção que temos dois geradores PWM para controlar: deci- dimos qual o gerador que é endereçado através do bit 7 (bit mais significativo) do valor de dados. Se o bit estiver no valor lógico um, os dados destinam-se ao gera-
dor PWM do medidor (Timer 0); se o bit estiver com o valor lógico zero, estes des- tinam-se ao gerador PWM da tensão de alimentação (Timer 1).
O software do PC fornece o valor da carga de processamento da CPU como um valor de porcentagem entre 0 e 100. O software no AVR multiplica este valor por dois antes de o enviar para o Timer 0 (gerador PWM) que está configurado com um valor de período de 255. Se o bit mais significativo do byte de controle for zero o valor é usado para controlar o ciclo de trabalho dos pul- sos de controle do conversor de tensão comutado.
As alterações ao software original para implementar estas novas funcionalidades estão apresentadas na Listagem 1.
A outra modificação necessária ao soft- ware original é adicionar um trecho de código para inicializar o temporizador do sinal PWM. Durante a programação do ATtiny2313 é essencial assegurar que as configurações dos fuse bits são as cor- retas (veja a seção de texto “Notas de software”).
Controlador USB para PC
Para permitir o PC comunicar com o circuito os arquivos dos controladores que acompa- nham a nota de aplicação AVR309 têm de ser instalados. Os arquivos são o AVR309.
inf, AVR309.sys (controlador) e o AVR309.dll (biblioteca).
A melhor maneira é pôr esses três arqui- vos numa pasta e depois usar essa pasta para a instalação USB manual. A ferra- menta USBview (ou outra idêntica) pode ser usada para verificar se o PC consegue ver o medidor de carga de processamento
1 2 3 4
5 6
K1
USB-B
R1
1k5
X1
12MHz
GND C6 22p
C7 22p
R5
15k
R6
15k
IRLU014T1
T2
IRLU014
T3
MPSA42 R7
47k 25V
C2 100u
7 1
4 5 3 2
8 6
L1
EFD20
6
7
5
49 1 3
EM84V1 6FG66E3P
D2 BY448
D3 BY448
250V C3 100n 250V C4 100n
R2
22k
R3
330k
R4
47k
250V C5 100n PA2/RESET
1 20VCC 10GND
PD0 (RxD) 2 PD1 (TxD)3 PD2 (INT0)
6
PD3 (INT1) 7
PD4 (T0) 8
PD5 (T1) 9 PD6 (ICP)
11
XTAL15 XTAL24
(AIN0) PB0 12
(AIN1) PB1 13
PB2 14 (OCI) PB3PB4 1516 (MOSI) PB5 17 (MISO) PB6(SCK) PB7 1819 IC1
ATTiny2313 D1
+5V +3V3
C1 100n GND
+5V
090788 - 11
Figura 4. Diagrama do circuito do medidor de CPU “olho mágico”.
Figura 3. Versão alemã (RTF) e chinesa da válvula EM84/6FG6.
do CPU: simplesmente, basta olhar para a lista de dispositivos identificados e ver se o medidor de carga de CPU (ID: AVR30USB) está presente.
Software para PC
Foi escrito um programa em C (usando o Visual C, versão 6) para enviar a informa- ção da carga de processamento da CPU para o AVR. A carga de processamento é determinada usando a técnica descrita em [5], e as rotinas na biblioteca AVR309 são usadas para efetuar a comunicação com o AVR.
O programa pode ser usado com qual- quer versão do medidor de carga de CPU.
Se o programa for executado sem qual- quer parâmetro de entrada, em primeiro lugar vai incrementar gradualmente o ciclo de trabalho de comutação da tensão de alimentação. Depois, a cada décimo de segundo, determina o valor de carga
Listagem 1.
mov temp0,ACC ; fetch USB value andi temp0,0x80 ; check MSB
breq SMPSpwm ; if = 0 we have a SMPS set CPUload: mov temp0,ACC ; fetch USB value again
lsl temp0 ; multiply *2, range now 0..200 out OCR0B,temp0 ; control instrument PWM
ret ; and done
SMPSpwm: mov temp0,ACC ; fetch USB value again, ; must be <50
out OCR1AL,temp0 ; set SMPS-PWM output A ldi temp0,100 ; compute 100-value sub temp0,ACC
out OCR1BL,temp0 ; and set SMPS-PWM output B ret
Enrolamento do transformador
O enrolamento do transformador L1 não deve apresentar grandes dificuldades. Em primeiro lugar faça o enrolamento secundário. Este consiste em 220 espiras de fio de cobre esmaltado de 0,1 mm (AWG 38), enrolado entre os pinos 4 e 5 da forma. O pino 1 da forma pode ser identificado pelo canto cinzelado, e os outros pinos podem ser identificados usando o datasheet (por exemplo, da EPCOS). Se não tiver disponí- vel fio de cobre com um diâmetro de 0,1 mm (AWG 38) pode-se também usar um fio de cobre com diâmetro de 0,15 mm (AWG 34) para o secundário.
Forma com enrolamento secundário
Para isolar o enrolamento secundário (com altas tensões) do primário é usada uma camada de fita isoladora. Em seguida faça o enrolamento primário em duas partes, cada uma com uma derivação. Para o enrolamento do primário deve ser usado fio de cobre esmaltado com um diâmetro de 0,3 mm (AWG 28) ou 0,4 mm (AWG 26).
Cada uma das quatro partes do enrolamento primário deve ser enrolada na mesma direção da anterior (veja os pontos assinalados no diagrama do circuito). Comece
no pino 1 e enrole quatro espiras; depois faça uma derivação no pino 2. Em seg- uida enrole mais seis espiras
na mesma direção até ao pino 3, onde este enrolamento termina. Inicie o novo en- rolamento no pino 6, uma vez mais com seis espiras na mesma direção, antes de efetuar uma derivação no pino 7. A partir dai enrole mais quatro espiras na mesma direção até terminar no pino 8.
O transformador completo
O passo final é montar as duas metades do núcleo (sem espaçamento de ar) fixando-os com as molas. Em alternativa, pode ser usada fita isolante ou cola. Se usar cola, tenha em atenção para não deixar nenhuma bolsa de ar entre as duas metades do núcleo.
Forma com enrolamento secundário
O transformador completo
da CPU e a envia para o AVR como uma porcentagem. O ciclo de trabalho do sinal PWM precisa ser controlado numa deter- minada gama para ser usado com a versão do circuito “Olho mágico”, e esta gama de controle pode ser especificada passando dois parâmetros para o programa. Se for fornecido apenas um parâmetro então temos uma saída com um ciclo de traba- lho fixo. Isto permite efetuar o teste e cali- bração ao circuito: por exemplo, para cali- brar o ponto de 100% execute o programa da seguinte forma,
CPUshow 100 <enter>
E em seguida ajuste o potenciômetro P1 para obter uma deflexão de escala completa no medidor.
O circuito que acabamos de descrever ilustra o que é possível fazer usando meios relativamente modestos. Para um leitor astuto, foi fácil perceber que todas as idéias que precisamos integrar no projeto do circuito estavam disponíveis
na Internet, e que simplesmente combi- nando essas idéias de uma nova maneira podemos implementar um novo e inte- ressante projeto.
(090788-1) Artigo original: USB Magic Eye – January 2010
Notas sobre o software
Software do microcontrolador Compilador: WINAVR Código fonte: CPUshow.asm Arquivos hexadecimal: CPUshow.hex Os arquivos estão disponíveis no site da Elektor.
Programação do ATtiny2313:
; fuses:
; brownout a 1,8 V
; cristal externo 65 ms arranque CKSEL=1111 SUT=11
Controlador USB
AVR309.zip no site da Atmel AVR309.dll
AVR309.inf AVR309.sys
Utilize estes arquivos durante a instalação do controlador USB.
Software para PC
Compilador: Microsoft Visual C versão 6 CPUshow.cpp
CPUshow.exe
Arquivos disponíveis no site da Elektor.
Internet
[1] www.cesko.host.sk/IgorPlugUSB/
IgorPlug-USB%20(AVR)_eng.htm [2] www.obdev.at/products/avrusb/index.
html
[3] www.recursion.jp/avrcdc
[4] www.btb-elektronik.de/en/index.html, www.die-wuestens.de/eindex.htm, www.conrad.com
[5] http://en.literateprograms.org/
CPU_usage_(C,_Windows_XP) Resistências:
R1= 1,5 kΩ R5;R6= 15 kΩ R2= 22 kΩ R4;R7= 47 kΩ R3= 330 kΩ Capacitores:
C1;C3;C4;C5= 100 nF/250 V C2= 100 µF/25 V
C6;C7= 22 pF Bobinas:
L1= transformador; forma
#B66418WL008D1 – clip #B66418B2000 – núcleo #090788-41
Semicondutores:
D1= LED vermelho, 20 mA D2;D3= BY448
T1;T2= IRLU014 T3= MPSA42
IC1= ATtiny2313-20PU, programado (Refª 090788-41)
Diversos:
X1= Cristal quartzo 12 MHz
K1= Interface USB tipo B
V1= Válvula EM84 (6FG6) e suporte de 9 pinos
PCI (Ref.ª 090788-1).
Figura 5. Placa de circuito impresso do medidor de CPU baseado na válvula EM84, desenhada pelo laboratório da Elektor.
Figura 6. O protótipo final depois de montado.
Lista de componentes
MEDIÇÃO E TESTE
Jan Breemer (Holanda)
O hardware e software aqui apresentados servem para um fácil teste do estado da sua audição. O sistema permite determinar o seu limiar de audição e pode até ser utili- zado para fazer testes A-B-X [1], destinados a identificar diferenças de qualidade entre, por exemplo, um arquivo comprimido em MP3 e o arquivo WAV original. O software apresentado é suficientemente versátil para permitir a implementação de novos testes (que pode implementar por si pró- prio) para que possa compreender melhor como funcionam os nossos ouvidos e o que
consegue ou não ouvir.
O procedimento para medir o limiar de audição é na realidade bastante simples.
O sistema produz tons puros com várias frequências (geradas pelo PC ou portátil) e com várias amplitudes (determinadas pela caixa de atenuação). É utilizado um LED para indicar que um tom está sendo reproduzido, e deve pressionar um botão ou outro conforme ouvir ou não o tom pro- duzido. Desta forma, pode-se facilmente determinar qual é o menor volume de som que ainda se consegue ouvir. Os resulta-
dos finais são apresentados num gráfico, e todo o processo pode ficar registrado num arquivo .log.
Pode especificar no programa a frequência mínima e máxima, assim como o número de frequências intermediárias. A variação na escala de frequências é logarítmica.
Calibração
Para que as suas medidas sejam exatas (den- tro do possível), é necessário efetuar duas calibrações. A primeira consiste em deter- minar a relação entre o sinal digital enviado
Testador de nível
de audição para PC
Como está a sua audição?
O circuito aqui descrito destina-se somente a fins recreativos ou educacionais, e fornece apenas resultados aproxi- mados. Se suspeita que tem algum problema de audição deve consultar um médico especialista.
