Robô Móvel Autónomo Relatório da Prova de Aptidão Profissional

Transcrição

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
Curso Profissional de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações
2009/2012
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.
-i-
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.
- ii -
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
- iii -
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
- iv -
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
-v-
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
-1-
fototransístores.
Conseguir
comandar
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.
-2-
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.
Figura 1: Pato mecânico de Vaucanson
-3-
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.
Figura 2: Roy J. Wensley e a sua criação
robótica
-4-
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.
Figura 3: Robô autónomo de Grey Walter
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.
-5-
2000 – É lançado o famoso Asimo, pela Honda Motor Company.
Figura 4: As várias versões evolutivas do robô Asimo da Honda
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.
Figura 5: Sonny (robô) e Will Smith (humano)
protagonista no filme Eu, Robô de 2004
-6-
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.
-7-
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.
-8-
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.
Figura 6: Sensores indutivos para aplicações
industriais
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.
-9-
Figura 7: Sensores de ultrassons, ou sonares, montados
num robô
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.
- 10 -
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.
- 11 -
Figura 8: Esquemático do robô elaborado em EAGLE
- 12 -
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.
- 13 -
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, 7
C5,
C6,
C7,
C8,
Condensador cerâmico de 100nF
C11
C9, C10
4
2
Condensador cerâmico de 22pF
D2,
D2, 8
Díodo rápido Schottky 1N5822
D3,
D4,
D5,
D6,
D7, D8
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, 4
Fototransístor BP103
T3, T4
LED1,
4
LED Ø5mm de infravermelhos
Q1
1
Cristal de quartzo de 4MHz
R1,
R2, 4
LED2,
LED3,
LED4
Resistência de 100Ω 1/4W
R3, R4
R5,
R7, 4
Resistência de 68kΩ 1/4W
R8, R9
R6, R12, 5
R16,
- 14 -
R17, R18
R10, R11 2
Resistência de 390Ω 1/4W
R15
1
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, 6
Ligador de 2 terminais
JP5, JP6,
X1, X2
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.
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
Seguem-se algumas fotografias do protótipo desenvolvido:
Figura 11: Vista lateral anterior do protótipo desenvolvido
- 16 -
Figura 12: Vista lateral posterior do protótipo desenvolvido
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
Segue-se a listagem do código desenvolvido para o robô:
'#########################################################################
'
' Nome do programa:
'
' 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
- 18 -
'
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:
'
' Data:
30/04/2012
'
'#########################################################################
'
' Definição das constantes
symbol NR_CRUZAMENTOS = 1 ' número de cruzamentos existentes
' Instruções iniciais do programa
init:
servo 5,146
' inicializa o servo esquerdo - parado
servo 6,154
' inicializa o servo direito - parado
pause 20
' aguarda 20ms (milissegundos)
b1 = 0
' inicializa variável que guarda o tempo de pressão
'
w2 = 0
do botão de partida
' inicializa a variável que conta os cruzamentos
' ativa as interrupções para qualquer um dos botões do para-choques
- 19 -
setint or %00000000,%00001100
' Rotina principal do programa
main:
;b0 = pins
;debug
' guarda estados dos pinos de entrada
' 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 longo
for b0 = 1 to 5
high 7
if b0 < 5 then
pause 200
else
pause 800
end if
low 7
if b0 < 5 then
pause 800
else
pause 200
end 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)
'
- 20 -
'
'
' Esquerdo
Direita
'
(pin7)
(pin5)
'
'
'
'
Frente trás
'
(pin6)
'
'
' 0 - sensor sobre o escuro, 1 - sensor sobre o claro
'
if pin5=0 and pin7=1 then goto esquerda
if pin5=1 and pin7=0 then goto direita
if 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 frente
servopos 5,140
servopos 6,160
pause 40
' aguarda 40ms
goto ciclo
' volta ao início do ciclo para leitura dos sensores
esquerda:
' o robô vira para a esquerda
servopos 5,160
' roda o servo esquerdo no sentido horário
servopos 6,160
pause 20
' aguarda 20ms
if pin5 = 0 then goto esquerda ' aguarda até sensor sair do escuro
pause 85
' aguarda que o robô rode um pouco mais
goto ciclo
recua:
' o robô recua
servopos 5,160
' roda o servo esquerdo no sentido horário
servopos 6,140
' roda o servo direito no sentido anti-horário
- 21 -
pause 20
' aguarda 20ms
goto ciclo
direita:
' o robô vira para a direita
servopos 5,140
servopos 6,140
' roda o servo direito
pause 20
' aguarda 20ms
no sentido anti-horário
if pin7 = 0 then goto direita ' aguarda até sensor sair do escuro
pause 85
' aguarda que o robô rode um pouco mais
goto ciclo
para:
' o robô para
servopos 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 cruzamentos
goto para
else
'
reenvia comando de paragem
' senão
' segue em frente
servopos 5,140 ' roda o servo esquerdo no sentido anti-horário
servopos 6,160 ' roda o servo direito no sentido horário
pause 75 ' aguarda algum tempo para ultrapassar o cruzamento
goto 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 para
servopos 5,146
' para o servo esquerdo (146)
servopos 6,154
' para o servo direito (154)
high 7
' liga o besouro
pause 250
' aguarda um quarto de segundo
low 7
' desliga o besouro
- 22 -
pause 750
' aguarda três quartos de segundo
if pin0 = 0 then
' testa se o botão de arranque está premido
b1 = b1 + 1
' incrementa tempo de pressão da tecla
if b1 > 5 then
' se superior a 5s
b1 = 0
'
reinicia a variável
setint or %00000000,%00001100 '
return
'
reativa as interrupções
retoma à rotina principal
end if
end if
goto interrupt
' volta a repetir a sinalização
- 23 -
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 -
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
http://pt.wikipedia.org/wiki/Robô.
- 25 -
21
de
março
de
2012,
em
Anexos
- 26 -
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 -
1N5820-1N5822
1N5820 - 1N5822
Features
•
3.0 ampere operation at TA = 95°C
with no thermal runaway.
•
For use in low voltage, high
frequency inverters free
wheeling, and polarity
protection applications.
DO-201AD
COLOR BAND DENOTES CATHODE
Schottky Rectifiers
Absolute Maximum Ratings*
Symbol
TA = 25°C unless otherwise noted
Value
Parameter
Units
1N5820
1N5821
1N5822
20
30
40
VRRM
Maximum Repetitive Reverse Voltage
IF(AV)
Average Rectified Forward Current
3/8 " lead length @ TA = 95°C
Non-repetitive Peak Forward Surge Current
8.3 ms Single Half-Sine-Wave
Storage Temperature Range
Operating Junction Temperature
Value
Units
IFSM
Tstg
TJ
V
3.0
A
80
A
-65 to +125
°C
-65 to +125
°C
*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.
Thermal Characteristics
Symbol
Parameter
PD
Power Dissipation
3.6
W
RθJA
Thermal Resistance, Junction to Ambient
28
°C/W
Electrical Characteristics
Symbol
TA = 25°C unless otherwise noted
Device
Parameter
VF
Forward Voltage
IR
Reverse Current @ rated VR
CT
Total Capacitance
VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz
2001 Fairchild Semiconductor Corporation
@ 3.0 A
@ 9.4 A
TA = 25°C
TA = 100°C
Units
1N5820
1N5821
1N5822
475
850
500
900
0.5
20
525
950
190
mV
mV
mA
mA
pF
1N5820-1N5822, Rev. C
IR-Lumineszenzdiode
Infrared Emitter
Lead (Pb) Free Product - RoHS Compliant
LD 271
LD 271 H
LD 271 L
LD 271 LH
Wesentliche Merkmale
Features
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
GaAs-LED in 5mm radial-Gehäuse
Typische Peakwellenlänge 950nm
Hohe Zuverlässigkeit
Mit verschiedenen Beinchenlängen lieferbar
Variante mit “stand-off” lieferbar
TTW Löten geeignet
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
Anwendungen
Applications
• IR-Fernsteuerung von Fernseh- und
Rundfunkgeräten, Videorecordern,
Lichtdimmern
• Gerätefernsteuerungen für Gleich- und
Wechsellichtbetrieb
• Sensorik
• Diskrete Lichtschranken
• IR remote control of hi-fi and TV-sets, video
tape recorders, dimmers
• Remote control for steady and varying intensity
• Sensor technology
• Discrete interrupters
Typ
Type
Bestellnummer
Ordering Code
Strahlstärkegruppierung 1) (IF = 100mA, tp = 20 ms)
Radiant intensity grouping 1)
Ie (mW/sr)
LD 271
Q62703Q0148
15 (>10)
LD 271 L
Q62703Q0833
LD 271 H
Q62703Q0256
LD 271 LH
Q62703Q0838
>16
1)
gemessen bei einem Raumwinkel Ω = 0.01 sr
measured at a solid angle of Ω = 0.01 sr
2007-04-04
1
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
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
Kennwerte (TA = 25 °C)
Characteristics
2007-04-04
2
LD 271, LD 271 H, LD 271 L, LD 271 LH
Kennwerte (TA = 25 °C)
Characteristics (cont’d)
Bezeichnung
Parameter
Symbol
Symbol
Wert
Value
Einheit
Unit
Kapazität, VR = 0 V, f = 1 MHz
Capacitance
Co
40
pF
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
Durchlaßspannung
Forward voltage
IF = 100 mA, tp = 20 ms
IF = 1 A, tp = 100 μs
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
Strahlstärke
Radiant intensity
IF = 100 mA, tp = 20 ms
IF = 1 A, tp = 100 μs
2007-04-04
Symbol
Symbol
Ie
Ie typ.
3
Wert
Value
LD 271
LD 271 L
LD 271 H
LD 271 LH
15 (> 10)
120
> 16
Einheit
Unit
mW/sr
mW/sr
BP 103
BP 103
fet06017
NPN-Silizium-Fototransistor
Silicon NPN Phototransistor
Maβe in mm, wenn nicht anders angegeben/Dimensions in mm, unless otherwise specified.
Wesentliche Merkmale
● Speziell geeignet für Anwendungen im
Bereich von 420 nm bis 1130 nm
● Hohe Linearität
● TO-18, Bodenplatte, klares EpoxyGieβharz, mit Basisanschluβ
Features
● Especially suitable for applications from
420 nm to 1130 nm
● High linearity
● TO-18, base plate, transparent epoxy resin
lens, with base connection
Anwendungen
● Computer-Blitzlichtgeräte
● Lichtschranken für Gleich- und
Wechsellichtbetrieb
● Industrieelektronik
● “Messen/Steuern/Regeln”
Applications
● Computer-controlled flashes
● Photointerrupters
● Industrial electronics
● For control and drive circuits
Typ
Type
Bestellnummer
Ordering Code
BP 103
Q62702-P75
BP 103-2
Q62702-P79-S1
BP 103-3
Q62702-P79-S2
BP 103-4
Q62702-P79-S4
BP
1)
1)
103-51)
Q 62702-P781
Lieferung in dieser Gruppe kann wegen Ausbeuteschwankungen nicht immer sichergestellt werden.
Wir behalten uns in diesem Fall die Lieferung einer Ersatzgruppe vor.
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.
Semiconductor Group
211
10.95
BP 103
Grenzwerte
Maximum Ratings
Bezeichnung
Description
Symbol
Symbol
Wert
Value
Einheit
Unit
Betriebs- und Lagertemperatur
Operating and storage temperature range
Top; Tstg
– 40 ... + 80
°C
Löttemperatur bei Tauchlötung
Lötstelle ≥ 2 mm vom Gehäuse,
Lötzeit t ≤ 5 s
Dip soldering temperature, ≥ 2 mm distance
from case bottom t ≤ 5 s
TS
260
°C
Löttemperatur bei Kolbenlötung
Lötstelle ≥ 2 mm vom Gehäuse,
Lötzeit t ≤ 3 s
Iron soldering temperature, ≥ 2 mm distance
from case bottom t ≤ 3 s
TS
300
°C
Kollektor-Emitterspannung
Collector-emitter voltage
VCE
50
V
Kollektorstrom
Collector current
IC
100
mA
Kollektorspitzenstrom, τ < 10 µs
Collector surge current
ICS
200
mA
Emitter-Basisspannung
Emitter -base voltage
VEB
7
V
Verlustleistung, TA = 25 °C
Total power dissipation
Ptot
150
mW
Wärmewiderstand
Thermal resistance
RthJA
500
K/W
Semiconductor Group
212
BP 103
Kennwerte (TA = 25 °C, λ = 950 nm)
Characteristics
Bezeichnung
Description
Symbol
Symbol
Wert
Value
Einheit
Unit
Wellenlänge der max. Fotoempfindlichkeit
Wavelength of max. sensitivity
λS max
850
nm
Spektraler Bereich der Fotoempfindlichkeit
S = 10 % von Smax
Spectral range of sensitivity
S = 10 % of Smax
λ
420 ... 1130
nm
Bestrahlungsempfindliche Fläche
Radiant sensitive area
A
0.12
mm2
Abmessungen der Chipfläche
Dimensions of chip area
L× B
L×W
0.5 × 0.5
mm × mm
Abstand Chipoberfläche zu Gehäuseoberfläche
Distance chip front to case surface
H
0.2 ... 0.8
mm
Halbwinkel
Half angle
ϕ
± 55
Grad
deg.
IPCB
IPCB
0.9
2.7
µA
µA
CCE
CCB
CEB
8
11
19
pF
pF
pF
Dunkelstrom
Dark current
VCE = 35 V, E = 0
ICEO
5 (≤ 100)
nA
Semiconductor Group
213
Fotostrom der Kollektor-Basis-Fotodiode
Photocurrent of collector-base photodiode
Ee = 0.5 mW/cm2, VCB = 5 V
Ev = 1000 Ix, Normlicht/standard light a
VCB = 5 V
Kapazität
Capacitance
VCE = 0 V, f = 1 MHz, E = 0
VCB = 0 V, f = 1 MHz, E = 0
VEB = 0 V, f = 1 MHz, E = 0
BP 103
Die Fototransistoren werden nach ihrer Fotoempfindlichkeit gruppiert und mit arabischen
Ziffern gekennzeichnet.
The phototransistors are grouped according to their spectral sensitivity and distinguished
by arabian figures.
Bezeichnung
Description
Symbol
Symbol
Wert
Value
-2
Fotostrom, λ = 950 nm
Photocurrent
Ee = 0.5 mW/cm2, VCE = 5 V
Ev = 1000 Ix.
Normlicht/standard light A
VCE = 5 V
-3
-4
Einheit
Unit
-5
IPCE
80 ... 160 125 ... 250 200 ... 400 ≥ 320 µA
IPCE
0.38
0.6
0.95
1.4
mA
Anstiegszeit/Abfallzeit
Rise and fall time
IC = 1 mA, VCC = 5 V, RL = 1 kΩ
tr, tf
5
7
9
12
µs
Kollektor-EmitterSättigungsspannung
Collector-emitter saturation
voltage
IC = IPCEmin1) × 0.3
Ee = 0.5 mW/cm2
VCEsat
150
150
150
150
mV
Stromverstärkung
Current gain
Ee = 0.5 mW/cm2, VCE = 5 V
IPCE
IPCB
140
210
340
530
1)
1)
IPCEmin ist der minimale Fotostrom der jeweiligen Gruppe
IPCEmin is the min. photocurrent of the specified group
Semiconductor Group
214
LM324, LM324A, LM224,
LM2902, LM2902V, NCV2902
Single Supply Quad
Operational Amplifiers
The LM324 series are low−cost, quad operational amplifiers with
true differential inputs. They have several distinct advantages over
standard operational amplifier types in single supply applications. The
quad amplifier can operate at supply voltages as low as 3.0 V or as
high as 32 V with quiescent currents about one−fifth of those
associated with the MC1741 (on a per amplifier basis). The common
mode input range includes the negative supply, thereby eliminating the
necessity for external biasing components in many applications. The
output voltage range also includes the negative power supply voltage.
http://onsemi.com
PDIP−14
N SUFFIX
CASE 646
14
1
Features
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
SOIC−14
D SUFFIX
CASE 751A
14
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
1
TSSOP−14
DTB SUFFIX
CASE 948G
14
1
PIN CONNECTIONS
Out 1
2
Inputs 1
3
VCC
*
1
)
4
*
)
5
6
)
2
*
3
)
*
Inputs 4
12
VEE, GND
10
Inputs 3
9
8
7
Out 4
13
11
4
Inputs 2
Out 2
14
1
Out 3
(Top View)
ORDERING INFORMATION
See detailed ordering and shipping information in the package
dimensions section on page 10 of this data sheet.
DEVICE MARKING INFORMATION
See general marking information in the device marking
section on page 11 of this data sheet.
© Semiconductor Components Industries, LLC, 2010
December, 2010 − Rev. 24
1
Publication Order Number:
LM324/D
LM324, LM324A, LM224, LM2902, LM2902V, NCV2902
MAXIMUM RATINGS (TA = + 25°C, unless otherwise noted.)
Rating
Symbol
Value
VCC
VCC, VEE
32
±16
Input Differential Voltage Range (Note 1)
VIDR
±32
Vdc
Input Common Mode Voltage Range (Note 2)
VICR
−0.3 to 32
Vdc
tSC
Continuous
Power Supply Voltages
Single Supply
Split Supplies
Unit
Vdc
Output Short Circuit Duration
Junction Temperature
TJ
150
°C
RJA
118
156
190
°C/W
Tstg
−65 to +150
°C
ESD Protection at any Pin
Human Body Model
Machine Model
Vesd
Thermal Resistance, Junction−to−Air (Note 3)
Case 646
Case 751A
Case 948G
V
2000
200
Operating Ambient Temperature Range
LM224
LM324, 324A
LM2902
LM2902V, NCV2902 (Note 4)
TA
°C
−25 to +85
0 to +70
−40 to +105
−40 to +125
Stresses exceeding Maximum Ratings may damage the device. Maximum Ratings are stress ratings only. Functional operation above the
Recommended Operating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above the Recommended Operating Conditions may affect
device 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.
http://onsemi.com
2
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 5.0 V, VEE = GND, TA = 25°C, unless otherwise noted.)
LM224
Characteristics
Symbol
Input Offset Voltage
VCC = 5.0 V to 30 V
VICR = 0 V to
VCC −1.7 V,
VO = 1.4 V, RS = 0 VIO
Min
Typ
LM324A
Max
Min
Typ
LM324
Max
Min
Typ
LM2902
Max
Min
Typ
LM2902V/NCV2902
Max
Min
Typ
Max
Unit
mV
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
VIO/T
−
7.0
−
−
7.0
30
−
7.0
−
−
7.0
−
−
7.0
−
V/°C
Input Offset Current
TA = Thigh to Tlow
(Note 5)
IIO
−
−
3.0
−
30
100
−
−
5.0
−
30
75
−
−
5.0
−
50
150
−
−
5.0
−
50
200
−
−
5.0
−
50
200
nA
Average Temperature
Coefficient of Input
Offset Current
IIO/T
−
10
−
−
10
300
−
10
−
−
10
−
−
10
−
pA/°C
IIB
−
−
−90
−
−150
−300
−
−
−45
−
−100
−200
−
−
−90
−
−250
−500
−
−
−90
−
−250
−500
−
−
−90
−
−250
−500
nA
Average Temperature
Coefficient of Input
Offset Voltage
TA = Thigh to Tlow
(Notes 5 and 7)
TA = Thigh to Tlow
(Notes 5 and 7)
Input Bias Current
TA = Thigh to Tlow
(Note 5)
Input Common Mode
Voltage 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
−
−
VCC
−
−
VCC
−
−
VCC
−
−
VCC
−
−
VCC
Differential Input
Voltage Range
VIDR
Large Signal Open
Loop Voltage Gain
AVOL
V
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
−
−
CS
−
−120
−
−
−120
−
−
−120
−
−
−120
−
−
−120
−
dB
Common Mode
Rejection,
RS ≤ 10 k
CMR
70
85
−
65
70
−
65
70
−
50
70
−
50
70
−
dB
Power Supply
Rejection
PSR
65
100
−
65
100
−
65
100
−
50
100
−
50
100
−
dB
Channel Separation
10 kHz ≤ f ≤ 20 kHz,
Input Referenced
5. LM224: Tlow = −25°C, Thigh = +85°C
LM324/LM324A: Tlow = 0°C, Thigh = +70°C
LM2902: Tlow = −40°C, Thigh = +105°C
LM2902V & NCV2902: Tlow = −40°C, Thigh = +125°C
NCV2902 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 of
the common mode voltage range is VCC −1.7 V, but either or both inputs can go to +32 V without damage, independent of the magnitude
of VCC.
7. Guaranteed by design.
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3
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 5.0 V, VEE = GND, TA = 25°C, unless otherwise noted.)
LM224
Characteristics
Output Voltage −
High Limit
Symbol
Min
Typ
LM324A
Max
Min
Typ
LM324
Max
Min
Typ
LM2902
Max
Min
Typ
LM2902V/NCV2902
Max
Min
Typ
Max
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 V
RL = 2.0 k
(TA = Thigh to Tlow)
(Note 8)
26
−
−
26
−
−
26
−
−
26
−
−
26
−
−
VCC = 30 V
RL = 10 k
(Note 8)
27
28
−
27
28
−
27
28
−
27
28
−
27
28
−
−
5.0
20
−
5.0
20
−
5.0
20
−
5.0
100
−
5.0
100
Output Voltage −
Low Limit,
VCC = 5.0 V,
RL = 10 k,
TA = Thigh to Tlow
(Note 8)
VOL
Output Source Current
(VID = +1.0 V,
VCC = 15 V)
IO +
Unit
mV
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
−
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
−
40
60
−
40
60
−
40
60
−
40
60
−
40
60
mA
Output Sink Current
(VID = −1.0 V,
VCC = 15 V)
TA = 25°C
IO −
Output Short Circuit
to Ground
(Note 9)
ISC
Power Supply Current
(Note 8)
ICC
mA
mA
VCC = 30 V
VO = 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°C
LM324/LM324A: Tlow = 0°C, Thigh = +70°C
LM2902: Tlow = −40°C, Thigh = +105°C
LM2902V & NCV2902: Tlow = −40°C, Thigh = +125°C
NCV2902 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 of
the common mode voltage range is VCC −1.7 V, but either or both inputs can go to +32 V without damage, independent of the magnitude
of VCC.
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4
L298

DUAL FULL-BRIDGE DRIVER
..
..
.
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 15lead Multiwatt and PowerSO20 packages. It is a
high voltage, high current dual full-bridge driver designed to accept standardTTL logic levels and drive
inductive loads such as relays, solenoids, DC and
stepping motors. Two enableinputs are provided to
enableor disable the deviceindependentlyof the input signals. The emitters of the lower transistors of
each bridge are connected together and the corresponding external terminal can be used for the con-
Multiw att15
PowerSO20
O RDERING NUMBERS : L298N (Multiwatt Vert.)
L298HN (Multiwatt Horiz.)
L298P (PowerSO20)
nectionof an externalsensing resistor. Anadditional
supply input is provided so that the logic works at a
lower voltage.
BLOCK DIAGRAM
Jenuary 2000
1/13
L298
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
Symb ol
Parameter
Value
Unit
VS
Power Supply
50
V
V SS
Logic Supply Voltage
7
V
–0.3 to 7
V
3
2.5
2
A
A
A
VI,Ven
IO
Vsens
Input and Enable Voltage
Peak Output Current (each Channel)
– Non Repetitive (t = 100µs)
–Repetitive (80% on –20% off; ton = 10ms)
–DC Operation
Sensing Voltage
–1 to 2.3
V
25
W
Junction Operating Temperature
–25 to 130
°C
Storage and Junction Temperature
–40 to 150
°C
P tot
Total Power Dissipation (Tcase = 75°C)
Top
Tstg, Tj
PIN CONNECTIONS (top view)
Multiwatt15
15
CURRENT SENSING B
14
OUTPUT 4
13
OUTPUT 3
12
INPUT 4
11
ENABLE B
10
INPUT 3
9
LOGIC SUPPLY VOLTAGE VSS
8
GND
7
INPUT 2
6
ENABLE A
5
INPUT 1
4
SUPPLY VOLTAGE VS
3
OUTPUT 2
2
OUTPUT 1
1
CURRENT SENSING A
TAB CONNECTED TO PIN 8
D95IN240A
GND
1
20
GND
Sense A
2
19
Sense B
N.C.
3
18
N.C.
17
Out 4
16
Out 3
Out 1
4
Out 2
5
VS
6
15
Input 4
Input 1
7
14
Enable B
Enable A
8
13
Input 3
Input 2
9
12
VSS
10
11
GND
GND
PowerSO20
D95IN239
THERMAL DATA
Symb ol
Po werSO20
Mu ltiwatt15
Unit
Rth j-case
Thermal Resistance Junction-case
Parameter
Max.
–
3
°C/W
Rth j-amb
Thermal Resistance Junction-ambient
Max.
13 (*)
35
°C/W
(*) Mounted on aluminum substrate
2/13
LM78XX/LM78XXA
3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator
Features
•
•
•
•
•
General Description
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
The LM78XX series of three terminal positive regulators
are available in the TO-220 package and with several
fixed output voltages, making them useful in a wide
range of applications. Each type employs internal current
limiting, thermal shut down and safe operating area protection, making it essentially indestructible. If adequate
heat sinking is provided, they can deliver over 1A output
current. Although designed primarily as fixed voltage
regulators, these devices can be used with external components to obtain adjustable voltages and currents.
Ordering Information
Product Number
Output Voltage Tolerance
Package
Operating Temperature
LM7805CT
±4%
TO-220 (Single Gauge)
-40°C to +125°C
LM7806CT
LM7808CT
LM7809CT
LM7810CT
LM7812CT
LM7815CT
LM7818CT
LM7824CT
LM7805ACT
0°C to +125°C
±2%
LM7806ACT
LM7808ACT
LM7809ACT
LM7810ACT
LM7812ACT
LM7815ACT
LM7818ACT
LM7824ACT
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
LM78XX/LM78XXA Rev. 1.1
www.fairchildsemi.com
1
LM78XX/LM78XXA — 3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator
September 2011
LM78XX/LM78XXA 3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator
Block Diagram
Input
Series Pass
Element
1
Current
Generator
Starting
Circuit
Output
3
SOA
Protection
Reference
Voltage
Error
Amplifier
Thermal
Protection
GND
2
Figure 1.
Pin Assignment
TO-220 (Single Gauge)
GND
1. Input
2. GND
3. Output
1
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
VI
Parameter
Input Voltage
Value
Unit
VO = 5V to 18V
35
V
VO = 24V
40
V
RθJC
Thermal Resistance Junction-Cases (TO-220)
5
°C/W
RθJA
Thermal Resistance Junction-Air (TO-220)
65
°C/W
TOPR
Operating Temperature
Range
-40 to +125
°C
TSTG
LM78xx
LM78xxA
-65 to +150
2
0 to +125
°C
Refer to the test circuits. -40°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI = 10V, CI = 0.1µF, unless otherwise specified.
Symbol
VO
Regline
Parameter
Min.
Typ.
Max.
Unit
TJ = +25°C
4.8
5.0
5.2
V
5mA ≤ IO ≤ 1A, PO ≤ 15W,
VI = 7V to 20V
4.75
5.0
5.25
VO = 7V to 25V
–
4.0
100
VI = 8V to 12V
–
1.6
50.0
IO = 5mA to 1.5A
–
9.0
100
IO = 250mA to 750mA
–
4.0
50.0
–
5.0
8.0
mA
Quiescent Current Change IO = 5mA to 1A
–
0.03
0.5
mA
VI = 7V to 25V
–
0.3
1.3
IO = 5mA
–
-0.8
–
mV/°C
f = 10Hz to 100kHz, TA = +25°C
–
42.0
–
µV/VO
62.0
73.0
–
dB
IO = 1A, TJ = +25°C
–
2.0
–
V
f = 1kHz
–
15.0
–
mΩ
VI = 35V, TA = +25°C
–
230
–
mA
TJ = +25°C
–
2.2
–
A
Output Voltage
Line Regulation(1)
Regload Load
IQ
∆IQ
∆VO/∆T
VN
RR
VDROP
Regulation(1)
Quiescent Current
Output Voltage
Drift(2)
Output Noise Voltage
Ripple
Rejection(2)
Dropout Voltage
Resistance(2)
rO
Output
ISC
Short Circuit Current
IPK
(2)
Peak Current
Conditions
TJ = +25°C
TJ = +25°C
TJ = +25°C
f = 120Hz, VO = 8V to 18V
mV
mV
Notes:
1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must
be taken into account separately. Pulse testing with low duty is used.
2. These parameters, although guaranteed, are not 100% tested in production.
3
LM78XX/LM78XXA 3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator
Electrical Characteristics (LM7805)
9
9
BBBCD42EF1C25CGH
01234568 A
I3EJKE621LMD124N42E3456MO
PQRSTUVWXXYZ[
\]^_àb`^_c̀dèfb̀ghaiigjkgk]c̀aj̀alm̀fgǹ_òp]q_àbr̀_s̀tllgbuv̀thwfòlxgfg
hamykv̀gbitjgjlyuk̀titzgl̀xgh̀xev]``{abl̀bamsyg|fxaalejzm̀fg`}~h̀gyyfàjyu]

W¡XW¡¢[
£thxàmlvmlh̀tjf̀ejwàbf̀ambhgq̀¤i]¥̀xefèfg̀jamzxl̀aỳezxlt̀j`¦£cs̀ml`§eyy
jalòäbèjfltjhgòkbe©gt̀ìalab]¥̀altỳit~eimih̀mbbgjlv̀gbh̀xevèfr̀¤i]
ª«XW¡¢[
jèjvmlf̀xamyks̀gt̀sa©g`¬¤]`~v̀a§gbf̀mvvyu`©ayltzg®l̀as̀gx̀ezxòsgya§`¬¤]q`~
va§gbf̀mvvyu`©ayltzg®l̀as̀gỳa§]`¯lèfb̀ghaiigjkgkòsmlj̀alg̀ffgjletyòlal̀eg
mjmfgkèjvmlfỳa§`©ett̀°̀¤wb̀gfeflab]
±²³[
¥xg`cdb̀tjzgèfl̀xgv̀a§gbf̀mvvyu`©ayltzgb̀tjzg]¥̀xgìt~eimib̀ghaiigjkgk
ejvmlèivgktjhgèfq̀¤w]`´jhajjghlgk`cd`§eyỳµ̈yatl¶z̀e©ejz`©tbuejz`¨tyfg
bgtkejzf]`·a§g©gbµ̀lamhxf̀gjfab¶v̀ejfìmfl`ÿatl`¬jav̀myymv¸vmyyka§j®]
VST¹ºYU»QR«YQº»UX¹«[
¥xgf̀gbetỳka§jyatkv̀ejìmfl`«S¼STUsgỳg¨l`ÿatlejz]¥̀xef`§eyỳze©gm̀jbgyetsyg
avgbtleaj]`y§tufm̀fgl̀xg°̀¤w¸qqwb̀gfeflabft̀ff̀xa§js̀gya§òg©gjè¨l̀xgh̀xev`§tf
vbazbtiigkàjt̀k̀ë¨gbgjls̀atbk]
½S¢S¡UX¹«[
¥xgb̀gfglv̀ej`¬ëv̀bgfgjl®ìmfl`«S¼STUsgỳg¨l`ÿatlejz]¥̀xef`§eyỳze©gm̀jbgyetsyg
avgbtleaj]`y§tufl̀egx̀ezx`¬egl̀al̀xgv̀afele©gf̀mvvyu®`©ett̀`\wpàb°̀¤wb̀gfeflab]
I3EJKE621L¾5B6K5E¾24¿2G43O
Ä×ÎØÈÍØÊÈÙ
Ë
×
Ú
À
À
Ú
À
À
ÀË
×
ÖÒÕ
!"#$%&'#()*%+&'#(,&*5$$6'78&96!9!6"!*-
ÔÔÕ
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ÇÈÉÊËÌÍÊÑ
ÒÓ
ÁÂÃÄÅÆ
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:!69'#(;-<<=>?<@<
A
9
9
BBBCD42EF1C25CGH
01234568 A
I3EJKE621LD465G3M4EJNEOPQ5KM1NDEN3PRS
~
hi
}noptvXjk
|afX\X]XTUVX\X]XjkX\
jkotpkX]XjkXb
e
c
b
\

Y
Z
[
gi
TUVXgX]X}noptvXTUVX]XjkotuUV
jkXeX]XTUVXeX]X|afXe
jkXcX]XTUVXcX]X|afXcX]XW_`XcX]XVUkn
~
hi
}noptvXjk
|afX\X]XjkWUVX\
jkotpkX]XjkWUVXb
jkWUVXc
jkWUVXe
|afXgX]XjkWUVXg
e
c
b
\
[
Z
Y
e\
eb
ec
ee
eg

gi
TUVWUVXgX]X}noptvXTUVX]XjkotuUV
TUVWUVXe
TUVWUVXc
TUVWUVXb
TUVWUVX\
TUVWUVX[
~
|afXcX]XjkWUVXc
}noptvXTUV
}noptvXjk
wnmnV
gi
TUVWUVXgX]XpkotuUV
TUVWUVXe
TUVWUVXc
TUVWUVXbX]XW_`Xb
e
c
b
\
[
Z
Y

hi
}noptvXjk
|afXYX]XjkWUVXY
jkWUVXZ
jkWUVX[
jkWUVX\
|afXbX]XjkWUVXb
|afXcX]XjkWUVXc
|afXeX]XjkWUVXe
jkotpkX]XjkWUVXg
e
c
b
\
[
Z
Y

eg
e
eY
eZ
e[
e\
eb
ec
ee
eg
jkWUVXeX]X|afXe
jkWUVXgX]X|afXgX]Xjkotpk
jkWUVXYX]XqnrutosXstVt
jkWUVXZX]XqnrutosXlvulq
hi
TUVWUVXY
TUVWUVXZ
TUVWUVX[
TUVWUVX\
~
cg
e
e
eY
eZ
e[
e\
eb
ec
ee
gi
}noptvXTUV
TUVWUVXgX]XjkotuUV
TUVWUVXe
TUVWUVXc
TUVWUVXb
TUVWUVX\
TUVWUVX[
TUVWUVXZ
TUVWUVXY

¡¢£¡¡¤
~
|afXcX]XjkWUVXc
}noptvXTUV
}noptvXjk
wnmnV
gi
TUVWUVXg
pclXmstX]XTUVWUVXe
TUVWUVXc
W_`XbX]XTUVWUVXb
e
eY
eZ
e[
e\
eb
ec
ee
eg
jkWUVXeX]X|afXe
jkWUVXgX]X|afXgX]Xjkotpk
jkWUVXYX]XqnrutosXstVt
jkWUVXZX]XqnrutosXlvulq
hi
TUVWUVXY
TUVWUVXZ
TUVWUVX[
TUVWUVX\X]XpclXmlv
~
wnmnV
xyz{xX]X|afXgX]XjkXtg
|afXeX]XjkXte
|afXcX]XjkXtc
|afXbX]XjkXtb
}noptvXjk
}noptvXTUV
gi
wnmuktVuo
wnmuktVuo
Vp̀noXlvqX]XTUVXlgX]XjkXg
W_`XeX]XTUVXleX]XjkXe
^W_`X|X]XW_`XcX]XTUVXlcX]XjkXc
mWpXmlqX]XpclXmlvX]XTUVXlbX]XjkXb
e
c
b
\
[
Z
Y

eg
ee
ec
eb
e\
c
cY
cZ
c[
c\
cb
cc
ce
cg
e
e
eY
eZ
e[
TUVWUVXY
TUVWUVXZ
TUVWUVX[
TUVWUVX\X]X^W_`Xa
TUVWUVXb
TUVWUVXcX]X^W_`Xd
TUVWUVXeX]X^W_`Xf
TUVWUVXg
hi
gi
jkXYX]XTUVXlYX]X^mnopkX]XqrXstVt
jkXZX]XTUVXlZX]X^mnouUVX]XqrXlvq
jkX[X]XTUVXl[X]XmWpXmsu
jkX\X]XTUVXl\X]XpclXmstX]XmWpXmsp
~
wnmnV
xyz{xX]X|afXgX]XjkXtg
|afXeX]XjkXte
|afXcX]XjkXtc
|afXbX]XjkXtb
}noptvXjk
}noptvXTUV
|afX[
|afXZ
|afXY
hi
gi
wnmuktVuo
wnmuktVuo
Vp̀noXlvqX]XTUVXlgX]XjkXlg
W_`XeX]XTUVXleX]XjkXle
W_`XcX]XTUVXlcX]XjkXlc
pclXmlvX]XmWpXmlqX]XTUVXlbX]XjkXlb
jkWUVXg
jkWUVXe
!"#$%&'#()*%+&'#(,&*5$$6'78&96!9!6"!*-
e
c
b
\
[
Z
Y

e
c
b
\
[
Z
Y

eg
ee
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eb
e\
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eZ
eY
e
e
cg
\g
b
b
bY
bZ
b[
b\
bb
bc
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bg
c
c
cY
cZ
c[
c\
cb
cc
ce
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TUVWUVXY
TUVWUVXZ
TUVWUVX[
TUVWUVX\
TUVWUVXb
TUVWUVXc
TUVWUVXe
TUVWUVXg
hi
gi
jkWUVXYX]XqrXstVt
jkWUVXZX]XqrXlvq
jkWUVX[
jkWUVX\
jkXlYX]XTUVXlYX]X^mnopk
jkXlZX]XTUVXlZX]X^mnouUV
jkXl[X]XTUVXl[X]XmWpXmsu
jkXl\X]XTUVXl\X]XpclXmstX]XmWpXmsp
jkWUVXb
jkWUVXc
A