Escola Secundária Afonso Lopes...
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Escola Secundária Afonso Lopes VieiraCurso Profissional de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações
2009/2012
Robô Móvel Autónomo
Relatório da Prova de Aptidão Profissional
Miguel Pereira Crespo Silva, N.º 18348, 3.º ET
Leiria, junho de 2012
Escola Secundária Afonso Lopes VieiraCurso Profissional de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações
2009/2012
Robô Móvel Autónomo
Relatório da Prova de Aptidão Profissional
Miguel Pereira Crespo Silva, N.º 18348, 3.º ET
Orientador – Paulo Manuel Martins dos Santos
Coorientadora – Judite de Jesus Rosa Judas da Cunha Vieira
Leiria, junho de 2012
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Dedicatória
Dedico este trabalho aos professores, pela ajuda prestada que tornou possível a realização
deste projeto, sem ela não teria conseguido chegar ao nível a que chegou. À minha família
pelo apoio que me deu nos momentos mais difíceis e que acreditou sempre em mim e nas
minhas ideias. E à escola no papel fundamental que teve em proporcionar as condições
materiais para a realização deste projeto.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Agradecimentos
Ao diretor da escola, Dr. Pedro Biscaia, pela colaboração prestada ao longo do curso.
À Dr.ª Judite Vieira, ex-presidente do conselho executivo, pela abertura deste curso.
Ao Dr. Paulo Santos, diretor do curso, por todo o apoio que nos deu ao longo destes três anos.
A todos os diretores de turma, por tudo aquilo que passaram connosco.
À empresa João Cunha Vieira Lda. que me acolheu no estágio, pelo apoio prestado, pelo
tempo que lá passei e por aquilo que aprendi. Nesta empresa, descobri muito sobre o mundo
do trabalho, pelo que lhes serei eternamente grato.
À minha família, pelo apoio que me tem dado ao longo deste tempo.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Índice geral
Dedicatória...................................................................................................................................i
Agradecimentos..........................................................................................................................ii
Índice geral................................................................................................................................iii
Outros índices............................................................................................................................iv
Índice de figuras....................................................................................................................iv
Índice de tabelas....................................................................................................................iv
Resumo........................................................................................................................................v
Palavras-chave........................................................................................................................v
1.Introdução...............................................................................................................................1
1.1.Apresentação de ideias e linhas fundamentais................................................................1
1.2.Objetivos a alcançar........................................................................................................1
1.3.Estrutura do relatório.......................................................................................................2
2.Desenvolvimento....................................................................................................................3
2.1.Fundamentação do projeto..............................................................................................3
2.2.Métodos e técnicas utilizadas........................................................................................11
2.3.Execução do projeto......................................................................................................11
3.Conclusão..............................................................................................................................24
Bibliografia...............................................................................................................................25
Anexos......................................................................................................................................26
Anexo 1 – Folhas de dados dos principais componentes.....................................................27
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Outros índices
Índice de figuras
Figura 1: Pato mecânico de Vaucanson.......................................................................................3
Figura 2: Roy J. Wensley e a sua criação robótica......................................................................4
Figura 3: Robô autónomo de Grey Walter..................................................................................5
Figura 4: As várias versões evolutivas do robô Asimo da Honda...............................................6
Figura 5: Sonny (robô) e Will Smith (humano) protagonista no filme Eu, Robô de 2004.........6
Figura 6: Sensores indutivos para aplicações industriais............................................................9
Figura 7: Sensores de ultrassons, ou sonares, montados num robô..........................................10
Figura 8: Esquemático do robô elaborado em EAGLE............................................................12
Figura 9: Desenho da placa de circuito impresso para os sensores de pista.............................15
Figura 10: Disposição dos componentes na placa de circuito impresso para os sensores de
pista...........................................................................................................................................16
Figura 11: Vista lateral anterior do protótipo desenvolvido......................................................16
Figura 12: Vista lateral posterior do protótipo desenvolvido....................................................17
Figura 13: Pormenor da fixação de um microinterruptor ao para-choques..............................17
Figura 14: Pormenor da montagem na base do robô da placa de circuito impresso dos sensores
de pista......................................................................................................................................18
Índice de tabelas
Tabela 1 – Lista de material......................................................................................................14
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Resumo
Este projeto visa a construção de uma plataforma robótica móvel autónoma para fins
didáticos.
O robô desloca-se no campo seguindo uma faixa escura em fundo claro, para tal é
apetrechado com sensores óticos colocados na sua parte inferior. O controlo é feito através de
um microcontrolador PICAXE-28X1. A tração é assegurada ou por dois motores de corrente
contínua alimentados e comandados através da ponte em H L298 protegida por díodos de roda
livre, ou alternativamente por dois servomotores de rotação contínua. A alimentação do robô é
feita por pilhas recarregáveis de hidreto metálico de níquel (Ni-MH) de 2000 mAh. O robô irá
possuir três rodas, duas motrizes e uma de apoio de forma a assegurar estabilidade. Existem
ainda dois microinterruptores montados no para-choques frontal do robô a fim de se detetarem
colisões com obstáculos.
Palavras-chave
Robô, microcontrolador, robótica, sensores óticos
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
1. Introdução
A robótica está cada vez mais presente nas nossas vidas. Em nossa casa, por exemplo, há
diversos tipos de robôs como: forno de cozer pão, torradeira, forno micro-ondas, máquina de
lavar roupa/loiça, etc.
Nas indústrias, as máquinas substituem as pessoas em várias tarefas visando o aumento da
produtividade, porém necessitam de manutenção e não substituem as relações humanas.
Os robôs têm autonomia e são capazes de exercer tarefas sem a necessidade de uma constante
supervisão humana. Eles são equipados com diversos tipos de sensores tais como câmaras,
bússolas, sensores de proximidade e de contacto que lhes permitem perceber o que está a
acontecer à sua volta e tomarem as decisões certas.
O estudo da robótica baseia-se em aprender todos os benefícios que a tecnologia nos oferece
e, além disso, na escola promove o estudo multidisciplinar, nas áreas da física, biologia,
matemática, etc.
1.1. Apresentação de ideias e linhas fundamentais
Eu escolhi este projeto porque achei interessante a ideia de fazer um robô e porque o
professor também achou bem e me apoiou. Ter uma noção básica sobre robôs, conhecer a
importância dos robôs nos dias de hoje e no futuro, porque estão mais presentes nas nossas
vidas – em casa e no trabalho – e porque são autónomos e capazes de fazerem sozinhos as
coisas. Enfim, em aprender todos os benefícios que as tecnologias robóticas nos oferecem em
termos de oportunidade de vida.
1.2. Objetivos a alcançar
Com este projeto pretendi aprender mais sobre os microcontroladores, mais especificamente
sobre o PICAXE-28X1. Conhecer como funcionam os dispositivos óticos, nomeadamente os
díodos emissores de luz infravermelha e fototransístores. Conseguir comandar
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
eletronicamente motores de corrente contínua e servomotores e conhecer os principais aspetos
mecânicos.
1.3. Estrutura do relatório
Este relatório começa com a dedicatória às pessoas que me apoiaram ao longo deste tempo,
seguem-se-lhe os agradecimentos a quem me apoiou ao longo do curso, o índice geral, o
índice das figuras e o das tabelas, um breve resumo do projeto e as palavras-chave para
pesquisa futura.
Depois vem o capítulo da introdução, onde essencialmente apresento as ideias base, os
objetivos a alcançar e descrevo a estrutura deste relatório.
Segue-se o capítulo do desenvolvimento, onde inicialmente apresento uma curta retrospetiva
histórica sobre robótica, bem como alguns aspetos mais relevantes sobre robôs. Seguidamente
refiro os métodos e técnicas utilizadas na execução do projeto.
Finalmente, no capítulo da conclusão, faço uma reflexão sobre o trabalho realizado e
apresento as principais dificuldades encontradas e a forma de as superar.
A este relatório anexam-se ainda as folhas de dados dos principais componentes utilizados
neste trabalho.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
2. Desenvolvimento
Neste capítulo irei inicialmente apresentar uma curta retrospetiva histórica sobre robótica,
bem como alguns aspetos mais relevantes sobre robôs. Seguidamente, apresentarei os
métodos e técnicas utilizadas na execução deste projeto.
2.1. Fundamentação do projeto
A história dos robôs surgiu nos primórdios da história, quantos os mitos falavam de
mecanismos que ganhavam vida.
Na civilização grega, aparecem os primeiros modelos de robôs encontrados e que eram
figuras com aparência humana ou animal que usavam sistemas de pesos e bombas
pneumáticas.
De seguida, apresentam-se por ordem cronológica alguns factos relevantes:
310-250 a. C. – O inventor e filósofo Ctesibiuis de Alexandria foi um dos mais antigos
engenheiros precursores da robótica, desenvolvendo equipamentos hidráulicos.
1495 – Leonardo da Vinci desenvolveu o primeiro robô humanoide.
1738 – Foi criado o primeiro robô funcional por Jacques de Vaucanson, que fez um androide
que tocava flauta, assim como um pato mecânico que comia e defecava.
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Figura 1: Pato mecânico de Vaucanson
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1818 – Mary Selley aos 19 anos escreveu o clássico Frankstein, um famoso estudante que
conta a história de Victor Frankenstein, um estudante de ciências naturais que constrói
um monstro no seu laboratório.
1922 – A palavra robô, em inglês robot, foi utilizada pela primeira vez numa peça de teatro
chamada R.U.R (Rossum's Universal Robots | Robôs Universais Rossum) criado pelo
checo Karel Capek. A origem da palavra robô tem origem na palavra Checa “Robota”,
que significa trabalho duro.
1924 – Surgiu o primeiro modelo de robô mecânico, criado por Roy J. Wensley, era um
pequeno robô de aspeto humano capaz de realizar ações emitidas pelo seu operador.
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Figura 2: Roy J. Wensley e a sua criação
robótica
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
1937 – Surge o Elektro que obedecia a comandos de voz, podia andar, mover a cabeça, falar e
possuía sensores fotoelétricos que permitia que os seus olhos distinguissem as cores
vermelho e verde.
1941 – O cientista e escritor Isaac Asimov popularizou o termo robôs, através dos seus contos
sobre a robótica.
1948 – O primeiro robô autónomo eletrónico foi criado por Grey Walter na Universidade de
Bristol, na Inglaterra.
1950 – Isaac Asimov no seu livro intitulado “I, Robot”, criou as três Leis Fundamentais da
Robótica, que são:
Lei 1 – Um robô não deve fazer mal a um ser humano, ou por omissão, permitir
que um ser humano sofra algum dano;
Lei 2 – Um robô deve obedecer às ordens dadas pelos humanos, exceto se essas
ordens puserem em causa a primeira lei;
Lei 3 – Um robô deve proteger a sua existência desde que essa proteção não
comprometa a satisfação das duas primeiras leis.
1981 – O engenheiro Takeo Kanade desenvolve o primeiro braço mecânico com motor
instalado diretamente nas junções do braço.
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Figura 3: Robô autónomo de Grey Walter
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
2000 – É lançado o famoso Asimo, pela Honda Motor Company.
No século XXI, os robôs irão tornar-se reais e perspetiva-se o surgimento de robôs
inteligentes. Uma melhor compreensão das interações entre os robôs e os homens é abordada
em filmes recentes como A.I. Inteligência Artificial (2001) de Steven Spielberg e Eu, Robô
(2004) de Alex Proyas.
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Figura 4: As várias versões evolutivas do robô Asimo da Honda
Figura 5: Sonny (robô) e Will Smith (humano)
protagonista no filme Eu, Robô de 2004
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
O robô é um dispositivo, ou grupo de dispositivos, eletromecânicos ou biomecânicos capazes
de realizar trabalhos de maneira autónoma, pré-programada, ou através de controlo humano.
São utilizados na realização de tarefas em locais mal iluminados, ou na realização de tarefas
sujas ou perigosas para os seres humanos.
Relativamente às vantagens dos robôs, destacam-se:
• Possuir capacidades sobre-humanos.
• Serem muito ágeis.
• Nunca se cansarem mantendo-se completamente operacionais ininterruptamente
durante 24 horas por dia.
• Maior qualidade dos produtos.
• Maior rapidez na produção.
• Baixar os custos de produção.
• Produção ininterrupta.
Quanto às desvantagens dos robôs, são:
• Terem de obedecer a alguém.
• Serem vulneráveis a vírus de computador.
• Diminuírem os números de empregos de baixa especialização disponíveis para a
população em geral.
• Ao longo do seu tempo de vida vão perdendo eficácia.
Os robôs executam tarefas através de atuadores elétricos, pneumáticos ou hidráulicos,
produzindo sons, acendendo elementos luminosos ou mostradores, movendo braços, abrindo
ou fechando garras ou pinças robóticas ou realizando o seu próprio deslocamento no espaço
envolvente.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
As tarefas mais executadas pela grande maioria dos robôs existentes na indústria são a
locomoção e a manipulação de objetos, permitindo assim dividir os robôs em duas categorias
– robôs móveis e manipuladores robóticos.
Um sensor é um dispositivo que mede o valor de uma grandeza física, como, por exemplo, a
temperatura, a velocidade, a distância, a pressão, etc.
Os robôs que trabalham inseridos em ambientes reais, estáticos ou dinâmicos, estão dotados
de sensores que permitem adquirir informação sobre o ambiente que os rodeia e sobre o seu
próprio estado interno.
Os sensores de um robô podem ser agrupados em duas categorias principais – internos e
externos. Os sensores internos fornecem informação sobre os parâmetros internos do robô,
por exemplo, avaliam o nível de carga das baterias, a posição ou velocidade de uma roda ou o
ângulo de uma junta. São exemplos de sensores internos os potenciómetros, os codificadores,
os taquímetros, os sensores inerciais (acelerómetros, giroscópios, inclinómetros e bússolas).
Os sensores externos lidam com a observação de aspetos do mundo exterior ao robô, são
exemplo: sensores de contacto, sensores de proximidade, sensores de força, sensores de visão,
sensores de distância, sensores laser, sensores de ultrassons, sensores de infravermelhos e
sensores químicos.
A maior parte dos robôs utilizados é do tipo convencional, que necessitam unicamente de
sensores internos, tais como: codificadores óticos do tipo incremental ou absoluto,
potenciómetros multivoltas, tacómetros, etc. Os codificadores óticos incrementais estão entre
os sensores mais utilizados.
Sensores biológicos
Todos os organismos vivos são dotados de sensores, com funções similares àquelas dos
dispositivos descritos acima. São células biológicas especializadas, sensíveis a estímulos
específicos, tais como: luz; movimento; temperatura; campos magnéticos; gravidade;
humidade; vibração; pressão; campos elétricos; som; e outros aspetos físicos ambientais.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Sensores de proximidade
Os sensores de distância referidos anteriormente estimam a distância entre o sensor e um
determinado objeto. Os sensores de proximidade, por outro lado, têm geralmente uma saída
digital (On/Off) que indica a presença de um objeto a uma distância pré-definida.
Os sensores indutivos baseiam-se na variação da indutância devido à presença de materiais
metálicos e estão entre os mais utilizados nos sensores de proximidade industriais. Os
sensores de efeito Hall baseiam-se na relação entre a voltagem entre dois pontos de um
material condutor ou semicondutor e o campo magnético existente nesse material. Quando
atuam isolados estes sensores apenas podem detetar objetos magnetizados.
Contrariamente aos sensores indutivos que apenas detetam materiais ferromagnéticos, os
sensores capacitivos são potencialmente capazes de detetar todos os materiais sólidos e
líquidos. Estes sensores são baseados na mudança de capacitância induzida das superfícies
que se aproximam do sensor.
Os sensores ultrassónicos não se restringem às aplicações dos sensores referidos
anteriormente e a sua forma de funcionamento é em tudo semelhante ao dos sensores de
distância anteriormente referidos.
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Figura 6: Sensores indutivos para aplicações
industriais
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Os sensores de proximidade óticos detetam a proximidade dos objetos através da propagação
de um feixe luminoso desde o emissor até ao recetor. Neste caso, à semelhança do que
acontece no método da triangulação, é emitido um raio de luz por um emissor sendo esse raio
refletido pelo objeto até ao recetor. A comparação entre os cones de luz formados no emissor e
recetor permite depois determinar a existência ou não de um objeto próximo do sensor,
inclusivamente medir com rigor a distância a que se encontra.
Sensores de toque
Os sensores de toque são usados para obter informação relativa ao contacto entre o(s) braço(s)
do robô e os objetos do meio que o(s) circunda(m). A informação de toque pode ser usada, por
exemplo, para a localização e reconhecimento de objetos, bem como para controlar a força
exercida pelo(s) braço(s) num determinado objeto.
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Figura 7: Sensores de ultrassons, ou sonares, montados
num robô
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Os sensores de toque podem ser divididos fundamentalmente em duas categorias: digitais e
analógicos. Os sensores digitais, são dispositivos de contacto que funcionam basicamente
como microinterruptores, possuindo dois estados On/Off. Os sensores analógicos são
dispositivos cuja informação de saída se situa numa gama de valores, normalmente discreta. A
informação fornecida é pois mais completa permitindo uma melhor adequação do robô ao
mundo em que opera.
Sensores de Força e de Momento
Os sensores de força e de momento são usados principalmente para medir as forças de reação
geradas durante a interação do robô com os outros objetos. Por exemplo, os sensores das
junções nos braços dos manipuladores robóticos medem as componentes cartesianas da força
e do momento aplicados na junção e soma-os vetorialmente.
2.2. Métodos e técnicas utilizadas
Utilizei o software EAGLE da CadSoft para desenhar o esquemático e placa de circuito
impresso que suporta os sensores óticos de pista.
Para desenvolver o código-fonte para programação do microcontrolador PICAXE-28X1
utilizei primeiramente o Editor de Programas do PICAXE da Revolution Education em
ambiente Microsoft Windows XP Professional, depois do Natal de 2011, passei a utilizar o
LinAXEpad no sistema operativo Linux/Ubuntu.
Houve ainda a necessidade de recorrer à oficina de marcenaria da escola, para dar alguns
retoques na base de madeira do robô.
2.3. Execução do projeto
O esquemático desenvolvido para o robô encontra-se representado na figura 8.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
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Figura 8: Esquemático do robô elaborado em EAGLE
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Uma vez apresentado o esquemático convém aqui referir alguns componentes relevantes para
o bom funcionamento do robô.
O cérebro de todo o robô é o microcontrolador PICAXE-28X1, que é programado através de
uma simples ligação (X3) de três fios a uma porta série (RS-323) de um computador a correr
qualquer um dos sistemas operativos: Microsoft Windows; Mac OSX; ou Linux. O relógio do
sistema é baseado num cristal de quartzo de 4MHz.
Os sensores de pista são constituídos por LEDs (díodos emissores de luz) que emitem luz
infravermelha (invisível à vista humana), esta radiação emitida irá incidir sobre a superfície
onde o robô se move, dependendo da tonalidade de cor da superfície, uma parte será refletida,
indo atingir a abertura ótica dos fototransistores que assim alterarão a sua condução. Os sinais
elétricos assim obtidos serão aplicados às entradas – (menos) das várias secções do circuito
integrado amplificador operacional LM324 que decidirá em função do limiar definido através
da resistência ajustável R6 de 10kΩ.
A nível de sensores de entrada existem ainda dois microinterruptores (SWITCH1 e
SWITCH2) a serem montados no para-choques frontal do robô tendo em vista a deteção da
colisão com obstáculos. Estes sensores encontram-se ligados às entradas 2 e 3 do
microcontrolador.
Quanto aos atuadores, prevê-se a utilização de dois motores de corrente contínua comandados
pelas pontes L298 protegidas com díodos rápidos Schottky, ou então a utilização de dois
servomotores de rotação contínua, tendo sido esta última a solução testada e que apresentou
resultados bastantes satisfatórios.
Note-se ainda a existência de um besouro (SG1) destinado a produzir sinalização sonora com
forma de interação com os humanos.
A alimentação do robô é assegurada por 8 pilhas recarregáveis de hidreto metálico de níquel
(Ni-MH) de 2000 mAh ligadas em série, disponibilizando assim uma tensão nominal de 9,6V.
A regulação para os 5V, necessários à alimentação do microcontrolador e respetivos circuitos
adjacentes, é feita por um regulador de tensão integrado 7805, que durante os testes aparentou
aquecer bastante, necessitando assim de um dissipador térmico de dimensões adequadas.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Na tabela 1 encontra-se listado todo o material utilizado.
Tabela 1 – Lista de material
Item n.º Nome Quantidade Descrição/Valor
1 C1 1 Condensador eletrolítico de 100μF 25V
2 C2, C12 2 Condensador eletrolítico de 10μF 16V
3 C3, C4,
C5, C6,
C7, C8,
C11
7 Condensador cerâmico de 100nF
C9, C10 2 Condensador cerâmico de 22pF
4 D2, D2,
D3, D4,
D5, D6,
D7, D8
8 Díodo rápido Schottky 1N5822
5 IC1 1 Ponte em H dupla L298
6 IC2 1 Amplificador operacional quádruplo LM324
IC4 1 Regulador de tensão de 5V – 7805
U1 1 Microcontrolador PICAXE-28X1
T1, T2,
T3, T4
4 Fototransístor BP103
LED1,
LED2,
LED3,
LED4
4 LED Ø5mm de infravermelhos
Q1 1 Cristal de quartzo de 4MHz
R1, R2,
R3, R4
4 Resistência de 100Ω 1/4W
R5, R7,
R8, R9
4 Resistência de 68kΩ 1/4W
R6, R12,
R16,
5 Resistência de 10kΩ 1/4W
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
R17, R18
R10, R11 2 Resistência de 390Ω 1/4W
R15 1 Resistência de 22kΩ 1/4W
R13, R14 2 Resistência de 0,47Ω 2W
BP1 8 Pilha AA recarregável Ni-MH de 1,2 V 2000mAh
SG1 1 Besouro piezoelétrico 5V
2 Microinterruptor com haste
2 Servomotor padrão
JP1, JP2,
JP5, JP6,
X1, X2
6 Ligador de 2 terminais
JP3, JP4 3 Barra com 3 terminais
X3 1 Jack Ø3,5mm estéreo
JP7, JP8 2 Ligador de 6 terminais
Apresenta-se na figura 9 o desenho das pistas utilizado na confeção da placa de circuito
impresso para os sensores óticos de pista a montar na parte inferior do robô, e na figura 10 a
disposição dos componentes.
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Figura 9: Desenho da placa de circuito
impresso para os sensores de pista
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Seguem-se algumas fotografias do protótipo desenvolvido:
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Figura 10: Disposição dos componentes
na placa de circuito impresso para os
sensores de pista
Figura 11: Vista lateral anterior do protótipo desenvolvido
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
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Figura 12: Vista lateral posterior do protótipo desenvolvido
Figura 13: Pormenor da fixação de um microinterruptor ao para-choques
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Segue-se a listagem do código desenvolvido para o robô:
'#########################################################################' ' Nome do programa: Robô Móvel Autónomo' ' Descrição: Projeto de uma plataforma robótica autónoma para ' fins educativos. O robô construído, através de ' sensores óticos colocados na parte inferior da sua ' base, consegue seguir uma linha escura em fundo ' claro com vista ao cumprimento de uma missão, possui ' ainda sensores de toque montados na sua parte ' frontal que detetam a colisão com possíveis
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Figura 14: Pormenor da montagem na base do robô da placa de circuito
impresso dos sensores de pista
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
' obstáculos existentes no cenário de operação ' possibilitando a imobilização do robô na ' tentativa de evitar, por exemplo, a ocorrência de ' acidentes. A tração é assegurada por duas rodas ' motrizes acopladas a dois servomotores, existe ainda ' uma terceira roda de apoio a fim de assegurar ' estabilidade.' ' Autor(es): 18348 - Miguel Pereira Crespo Silva' ' Turma: 3.º ET' ' Disciplina: Prova de Aptidão Profissional (PAP)' ' Curso: C P de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações' ' Escola: Escola Secundária Afonso Lopes Vieira' ' Data: 30/04/2012' '#########################################################################'
' Definição das constantessymbol NR_CRUZAMENTOS = 1 ' número de cruzamentos existentes
' Instruções iniciais do programainit:
servo 5,146 ' inicializa o servo esquerdo - paradoservo 6,154 ' inicializa o servo direito - parado
pause 20 ' aguarda 20ms (milissegundos)
b1 = 0 ' inicializa variável que guarda o tempo de pressão' do botão de partida
w2 = 0 ' inicializa a variável que conta os cruzamentos
' ativa as interrupções para qualquer um dos botões do para-choques
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
setint or %00000000,%00001100
' Rotina principal do programamain:
;b0 = pins ' guarda estados dos pinos de entrada
;debug ' envia através da ligação série o estado das variáveis
if pin0<>0 then goto main ' espera que se prima o botão de arranque
' emite 5 sinais sonoros antes de arrancar, o último é mais longofor b0 = 1 to 5
high 7if b0 < 5 then
pause 200else
pause 800end iflow 7if b0 < 5 then
pause 800else
pause 200end if
next b0
servopos 5,140 ' roda o servo esquerdo no sentido anti-horário servopos 6,160 ' roda o servo direito no sentido horário
pause 500 ' aguarda 500 milissegundos
ciclo:' decide em função do estado dos sensores da pista' ' ' Frente centro' (pin4)'
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
' ' ' Esquerdo Direita ' (pin5) (pin7)' ' ' ' Frente trás' (pin6)' ' ' 0 - sensor sobre o escuro, 1 - sensor sobre o claro' if pin5=0 and pin7=1 then goto esquerdaif pin5=1 and pin7=0 then goto direitaif pin4=1 and pin5=0 and pin6=0 and pin7=0 then goto para' ' acrescentar outros estados caso seja necessário'
' Movimentos possíveis
avanca: ' o robô segue em frenteservopos 5,140 ' roda o servo esquerdo no sentido anti-horário servopos 6,160 ' roda o servo direito no sentido horário pause 40 ' aguarda 40msgoto ciclo ' volta ao início do ciclo para leitura dos sensores
esquerda: ' o robô vira para a esquerdaservopos 5,160 ' roda o servo esquerdo no sentido horárioservopos 6,160 ' roda o servo direito no sentido horário pause 20 ' aguarda 20msif pin5 = 0 then goto esquerda ' aguarda até sensor sair do escuropause 85 ' aguarda que o robô rode um pouco maisgoto ciclo ' volta ao início do ciclo para leitura dos sensores
recua: ' o robô recuaservopos 5,160 ' roda o servo esquerdo no sentido horárioservopos 6,140 ' roda o servo direito no sentido anti-horário
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
pause 20 ' aguarda 20msgoto ciclo ' volta ao início do ciclo para leitura dos sensores
direita: ' o robô vira para a direita servopos 5,140 ' roda o servo esquerdo no sentido anti-horário servopos 6,140 ' roda o servo direito no sentido anti-horáriopause 20 ' aguarda 20msif pin7 = 0 then goto direita ' aguarda até sensor sair do escuropause 85 ' aguarda que o robô rode um pouco maisgoto ciclo ' volta ao início do ciclo para leitura dos sensores
para: ' o robô paraservopos 5,146 ' para o servo direito (146)servopos 6,154 ' para o servo esquerdo (154)pause 20 ' aguarda 20ms
w2 = w2 + 1 ' incrementa o contador de cruzamentos
if w2 > NR_CRUZAMENTOS then ' se já ultrapassou o n.º de cruzamentosgoto para ' reenvia comando de paragem
else ' senão' segue em frenteservopos 5,140 ' roda o servo esquerdo no sentido anti-horárioservopos 6,160 ' roda o servo direito no sentido horário pause 75 ' aguarda algum tempo para ultrapassar o cruzamentogoto ciclo ' volta ao ciclo principal
end if
stop ' para o programa
' Sub-rotina de atendimento de interrupções
interrupt: ' emite alarme quando o para-choques toca em obstáculo' o robô paraservopos 5,146 ' para o servo esquerdo (146)servopos 6,154 ' para o servo direito (154)high 7 ' liga o besouropause 250 ' aguarda um quarto de segundolow 7 ' desliga o besouro
- 22 -
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
pause 750 ' aguarda três quartos de segundo
if pin0 = 0 then ' testa se o botão de arranque está premidob1 = b1 + 1 ' incrementa tempo de pressão da teclaif b1 > 5 then ' se superior a 5s
b1 = 0 ' reinicia a variávelsetint or %00000000,%00001100 ' reativa as interrupçõesreturn ' retoma à rotina principal
end ifend if
goto interrupt ' volta a repetir a sinalização
- 23 -
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
3. Conclusão
Gostei muito de fazer este projeto achei-o interessante e também aprendi muita coisa sobre
robôs.
Tive algumas dificuldades, porque nunca tinha feito um projeto assim, tentei fazer o melhor
que sabia e tentei ultrapassar os obstáculos da vida, uma etapa de cada vez, mas com esforço,
dedicação e trabalho tudo se conseguiu. O professor também apoiou neste projeto e ajudou
bastante a ultrapassar as dificuldades ao longo destes meses.
Achei positivo, correu bem, é uma experiência enriquecedora para a minha vida profissional e
para o meu futuro.
A escola teve um papel fundamental ao proporcionar as melhores condições necessárias para
que fosse possível concluir este projeto.
- 24 -
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Bibliografia
[1] Ribeiro, Maria Isabel, “Uma Viagem ao Mundo dos Robots”, Instituto de Sistemas e
Robótica/Instituto Superior Técnico, julho de 2005. Acedido a 20 de março de 2012,
em http://users.isr.ist.utl.pt/~mir/pub/ViagemRobots-IsabelRibeiro05.pdf.
[2] Robot Timeline - Robotic History | RobotWorx, acedido a 20 de março de 2012, em
http://www.used-robots.com/robot-education.php?page=robot+timeline.
[3] Robô – Wikipédia, acedido a 21 de março de 2012, em
http://pt.wikipedia.org/wiki/Robô.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva
Anexo 1 – Folhas de dados dos principais componentes
1N5822 – Díodo rápido Schottky, VRRM=40V, IF(AV)=3A, VF=0,525V
LD271 – Díodo emissor de infravermelho, λpeak=950nm, VF=1,3V, IF=100mA
BP103 – Fototransístor NPN de silício, λSmax=850nm, VCE=50V, IC=100mA
LM324 – Amplificador operacional quádruplo, VCC=3..32V, VIO=2mV, IIB=100nA
L298 – Ponte em H dupla, VSS=7V, VS=46V, IO=2A
LM7805 – Regulador de tensão positiva, VI=35V, VO=5V, IO=1A
PICAXE-28X1 – Microcontrolador de 8 bits (especificações, circuito de comunicação
série com o computador e pinagem)
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1N5820-1N
5822
1N5820-1N5822, Rev. C 2001 Fairchild Semiconductor Corporation
1N5820 - 1N5822
Schottky Rectifiers
Absolute Maximum Ratings* TA = 25°C unless otherwise noted
*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.
Electrical Characteristics TA = 25°C unless otherwise noted
Features• 3.0 ampere operation at TA = 95°C
with no thermal runaway.
• For use in low voltage, highfrequency inverters freewheeling, and polarityprotection applications.
Symbol
Parameter
Device
Units 1N5820 1N5821 1N5822
VF Forward Voltage @ 3.0 A @ 9.4 A
475 850
500 900
525 950
mV mV
IR Reverse Current @ rated VR TA = 25°C
TA = 100°C 0.5 20
mA mA
CT Total Capacitance VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz
190 pF
Thermal Characteristics
Symbol
Parameter
Value
Units 1N5820 1N5821 1N5822
VRRM Maximum Repetitive Reverse Voltage 20 30 40 V IF(AV) Average Rectified Forward Current
3/8 " lead length @ TA = 95°C 3.0 A
IFSM Non-repetitive Peak Forward Surge Current 8.3 ms Single Half-Sine-Wave 80 A
Tstg Storage Temperature Range -65 to +125 °C TJ Operating Junction Temperature -65 to +125 °C
DO-201ADCOLOR BAND DENOTES CATHODE
Symbol
Parameter
Value
Units PD Power Dissipation 3.6 W RθJA Thermal Resistance, Junction to Ambient 28 °C/W
LD 271 LD 271 H LD 271 L LD 271 LH
IR-Lumineszenzdiode Infrared Emitter Lead (Pb) Free Product - RoHS Compliant
2007-04-04 1
Wesentliche Merkmale
• GaAs-LED in 5mm radial-Gehäuse• Typische Peakwellenlänge 950nm• Hohe Zuverlässigkeit• Mit verschiedenen Beinchenlängen lieferbar• Variante mit “stand-off” lieferbar• TTW Löten geeignet
Anwendungen
• IR-Fernsteuerung von Fernseh- und Rundfunkgeräten, Videorecordern, Lichtdimmern
• Gerätefernsteuerungen für Gleich- und Wechsellichtbetrieb
• Sensorik• Diskrete Lichtschranken
Typ Type
Bestellnummer Ordering Code
Strahlstärkegruppierung 1) (IF = 100mA, tp = 20 ms)Radiant intensity grouping 1)
Ie (mW/sr)
1) gemessen bei einem Raumwinkel Ω = 0.01 sr measured at a solid angle of Ω = 0.01 sr
LD 271 Q62703Q0148 15 (>10)
LD 271 L Q62703Q0833
LD 271 H Q62703Q0256 >16
LD 271 LH Q62703Q0838
Features
• GaAs-LED in 5mm radial package (T 1 3/4)• Typical peak wavelength 950nm• High reliability• Available with two different lead lengths• Version with stand-off available• Suitable for TTW soldering
Applications
• IR remote control of hi-fi and TV-sets, video tape recorders, dimmers
• Remote control for steady and varying intensity• Sensor technology• Discrete interrupters
2007-04-04 2
LD 271, LD 271 H, LD 271 L, LD 271 LH
Grenzwerte Maximum Ratings
Bezeichnung Parameter
Symbol Symbol
Wert Value
Einheit Unit
Betriebs- und Lagertemperatur Operating and storage temperature range
Top; Tstg – 40 … + 100 °C
Sperrspannung Reverse voltage
VR 5 V
Durchlaßstrom Forward current
IF 130 mA
Stoßstrom, tp = 10 μs, D = 0 Surge current
IFSM 3.5 A
Verlustleistung Power dissipation
Ptot 220 mW
Wärmewiderstand Thermal resistance
RthJA 330 K/W
Kennwerte (TA = 25 °C) Characteristics
Bezeichnung Parameter
Symbol Symbol
Wert Value
Einheit Unit
Wellenlänge der Strahlung Wavelength at peak emission IF = 100 mA, tp = 20 ms
λpeak 950 nm
Spektrale Bandbreite bei 50% von Imax Spectral bandwidth at 50% of Imax IF = 100 mA
Δλ 55 nm
Abstrahlwinkel Half angle
ϕ ± 25 Grad deg.
Aktive Chipfläche Active chip area
A 0.25 mm2
Abmessungen der aktiven Chipfläche Dimensions of the active chip area
L × B L × W
0.5 × 0.5 mm²
Abstand Chipoberfläche bis Linsenscheitel Distance chip front to lens top
H 4.0 … 4.6 mm
Schaltzeiten, Ie von 10% auf 90% und von 90% auf 10%, bei IF = 100 mA, RL = 50 Ω Switching times, Ie from 10% to 90% and from 90% to 10%, IF = 100 mA, RL = 50 Ω
tr, tf 1 μs
LD 271, LD 271 H, LD 271 L, LD 271 LH
2007-04-04 3
Kapazität, VR = 0 V, f = 1 MHz Capacitance
Co 40 pF
Durchlaßspannung Forward voltage IF = 100 mA, tp = 20 ms IF = 1 A, tp = 100 μs
VF VF
1.30 (≤ 1.5) 1.90 (≤ 2.5)
V V
Sperrstrom, VR = 5 V Reverse current
IR 0.01 (≤ 1) μA
Gesamtstrahlungsfluß Total radiant flux IF = 100 mA, tp = 20 ms
Φe 18 mW
Temperaturkoeffizient von Ie bzw. Φe, IF = 100 mA Temperature coefficient of Ie or Φe, IF = 100 mA
TCI – 0.55 %/K
Temperaturkoeffizient von VF, IF = 100 mA Temperature coefficient of VF, IF = 100 mA
TCV – 1.5 mV/K
Temperaturkoeffizient von λ, IF = 100 mA Temperature coefficient of λ, IF = 100 mA
TCλ 0.3 nm/K
Gruppierung der Strahlstärke Ie in Achsrichtung gemessen bei einem Raumwinkel Ω = 0.01 sr Grouping of Radiant Intensity Ie in Axial Direction at a solid angle of Ω = 0.01 sr
Bezeichnung Parameter
Symbol Symbol
WertValue
Einheit Unit
LD 271 LD 271 L
LD 271 H LD 271 LH
Strahlstärke Radiant intensity IF = 100 mA, tp = 20 ms IF = 1 A, tp = 100 μs
Ie Ie typ.
15 (> 10) 120
> 16
mW/sr mW/sr
Kennwerte (TA = 25 °C) Characteristics (cont’d)
Bezeichnung Parameter
Symbol Symbol
Wert Value
Einheit Unit
Semiconductor Group 211
BP 103
NPN-Silizium-FototransistorSilicon NPN Phototransistor
Maβe in mm, wenn nicht anders angegeben/Dimensions in mm, unless otherwise specified.
fet0
6017
BP 103
1) Lieferung in dieser Gruppe kann wegen Ausbeuteschwankungen nicht immer sichergestellt werden.Wir behalten uns in diesem Fall die Lieferung einer Ersatzgruppe vor.
1) Supplies out of this group cannot always be guaranteed due to unforseeable spread of yield.In this case we will reserve us the right of delivering a substitute group.
TypType
BestellnummerOrdering Code
BP 103 Q62702-P75
BP 103-2 Q62702-P79-S1
BP 103-3 Q62702-P79-S2
BP 103-4 Q62702-P79-S4
BP 103-51) Q 62702-P781
Wesentliche Merkmale
Speziell geeignet für Anwendungen imBereich von 420 nm bis 1130 nm
Hohe Linearität TO-18, Bodenplatte, klares Epoxy-
Gieβharz, mit Basisanschluβ
Anwendungen
Computer-Blitzlichtgeräte Lichtschranken für Gleich- und
Wechsellichtbetrieb Industrieelektronik “Messen/Steuern/Regeln”
Features
Especially suitable for applications from420 nm to 1130 nm
High linearity TO-18, base plate, transparent epoxy resin
lens, with base connection
Applications
Computer-controlled flashes Photointerrupters Industrial electronics For control and drive circuits
10.95
BP 103
Semiconductor Group 212
GrenzwerteMaximum Ratings
BezeichnungDescription
SymbolSymbol
WertValue
EinheitUnit
Betriebs- und LagertemperaturOperating and storage temperature range
Top; Tstg – 40 ... + 80 °C
Löttemperatur bei TauchlötungLötstelle ≥ 2 mm vom Gehäuse,Lötzeit t ≤ 5 sDip soldering temperature, ≥ 2 mm distancefrom case bottom t ≤ 5 s
TS 260 °C
Löttemperatur bei KolbenlötungLötstelle ≥ 2 mm vom Gehäuse,Lötzeit t ≤ 3 sIron soldering temperature, ≥ 2 mm distancefrom case bottom t ≤ 3 s
TS 300 °C
Kollektor-EmitterspannungCollector-emitter voltage
VCE 50 V
KollektorstromCollector current
IC 100 mA
Kollektorspitzenstrom, τ < 10 µsCollector surge current
ICS 200 mA
Emitter-BasisspannungEmitter -base voltage
VEB 7 V
Verlustleistung, TA = 25 °CTotal power dissipation
Ptot 150 mW
WärmewiderstandThermal resistance
RthJA 500 K/W
Semiconductor Group 213
BP 103
Kennwerte (TA = 25 °C, λ = 950 nm)Characteristics
BezeichnungDescription
SymbolSymbol
WertValue
EinheitUnit
Wellenlänge der max. FotoempfindlichkeitWavelength of max. sensitivity
λS max 850 nm
Spektraler Bereich der FotoempfindlichkeitS = 10 % von Smax
Spectral range of sensitivityS = 10 % of Smax
λ 420 ... 1130 nm
Bestrahlungsempfindliche FlächeRadiant sensitive area
A 0.12 mm2
Abmessungen der ChipflächeDimensions of chip area
L× BL × W
0.5 × 0.5 mm × mm
Abstand Chipoberfläche zu Gehäuseober-flächeDistance chip front to case surface
H 0.2 ... 0.8 mm
HalbwinkelHalf angle
ϕ ± 55 Graddeg.
Fotostrom der Kollektor-Basis-FotodiodePhotocurrent of collector-base photodiodeEe = 0.5 mW/cm2, VCB = 5 VEv = 1000 Ix, Normlicht/standard light aVCB = 5 V
IPCB
IPCB
0.92.7
µAµA
KapazitätCapacitanceVCE = 0 V, f = 1 MHz, E = 0VCB = 0 V, f = 1 MHz, E = 0VEB = 0 V, f = 1 MHz, E = 0
CCE
CCB
CEB
81119
pFpFpF
DunkelstromDark currentVCE = 35 V, E = 0
ICEO 5 (≤ 100) nA
BP 103
Semiconductor Group 214
Die Fototransistoren werden nach ihrer Fotoempfindlichkeit gruppiert und mit arabischenZiffern gekennzeichnet.The phototransistors are grouped according to their spectral sensitivity and distinguishedby arabian figures.
1) IPCEmin ist der minimale Fotostrom der jeweiligen Gruppe1) IPCEmin is the min. photocurrent of the specified group
BezeichnungDescription
SymbolSymbol
WertValue
EinheitUnit
-2 -3 -4 -5
Fotostrom, λ = 950 nmPhotocurrentEe = 0.5 mW/cm2, VCE = 5 VEv = 1000 Ix.Normlicht/standard light AVCE = 5 V
IPCE
IPCE
80 ... 160
0.38
125 ... 250
0.6
200 ... 400
0.95
≥ 320
1.4
µA
mA
Anstiegszeit/AbfallzeitRise and fall timeIC = 1 mA, VCC = 5 V, RL = 1 kΩ
tr, tf 5 7 9 12 µs
Kollektor-Emitter-SättigungsspannungCollector-emitter saturationvoltageIC = IPCEmin
1) × 0.3Ee = 0.5 mW/cm2
VCEsat 150 150 150 150 mV
StromverstärkungCurrent gainEe = 0.5 mW/cm2, VCE = 5 V
IPCE
IPCB
140 210 340 530
© Semiconductor Components Industries, LLC, 2010
December, 2010 − Rev. 241 Publication Order Number:
LM324/D
LM324, LM324A, LM224,LM2902, LM2902V, NCV2902
Single Supply QuadOperational Amplifiers
The LM324 series are low−cost, quad operational amplifiers withtrue differential inputs. They have several distinct advantages overstandard operational amplifier types in single supply applications. Thequad amplifier can operate at supply voltages as low as 3.0 V or ashigh as 32 V with quiescent currents about one−fifth of thoseassociated with the MC1741 (on a per amplifier basis). The commonmode input range includes the negative supply, thereby eliminating thenecessity for external biasing components in many applications. Theoutput voltage range also includes the negative power supply voltage.
Features
• Short Circuited Protected Outputs• True Differential Input Stage• Single Supply Operation: 3.0 V to 32 V• Low Input Bias Currents: 100 nA Maximum (LM324A)• Four Amplifiers Per Package• Internally Compensated• Common Mode Range Extends to Negative Supply• Industry Standard Pinouts• ESD Clamps on the Inputs Increase Ruggedness without Affecting
Device Operation• NCV Prefix for Automotive and Other Applications Requiring Site
and Control Changes• These Devices are Pb−Free, Halogen Free/BFR Free and are RoHS
Compliant
PDIP−14N SUFFIXCASE 646
1
14
SOIC−14D SUFFIX
CASE 751A1
14
PIN CONNECTIONS
8
Out 4
Inputs 4
VEE, GND
Inputs 3
Out 3
9
10
11
12
13
14
2
Out 1
VCC
Out 2
1
3
4
5
6
7
Inputs 1
Inputs 2
(Top View)
4
2 3
1
See general marking information in the device markingsection on page 11 of this data sheet.
DEVICE MARKING INFORMATION
See detailed ordering and shipping information in the packagedimensions section on page 10 of this data sheet.
ORDERING INFORMATION
1
14 TSSOP−14DTB SUFFIXCASE 948G
http://onsemi.com
LM324, LM324A, LM224, LM2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com2
MAXIMUM RATINGS (TA = +25°C, unless otherwise noted.)
Rating Symbol Value Unit
Power Supply Voltages VdcSingle Supply VCC 32Split Supplies VCC, VEE ±16
Input Differential Voltage Range (Note 1) VIDR ±32 Vdc
Input Common Mode Voltage Range (Note 2) VICR −0.3 to 32 Vdc
Output Short Circuit Duration tSC Continuous
Junction Temperature TJ 150 °C
Thermal Resistance, Junction−to−Air (Note 3) Case 646Case 751ACase 948G
RJA 118156190
°C/W
Storage Temperature Range Tstg −65 to +150 °C
ESD Protection at any PinHuman Body ModelMachine Model
Vesd
2000200
V
Operating Ambient Temperature Range TA °CLM224 −25 to +85
LM324, 324A 0 to +70
LM2902 −40 to +105
LM2902V, NCV2902 (Note 4) −40 to +125
Stresses exceeding Maximum Ratings may damage the device. Maximum Ratings are stress ratings only. Functional operation above theRecommended Operating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above the Recommended Operating Conditions may affectdevice reliability.1. Split Power Supplies.2. For supply voltages less than 32 V, the absolute maximum input voltage is equal to the supply voltage.3. All RJA measurements made on evaluation board with 1 oz. copper traces of minimum pad size. All device outputs were active.4. NCV2902 is qualified for automitive use.
LM324, LM324A, LM224, LM2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com3
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 5.0 V, VEE = GND, TA = 25°C, unless otherwise noted.)
LM224 LM324A LM324 LM2902 LM2902V/NCV2902
Characteristics Symbol Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Unit
Input Offset Voltage VIO mV
VCC = 5.0 V to 30 VVICR = 0 V toVCC −1.7 V,VO = 1.4 V, RS = 0
TA = 25°C − 2.0 5.0 − 2.0 3.0 − 2.0 7.0 − 2.0 7.0 − 2.0 7.0
TA = Thigh (Note 5) − − 7.0 − − 5.0 − − 9.0 − − 10 − − 13
TA = Tlow (Note 5) − − 7.0 − − 5.0 − − 9.0 − − 10 − − 10
Average TemperatureCoefficient of InputOffset Voltage
VIO/T − 7.0 − − 7.0 30 − 7.0 − − 7.0 − − 7.0 − V/°C
TA = Thigh to Tlow
(Notes 5 and 7)
Input Offset Current IIO − 3.0 30 − 5.0 30 − 5.0 50 − 5.0 50 − 5.0 50 nA
TA = Thigh to Tlow
(Note 5)
− − 100 − − 75 − − 150 − − 200 − − 200
Average TemperatureCoefficient of InputOffset Current
IIO/T − 10 − − 10 300 − 10 − − 10 − − 10 − pA/°C
TA = Thigh to Tlow
(Notes 5 and 7)
Input Bias Current IIB − −90 −150 − −45 −100 − −90 −250 − −90 −250 − −90 −250 nA
TA = Thigh to Tlow
(Note 5)
− − −300 − − −200 − − −500 − − −500 − − −500
Input Common ModeVoltage Range(Note 6)
VICR V
VCC = 30 V
TA = +25°C 0 − 28.3 0 − 28.3 0 − 28.3 0 − 28.3 0 − 28.3
TA = Thigh to Tlow
(Note 5)
0 − 28 0 − 28 0 − 28 0 − 28 0 − 28
Differential InputVoltage Range
VIDR − − VCC − − VCC − − VCC − − VCC − − VCC V
Large Signal OpenLoop Voltage Gain
AVOL V/mV
RL = 2.0 k, VCC = 15 V, for Large VO Swing
50 100 − 25 100 − 25 100 − 25 100 − 25 100 −
TA = Thigh to Tlow
(Note 5)
25 − − 15 − − 15 − − 15 − − 15 − −
Channel Separation10 kHz ≤ f ≤ 20 kHz,Input Referenced
CS − −120 − − −120 − − −120 − − −120 − − −120 − dB
Common ModeRejection, RS ≤ 10 k
CMR 70 85 − 65 70 − 65 70 − 50 70 − 50 70 − dB
Power SupplyRejection
PSR 65 100 − 65 100 − 65 100 − 50 100 − 50 100 − dB
5. LM224: Tlow = −25°C, Thigh = +85°CLM324/LM324A: Tlow = 0°C, Thigh = +70°CLM2902: Tlow = −40°C, Thigh = +105°CLM2902V & NCV2902: Tlow = −40°C, Thigh = +125°CNCV2902 is qualified for automotive use.
6. The input common mode voltage or either input signal voltage should not be allowed to go negative by more than 0.3 V. The upper end ofthe common mode voltage range is VCC −1.7 V, but either or both inputs can go to +32 V without damage, independent of the magnitudeof VCC.
7. Guaranteed by design.
LM324, LM324A, LM224, LM2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com4
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 5.0 V, VEE = GND, TA = 25°C, unless otherwise noted.)
LM224 LM324A LM324 LM2902 LM2902V/NCV2902
Characteristics Symbol Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Unit
Output Voltage−High Limit
VOH V
VCC = 5.0 V, RL =2.0 k, TA = 25°C
3.3 3.5 − 3.3 3.5 − 3.3 3.5 − 3.3 3.5 − 3.3 3.5 −
VCC = 30 VRL = 2.0 k(TA = Thigh to Tlow)(Note 8)
26 − − 26 − − 26 − − 26 − − 26 − −
VCC = 30 VRL = 10 k(TA = Thigh to Tlow)(Note 8)
27 28 − 27 28 − 27 28 − 27 28 − 27 28 −
Output Voltage −Low Limit, VCC = 5.0 V, RL = 10 k,TA = Thigh to Tlow(Note 8)
VOL − 5.0 20 − 5.0 20 − 5.0 20 − 5.0 100 − 5.0 100 mV
Output Source Current(VID = +1.0 V,
VCC = 15 V)
IO + mA
TA = 25°C 20 40 − 20 40 − 20 40 − 20 40 − 20 40 −
TA = Thigh to Tlow
(Note 8)
10 20 − 10 20 − 10 20 − 10 20 − 10 20 −
Output Sink Current IO − mA
(VID = −1.0 V, VCC = 15 V) TA = 25°C
10 20 − 10 20 − 10 20 − 10 20 − 10 20 −
TA = Thigh to Tlow
(Note 8)
5.0 8.0 − 5.0 8.0 − 5.0 8.0 − 5.0 8.0 − 5.0 8.0 −
(VID = −1.0 V, VO = 200 mV, TA = 25°C)
12 50 − 12 50 − 12 50 − − − − − − − A
Output Short Circuitto Ground(Note 9)
ISC − 40 60 − 40 60 − 40 60 − 40 60 − 40 60 mA
Power Supply Current(TA = Thigh to Tlow)
(Note 8)
ICC mA
VCC = 30 VVO = 0 V, RL = ∞
− − 3.0 − 1.4 3.0 − − 3.0 − − 3.0 − − 3.0
VCC = 5.0 V,VO = 0 V, RL = ∞
− − 1.2 − 0.7 1.2 − − 1.2 − − 1.2 − − 1.2
8. LM224: Tlow = −25°C, Thigh = +85°CLM324/LM324A: Tlow = 0°C, Thigh = +70°CLM2902: Tlow = −40°C, Thigh = +105°CLM2902V & NCV2902: Tlow = −40°C, Thigh = +125°CNCV2902 is qualified for automotive use.
9. The input common mode voltage or either input signal voltage should not be allowed to go negative by more than 0.3 V. The upper end ofthe common mode voltage range is VCC −1.7 V, but either or both inputs can go to +32 V without damage, independent of the magnitudeof VCC.
L298
Jenuary 2000
DUAL FULL-BRIDGE DRIVER
Multiwatt15
ORDERING NUMBERS : L298N (Mult iwatt Vert. )L298HN (Mult iwatt Horiz.)L298P (PowerSO20)
BLOCK DIAGRAM
.OPERATING SUPPLY VOLTAGE UP TO 46 V. TOTAL DC CURRENT UP TO 4 A. LOW SATURATION VOLTAGE.OVERTEMPERATURE PROTECTION. LOGICAL ”0” INPUT VOLTAGE UP TO 1.5 V(HIGH NOISE IMMUNITY)
DESCRIPTION
The L298 is an integrated monolithic circuit in a 15-lead Multiwatt and PowerSO20 packages. It is ahigh voltage, high current dual full-bridge driver de-signedto acceptstandardTTL logic levels anddriveinductive loads such as relays, solenoids, DC andsteppingmotors. Two enableinputs are provided toenableor disable the deviceindependentlyof thein-put signals. The emitters of the lower transistors ofeach bridge are connected togetherand the corre-spondingexternal terminal can be used for the con-
nectionofanexternalsensingresistor.Anadditionalsupply input is provided so that the logic works at alower voltage.
PowerSO20
1/13
PIN CONNECTIONS (top view)
GND
Input 2 VSS
N.C.
Out 1
VS
Out 2
Input 1
Enable A
Sense A
GND 10
8
9
7
6
5
4
3
2
13
14
15
16
17
19
18
20
12
1
11 GND
D95IN239
Input 3
Enable B
Out 3
Input 4
Out 4
N.C.
Sense B
GND
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
Symbol Parameter Value Unit
VS Power Supply 50 V
VSS Logic Supply Voltage 7 V
VI,Ven Input and Enable Voltage –0.3 to 7 V
IO Peak Output Current (each Channel)– Non Repetitive (t = 100µs)–Repetitive (80% on –20% off; ton = 10ms)–DC Operation
32.52
AAA
Vsens Sensing Voltage –1 to 2.3 V
Ptot Total Power Dissipation (Tcase = 75°C) 25 W
Top Junction Operating Temperature –25 to 130 °CTstg, Tj Storage and Junction Temperature –40 to 150 °C
THERMAL DATA
Symbol Parameter PowerSO20 Multiwatt15 Unit
Rth j-case Thermal Resistance Junction-case Max. – 3 °C/W
Rth j-amb Thermal Resistance Junction-ambient Max. 13 (*) 35 °C/W
(*) Mounted on aluminum substrate
1
2
3
4
5
6
7
9
10
11
8
ENABLE B
INPUT 3
LOGIC SUPPLY VOLTAGE VSS
GND
INPUT 2
ENABLE A
INPUT 1
SUPPLY VOLTAGE VS
OUTPUT 2
OUTPUT 1
CURRENT SENSING A
TAB CONNECTED TO PIN 8
13
14
15
12
CURRENT SENSING B
OUTPUT 4
OUTPUT 3
INPUT 4
D95IN240A
Multiwatt15
PowerSO20
L298
2/13
LM78XX/LM
78XXA —
3-Terminal 1A
Positive Voltage Regulator
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation www.fairchildsemi.comLM78XX/LM78XXA Rev. 1.1 1
September 2011
LM78XX/LM78XXA3-Terminal 1A Positive Voltage RegulatorFeatures• Output Current up to 1A• Output Voltages of 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24• Thermal Overload Protection• Short Circuit Protection• Output Transistor Safe Operating Area Protection
Ordering Information Product Number Output Voltage Tolerance Package Operating Temperature
LM7805CT ±4% TO-220 (Single Gauge) -40°C to +125°CLM7806CTLM7808CTLM7809CTLM7810CTLM7812CTLM7815CTLM7818CTLM7824CT
LM7805ACT ±2% 0°C to +125°CLM7806ACTLM7808ACTLM7809ACTLM7810ACTLM7812ACTLM7815ACTLM7818ACTLM7824ACT
General DescriptionThe LM78XX series of three terminal positive regulatorsare available in the TO-220 package and with severalfixed output voltages, making them useful in a widerange of applications. Each type employs internal currentlimiting, thermal shut down and safe operating area pro-tection, making it essentially indestructible. If adequateheat sinking is provided, they can deliver over 1A outputcurrent. Although designed primarily as fixed voltageregulators, these devices can be used with external com-ponents to obtain adjustable voltages and currents.
2
www.fairchildsemi.com
LM78XX/LM78XXA Rev. 1.1
LM
78XX
/LM
78XX
A 3-Term
inal 1A
Po
sitive Voltag
e Reg
ulato
r
Block Diagram
Figure 1.
Pin Assignment
Figure 2.
Absolute Maximum Ratings
Absolute maximum ratings are those values beyond which damage to the device may occur. The datasheet specifications should be met, without exception, to ensure that the system design is reliable over its power supply, temperature, and output/input loading variables. Fairchild does not recommend operation outside datasheet specifications.
Symbol Parameter Value Unit
V
I
Input Voltage V
O
= 5V to 18V 35 V
V
O
= 24V 40 V
R
θ
JC
Thermal Resistance Junction-Cases (TO-220) 5 °C/W
R
θ
JA
Thermal Resistance Junction-Air (TO-220) 65 °C/W
T
OPR
Operating Temperature Range
LM78xx -40 to +125 °C
LM78xxA 0 to +125
T
STG
Storage Temperature Range -65 to +150 °C
StartingCircuit
Input
1
ReferenceVoltage
CurrentGenerator
SOAProtection
ThermalProtection
Series PassElement
ErrorAmplifier
Output
3
GND
2
11. Input2. GND3. Output
GND
TO-220 (Single Gauge)
3
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LM78XX/LM78XXA Rev. 1.1
LM
78XX
/LM
78XX
A 3-Term
inal 1A
Po
sitive Voltag
e Reg
ulato
r
Electrical Characteristics (LM7805)
Refer to the test circuits. -40°C
<
T
J
<
125°C, I
O
= 500mA, V
I
= 10V, C
I
= 0.1
µ
F, unless otherwise specified.
Notes:
1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in V
O
due to heating effects mustbe taken into account separately. Pulse testing with low duty is used.
2. These parameters, although guaranteed, are not 100% tested in production.
Symbol Parameter Conditions Min. Typ. Max. Unit
V
O
Output Voltage T
J
= +25°C 4.8 5.0 5.2 V
5mA
≤
I
O
≤
1A, P
O
≤
15W, V
I
= 7V to 20V4.75 5.0 5.25
Regline Line Regulation
(1)
T
J
= +25°C V
O
= 7V to 25V – 4.0 100 mV
V
I
= 8V to 12V – 1.6 50.0
Regload Load Regulation
(1)
T
J
= +25°C I
O
= 5mA to 1.5A – 9.0 100 mV
I
O
= 250mA to 750mA – 4.0 50.0
I
Q
Quiescent Current T
J
= +25°C – 5.0 8.0 mA
∆
I
Q
Quiescent Current Change I
O
= 5mA to 1A – 0.03 0.5 mA
V
I
= 7V to 25V – 0.3 1.3
∆
V
O
/
∆
T Output Voltage Drift
(2)
I
O
= 5mA – -0.8 – mV/°C
V
N
Output Noise Voltage f = 10Hz to 100kHz, T
A
= +25°C – 42.0 –
µ
V/V
O
RR Ripple Rejection
(2)
f = 120Hz, V
O
= 8V to 18V 62.0 73.0 – dB
V
DROP
Dropout Voltage I
O
= 1A, T
J
= +25°C – 2.0 – V
r
O
Output Resistance
(2)
f = 1kHz – 15.0 – m
Ω
I
SC
Short Circuit Current V
I
= 35V, T
A
= +25°C – 230 – mA
I
PK
Peak Current
(2)
T
J
= +25°C – 2.2 – A
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