29/07/2014

Placa de desenvolvimento "PICop"

PICop é uma placa de desenvolvimento baseada no micro-controlador PIC18F2450 da Microchip. Apesar de ter algumas semelhanças em relação às suas predecessoras PICcell, PICant e PICtree, esta nova placa possibilita o desenvolvimento de aplicações USB ou USART. Para além do conector USB, a PICop tem 18 pinos de E/S, cabeça de programação com suporte LVP e cristal de 20MHz para uma operação precisa. Em suma, trata-se de uma ferramenta de desenvolvimento muito versátil.

Comparativamente às placas de desenvolvimento anteriores, o circuito introduz alguns elementos novos. O cristal X1 fornece uma base de tempo de 20MHz ao micro-controlador, tendo C3, C4 e R1 os valores adequados para garantir a estabilidade do oscilador. É de salientar que, com as definicões do prescaler e do postscaler da PLL correctas, esta base de tempo permite a operacão do módulo USB do PIC18F2450 em full speed e em low speed. O conector USB está ligado ao micro-controlador através de um par diferencial, cuja impedância característica de 93,7Ω está dentro dos limites da especificação USB (90Ω±15%). Note que a alimentação do circuito nunca é feita via USB, sendo que a tensão proveniente do host (V_bus) é detectada pelo pino RC2 do micro-controlador por intermédio do resistor R4, servindo R3 apenas como resistor de carga.

Apesar destas diferenças, existem elementos em comum que convém mencionar: o condensador C1 estabiliza a tensão de alimentação do micro-controlador, ao passo que R2 é um resistor de pull-up necessário à programação. Tal como nas demais placas de desenvolvimento, a proveniência da tensão de alimentação pode ser seleccionada através de JP1.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador cerâmico multi-camada 470nF 10V (0805);
C3/4 – Condensador cerâmico multi-camada 27pF 10V (0805);
IC1 – Micro-controlador PIC18F2450 (PIC18F2450-I/ML);
J1 – Conector header macho de 6 pinos 90°;
J2/3 – Conector header macho de 10 pinos;
J4 – Conector USB Hirose UX60-MB-5S8;
JP1 – Conector header macho de 3 pinos (com shunt);
R1 – Resistor de filme espesso 390Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 10KΩ±5% 1/8W (0805);
R3/4 – Resistor de filme espesso 100KΩ±5% 1/8W (0805);
X1 – Cristal CTS 406C35E20M0000.

O layout está disponível nos formatos brd (Eagle 6.5.0) e Gerber. Quanto à encomenda da placa, o serviço de fabrico a escolher deve admitir layouts de quatro camadas com furação a partir de 0,5mm. Nesse sentido, recomendo o OSH Park, uma vez que o layout está optimizado para as especificações deste serviço.

A montagem deste projecto requer equipamento especializado e alguma experiência. Todos os componentes SMD devem ser soldados por refusão com ar quente, sendo que os primeiros a serem soldados são os da face superior, pois alguns desses componentes requerem mais calor. Os componentes SMD da face inferior devem ser soldados à posteriori, aplicando o calor estritamente necessário e no tempo mais curto possível, por forma a impedir a difusão excessiva de calor para a outra face. Os componentes through-hole soldam-se em último lugar pelo processo usual.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://app.box.com/s/1bk6qzwxb3sfl0v41h4y
Diagrama do circuito (Eagle 6.5.0 sch): http://app.box.com/s/q4e7bcogus2c6tbvte1t
Layout da placa (Eagle 6.5.0 brd): http://app.box.com/s/j5c7mtt4sj0twg6o1s9q
Ficheiros Gerber: http://app.box.com/s/o7yzxb7a87ko51t2wst3
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/ob326jitz070qwvpdwhu
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/xyzc3qukmn1rprci833a
Projecto no OSH Park: http://oshpark.com/shared_projects/7pMcczyS

08/07/2014

Circuito regulador de tensão CRT5V

O CRT5V é um circuito regulador de tensão especificamente desenhado para funcionar com placas de ensaio. Fornecendo uma tensão de 5V e uma corrente máxima de 1A, é adequado para alimentar a maioria dos circuitos digitais. Pode ser alimentado por fontes não reguladas de 9 a 12V. Além disso, a corrente necessária varia de acordo com a corrente consumida pela carga, o que permite alguma flexibilidade quanto à escolha de uma fonte de alimentação com menor ou maior capacidade.

Parâmetros de funcionamento:
– V_{d. mín.} = 7,84V
– V_{d. máx.} = 13,2V
– I_{L max.} = 1A

Características eléctricas:
– I_d. (I_L. = 0A) = 21,78mA
– P (V_d. = 9V, I_L = 0A) = 196mW
– P (V_d. = 12V, I_L = 0A) = 261,3W

De concepção simples, o circuito tem como elemento central um regulador de tensão 7805. O condensador C1 filtra o ruído na tensão de entrada, ao passo que C2 serve para estabilizar a tensão de saída do regulador. A presença desta última tensão é assinalada por D3, um díodo emissor de luz, servindo R1 para limitar a corrente que o atravessa.

No entanto, e apesar da sua simplicidade, este circuito conta com diversas medidas de protecção. O díodo D1 protege o regulador contra inversões de polaridade na alimentação. Por seu turno, D2 protege o regulador caso a tensão à saída do mesmo ultrapasse a tensão na sua entrada (o que acontece, por exemplo, quando se alimenta uma carga capacitiva e a alimentação é cortada). Por fim, D4 é um díodo de roda livre cujo propósito é proteger a saída do regulador contra picos de tensão vindos de cargas indutivas.

Lista de componentes:
C1 – Condensador electrolítico 10µF 25V;
C2 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
D1 – Díodo rectificador 1N5400;
D2 – Díodo rectificador 1N4001;
D3 – LED vermelho;
D4 – Díodo de comutação rápida 1N4150;
HS1 – Dissipador passivo de 4,8°C/W;
IC1 – Regulador de tensão 7805 (LM7805/µA7805);
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2/3 – Conector header macho de 2 pinos;
R1 – Resistor de carvão 180Ω±5% 1/8W.

Tal como em projectos anteriores, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 6.5.0) e Gerber. A montagem deste projecto não requer ferramentas ou processos especiais. Todavia, para além do típico ferro de soldar de 25W, é necessário um segundo ferro de 60W para soldar o dissipador. Em alternativa, pode simplesmente usar uma estação de soldar com ajuste de temperatura ou de potência.