A proposta

O curso de graduação em Engenharia de Computação da PUC-PR promove regularmente projetos integrados entre disciplinas. Estes projetos geralmente envolvem atividades de programação, eletrônica digital e analógica, controle e montagem mecânica. Porém, em muitos casos os alunos envolvidos estão em semestres iniciais do curso e ainda não têm grande experiência com eletrônica. Deste impasse surgiu a idéia de desenvolver módulos que permitissem a prototipação rápida de sistemas controlados através da porta serial do microcomputador.

O que é aquisição de dados via porta serial?

Aquisição de dados via porta serial é um método alternativo de aquisição de dados e controle de dispositivos remotos utilizando a simples porta serial de computador. Neste processo, comandos na forma de texto são trocados entre os dispositivos. Como vantagens deste processo de controle e aquisição, podemos destacar:

• Não são necessárias placas adicionais no computador;
• Baixo custo;
• O dispositivo controlador fica próximo do ponto a ser controlado;
• Independente de plataforma (Windows, Linux, Mac, etc.) e da linguagem de programação (VC++, Visual BASIC, Pascal, BASIC, etc.);
• Não há necessidade de drivers específicos para o controle;
• Possibilidades para controle remoto por MODEM ou Internet;
• Baixo risco de danos ao PC.

Entre as desvantagens, podemos citar:

• Baixa taxa de amostragem e comunicação (1200bps);
• Exige uma fonte externa.

O sistema

O sistema DAD é composto de módulos integrados. Três são os módulos principais:

• M0 - Stepper Motor Controller: módulo capaz de controlar um motor de passo;
• M1 - PWM Controller: módulo capaz de controlar um motor DC ou servo-motor (como os utilizados em rádio-controle);
• M2 - IO Controller: módulo capaz de atuar em chaves, LEDs, solenóides, relés, motores DC, bem como monitorar chaves, sinais digitais, e grandezas analógicas (potenciômetros, sensores, tensão, etc).

A escolha destes módulos bem como o número destes para a composição do sistema é totalmente configurado conforme as necessidades da aplicação.

Além destes módulos, alguns circuitos adicionais são necessários para suporte:

• Fonte de alimentação;
• Conversor RS232 - TTL;
• Etapas de potência.

A figura abaixo mostra um exemplo de configuração do sistema.

Nesta figura vemos o computador enviando e recebendo comandos através da porta serial. Estes comandos passam pelo módulo conversor RS232 – TTL que adapta o sinal dos níveis de tensão do padrão RS232 (+12V ~ -12V) para TTL (0V ~5V). Uma vez convertido para os níveis TTL, estes comandos são enviados através de uma única linha (TTL serial BUS) para todos os módulos. O módulo de destino reconhece o comando, interage com o dispositivo externo (motor, sensor, LED, etc) e retorna uma confirmação para o computador. Para isto, cada módulo possui um identificador (nome) único (motor, servo, pot, led), que é configurável pelo usuário no momento da construção do sistema.

Uma grande facilidade nestes módulos, é que tanto os identificadores como os comandos utilizados são textos, permitindo controlá-los com ou sem um programa de computador desenvolvido pelo usuário. Desta forma, podemos controlá-los a partir de um software como HyperTerminal ou até mesmo por um programa desenvolvido em BASIC, Visual BASIC, Borland C, Visual C++, LabView, etc...