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Escola Secundária Afonso Lopes Vieira Curso 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

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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

Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva

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

Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva

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

Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Miguel Silva

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

- 26 -

Anexos

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)

- 27 -

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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