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KiT de Automação Open Hardware

KiT de Automação
Este post faz parte da série KiT de Automação Open Hardware. Leia também os outros posts da série:

Hoje, com a facilidade de encontrar placas de prototipagem no mercado, ficou fácil você automatizar sua casa e alguns processos do seu dia a dia. Você pode facilmente criar um projeto para ligar sua cafeteira remotamente, ou receber uma notificação de um evento em sua casa.

Além disso, o desenvolvimento de projetos open hardware permite que diversas pessoas contribuam para novos projetos e aplicações.

É com grande satisfação que o Embarcados apresenta o KiT de Automação, que é um projeto open hardware desenvolvido pela equipe de articulistas do Embarcados.

A seguir serão apresentados todos os detalhes do esquemático desse projeto. 

Hardware 

O KiT de Automação foi desenvolvido para ser compatível com os Arduinos UNO e NANO. O kit possui 6 saídas a reles, 4 saídas digitais com acopladores ópticos, 4 entradas digitais com acopladores ópticos, 3 entradas analógicas e comunicação serial (RS-232 ou RS-485).

A ferramenta utilizada para criar o hardware do projeto foi o Proteus 8. Os arquivos estão disponíveis em diretório no GitHub. Neste diretório, além do projeto do Proteus, possui também arquivo PDF com o Circuito ElétricoBill Of Materials e arquivos Gerber para confecção da placa. O projeto está sob a licença Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License. A figura 1 exibe o pinout do kit de Automação:

KiT de Automação
Figura 1 - Pinout do KiT de Automação

Entradas Analógicas 

As entradas analógicas estão disponíveis nos conectores J8, J9 e J10. O circuito analógico contém amplificadores operacionais LM358 (facilmente substituível por LT1013). A entrada do conector J9 possui ainda circuito para o ajuste de OFFSET. Este circuito pode ser habilitado através do “jumpers” JP4 e JP7. 

A tensão de operação do circuito analógico é 3V a 5V. Para as entradas analógicas foi adicionado o diodo TVS (Transient Voltage Suppressor) P6KE6V8CA, e possui uma tensão de ruptura de 6V.

A tabela a seguir exibe as entradas analógicas e as respectivas ligações nos Arduinos.

Tabela 1 - Demonstra os conectores do KiT com os conectores do Arduino 

KiT de AutomaçãoArduino UNO R3Arduino NANO
J10A0A2
J9A2A4
J8A1A3
Circuito Analógico do KiT de Automação
Figura 2 - Circuito Analógico

O conector J5 é destinado para selecionar fonte de alimentação do circuito analógico, fonte alimentação externa ou interna.

Circuito Analógico e de ajuste de OFF
Figura 3 - Circuito Analógico e de ajuste de OFF

Entradas Digitais 

As entradas digitais estão disponíveis nos conectores J15 e J16. O circuito digital contém acopladores ópticos EL817. A seguir é apresentada uma tabela com as entradas digitais e as respectivas ligações nos Arduinos.

A tensão de entrada é de 3V a 5V. Entradas digitais contêm diodos de TVS P6KE13CA, e o mesmo possui uma tensão de ruptura de 13V.

Tabela 2 - Demonstra os conectores do KiT com os conectores do Arduino

KiT de AutomaçãoArduino UNO R3Arduino NANO
In D0D9D9
In D1D8D8
In D2D7D7
In D3D6D6
Circuito de entradas digitais 
Figura 4 - Circuito de entradas digitais

Saídas Digitais

As saídas digitais estão disponíveis nos conectores J12, J13 e J14. O circuito digital contém acopladores ópticos EL817. A seguir é apresentada uma tabela com as saídas digitais e as respectivas ligações nos Arduinos.

A tensão de operação do circuito de saída digital é 3V a 12V. Para as analógicas entradas foi adicionado o diodo TVS P6KE13CA, e possui uma tensão de ruptura de 13V.

Tabela 3 - Demonstra os conectores do KiT com os conectores do Arduino

KiT de AutomaçãoArduino UNO R3Arduino NANO
Out D0D5D5
Out D1D4D4
Out D2D3D3
Out D3D2D2
Circuito de saídas digitas 
Figura 5 - Circuito de saídas digitas

Saídas a Relés 

As saídas a relés, que podem ser usadas para acionamento de cargas, estão disponíveis nos conectores J17, J18, J19, J20, J21 e J22. A seguir é apresentada uma tabela com as saídas a reles e as respectivas ligações nos Arduinos.

Tabela 4 - Demonstra os conectores do KiT com os conectores do Arduino 

KiT de AutomaçãoArduino UNO R3Arduino NANO
Relé 1A5A0
Relé 2A4A1
Relé 3D13D13
Relé 4D12D12
Relé 5D11D11
Relé 6D10D10
Disposição do conector do relé 
Figura 6 - Disposição do conector do relé

O kit disponibiliza ao usuário duas opções para comunicação RS232 e RS485, que são selecionadas através dos “jumpers” JP1 e JP2.

O barramento RS-232 esta disponível no conector DB9 J11. O seu circuito conta com o componente MAX232.

A comunicação com RS-485 está disponível no conector J26. Em seu circuito conta com o componente MAX485 (facilmente substituível por MAX487). Os “jumpers” JP5 e JP6 são utilizados para adicionar ou não o “Terminador” ao barramento de comunicação.

Circuito de comunicação serial 
Figura 7 - Circuito de comunicação serial

Fonte de Alimentação

Alimentação do KiT de Automação é feita através do conector J24, onde o pino 1 é GND e pino 2 é POWER. O circuito da alimentação externa possui um diodo de proteção, caso o usuário venha inverter a polaridade.

A tensão de alimentação é de 12V. O componente que possui maior influência para determinar a tensão do hardware são os relés. O circuito de alimentação conta também com regulador de tensão de 5V, que é o CI (Circuito Integrado) 7805.

Circuito da fonte de alimentação 
Figura 8 - Circuito da fonte de alimentação

LEDs de Sinalização 

O Kit de Automação conta com diversos LEDs no hardware, a fim de auxiliar o usuário no desenvolvimento de sua aplicação. Os LEDs estão presentes no circuito de alimentação, nas linhas de acionamento dos relés e nas entradas e saídas digitais

Proteção

Para a proteção o hardware contém diversos diodos TVS nas entradas e saídas. Assim, as entradas do kit ficam protegidas de qualquer tensão acima do limite especificado, evitando que o mesmo possa se danificar.  

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 não se limita apenas à utilização com os Arduino UNO e NANO, o usuário pode e deve estar utilizando qualquer plataforma de desenvolvimento que seja baseada no “pinout” do Arduino. (Freedom Board, Intel Galileo e entre outras).

O hardware é indicado tanto para aplicações simples de automação industrial e residencial. Pois o KiT de Automação dispõe de entradas analógicas ideais para realizar leituras de sensores, entradas e saídas digitais galvanicamente isoladas, relés para acionamento de cargas e comunicação serial RS-232, RS-485.

Nos próximos artigos serão apresentados o layout da placa e o protótipo inicial do projeto.

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. 

Links para o projeto

Diretório do GitHub  

Circuito Elétrico

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Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

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joao
joao
28/09/2018 19:08

ola voce poderia me enviar o circuito eletrico no formato que abra no proteus

olney joner
olney joner
14/03/2018 01:02

OLá Evandro, antes de mais nada parabéns pelo trabalho
meu estou com dificuldade de abrir no proteus 8 ou 8.5
ambos dão erro saberia me informar porque
Obrigado

luis
luis
12/02/2018 17:12

hola como esta me puede pasar el ciruito pcb y los materiales loq uiero armar, saludos de la paz bolivia, mi coorreo es: [email protected]

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