16/11/2015

Gerador de relógio GR10M (Rev. 1)

Trata-se de uma revisão menor ao projecto GR10M, apresentado no post de 22 de Setembro. Como tal, esta nova versão não introduz muitas modificações. Alguns dos componentes foram substituídos, nomeadamente o oscilador de cristal que é agora de um tipo mais preciso, se bem que da mesma série. O layout da placa também foi melhorado.

Parâmetros de funcionamento:
– V_{d. mín.} = 6,5V
– V_{d. máx.} = 14,95V
– Z_{L mín.} = 50Ω

Características eléctricas:
– I_d. (Z_L = 50Ω@1,65V) = 39,31mA
– P (V_d. = 7V, Z_L = 50Ω@1,65V) = 275,2mW
– P (V_d. = 14V, Z_L = 50Ω@1,65V) = 550,3mW

Características do sinal de saída:
– Frequência: 10MHz±0,1ppm
– Razão cíclica: 0,5±10%
– Jitter de fase (12-20000KHz): 1,35ps_rms
– Amplitude (Z_L = 50Ω@1,65V): 1,82V_pp
– Amplitude (Z_L > 100KΩ): 3,30V_pp

Das modificações introduzidas a nível do circuito, convém salientar a substituição do oscilador em IC1, que passa a ser do tipo AST3TQ-10.00MHz-1. Este oscilador é quase três vezes mais preciso do que o AST3TQ-10.00MHz-2 anteriormente usado. O condensador em C1 também foi substituído por um de menores dimensões. Os condensadores de desacoplamento C4 e C5, que estão em redor de IC2, foram realocados para uma filtragem mais eficaz do ruído na alimentação. Apesar destas modificações, o circuito opera do mesmo modo.

Lista de componentes:
C1 – Condensador de electrólito sólido PLF1E220MCL7;
C2 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA106M006 (NOJA106M006RWJ ou equiv.);
C3/5 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C4 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
D1 – Díodo TVS SMF16A;
D2 – Díodo rectificador S1A;
D3 – Díodo Zener 1SMB5929BT3G;
D4 – LED WP1503CB-ID;
F1 – Fusível PPTC 1210L005;
IC1 – Regulador de tensão LM1117DT-3.3;
IC2 – Oscilador de cristal AST3TQ-10.00MHz-1 (AST3TQ-10.000MHz-1);
IC3 – Buffer de relógio CDCLVC1102 (CDCLVC1102PW);
IC4/5 – Círcuito de protecção TVS SP4020-01FTG;
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2/3 – Conector SMB Amphenol Connex 142146;
L1 – Conta de ferrite BLM21PG331SN1;
R1 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R2/3 – Resistor de filme espesso 4,7Ω±5% 1/8W (0805).

Novamente, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.3.0) e Gerber. Como anteriormente, e por motivos semelhantes, recomendo que a encomenda da placa seja feita através do OSH Park. Relativamente à sua montagem, aplicam-se os mesmos cuidados: a soldadura dos componentes SMD deve ser feita por refusão com ar quente, sendo que os restantes componentes são soldados com ferro de soldar.

A caixa a usar é a Hammond 1455D601, a mesma que foi recomendada para o projecto original. Contudo, a furação dos painéis é ligeiramente diferente, pelo que deverá seguir o novo guia de furação.

21/10/2015

Díodos rectificadores SMD

No post de 24 de Fevereiro de 2013 falei sobre díodos rectificadores. Contudo apenas fiz menção de díodos com terminais axiais para montagem por orifício: os chamados through-hole. Em jeito de adenda, hoje falo sobre díodos rectificadores de montagem superficial, ou SMD (acrónimo de Surface Mount Device).

Fundamentalmente, estes díodos operam do mesmo modo que os seus equivalentes through-hole. Todavia, são diferentes dos anteriores pelo tipo de encapsulamento que apresentam, o qual normalmente é SMA, SMB ou SMC. Tais encapsulamentos são próprios para montagem planar permitindo, ao mesmo tempo, alguma dissipação de calor. À semelhança dos restantes díodos, o cátodo é identificado com uma banda.

Símbolo esquemático e desenho do encapsulamento.

A tabela seguinte lista alguns díodos rectificadores SMD, de uso genérico, ordenados conforme a sua corrente média e tensão inversa nominais.

	50V	100V	200V	400V	600V	800V	1000V	1200V
1A	S1A	S1B	S1D	S1G	S1J	S1K	S1M	–
2A	S2A	S2B	S2D	S2G	S2J	S2K	S2M	–
3A	S3A	S3B	S3D	S3G	S3J	S3K	S3M	S3N
5A	S5A	S5B	S5D	S5G	S5J	S5K	S5M	–

04/10/2015

Bloguetrónica no Twitter

O Bloguetrónica tem uma nova página oficial no Twitter. Pode agora acompanhar o blogue e seguir as últimas novidades em http://twitter.com/bloguetronica.

19/09/2015

Encerramento da página no Facebook

Criei o Bloguetrónica no sentido de partilhar informação e de ajudar, mas também porque acredito na liberdade de expressão e de pensamento. Acontece que o Facebook é uma rede social invasiva da privacidade individual e, por conseguinte, também vai contra a liberdade de expressão dos seus utilizadores. Por outras palavras, o Facebook não é mais do que uma manobra de engenharia social com o fim de recolher dados pessoais.

Assim sendo, ontem optei por eliminar a página do Bloguetrónica no Facebook. Este blogue não mais terá a sua presença assinalada em tal rede social a nível oficial, nem fará qualquer tipo de menção à mesma. Considero que o Bloguetrónica não deve defender, nem sequer promover, os princípios subjacentes à rede social acima mencionada: os mesmos princípios que promovem uma verdadeira contra-cultura, desprovida de valores humanos e sociais e ditada apenas por necessidades empresariais e mercantis.

12/09/2015

Módulo condicionador de sinal "SinCronos"

Este é um módulo experimental que desenvolvi como conceito para aplicações de medição de frequência. O SinCronos converte um sinal periódico com amplitude e forma aleatórias num sinal de onda quadrada com a mesma frequência. A entrada do módulo admite sinais analógicos com tensão até 53V_rms. A saída, do tipo CMOS, pode ser ligada directamente a um circuito digital (como por exemplo, a uma entrada de um micro-controlador). Desta forma, é possível medir a frequência do sinal original pela contagem do número de flancos ascendentes ou descendentes no sinal de saída do módulo.

Parâmetros de funcionamento:
– V_{d. mín.} = 2,7V
– V_{d. máx.} = 5,5V
– V_{in máx.} = 53,03V_rms

Características eléctricas:
– I_d. (V_d. = 3,3V) = 3,32mA
– I_d. (V_d. = 5V) = 3,49mA
– P (V_d. = 3,3V) = 10,97mW
– P (V_d. = 5V) = 17,45mW

Características de operação:
– Impedância de entrada: 1MΩ/5pF
– Sensibilidade (V_d. = 3,3V, JP1: 1-2): 193,1mV_pp
– Sensibilidade (V_d. = 3,3V, JP1: Sem): 20,93mV_pp
– Sensibilidade (V_d. = 5V, JP1: 1-2): 289,5mV_pp
– Sensibilidade (V_d. = 5V, JP1: Sem): 28,62mV_pp
– Faixa de frequência: 0,07Hz-80MHz

Baseado no TLV3501 da Texas Instruments, o circuito consiste essencialmente num comparador inversor com histerese (ou seja, com realimentação positiva). O sinal de entrada é acoplado em AC através do condensador C3, servindo R1 para definir a impedância de entrada e R2 para limitar a corrente na entrada inversora do comparador IC1. A realimentação positiva do comparador faz-se por via dos resistores R6 e R7 e, opcionalmente, por R8 e JP1. Com JP1 shuntado, R8 fica em paralelo com R7, o que faz com que a tensão de histerese aumente. Desta forma, é possível configurar a sensibilidade do circuito entre dois valores.

É de salientar que as entradas do comparador não estão referenciadas à massa: em alternativa é utilizada uma tensão de referência cujo valor corresponde a metade da tensão de alimentação. Tal tensão é fornecida pelo divisor resistivo constituído por R3 e R4, sendo que os condensadores C4 e C5 providenciam desacoplamento local. Para além de servir de referência, esta tensão também serve para polarizar um anel de guarda, que por sua vez isola as entradas do comparador de eventual ruído circundante.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 10V (0805);
C2 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C3 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 100V (0805);
C4/5 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
IC1 – Comparador TLV3501 (TLV3501AID);
J1 – Conector BNC Amphenol Connex 112404;
J2 – Conector header macho de 3 pinos;
JP1 – Conector header macho de 2 pinos (com shunt);
R1 – Resistor de filme espesso 1MΩ±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 12KΩ±5% 1/4W (1206);
R3/4 – Resistor de filme espesso 10KΩ±5% 1/8W (0805);
R5/7 – Resistor de filme espesso 22MΩ±5% 1/4W (1206);
R6 – Resistor de filme espesso 100KΩ±5% 1/4W (1206);
R8 – Resistor de filme espesso 1,8MΩ±5% 1/4W (1206).

O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.3.0) e Gerber. Novamente recomendo o OSH Park, uma vez que este layout requer furação de 0,5mm para as vias. A soldadura dos componentes SMD deve ser feita com ferro de soldar ao invés do usual processo de refusão com ar quente, pois a pasta de solda pode facilmente espalhar-se para o anel de guarda. Todos os componentes podem ser facilmente soldados recorrendo a um ferro de soldar de pontas substituíveis e com regulação de temperatura.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://app.box.com/s/izv9...zuka
Diagrama do circuito (Eagle 7.3.0 sch): http://app.box.com/s/qcmy...0p6c
Layout da placa (pdf): http://app.box.com/s/1gh7...43rg
Layout da placa (Eagle 7.3.0 brd): http://app.box.com/s/5bkr...uont
Ficheiros Gerber: http://app.box.com/s/7sdh...xknx
Notas do projecto: http://app.box.com/s/g9iv...vnhl
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/sj1l...4n6b
Projecto no OSH Park: http://oshpark.com/shared_projects/RmouYzas

22/08/2015

Gerador de relógio GR10M

O GR10M é um gerador de sinal de relógio a 10MHz, criado especificamente para ser utilizado como base de tempo de referência. Oferecendo uma precisão de 0,28ppm, é cerca de cem vezes mais preciso do que um vulgar oscilador de cristal. Em adição, é bastante insensível a variações de temperatura. Estas características tornam o GR10M ideal para aferir frequencímetros e outros equipamentos baseados em tempo.

Parâmetros de funcionamento:
– V_{d. mín.} = 6,5V
– V_{d. máx.} = 14,95V
– Z_{L mín.} = 50Ω

Características eléctricas:
– I_d. (Z_L = 50Ω@1,65V) = 39,31mA
– P (V_d. = 7V, Z_L = 50Ω@1,65V) = 275,2mW
– P (V_d. = 14V, Z_L = 50Ω@1,65V) = 550,3mW

Características do sinal de saída:
– Frequência: 10MHz±0,28ppm
– Razão cíclica: 0,5±10%
– Jitter de fase (12-20000KHz): 1,35ps_rms
– Amplitude (Z_L = 50Ω@1,65V): 1,82V_pp
– Amplitude (Z_L > 100KΩ): 3,30V_pp

A frequência do sinal de saída do GR10M a ser medida com um frequencímetro.

O elemento fulcral do circuito é um oscilador TCXO da Abracom: o AST3TQ-10.00MHz-2. Trata-se de um oscilador de cristal com compensação de temperatura, que apresenta uma precisão de 0,28ppm entre -40 e 85°C. Tal oscilador (IC2) fornece o sinal de relógio a um buffer (IC3) que vai duplicar o sinal para as duas saídas. Para esta última função foi escolhido o integrado CDCLVC1102 da Texas Instruments, por ter características de jitter adequadas à aplicação.

Dada a aplicação laboratorial do GR10M, foram implementadas diversas protecções contra sobre-tensões, inversões de polaridade e corrente excessiva na alimentação. A montante do regulador IC1, o fusível F1 corta a alimentação em caso de curto-circuito ou corrente excessiva, também protegendo contra sobre-tensões a par com o díodo Zener D3. A protecção contra polaridade inversa é feita numa primeira fase pelo mesmo fusível em conjunção com D1, mas é garantida principalmente pelo díodo rectificador D2. Neste aspecto, D1 fornece apenas uma protecção adicional.

Também foram implementadas medidas de protecção contra descargas electrostáticas e picos de tensão, tanto na alimentação como nas saídas. Na alimentação, é o díodo D1 que tem a função primária de proteger contra descargas electrostáticas e transientes rápidos. Por se tratar de um díodo TVS, D1 tem uma resposta muito mais rápida do que D3 em caso de subida abrupta na tensão de alimentação. Porém, é D3 que suporta o grosso da corrente caso a sobre-tensão se mantenha. Quanto às saídas, estas estão individualmente protegidas por IC4 e IC5, dois circuitos de protecção TVS que não são mais do que matrizes de díodos.

Lista de componentes:
C1 – Condensador de electrólito sólido 25SEP22M;
C2 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA106M006 (NOJA106M006RWJ ou equiv.);
C3/5 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C4 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
D1 – Díodo TVS SMF16A;
D2 – Díodo rectificador S1A;
D3 – Díodo Zener 1SMB5929BT3G;
D4 – LED WP1503CB-ID;
F1 – Fusível PPTC 1210L005;
IC1 – Regulador de tensão LM1117DT-3.3;
IC2 – Oscilador de cristal AST3TQ-10.00MHz-2 (AST3TQ-10.000MHz-2);
IC3 – Buffer de relógio CDCLVC1102 (CDCLVC1102PW);
IC4/5 – Círcuito de protecção TVS SP4020-01FTG;
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2/3 – Conector SMB Amphenol Connex 142146;
L1 – Conta de ferrite BLM21PG331SN1;
R1 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R2/3 – Resistor de filme espesso 4,7Ω±5% 1/8W (0805).

O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.2.0) e Gerber. Este layout em particular requer um serviço de fabrico que suporte furos a partir de 0,5mm, e nesse sentido recomendo o OSH Park. Relativamente à soldadura dos componentes SMD, esta deve ser feita por refusão com ar quente. Os restantes componentes podem ser soldados com um ferro de soldar com regulação de temperatura ou de potência.

A caixa a usar neste projecto é a Hammond 1455D601. É uma caixa maioritariamente em alumínio anodizado, e existe disponível em várias cores. A placa foi dimensionada de acordo com suas especificações. Os painéis frontal e traseiro devem ser furados em consonância com o guia de furação.

Caixa Hammond 1455D601 (versão em anodizado azul). Esta é a caixa recomendada para o projecto.

21/07/2015

Acoplamento capacitivo CSMB2u2

Tratando-se de um acoplamento capacitivo, o CSMB2u2 é um dispositivo que permite a passagem da componente AC de um dado sinal, bloqueando a sua componente DC. Por conseguinte, serve para acoplar linhas com diferentes tensões de polarização. Uma vez que tem conectores SMB macho e fêmea, o CSMB2u2 pode ser acrescentado a uma interligação existente do mesmo tipo sem adicionar mais cabos ou adaptadores.

O circuito não poderia ser mais simples. O elemento principal é um condensador de 2,2µF, o qual serve para fazer o acoplamento em AC. O condensador fica assim em série, no caminho do sinal, entre os conectores J1 e J2.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 10V (0805);
J1 – Conector SMB Amphenol Connex 142142;
J2 – Conector SMB Amphenol Connex 142146.

O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.3.0) e Gerber. A placa em si não requer processos de fabrico especiais, dado que as suas especificações estão dentro das possibilidades de qualquer fabricante de PCBs. A soldadura dos componentes pode ser feita com um ferro de soldar de pontas substituíveis e com regulação de temperatura ou de potência, dispensando-se desta forma a aplicação de ar quente.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://app.box.com/s/l2g0...q2u9
Diagrama do circuito (Eagle 7.3.0 sch): http://app.box.com/s/mw9s...vlut
Layout da placa (pdf): http://app.box.com/s/ra84...u23m
Layout da placa (Eagle 7.3.0 brd): http://app.box.com/s/lywj...1hjc
Ficheiros Gerber: http://app.box.com/s/5esi...0hfe
Notas do projecto: http://app.box.com/s/z2aa...xsp0
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/e4lf...j0cp
Projecto no OSH Park: http://oshpark.com/shared_projects/8lcrgrAS

28/06/2015

Microscópio USB Andonstar V1

O Andonstar V1 é um microscópio USB de uso genérico. Funciona de modo semelhante a qualquer outra câmara USB, com a diferença de que o seu sistema óptico permite focar objectos que estejam muito perto. Para além disso, vem com iluminação LED integrada em torno da objectiva. O suporte opcional é totalmente ajustável e providencia a estabilidade necessária para inspeccionar placas de circuito impresso, sendo mesmo imprescindível neste tipo de trabalho.

A ampliação oferecida pelo Andonstar V1 é mais do que suficiente para detectar problemas como pontes de solda ou pistas defeituosas. No entanto, a distância focal é algo reduzida, sendo tanto menor quanto maior for a ampliação usada. Ainda assim, é possível ter uma boa qualidade de imagem com a ampliação quase no máximo. A resolução de 2MP (1600 por 1200) é um bónus quando se trata de fotografar objectos fixos. Contudo fica uma ressalva: a taxa de refrescamento fica demasiado baixa nesta resolução.

Micro-controlador PIC18F4550 e componentes circundantes. Esta imagem pormenorizada da placa PICop II foi produzida pelo Andonstar V1.

Alguns dos pinos do micro-controlador em pormenor. É possível ver uma solda com defeito num dos pinos. Imagem produzida pelo Andonstar V1.

Imagem ampliada, com solda defeituosa em evidência. Imagem produzida pelo Andonstar V1.

Em suma, trata-se de um microscópio bastante bom tendo em conta o preço (que ronda os 55€ com o suporte incluído, ou os 40€ sem o suporte, no eBay). Alguns aspectos técnicos poderiam ser melhorados, designadamente, a taxa de refrescamento que é um factor limitante nas resoluções mais altas. Não obstante, o Andonstar V1 adequa-se muito bem à função.

Links:
Andonstar: http://www.andonstar.com/

26/05/2015

Bibliotecas Eagle adicionais

Encontram-se disponíveis bibliotecas adicionais para o Eagle no repositório de ficheiros. Para aceder à directoria respectiva, vá a http://app.box.com/s/z31pa5xpdcqf77vwf8o7.

19/05/2015

Módulo Si7021

Hoje apresento um pequeno módulo baseado no integrado Si7021, um sensor de temperatura e humidade da Silicon Labs. Sendo compatível com qualquer placa de ensaio, este modulo torna possível a prototipagem de circuitos com o referido sensor. Em adição, a correspondência entre os pinos do módulo e os pinos do integrado é directa.

O circuito é extremamente simples. IC1, o sensor de temperatura e humidade, é o elemento central deste módulo. Por sua vez, C1 é um condensador de desacoplamento que serve para filtrar o ruído na alimentação. Convêm sublinhar que, apesar de o integrado comunicar por I²C, este módulo não inclui quaisquer resistores de pull-up, pelo que será sempre necessário adicioná-los externamente.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
IC1 – Sensor de temperatura e humidade Si7021 (Si7021-A10-GM1);
J1/2 – Conector header macho de 3 pinos.

O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.2.0) e Gerber. Quanto à montagem dos componentes, embora a Silicon Labs não recomende a soldadura deste sensor por refusão com ar quente, este método pode ser utilizado desde que o ar seja aplicado na face inferior da placa (estando o sensor posicionado na face superior). Nunca aplique o ar quente directamente ou na proximidade do sensor, sob pena de danificar o mesmo.