8.1 Alimentação do robô
A fonte de alimentação sugerida no capítulo 3 facilita a realização dos testes de bancada, mas apesar de o robô estar conectado a um cabo nesta primeira versão, está prevista uma continuação deste trabalho usando comunicação sem fio entre o computador e o robô. Por isso optou-se por instalar uma bateria para alimentar os motores, desta forma é possível avaliar o desempenho do robô com uma fonte de alimentação própria, medir sua autonomia e testar a capacidade de carga dos motores escolhidos para o projeto. É importante notar que o peso final do robô influi na configuração do software de movimentação. Uma bateria acrescenta um peso considerável em relação ao peso do resto do robô e modifica a inércia total do sistema. Os motores de passo têm uma velocidade de cruzeiro ideal que depende da carga que eles precisam mover. Além disso, como as baterias ocupam um volume significativo, é importante que sejam levadas em consideração no momento de distribuir os componentes no espaço disponível dentro do robô. Desta forma o robô já fica pronto para ser melhorado em versões futuras.
Motores de passo retirados de impressoras quase sempre têm uma voltagem nominal de 12 volts. Já o consumo de corrente depende do motor e do modo de acionamento das bobinas (item 6.2), então antes de escolher a bateria que será utilizada, é preciso calcular o consumo de corrente do motor (item 6.4) e selecionar uma bateria capaz prover a corrente necessária para dois motores com alguma folga. Outro parâmetro importante é que a bateria seja recarregável.
Para a montagem dos protótipos descritos neste trabalho foi possível encontrar em lojas de eletrônica uma bateria selada e recarregável de 12 volts e 1.3 Amper com o respectivo carregador (figura 31). O cálculo do consumo de corrente dos motores utilizados revelou que o consumo é de 400mA, como foram usados dois motores, o consumo total ficou em 800mA, bem dentro da capacidade da bateria. Importante lembrar que os circuitos, cabos e leds também consomem corrente, embora seja um consumo baixo comparado aos motores, por isso é importante que exista uma folga de pelo menos 100 mA entre a capacidade da bateria e o consumo dos motores.
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| Figura 31: Bateria selada usada no protótipo e carregador da bateria |
8.2 Alimentação do módulo de interface
Como descrito no item 7.1, deixar o módulo de interface da porta paralela próximo ao computador melhora a mobilidade do robô porque permite o uso de um cabo mais leve e mais comprido do que um cabo de impressora, mas implica que é preciso providenciar alimentação elétrica para o módulo, já que a porta paralela não pode ser usada para esse fim. O módulo de interface deve ser alimentado com 5 volts com uma variação de 0.5 v para mais ou para menos e o consumo máximo de corrente fica na faixa de algumas dezenas de miliamperes.
É claro que a fonte de alimentação sugerida no capítulo 3 pode ser usada para esse fim, já que ela conta com um terminal de saída de 5 volts, mas querendo deixar o sistema todo mais portátil, existem outras opções mais práticas.
A opção mais evidente é usar um conjunto de pilhas palito tipo AA. Se forem pilhas recarregáveis, quatro pilhas ligadas em série fornecem 4.8 volts (1.2 volt cada), se forem pilhas comuns, três pilhas fornecem 4.5 volts (1.5 volt cada). As duas opções ficam dentro da faixa de tolerância do circuito.
Mas já que o módulo de interface fica próximo ao computador, existe também a possibilidade de usar uma porta USB para alimentar o circuito. Além das funções de comunicação serial, as portas USB também são projetadas para alimentar dispositivos com baixo consumo. Fornecem 5 volts e permitem um consumo de corrente de até 500 mA por porta.
Usar os recursos de comunicação serial da porta USB vai além do escopo deste trabalho, mas aproveitar a capacidade de alimentação das portas é bastante simples. Para isso é necessário dispor de um cabo USB que pode ser retirado de um mouse, teclado ou qualquer dispositivo USB sucateado.
Um cabo USB tem internamente quatro fios: dois para alimentação e um par trançado para os dados. Várias referências sobre cabos USB falam de um padrão de cores para os fios, mas na prática esse padrão nem sempre é respeitado pelos fabricantes de dispositivos, então confiar no padrão de cores dos fios é arriscado. Mas os fios têm que estar ligados aos contatos do plug e estes contatos tem que obrigatoriamente obedecer a uma ordem padronizada. A figura 32 e a tabela 6 mostram a posição e a função de cada contato no plug USB. Use um multímetro para determinar qual fio está ligado a qual contato.
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Posição
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Função
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1
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+5 volts (Vcc)
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2
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Dados (D-)
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3
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Dados (D+)
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4
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0 volts (GND)
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Tabela 6: Contatos em um plug USB
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