KiT de Automação Open Hardware - Montagem & Testes

Automação Open Hardware
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Olá caro leitor, neste segundo artigo daremos continuidade ao detalhamento do KiT de Automação Open Hardware. O primeiro artigo foi detalhado o circuito elétrico do hardware. Neste artigo será detalhado o layout da placa de circuito impresso (PCI), apresentação do Kit montado e os primeiros testes realizados com a placa.

 

Layout do Kit de Automação

 

Como o objetivo deste kit de Automação é ser acessível, um dos requisitos do projeto é utilizar componentes de fácil aquisição. Com isso, ficou determinada a utilização de componentes PTH (Plated Through Holes), para facilitar o usuário que queira montar a sua própria placa.

 

A ferramenta utilizada para o desenvolvimento do hardware foi o Proteus 8.1. O hardware foi desenvolvido obedecendo as boas práticas de confecção de placa, que podem ser encontradas no artigo 10 mandamentos da PCB produzido pelo Francesco Sacco.

 

O layout da placa é dividido em blocos, alimentação, circuito analógico, circuito digital, comunicação e de acionamento de carga. Isso é feito para evitar qualquer tipo de interferência ou ruído entre um circuito e outro.

 

Montagem do Kit de Automação

 

As placas confeccionadas pela empresa Mazza G-TEC possui uma limitação técnica, as vias não são metalizadas. Isso implica que no momento de soldar requer um nível maior de atenção no processo. Para os Circuitos Integrados (CI), resistores, capacitores cerâmicos e diodos é necessário soldar nas faces superior e inferior da placa, para garantir a continuidade do circuito elétrico.

 

A seguir imagem do KiT de Automação Open Hardware montado.

 

Kit de Automação Open Hardware Montada
Figura 1 - Kit de Automação Open Hardware Montada

 

Teste do Hardware

 

Após a etapa de montagem da placa, deu-se início ao processo de teste com o hardware. O primeiro teste foi de continuidade, utilizando um multímetro. Este teste é para certificar a continuidade do circuito elétrico e checar a existência de curto circuito.

 

A segunda fase de teste é conferir os níveis de tensão elétrica da placa. Nesta etapa utilizei uma fonte de alimentação e multímetro. Realizei as medidas de tensão nos seguintes pontos: pino entrada e saída do regulador de tensão; e pinos de alimentação de cada CI. Uma vez certificado que na placa não existe nenhum curto circuito, que todas as tensões estão corretas e que todos os CIs estão com as tensões de alimentação corretas, inicio a terceira fase de teste.

 

A terceira fase de teste é com uma ferramenta de desenvolvimento, no meu caso utilizei uma Freedom Board, mas pode ser feita com qualquer uma compatível com o KiT de Automação. Criei algoritmo para acionar os reles e as saídas digitais. Para entradas digitais foi desenvolvido um algoritmo para ler as entradas e em seguida foi aplicado sinal em cada entrada. Para o circuito analógico também foi criado algoritmo dos canais ADC (conversor analógico-digital) e em seguida foi aplicado sinal em cada entrada analógica da placa.

 

Por fim chegamos ao bloco de comunicação do KiT de Automação. Como já sabemos, o kit possui duas opções de comunicação: RS232 e RS485. Então fez-se necessário utilizar alguns conversores: cabo conversor USB – Serial RS232 e cabo conversor USB – Serial RS485. Para realizar o teste foi criado algoritmo que envia e recebe dados pela porta serial.

 

Segue a imagem do Kit de Automação realizando os testes funcionais:

kitteste
Figura 2 - Realizando teste com o Kit de Automação Open Hardware

 

Melhorias

 

Após o processo de montagem e de testes foram identificadas diversas melhorias no circuito elétrico e no layout do hardware. As melhorias aqui citadas já foram implementadas e já estão disponívelis no diretório do GitHub.

 

A primeira melhoria identificada é a alimentação dos acopladores óticos do circuito das entradas digitais, sendo que os pinos do coletor dos acopladores óticos eram alimentados com 5V. Para as plataformas de desenvolvimento, essa tensão de entrada não oferece nenhum problema, porém, para as plataformas que trabalham com uma tensão de entrada menor, corre-se o risco de causar algum problema. A solução adotada foi adicionar um "jumper", onde o usuário pode escolher a tensão de alimentação dos acopladores óticos (5V ou 3,3V).

 

Acopladores ópticos com as melhorias implementadas
Figura 3 - Acopladores ópticos com as melhorias implementadas

 

Outro ponto de melhoria que foi identificado é a alimentação do circuito analógico, sendo que a tensão de alimentação deste circuito era de 5V. Como citado na melhoria anterior, isso pode ocasionar algum problema paras plataformas de desenvolvimento que não trabalham com essa tensão. A solução foi semelhante ao do circuito de entradas digitais, adicionar um "jumper" para selecionar a tensão de alimentação do circuito analógico (5V ou 3,3V).

 

Circuito analógico com as melhorias implementadas
Figura 4 - Circuito analógico com as melhorias implementadas

 

Além dos pontos citados anteriormente, foram feitas algumas alterações no circuito elétrico, como correções dos valores de alguns resistores.

 

O layout também passou por algumas alterações, no intuito de melhorar a disposição dos componentes para facilitar o usuário no momento da montagem da placa.

 

Licença

 

Esse projeto foi publicado sob a licença Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International Public License.

 

O Embarcados não tem qualquer compromisso comercial com esse projeto, sendo assim não nos responsabilizamos pela garantia de funcionamento ou pela fabricação de placas. A Empresa Mazza G-Tec apenas apoiou no desenvolvimento do protótipo, não assumindo nenhum compromisso comercial para a venda das placas, junto ao Embarcados. Sendo assim, para confecção de mais placas a negociação deve ser feita diretamente com a Empresa, sem envolvimento do Embarcados ou desenvolvedor do projeto. Devem ser respeitadas as licenças de publicação do projeto. 

 

Conclusão

 

O Kit de Automação funcionou de maneira satisfatória, com a placa em mãos foi possível realizar todos os testes necessários, foi possível identificar os pontos positivos e negativos. Para aqueles que forem confeccionar a sua placa é recomendado sempre utilizar a versão mais atualizada presente no repositório do projeto no GitHub.

 

No meu GitHub também é possível encontrar a biblioteca desenvolvida para Freedom Board KL25Z para o KiT de Automação, que será explicada com maior detalhe nos próximos artigos.

 

Nos próximos artigos, além de explicar sobre a biblioteca citada acima, vamos explorar as possíveis aplicações com o KiT de Automação Open Hardware.

 

Como se trata de um projeto aberto, eu e toda a equipe de articulistas do Embarcados convidamos a todos a colaborar com o projeto, sendo corrigindo e melhorando o hardware, ajudando a criar bibliotecas de software para diferentes plataformas de desenvolvimento, utilizando a placa em seus projetos, ou simplesmente divulgando e compartilhando o projeto.

 

Vamos criar uma comunidade de Open Hardware e Open Source forte aqui no Brasil!

 

Apoio

 

Para a confecção da PCI para o protótipo desse projeto contamos com o apoio da Mazza G-Tec, uma empresa focada para confecção de circuitos exclusivos, ou pequenas quantidades para protótipos e projetos com um bom custo benefício. 

 

Referências

Biblioteca FRDM-KL25Z

KiT de Automação - GitHub

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Evandro Teixeira
Desenvolvedor de Sistemas Embarcados. Sou formado Técnico em Instrumentação e Automação Industrial/Mecatrônica pelo Colégio Salesiano Dom Bosco de Americana-SP, cursei o Engenharia Elétrica com Ênfase em Eletrônica pela UNISAL Centro Universitário Salesiano de São Paulo e atualmente estou cursando Superior de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas pela UNIP Universidade Paulista.