Baseada no microcontrolador ATMEGA 16-16PI, a placa Megajoy é uma poderosa interface para projetos de cockpits caseiros, que se comunica com o PC através da porta USB e é reconhecida pelo Windows como um joystick. É uma placa de baixo custo para aqueles que pretendem montar um cockpit mais simples, mas isso não significa que seja um “simples joystick”, pois a mesma suporta 8 entradas análogicas de alta resolução (10 bits) que podem ser conectadas a vários controles analógicos como manche (yoke), pedais de leme (rudder), throttle, flaps, atuadores, etc, e além do mais suporta 64 teclas simples (push buttons), 16 interruptores de alavanca tipo chave toggle, 4 chaves rotativas e 1 hat switch.
Para um painel simples, basta interligar as chaves, potenciômetros e demais controles a esta placa.
Parte do projeto desta placa é baseado na leitura de uma matriz de diodos (linhas e colunas), onde o microcontrolador envia um sinal a um barramento e faz a leitura de outro. Caso uma tecla seja pressionada, ele verifica qual  linha e  coluna estão “fechadas” e, através da programação interna, envia ao PC a informação da tecla que está pressionada.
Esta varredura é feita de uma forma muito rápida, pois sua freqüência de operação é de 16 MHz. Quando se usa um cristal nessa freqüência, ele pode atingir até 16 MIPS (MIPS é a sigla para Milhões de Instruções por Segundo; ela é a medida para a velocidade da computação de um programa). Outra parte do projeto é baseada na leitura de entradas analógicas, provenientes de potenciômetros externos (ou até mesmo sensores ou placas, cujos sinais sejam compatíveis com as entradas do Atmega). O microcontrolador analisa a tensão presente nas linhas de entrada de uma de suas portas internas e envia (através da porta USB) uma codificação para o PC, informando a posição do cursor de um potenciômetro ou a situação de um sensor.

O Atmega16

O Atmega16 é um microcontrolador de 8 bits de baixo consumo,baseado na arquitetura RISC, podendo executar até 1 milhão de instruções por MHZ de operação (até 16 MIPS), permitindo o projeto de um poderoso sistema, com uma ótima relação de consumo versus velocidade de operação.
Dentre todas suas características podemos destacar as seguintes:

** 131 instruções
** 32 registradores internos de uso geral
** Memória Flash de 16K Bytes que suporta até 10.000 ciclos de escrita/deleção de dados
** Memória EEPROM de 512 Bytes que suporta até 100.000 ciclos de leitura/deleção de dados
** Memória SRAM de 1K
** Conversor Analógico/Digital de 8 canais com resolução de 10 bits
** 32 linhas programáveis de Entrada/Saída
** Tensão de operação de 2,7 a 5,5V (Atmega16L) e 4,5 a 5,5V (Atmega16)
** Baixo consumo: Ativo = 1,1 mA, Modo Idle = 0,35 mA e modo Power down < 1uA

Abaixo, o diagrama de blocos desse componente:

O funcionamento relativo à parte das chaves da placa Mega Joystick pode ser analisada no esquema abaixo, onde vemos a porta C e a porta B do Atmega.

Em um ciclo de operação, um sinal é enviado da porta C – saída 0 (PC0) às  chaves SW1 e SW9, através dos diodos D1, D9 (e demais diodos e chaves ligados à esta porta). Da mesma forma, no próximo ciclo um sinal idêntico é enviado da porta C – saída 1 (PC1) ao diodos D2, D10 e às chaves SW2 e SW10….
Considerando que todas as chaves estejam abertas como mostrado acima, nenhum sinal chegará às entradas da porta B (PB0 a PB7).
Assim que um sinal é liberado pela porta C, o microcontrolador faz uma varredura por todas as entradas da porta B, à procura deste sinal. Consideremos agora que a chave SW1 seja fechada pelo usuário: o sinal proveniente da porta C (PC0), passará pelo diodo D1 e chegará à entrada da porta B (PB0).
Como o microcontrolador faz uma varredura muito rápido, ele detectará este sinal presente em PB0, e “saberá” que o mesmo é proveniente de PC0, devido aos ciclos internos da CPU. Internamente à CPU, uma informação será tratada para ser enviado ao PC (e conseqüentemente ao Flight Simulator ou qualquer jogo que estiver utilizando este Mega Joystick), através da porta USB. A grosso modo dizemos que a CPU envia um sinal para PC0, “varre” todas as portas B (PB0 a PB7), envia outro sinal para PC1, “varre” novamente as portas PB0 a PB7 e assim sucessivamente até encontrar uma chave fechada (sinal de PC em PB).
A função dos diodos é não deixar que um sinal de uma porta C retorne para outra porta C ao se fechar 2 chaves simultaneamente.
Nessa “matriz” de linhas e colunas de diodos e chaves, temos 16 entradas para chaves tipo toggle, 64 para chaves tipo push button, 1 hat switch e 4 chaves rotativas.
As entradas relativas às chaves rotativas são tratadas de forma um pouco diferente, pois a CPU analisa a entrada de sinal e identifica o sentido de rotação da chave (que no caso será um encoder). Isso nos dá a oportunidade de ligar 4 encoders para os rádios.
Já para as entradas analógicas, a porta utilizada para a leitura dos sinais é a porta A (PA0 a PA7).
A linha de alimentação de 5 volts é ligada aos extremos (sentido horário) dos potenciômetros.

Como o extremo oposto (sentido anti horário) está ligado ao terra, ao se mover o cursor a tensão irá varia de 0 a 5 volts. Esta tensão será então enviada às entradas da porta A do Atmega.
Este, por sua vez, faz uma leitura (como nas chaves) de todas as entradas, uma a uma, e verifica qual o nível de tensão presente.
Este nível de tensão é tratado internamente e convertido em uma informação para o PC, conforme a posição do potenciômetro em questão.
Se este potenciômetro for usado para as manetes de potência, por exemplo, o cursor todo à frente enviará uma tensão de 5 volts e o Atmega informará ao PC (e conseqüentemente ao Flight Simulator) que queremos potência máxima.
Bem, depois dessa breve introdução ao funcionamento da placa, vamos à parte prática, que consta das ligações dos periféricos, ou seja, as chaves, potenciômetros e encoders.

Identificação dos conectores na placa

Para ligação dos periféricos nesta placa, devemos seguir a figura abaixo para identificarmos os conectores das chaves e potenciômetros:

Os potenciômetros deverão ser ligados nos conectores identificados como “AXES” no centro da placa.
As 64 chaves tipo push button (contato momentâneo), deverão ser ligadas aos conectores identificados como J3 a J10 (identificados como “PULSE SWITCHES”).
Já as chaves tipo toggle, deverão ser ligadas aos conectores J11 e J12 (identificados como “TOGGLE SWITCHES”).
As 4 chaves do hat switch deverão ser ligadas à barra de pinos “HAT SWITCH” na parte inferior central da placa e as 4 chaves rotativas às barras de pinos com identificação “ROTARY SWITCHES”

Ligação dos potenciômetros
Podem ser ligados potenciômetros com valores entre 10K e 100K ohms, sempre do tipo LINEAR. Valores muito alto podem colocar o circuito vulnerável a ruídos e valores muito baixo podem consumir uma corrente alta o suficiente para prejudicar o funcionamento da porta USB, uma vez que toda a alimentação da placa sai dessa porta e ela tem limitação nesse sentido.
Considerando que sejam ligados 8 potenciômetros de 10k ohms, como eles estão ligados em paralelo com a fonte, a resistência total será dada por:

A fórmula para o cálculo da resistência total dos potenciômetros acima poderia ser simplificada para 10000 (10K) / 8 já que TODOS os 8 potenciômetros são iguais.  A fórmula apresentada acima (1/RT = ….) é a correta para o cálculo de vários resistores em paralelo, desde que tenham valortes diferentes entre sí.
Com a resposta acima (1250 Ohms), a corrente consumida será dada por : 5V / 1250 ohms = 0,004 A (ou 4 mA).
Se fosse usado potenciômetro de 100K ohms, a resistência total seria de 12500 ohms e a corrente passaria para 0,0004 A (ou 0,4 mA ou ainda 400 uA).
Percebe-se então, que quanto maior o valor dos potenciômetros menor será a corrente consumida da porta USB, mas temos o problema do ruído. Um valor mais adequado seria então 47k ohms, pois estaria no meio da faixa.
Outro fator que influencia (e muito) para o aparecimento de ruídos é o cabo a ser utilizado. Este cabo deverá ser obrigatoriamente com blindagem (malha) e esta deverá ser aterrada apenas de um dos lados, seja nos potenciômetros ou no lado da placa.
Um excelente cabo para esta finalidade é o cabo utilizado para áudio.
Esse aterramento pode ser visto na figura abaixo:

Lembre-se: não faça o aterramento nas 2 extremidades desse cabo. Caso opte por aterrá-lo na extremidade da placa, ligue a malha  ao terminal GND do conector.

Identificação dos terminais dos conectores “AXES”:
1 = +5 Volts
2 = Sinal
3 = GND

Para as conexões desses potenciômetros vamos nos orientar pela figura abaixo.

Siga o mesmo procedimento para os demais potenciômetros da placa.

Nota: Caso não use todos os potenciômetros, para evitar entrada de ruídos na placa, através das entradas não utilizadas, feche os pinos 2 (sinal) e 3 (GND)  através de solda ou mesmo um jumper.

Um outro método para se evitar ruídos nas entradas dos potenciômetros, é usando capacitores de poliéster, caso o aterramento não seja suficiente.
Para tal, devemos soldar um capacitor de um valor entre 100 nF e 470 nF (poliéster).
Mas lembre-se: quanto maior for o valor desse capacitor haverá um “retardo” maior na entrada do sinal, pois o mesmo irá  ter uma carga / descarga de acordo com a tensão vinda do potenciômetro.
Este capacitor deverá ser ligado entre os pinos 2 e 3 da placa, no próprio conector como mostrado a seguir:

Estes capacitores poderão ter as seguintes inscrições:

Para 100 nF:   100nF ou 100K ou 0,1 uF
Para 220 nF:   220nF, ou 220K ou 0,22uF
Para 330nF:   330nF ou 330K ou 0,33uF
Para 470nF:   470nF ou 470K ou 0,47uF

Poderíamos usar até capacitores eletrolíticos para este filtro, mas o retardo entre a movimentação do potenciômetro e a resposta do circuito seria tão grande que iria acabar prejudicando o projeto.
Se optar por eletrolítico, tente no máximo 1 uF, mas observe a polaridade do mesmo, pois se for invertido o mesmo poderá até explodir.
(Positivo no pino 2 e Negativo no pino 3).
A tensão desse capacitor poderá ser 16 ou 25V.

Mapeamento das chaves na placa:

Todas as chaves são mapeadas por uma matriz de linhas e colunas referentes às portas B, C e D do Atmega (PB0 a PB7, PC0 a PC7 e PD4 a PD7).
Para conectarmos as chaves nesta placa devemos conhecer este mapeamento pois ele é fundamental para nos guiar na montagem do painel.
Cada conector (de J3 a J15)  está ligado a uma matriz, formada pelo cruzamento das tres portas informadas acima.
Analisando a figura abaixo, vemos as matrizes que compõem os conectores J3 a J10 (para as chaves tipo Push Button).

Para o J3, por exemplo, qualquer chave que for pressionada irá fechar uma das portas C (PC0 a PC7) à porta B0 (PB0).
Observe no detalhe as chaves 0,1,2,3 e 4.
O mesmo é válido para os demais conectores (J4 a J10), porém o que muda é a porta B que será fechada com as demais portas C (agora de PB1 a PB7).
A porta D (PD4 a PD7) não aparece nesta figura pois é da matriz dos conectores J11, a J15 (Chaves Toggle, Rotary switches e jumpers de configuração).
A placa Megajoy possui 2 modos de configuração de mapeamento (Modo 0 e Modo 1), selecionáveis através do Jumper “MODE“.  Quando usamos o Modo 1, Primeiramente definimos as chaves Push Button, depois as Toggle e em seguida as Rotary switches. Se o Modo 2 for selecionado, teremos inicialmente as Rotary switches, depois as Toggle e finalmente as chaves Push Buttons.
Essa configuração foi implementada devido ao fato de que,  em algumas antigas versões, o Windows não reconhecia mais que 32 botões por joystick instalado.  A partir da versão 5 do DirectX isso foi resolvido, mas o FS2004 ainda preserva este problema.
Então, se você pretende usar primeiramente as 4 Rotary  switches e depois as 16 chaves Toggle, o modo a ser usado deverá ser o 2, mas se quiser usar os 64 Push Buttons e depois as 16 chaves Toggle, o modo a ser usado será o 1. As tabelas completas dos mapeamentos das chaves são mostradas abaixo, conforme os modos 1 e 2:

Baseado na tabela do MODO 1, vemos que as 64 posições iniciais são as chaves tipo Push button. Em seguida temos as 16 chaves tipo Toggle, da seguinte forma:
Quando a primeira chave estiver ABERTA (1), será simulada a chave nº 65 na tabela, e quando esta mesma chave estiver FECHADA, a simulada será a chave nº 73.
Isso se aplica as demais chaves, da 66 até a 96, sendo que uma mesma chave Toggle (física) ocupa 2 posições na tabela, ou seja, uma aberta e uma fechada.
Logo em seguida temos as 4 Rotary switches (97 a 112) , que funcionam da seguinte forma na tabela:
A Rotary 1 ocupa as posições 97, 98, 105 e 106.
Se esta chave for girada LENTAMENTE e no sentido HORÁRIO (CW), a simulação será a chave nº 97.
Se esta mesma chave for girada LENTAMENTE no sentido ANTI-HORÁRIO  (CCW), a simulação será a chave nº 98.
Se esta mesma chave for girada RAPIDAMENTE no sentido HORÁRIO  (FCW), a simulação será a chave nº 105.
Se esta mesma chave for girada RAPIDAMENTE no sentido ANTI-HORÁRIO  (FCCW), a simulação será a chave nº 106.
Seguindo este exemplo, podemos analisar as demais Rotary switches, pois o funcionamento é idêntico.
A tabela 2 mostra a inversão das chaves conforme descrito anteriormente (primeiro as Rotary, depois as Toggle e por último as Push Button).
A utilização de um modo ou outro vai depender do projeto do usuário.
Nota: O Windows reconhece até 32 chaves, então um recurso utilizado para reconhecimento das 112 chaves é o programa MjoyMapper (http://www.sotaoptics.com/download/misc/MJoyMapper.zip). Este programa é bem pequeno e basta que sejam definidas as 112 chaves conforme a necessidade do simulador.
Bem, depois dessa explicação do mapeamento, vamos para as ligações das chaves.

Ligação das chaves tipo Push button:

Existem vários fabricantes e modelos desse tipo de chave, então vou usar como exemplo um tipo bastante comum, que é a da série 31.000 Margirius, mas nada impede que seja usada de outro modelo ou fabricante.
Este push button possui um visor transparente, onde podemos colocar uma lâmpada. A Metaltex tem muitos modelos que possuem 1 ou 2 leds internos, mas para usar esse tipo de push button devemos ter uma placa para seu acionamento (as placas do FSBUS ou similares).
Esse tipo de chave deverá ser ligado nos conectores identificados como J3 a J10 (lado direito da placa) conforme mostrado a seguir:

Como mostrado no detalhe, cada conector (J3 a J10) possui uma linha de terminais comuns, ou seja, todas as chaves deverão ser ligadas desses pinos para os pinos logo abaixo, como mostrado no desenho.
Se a placa for configurada como MODO 1, o primeiro Push Button será a chave nº 1, o segundo será a chave nº 2 e assim sucessivamente até o Push Button 64.
Mas se o MODO 2 for o escolhido, o primeirao Push Button será a chave nº49, o segundo será a chave nº 50 e assim até o último Push Button (chave 112).
Para esta orientação, siga as tabelas mostradas acima (mapeamento).

No início, minha intenção era apenas o sistema FSBUS, mas entre uma placa e outra, acabei conhecendo 2 placas do sistema IOCards (da Opencockpits) e achei interessante o projeto.

O meu grande amigo Anderson (http://www.737ngsim.com.br/blog/) pediu-me para montar algumas placas Master64 e uma USB Expansion desse sistema.

Encarei o desafio e digo que valeu a pena, pois comecei a conhecer alguma coisa dessa plataforma, apesar de não saber programar no SIOC (IOCards Simulation System).

Esta estrutura faz uso da porta paralela ou da USB para comunicação do FS com as interfaces.

Só pra se ter uma idéia, se ligarmos apenas uma placa Master à porta paralela, já teremos condições de conectar 72 chaves, 45 led’s e 4 placas de displays, gerenciando 64 dígitos ao todo.

Podemos ligar até 512 placas Master ao sistema, totalizando 36.864 pontos de entradas a sistema.

Para quem não quer usar a porta paralela, pode-se usar a porta USB através da placa USB Expansion, onde podemos então conectar simultaneamente outras 4 placas Master.

Este sistema ainda tem placas para servo motores, conversores analógico-digitais, motores de passo, relés, encoders e teclados. Dá pra montarmos um excelente home cockpit usando essa plataforma, com certeza.

Bem, diante da montagem das placas, o Anderson solicitou-me o desenvolvimento de outras placas novas no sistema, para facilitar a conexão dos led’s e chaves sem a necessidade de solda.

Atendendo aos seus pedidos, acabei desenvolvendo 2 tipos de placas: Uma de entrada outra de saída. Esta última composta de 2 versões – entradas de 0 a 35 e entradas de 36 a 71.

A placa de saídas já possui 45 resistores limitadores para os led’s eliminando assim mais componentes externos.

Esta placa conta ainda com  jumpers para configuração dos terminais Comuns das saídas, que podem ser o GND ou a linha de +5V.

Seguem fotos das placas:

Placa de saídas

Placa de entradas  (0 a 35)

Placa de entradas  (36 a 71)

A interligação dessas placas à placa Master é feita por cabo flat de 40 vias e um cabo tipo “manga” de 10 vias (DB9).

Abaixo uma foto do sistema interligado:

Após o término da montagem e testes finais, elas foram enviadas ao Anderson, que está fazendo a interligação em seu home cockpit. No início dos testes tivemos uma “surpresa” com algumas chaves que não “apareciam no sistema”, mas tudo foi resolvido após o acerto de configuração da porta paralela na BIOS do PC.

Agradeço imensamente ao amigo Anderson pela confiança no meu serviço e pela paciência em esperar pelas placas, e fico muito satisfeito em ver que sua montagem está cada vez melhor.
Desejo a ele sucesso nesse grande projeto.

Antonio Augusto – 26/07/2010

Seguem algumas fotos de  placas da plataforma FSBUS que já fiz por aqui.
São placas tanto da versão Classic quanto da versão NG.
Aqueles que tiverem interesse em alguma da versão NG basta entrar em contato, pois junto com o Jean (http://b737ngrs.wordpress.com/) estaremos disponibilizando-as de acordo com a demanda.
As placas aqui apresentadas foram feitas a mão (processo de transferência térmica) mas as próximas placas da versão NG serão produzidas industrialmente, diminuindo assim a possibilidade de erros e o trabalho manual.
Abaixo de cada foto segue uma breve descrição, para um melhor entendimento do sistema.

FSBUS CLASSIC:

PLACA COM III

Servindo de interface entre o PC e as demais placas, a COM III usa o protocolo RS232 (porta Serial).
É  uma placa bem simples, pois utiliza poucos componentes de baixo custo e tem a função de adequar o nível do sinal da porta serial ao sinal das demais placas.
Possui 4 conectores de entrada/saída, mas através de uma placa expansora poderá ser interligada a mais placas.
A sua alimentação requer uma fonte de 9VCC com uma baixa corrente (menor que 800 mA), mas caso utilize lâmpadas, relés ou cargas que necessitem de maior corrente, as devidas placas deverão ser alimentadas por fontes à parte.
A programação das demais placas é feita através dela, e os firmwares já estão “embutidos” no programa FSBUS ROUTER.
Internamente, ela possui um jumper que define o modo de operação: “Route Mode” ou “Flash Mode”.

PLACA DISPCONT

 
Baseada no microcontrolador PIC16F84A, esta placa serve de interface para 6 conjuntos de 6 displays de leds (que podem ser do tipo Catodo ou Anodo comum, selecionáveis através do arquivo de programação e jumpers na placa).
São 6 blocos idênticos e o que define qual enviará a devida informação para os respectivos displays é o CID (Controller ID) configurado durante a gravação do programa no PIC.
Na foto, cada PIC está com o seu respectivo CID gravado numa etiqueta para auxiliar durante os testes e configuração.

PLACA FSLED 

Tendo como base o PIC16F84A, esta serve de interface entre a placa COM III e 32 leds (máximo).
Estes 32 leds poderão ser configurados através do FSBUS ROUTER que, juntamente com o programa FSUIPC, manipula várias informações do FS2004 e aciona os leds.
Temos como exemplo leds para indicação dos trens de pouso (em trânsito ou travados em baixo), indicação de posição dos flaps, luzes dos comandos do MCP, indicação das lâmpadas externas, etc.
A sua estrutura se baseia numa matriz de 4 RID’s (Row ID)  X  8 SID’s (Sub ID), tendo como resultado um máximo de 32 leds.

PLACA MEGAJOY16C1

Esta placa tem como componente principal o ATMEGA 16- 16PI, um poderoso microcontrolador.
Ela possui entradas para 8 eixos (potenciômetros), que podem ser usados para as manetes de potência, controle dos flaps, ajustes diversos (trim), etc.
Além disso, serve de interface para 112 chaves do tipo contato momentâneo (push button) ou 96 chaves e 4 encoders (que servirão para alterações das frequências dos rádios, ajustes de instrumentos do MCP, etc).
Possui ainda um conector de 10 vias (ISP), através do qual é feita a programação do microcontrolador. Este é usado apenas uma vez, sendo que a comunicação e a alimentação são feitos pela porta USB.
Para programação utiliza-se o ”Ponyprog”, facilmente encontrado na internet (http://www.lancos.com/prog.html).
A conexão entre esta placa e as chaves é feita através de um conector de 40 vias (IDC), sendo necessário uma placa adicional com a matriz de diodos, a placa MATRIX.

PLACA MATRIX

Esta placa possui uma matriz de 96 diodos, para interfacear a Mjoy16C1 às chaves.
Além dos 96 diodos, esta possui8 resistores,  5 conectores de 40 vias e um de 34 vias, sendo um de comunicação com a Mjoy e os demais para as chaves / encoders.

PLACA PARA DISPLAYS (MÓDULO DE RÁDIOS)

Esta placa foi desenvolvida apenas para comportar os displays para o módulo de rádios. É composta por displays do tipo catodo comum, para os instrumentos: COMM 1, COMM 2, NAV1, NAV2, Transponder e ADF.
Os encoders para o módulo de rádio seriam montados numa placa à parte, juntamente com as chaves para a comutação “Active – Standby”

INTERLIGAÇÃO ENTRE AS PLACAS:

PLACA COM III e DISPCONT:

PLACA DISPCONT e PLACA DOS RÁDIOS (DISPLAYS):

PLACA MEGA16C1 e PLACA MATRIX:

 

 

 

 

 

 

 

FSBUS NG:

 

 PLACA COM (Nova interface RS232 <–> Simulador)

Servindo de interface entre o PC (Porta Serial) e o simulador, como a antiga placa COM III, esta placa tem o mesmo princípio de funcionamento, porém mais bem elaborada que a anterior.
Possui 8 conectores de entrada/saída para as demais unidades do sistema, além de um conector DB9 (comunicação) e outro conector para a alimentação, que nesta versão é de 5 VCC.
Utiliza ainda o mesmo componente principal da anterior, o MAX232, além de um circuito integrado da família TTL, o 74HC04.
Nesta versão há ainda proteção contra eventuais curtos-circuitos no sistema, através de um fusível de vidro e um diodo zener que limita a tensão de entrada.
A programação das demais placas se faz através do conector ISP (usado somente nesse processo).
Fornece ainda as indicações luminosas (leds) de fonte ligada (led vermelho), tráfego de informações entre o FSBUS e o PC (led verde) e tráfego entre o PC e o FSBUS (led amarelo).
Caso o PC não possua porta serial, a comunicação poderá ser estabelecida através da porta USB, usando-se o conversor USB/RS232.

PLACA DO64 (64 saídas digitais para acionamento de leds)
Baseada no microcontrolador ATTINY2313, esta placa serve de driver para acionamento de no máximo 64 leds ou até mesmo lâmpadas.
Possui a interface (que é o próprio microcontrolador) com a placa COM e 8 módulos idênticos para servir de driver para as cargas (leds).
Estes drivers usam o circuito integrado ULN2803, que tem a capacidade de fornecer até 500mA em 50V por porta, abrindo um leque de opções para as cargas.
Caso estas cargas tenham um consumo de corrente superior a 500mA, a alimentação destas deverá ser feita por fonte externa, através do conector apropriado na mesma placa.
Para o caso de uso de leds, esta placa já possui os resistores limitadores com o valor de 150 ohms para cada saída.
Possui, além do conector para comunicação com a COM, um conector para a programação (ISP).

PLACA IO (64 entradas digitais - 16 saídas digitais – 8 entradas/saídas analógicas)

Excelente interface para o simulador, esta placa está totalmente baseada no microcontrolador ATMEGA8535.
Através dela podemos ligar até 64 chaves (entradas digitais), acionar até 16 leds (saídas digitais), e ligar até 8 potenciômetros ou acionar até 8 instrumentos analógicos (entradas/saídas analógicas).
É uma das melhores placas para o simulador (na minha opinião), pois oferece uma boa gama de aplicações. Junto às chaves ainda podemos ligar encoders para os rádios e outros instrumentos.
Tem monitoramento através de leds, sendo o verde para informar o CID gravado no Atmega (além de outras informações), e o vermelho para indicar tráfego das informações entre  a placa e o PC.

CONTINUA…

 

 

 

 

 

 

MINI MANUAL DAS PLACAS DO FSBUS NG
                                                                      Por: Antonio Augusto de Freitas
                                                                                Março / 2009

 

  Placa COM

 

 Placa DO64

 

 Placa IO

Este pequeno manual é uma breve introdução nos conceitos dos tipos de sinais envolvidos,  de como ligar a alimentação  nas placas, além de mostrar algumas opções de ligações de periféricos como chaves, leds, instrumentos analógicos (medidores), etc.

Não é o manual “definitivo”, pois gostaria de expor o funcionamento mais detalhado das placas, mas tornaria inviável neste blog devido à extensão da teoria e demoraria bem mais tempo. Assim, com o intuito de esclarecer algumas dúvidas dos montadores de home cockpits que usam a plataforma FSBUS,  espero que este manual sirva de base para alguma coisa.
Espero, também, que façam bom proveito do mesmo e qualquer dúvida que apareça, entrem em contato ou deixem seus recados.

Antonio Augusto.

 

Sinais digitais:

Existem 2 tipos de sinais envolvidos nos projetos das placas do FSBUS: analógicos e digitais.
O computador trabalha somente com sinais digitais, baseados na alimentação de 5 volts.
A alimentação de 3,3 e 12 volts de suas fontes são para alimentação de coolers e memórias, por exemplo, mas o microprocessador e periféricos trabalham com 5 volts.
Mas como ele poderá processar informações se não souber se um dado é verdadeiro ou falso, para tomadas de decisões?
Daí entram os sinais digitais, do tipo “verdadeiro ou falso”, “1 ou 0″.
Tudo gira em função de alguma coisa ou referência, ou seja, se você diz que uma pessoa é alta, com certeza é em relação a uma outra pessoa, ou se um carro é bonito ou veloz, é também em relação a outro carro, certo?
No micro é a mesma coisa, e a referência é a linha de 0 volts (Terra da fonte – GND).
Então, quando dizemos que uma informação (bit) está em nível “1″ ou “verdadeiro”, o sinal neste ponto é igual a 5 volts, pois o nível “0″ ou “falso” seria o terra (GND).
Existem “teoricamente”  somente 2 condições possíveis: 1 ou 0, verdadeira ou falsa, e não deveria existir um “meio-termo”.
Mas este “meio-termo” existe e é chamado de  “Tri-state”, o que não vem ao caso ser discutido agora.
Com exceção de parte da placa IO e Servo, as placas do FSBUS trabalham com sinais digitais.
As informações serão 1 ou 0 (5V ou 0V) entre os componentes.
Conforme o tipo de sinal, uma saída da placa é acionada ou o microcontrolador pode interpretar que uma chave está aberta ou fechada.
Toda vez que acionamos uma saída digital, se medirmos o sinal ele será 0 ou 5 volts e nunca meio-termo (porque é digital).
Para ligações de chaves, por exemplo, o terminal comum desta estará com um tipo de sinal (1 ou 0), e toda vez que esta for fechada este sinal será enviado para uma determinada entrada digital.
Esta entrada, por sua vez, “saberá” se a chave está fechada ou permanece aberta com base na diferença dos sinais: se esta entrada está sempre em 0 volts (nível 0) e se aparecer 5 volts (nível 1) é sinal que a chave foi fechada (e vice-versa).
Daí o microprocessador tomará a decisão do que deverá ser feito e enviará de volta ao computador tal mensagem para o FSUIPC ou FS (acenda uma lâmpada, baixe os trens de pouso, por exemplo).
Então, conforme a explicação e os exemplos acima, sinais digitais são aqueles em forma “binária” (2), 1 ou 0, certo ou errado, verdadeiro ou falso.

Sinais analógicos:

Os sinais analógicos são totalmente diferentes dos digitais, pois entre o 0 e 5 volts eles podem assumir todo e qualquer valor.
Se um sinal desse tipo for colocado numa entrada digital, o circuito não entenderá nada, pois ele irá esperar 0 ou 5 volts.
Um exemplo de sinal analógico bem simples é o proveniente dos eixos do joystick, pois variam de um extremo ao outro (de forma linear ou logarítmica), de 0 a 5 volts.
O potenciômetro interno deste joystick recebe 5 volts em um extremo e 0 volts no outro. Dessa forma, quando movimentarmos seu cursor, este irá fornecer todos os valores possíveis entre o 0V e 5V.
O circuito onde ele estiver ligado verificará qual a tensão na entrada e saberá sua posição (se a tensão for de 3,75V, por exemplo, será interpretado como 75% do eixo total, ou 2,5V será 50% – meio curso).
Agora, se um sinal digital for inserido numa entrada analógica, esta o interpretará como 0% ou 100%, pois o sinal será 0V ou 5V (não haverá meio termo, lembra?).
Uma saída analógica funciona do mesmo jeito, pois o sinal fornecido irá variar de 0 a 5 volts.

Resumindo:

Entrada ou saída digital – o sinal deverá ser 0 ou 5V

Entrada ou saída analógica – o sinal varia de 0 a 5V (todos os valores possíveis)

Nota: O valor apresentado (5 volts) nos exemplos acima, referem-se aos valores da alimentação das placas do FSBUS e utilizados por computadores.

Existem outros circuitos eletrônicos e/ou elétricos que utilizam outros valores (10, 12, 15V ou mais) dependendo da aplicação, mas não é nosso caso por enquanto.

Alimentação das placas do FSBUS:

As placas do FSBUS deverão ser alimentadas através de uma fonte estabilizada de 5 Volts, com o menor ruído possível, por se tratarem de circuitos sensíveis.
Uma boa escolha de fonte estabilizada, estável e filtrada é a fonte de computador (pode ser uma ATX de 450 Watts).
Esta fonte não funciona fora do computador, pois precisa de um sinal vindo da placa-mae (chamado de PS ON).
Mas, se este sinal puder ser feito “por fora”, ela funcionará perfeitamente,.
Para nossa surpresa, isso pode ser feito ligando-se o fio “PS ON” (fio verde) ao GND através de um resistor de 1K ohm utilizando-se um conector do tipo Sindal (vide fotos abaixo).
Dessa forma, basta ligá-la a uma tomada (observando a seleção de voltagem 110-220V) para que se obtenha as tensões necessárias nas saídas.

   1 – Identificação dos fios do conector de fonte ATX

2 – Vista do conector ATX 

 3 – Identificando o PS ON e o GND 

4 – Cortando os fios

5 – Decapando os fios 

6 – Ligando o conector Sindal

7 – Ligando o resistor de 1 K ohm

8 – Conector Sindal Pronto

Basta seguir os 8 passos para que se obtenha uma excelente fonte para o FSBUS.

  Alimentando as placas:

 As placas do FSBUS necessitam apenas dos 5 volts fornecidos pela fonte.
Sendo assim, não haverá necessidade das ligações dos demais fios, que deverão estar bem isolados para se evitar curto-circuitos ou acidentes.

 Nota: Em uma fonte de 450 Watts, a saída de 5 V pode fornecer até 45 amperes, portanto no caso de um curto-circuito as conseqüências poderão ser desastrosas para a fonte ou as placas a ela conectadas. Muita atenção com relação a    isso. Jamais tenha pressa em ligar as coisas. Analise bem tudo antes de liga-la à rede elétrica.    
Como padrão, o fio vermelho é o positivo (5V) e o fio preto o negativo (GND). Qualquer fio vermelho que saia da fonte será +5 Volts e qualquer fio preto 0 V.
Basta cortar os fios de qualquer conector conforme as fotos a seguir para ligar as placas.
A placa principal que necessita desta alimentação é a COM, pois dela sai a alimentação para as demais (através do cabo COM).
A Placa DO somente necessitará de alimentação externa (conector azul) caso a carga exceda a capacidade de 500 mA.
Para ligação de leds apenas, isso raramente ocorrerá, mas se tiver relés ou lâmpadas essa corrente poderá ser atingida
facilmente.

Siga os passos abaixo para alimentá-las:

1 – conector de 5 e 12 Volts                                                     
2 – Cortando o fio de 5 Volts

3 – Cortando o fio GND

4 – Decapando os fios

5 – Ligando a COM

6 – Alimentação da Placa COM ligada

Alimentando a placa DO64 com fonte externa:

Como dito acima, a placa DO64 já é alimentada pelo cabo COM, e todas as saídas desta placa também.
Mas pode acontecer que haja necessidade de ligação de relés, solenóides ou mesmo lâmpadas às saídas, e nesse caso a corrente consumida não poderá ser da própria placa (alguns filetes ou até mesmo o cabo COM poderiam se romper ou haveria perigo de curto-circuito).
Nesse caso, a ligação de uma fonte externa é fundamental, pois preservará a integridade da placa e dos cabos.
Para esta ligação não há segredos, pois deve ser feita assim como na COM, porém, para que as cargas (lâmpadas, solenóides, relés, etc) sejam alimentadas corretamente, um jumper deverá ser alterado na placa como mostrado nas fotos a seguir:

Alimentação da placa DO64

Jumpers para fonte externa / interna

Jumper na configuração de fonte interna

Jumper na configuração de fonte externa


Proteção das placas do FSBUS:

Para a preservação das placas do FSBUS, foi projetado um “sistema de segurança” na placa COM, que, caso haja um curto-circuito em alguma placa que esteja alimentada pela própria COM, um fusível de vidro será interrompido e as placas serão protegidas.
Este fusível tem uma corrente de ruptura de 2,5A e é fácil de ser encontrado.
Caso haja a sua ruptura, o mesmo poderá ser substituído facilmente com auxílio de uma chave de fenda pequena, servindo de “alavanca” para a sua retirada da porta-fusível.

Esta “alavanca” deverá ser feita abaixo das partes metálicas, pois como ele é colocado sob pressão, caso a força seja feita no centro o vidro poderá se romper.
Retirado o danificado, basta colocar outro em seu lugar, fazendo uma leve pressão contra a abertura para seu correto encaixe.
Não há lado (polaridade) para sua instalação. O que importa mesmo é que a corrente (2,5 A) seja obedecida.
Especificação: Fusível de vidro, tamanho 5×20 mm, 2,5 A x 250V

Juntamente à esta proteção, há um diodo Zener cuja finalidade é a proteger as placas contra sobre-tensões (acima de 6,8 V), mas caso as placas sejam alimentadas através de uma fonte de micro, como descrito anteriormente, esta tensão jamais atingirá este nível (em condições normais, claro).

 Monitores da Placa COM:

A placa COM é provida de 3 led’s:
Led vermelho: Monitora a fonte de alimentação (deverá ficar sempre aceso);
Led amarelo: Pisca toda vez que uma informação sai do PC e é enviada a alguma placa conectada à COM;
Led Verde: Idêntico ao led amarelo, porém monitora o retorno das informações das placas para o PC.

Jumpers de Reset geral e “Echo Test”:

 

 Para um correto funcionamento da placa COM, antes de conecta-la às demais placas é necessário fazer o ECHO TEST.
Este teste é fundamental para termos a certeza de que a comunicação entre os módulos irá funcionar corretamente, pois a interface RS232 está nesta placa, e isto é feito uma única vez (após a montagem da placa).
Para este teste, é necessário alimentar a placa com 5 volts, conectar o cabo Serial à porta COM1 do PC, abrir o FSBUS ADMIN e selecionar a aba “Echo Test” (dentro do menu SETUP).
 Feito isso, basta fechar o strape ECHO TEST e pressionar o botão START para que o teste seja iniciado.
O Programa enviará alguns bytes para a placa e estes retornarão devido à presença do jumper.
Todo byte enviado é analisado e, caso ocorra algum erro, este será mostrado na caixa “Errors”.
o Ideal é que não haja nenhum erro durante os testes, assegurando um perfeito funcionamento da placa.
Caso apareça algum erro, a placa, cabos ou componentes deverão ser analisados ou até mesmo substituídos.
Após finalizar este teste (o próprio usuário deverá interrompê-lo, pois ficará testando indefinidamente), o jumper deverá ser retirado para o correto funcionamento desta placa.

Já o jumper “RESET” só deverá ser fechado caso queira resetar as placas conectadas à COM, mas isso poderá ser feito pelo próprio FSBUS ADMIN, através do botão vermelho mostrado na figura acima.

Jumpers / Conectores de alimentação externa na placa IO:

Do mesmo modo que a placa DO64 necessitará de alimentação externa para as cargas, caso a corrente exceda 500 mA, a placa IO também necessitará caso a corrente exigida pelas cargas ligadas às portas A ou B (Saídas Digitais) também exceda este valor. Isso é difícil de ocorrer se forem usados leds, mas não impossível dependendo da quantidade deles.
Para tal, existem os jumpers J14 e J15 nesta placa, que ora deverão funcionar como simples jumpers (alimentação interna) ou poderão funcionar como conectores (para alimentação externa).
A mudança de alimentação interna para externa se faz da seguinte forma:
Quando a alimentação é interna, os jumpers deverão ser fechados conforme a foto abaixo:

Eles sempre deverão estar fechados para o lado esquerdo.
O pino do lado direito ficará aberto.
Caso algum destes jumpers seja retirado, as cargas ligadas aos conectores J4 ou J5 ficarão sem alimentação e não funcionarão.
Portanto, neste caso uma fonte externa deverá ser utilizada como descrito a seguir. 
Para se conectar uma fonte externa, oriente-se pela foto abaixo.

Use como conector um MINIMODUL de 2 vias (nota: a foto apresenta um de 3 vias, mas o pino do lado esquerdo está sem ligação – apenas o central e o da direita são usados).
Esta alimentação deverá ser sempre com o Positivo no pino central e o Negativo no pino do lado direito de cada conector.

CUIDADO: NÃO INVERTA ESSA LIGAÇÃO COM PENA DE CAUSAR UM CURTO-CIRCUITO E QUEIMAR A PLACA E SEUS COMPONENTES.

Periféricos que podem ser ligados às placas DO64 e IO (Led’s, chaves, etc):

 

 Para entradas e saídas digitais e analógicas temos componentes com comportamentos diferentes a serem ligados.
Vamos começar com os componentes ligados às entradas digitais:

 Chaves:

Existem chaves de vários tipos, modelos, tamanhos e funções diferentes, e o usuário deverá escolher a que melhor se adapte à função desejada.
A mais comum delas é a Toggle do tipo ON-OFF.
Esta chave possui um terminal Comum e uma ou duas posições, sendo que quando uma está fechada a outra está aberta.
As denominações mais comuns para este tipo de chave são:
SPST = Single Pole Single Throw
SPDT = Single Pole Double Throw
DPDT = Double Pole Double ThrowOnde:

SP (Single Pole): Chave com um pólo simples
DP (Double Pole): Chave com dois pólos independentes (mecanicamente)
ST (Single Throw): Chave com 1 posição
DT (Double Throw): Chave com 2 posições

Existem ainda chaves de 3 posições do tipo ON-OFF-ON, cuja posição central deixa os pólos totalmente desligados.
Além desta, há a chave do tipo ON-OFF-MOM, que liga para um dos lados (ON), fica desligada com o cursor no centro, e tem um contato momentâneo (MOM) do outro lado (o cursor retorna imediatamente ao centro quando solto).
Fisicamente elas se parecem com as mesmas chaves na foto acima (exceto as do tipo Push-button 35-404 e 35-405).
Portanto, uma chave que tenha 1 pólo e 1 posição será chamada de SPST e outra com 1 pólo e 2 posições será SPDT.
Uma chave com 2 pólos e 2 posições será do tipo DPDT.
Na placa IO podemos ligar até 64 chaves SPST, ou 32 SPDT (usando as 2 posições), várias chaves rotativas (dependendo da quantidade de pólos e posições) e até 32 encoders (cada um “ocupa” o lugar de 2 chaves).

                                  Rotary Switches (Chaves rotativas):

Podemos utilizar chaves rotativas sem problemas, desde que saibamos definir as posições e o cursor.
Existem chaves rotativas com “n” pólos e “n” posições disponíveis no mercado.

A chave mostrada na foto ao lado tem uma trava para limitar o giro apenas nas posições desejadas.
Este tipo de chave não serve para mudanças de freqüências dos rádios em Home Cockpits, a menos que a trava seja retirada (giro completo) e alguns pinos sejam interligados (lembrando que nesse caso a quantidade de pólos deverá ser múltiplo de 3).
Nesse caso esta chave funcionará como um “encoder”.

Veja abaixo as ligações necessárias para esta função: 

Ao girarmos o eixo da chave no sentido horário nesta configuração, o sinal presente no terminal Comum (violeta) sairá na seqüência vermelho, azul, verde, laranja, vermelho, azul, verde, laranja, e assim sucessivamente.
Se girarmos no sentido anti-horário, a saída será laranja,verde, azul, vermelho, laranja, verde, azul, vermelho……
O circuito interpretará a seqüência do sinal e saberá se o giro é para a direita ou esquerda, e assim funcionará como um “encoder”.
Se quisermos selecionar algumas funções no painel através deste tipo de chave, não faremos estas ligações mostradas acima, mas apenas utilizaremos o terminal Comum e as saídas necessárias.
Nas fotos abaixo isso pode ser visto como exemplo:

 Encoders:

O encoder é um dispositivo utilizado para indicar a posição relativa de uma determinada peça em um sistema.
A sua função é gerar uma determinada quantidade de pulsos (de acordo com sua rotação), os quais são “lidos” por um circuito eletrônico específico, determinando o quanto houve de giro em seu eixo.
Baseado nessa informação, o circuito determina a posição relativa de uma determinada peça numa estrutura eletro-mecânica, por exemplo.
Internamente o encoder poderá ser mecânico ou possuir um circuito eletrônico para a geração dos pulsos.
Nas montagens de “Home-cockpits”, os encoders utilizados são mecânicos, e quem reconhece os pulsos são as placas onde os mesmos estão ligados (Placa IO, por exemplo).
Fazendo uma analogia, podemos dizer que estes encoder são 2 chaves que operam em conjunto, uma após a outra: a 1º fecha, depois a 2° fecha, a 1° abre, a 2° abre, a 1° fecha….e assim sucessivamente.
Veja o esquema como seriam estas 2 chaves internas:

Se estas chaves fecharem e abrirem com uma defasagem pré-determinadas, teremos pulsos defasados os quais serão interpretados pelo circuito decodificador, como mostrados abaixo:

Existem encoders do tipo ABSOLUTO e INCREMENTAL.
Os encodres ABSOLUTOS possuem internamente um disco com ranhuras e um sistema óptico, e na saída temos um código binário.
Este tipo de encoder não é o utilizado nas montagens de Home Cockpits.
Os Encoders do tipo INCREMENTAL são os utilizados nos painéis de Home cokpits, e são puramente mecânicos como explicado acima (2 chaves internas).
Um tipo de encoder simples (incremental) está dentro do mouse (a famosa “rodinha”). Em cada “clik” é gerado um pulso.
Abaixo, fotos de um encoder incremental encontrado nas lojas de eletrônica e um encoder de mouse:

       Encoder incremental                                Encoders de mouse (desmontado)

Led’s:

A sigla LED vem do inglês “Light Emitting Diode” ou Diodo Emissor de Luz.
É um dispositivo semicondutor, feito de arseneto de gálio (GaAs) ou o fosfeto de gálio (GaP), com a propriedade de emitir luz quando percorrido por uma corrente elétrica. A “dopagem” do material utilizado determina a cor da luz emitida.
A cor do led dependente do cristal e da dopagem do material usado em sua fabricação. Se utilizado o arseneto de gálio a luz emitida será na forma de radiação infra-vermelha. Se for o fósforo, a luz será vermelha ou amarela, conforme a concentração. Se utilizado o fosfeto de gálio com dopagem de nitrogênio, a luz emitida será amarela ou verde.
Hoje, utilizando-se de outros materiais, já existem leds que emitem luz na cor azul, violeta e até ultra-violeta. Existem também os leds brancos, mas esses são geralmente leds emissores de cor azul, revestidos com uma camada de fósforo do mesmo tipo usado nas lâmpadas fluorescentes, que absorve a luz azul e emite a luz branca.
Há uma enorme variedade de formatos, tamanhos e diâmetros.
Os mais “populares” são os redondos, com diâmetros de 3mm e 5 mm, nas cores vermelho, verde e amarelo.
São também utilizados em displays de equipamentos eletrônicos (não confundir com display de cristal líquido (LCD).
Este componente é polarizado, e só funciona em corrente contínua (em corrente alternada necessita de outro diodo) e necessita de um resistor limitador de corrente.
Se ligado em uma fonte de corrente contínua de forma invertida, não acenderá.
O cálculo do resistor limitador é bem simples.
Adotamos geralmente uma corrente entre 10 e 20 mA para o led.
Considerando um led vermelho a ser ligado em uma fonte de 5V, o resistor limitador será calculado conforme a fórmula a seguir:
R = V  /  I
Onde:
R = Valor do resistor limitador
V = Tensão da fonte menos a tensão do led (para vermelho e amarelo considere 1,7V e para verde 2V)
I = Corrente que atravessa o led (limitada pelo resistor)

Seguindo a fórmula teremos:
V = (5-1,7) = 3,3           I = 15 mA (ou 0,015A)

Então: R = 3,3/0,015 = 220 ohms
Se a corrente fosse 10 mA, o valor de R seria: R=3,3/0,01 = 330 ohms
Se a corrente fosse 20 mA, o valor de R seria: R=3,3/0,02 = 165 ohms

A placa DO64 já possui resistores limitadores internamente (para cada saída), não sendo necessário a ligação destes por fora.

                                 
Ligações dos periféricos nas placas:

Chaves na placa IO:

 Nota: Os esquemas de ligações foram feitos detalhados e nada impede que sejam alterados conforme as necessidades de montagem, como ligações de chaves rotativas com chaves toggle, encoders com chaves rotativas, etc (circuitos mistos). Estes desenhos apenas orientam para que se saiba o quê ligar e como fazê-lo.   

 

 

 

 

 

 

Entradas Analógicas:

 

 

 

A placa IO suporta até 8 entradas analógicas, através do conector J3
Estas entradas são enviadas à porta A do microcontrolador Atmega8535, o qual fornece uma tensão de referência de 2,56V, já pronta para ser usada com potenciômetros.
A ligação destes potenciômetros ao conector J3 deve obedecer a uma polaridade, já que uma ligação errada poderá causar danos ao resistor R12 da placa ou até mesmo aos potenciômetros.
Todas entradas possuem resistores (1K ohm) para garantir a segurança do microcontrolador, além de capacitores de poliéster (100nF), garantindo assim eliminação de ruídos prejudiciais ao circuito (filtro passa-baixa).
Além de potenciômetros, as entradas também podem receber sinais de outras fontes, desde que seja respeitado o valor máximo (2,56V).
A seguir algumas possibilidades de ligações deste componente na placa.

Nota:
Para os potenciômetros deslizantes, a disposição dos terminais pode variar de acordo com o fabricante e o modelo.
O desenho é apenas de caráter ilustrativo, servindo apenas de referência para as ligações.
A legenda “AZUL, VERMELHO e VERDE” indica que, caso o cursor (Azul) aproxime-se do vermelho (giro no sentido horário (pot. rotativo), o sinal na respectiva entrada será maior. Caso aproxime-se do verde (giro no sentido anti-horário), o sinal diminuirá.
A quantidade máxima de potenciômetros será sempre 8, podendo ser todos rotativos ou deslizantes ou ainda mistos como mostrados na figura acima.

 

 Saídas Analógicas:

A placa IO suporta até 8 saídas analógicas, através do conector J3
Estas saídas vêm da porta A do microcontrolador Atmega8535, a qual fornece uma tensão máxima em torno de 4,2V.
Estas saídas podem ser utilizadas para acionamento de indicadores analógicos (miliamperímetros), servindo como indicadores de estado de bateria, por exemplo.
Além desta possibilidade, este sinal poderá ser usado também em um bargraph (barra de leds), através de uma interface com o circuito integrado LM3914 ou similar.
 A ligação de qualquer uma destas saídas a um mA requer a inclusão de um resistor limitador e um capacitor, garantindo que o instrumento não venha a sofrer danos.
O valor do Capacitor poderá ser 10uF x 25V (eletrolítico) e o resistor deverá ser calculado em função da corrente de fundo de escala do instrumento (mA).

 

 

 

 

 

 

Saídas Digitais:

 

 A placa IO nos fornece até 16 saídas digitais através dos conectores J4 e J5.
Estes leds não necessitam de resistores limitadores externos, pois os mesmos já estão na placa (150 ohms).
Caso queira ligar relés ou outras cargas nestas saídas que não necessitem de resistores limitadores, os mesmos poderão ser substituídos por “jumpers” (pontes de fios), uma vez que a presença destes resistores na linha de alimentação de bobinas de relés pode atrapalhar seu funcionamento (limitando a corrente).
Como dito anteriormente, este componente é polarizado e deve obedecer esta regra para seu correto funcionamento.
O acionamento das saídas digitais é feito através do circuito integrado ULN2803, que pode fornecer até 500 mA por porta, com uma tensão máxima de 50V.
O sinal de saída ativa será sempre em 0V. Quando a saída está desativada, não há a presença de sinal algum, visto que as saídas do ULN2803 são em “coletor aberto”.
O led possui um terminal identificado como Catodo e outro como Anodo. O Anodo deverá estar sempre ligado ao lado positivo de uma fonte, já o Catodo do lado negativo.
Para identificação destes terminais, basta observar que, no caso do led redondo, um dos lados tem um chanfro (é reto), como mostrado na figura ao lado. O terminal deste lado será sempre o Catodo (e na maioria das vezes é o terminal menor). Se observado mais de perto, dentro do led o terminal do catodo é o maior.
 Abaixo a identificação dos pinos para o uso  destas saídas:

 

Led’s na placa DO64:

As ligações dos led’s na placa DO64 devem seguir a figura abaixo: 

Lembrando que todo terminal mais próximo do resistor é o catodo do led (lado com o chanfro).
Podemos ligar led’s de várias cores, formatos e tamanhos. Há a possibilidade de ligarmos leds bicolores, para desempenhar 2 funções ao mesmo tempo.
Este tipo de led possui 3 terminais, sendo um catodo comum e 2 anodos (1 para o vermelho e outro para o verde).
Quando ligado pelo anodo do verde, ele emitirá a luz verde.
Quando ligado pelo anodo do vermelho, ele emitirá a luz vermelha.
Quando ligado pelos 2 anodos ao mesmo tempo, ele emitirá a luz amarelo-alaranjado.
Isso nos dá a opção de fazermos um anunciador com 1 led e 3 cores ao mesmo tempo. Basta colocar a imaginação pra funcionar e estará lá, um anunciador vermelho, verde ou laranja!

 Os leds também podem ser ligados em paralelo (2 em cada anunciador), mas nesse caso a corrente será dividida entre eles, ocasionando um brilho menor.
Para solucionar esse “problema”, basta reduzirmos o valor do resistor limitador da saída digital.
Mas vale uma ressalva: Caso esta saída volte a acender um único led, o resistor deverá ser restaurado ao valor original, pois o led poderá queimar.
Nas placas DO64 ou IO, o valor original destes resistores é 150 ohms. Para uma redução do valor, pode-se colocar um de 100 ohms.

Só uma observação importante:
Como as saídas da placa DO64 são “negativas”, caso o led bicolor não seja do tipo ANODO COMUM, os sinais desta placa deverão ser invertidos (através de um circuito adicional) para o correto funcionamento dos leds bicolores.
Na prática os leds bicolores tipo CATODO COMUM são os mais fáceis de serem encontrados.

 

Bom pessoal, este é um mini manual com algumas das opções para utilização das placas do FSBUS NG. Assim que tiver mais informações das demais placas colocarei aqui para aumentar o mesmo.
Espero que as informações acima sirvam de ajuda para alguma coisa.
Qualquer dúvida entrem em contato ou deixem seus recados.

Antonio Augusto de Freitas.
Março / 2009

Montagem de um conector tipo latch (feito à mão)

 

  Antigamente, a eletrônica usava cabos com poucos fios e conectores e isso nem sempre era problema.
Mas com o passar dos tempos, a evolução da eletrônica levou a uma complexidade maior nos circuitos, levando consigo uma maior necessidade de mais conexões entre unidades de controle e portanto mais fios.
Com o surgimento do PC nos anos 80, os cabos de 25 ou 50 vias ficaram comuns, e necessitando de conectores com o mesmo número de pinos.
Soldar tantos fios a tantos pinos era uma tarefa relativamente demorada, e juntando-se a isto a reduzida confiabilidade das soldas e falhas devido a curtos-circuitos acidentais entre juntas e conectores, fios quebrados durante o manuseio, sobreaquecimento durante a soldagem, e vários outros problemas, os engenheiros resolveram desenvolver alternativas sem o uso de solda, não apenas para economizar tempo e dinheiro, mas também para melhorar a confiabilidade final do produto.
Uma das alternativas mais bem sucedidas foi a “Insulation Displacement” IDC, traduzido como “Deslocamento de Isolamento”, cabo muito utilizado hoje em dia. Vide exemplos num computador, como os cabos do HD,unidades de CD e DVD, disquetes, e em outras montagens eletrônicas.
Os conectores do tipo latch possuem alta durabilidade, oferecem rapidez de conexão e desconexão, além de uma grande vida útil, robustez e boa aparência.
A quantidade de contatos, que podem ser de fósforo bronze ou latão, varia de 6 a 64 (6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24, 26, 30, 34, 36, 40, 44, 50, 60, 64).
A resistência elétrica oferecida é muito baixa, chegando a 30 miliohms no máximo. O passo entre os terminais é o padrão de 2,54 mm, o que é o ideal para locais com pequeno espaço físico.
Existem conectores com e sem travas, os quais dependem da aplicação e locais de montagem. Esta trava geralmente fica na peça soldada na placa de circuito impresso.

Para crimpar o cabo flat neste tipo de conector faz-se necessário o uso de uma ferramenta, um alicate especial como mostrado na foto ao lado.

Apesar de ser a ferramenta ideal, o custo quando se faz pouco uso do mesmo é inviável (relação Custo x Benefício).
Em algumas lojas chega a R$100,00 e se for para poucos cabos não compensa.
Daí a necessidade de se aprender a fazer este tipo de crimpagem à mão.

O tempo gasto é um pouco maior que se for feito usando a ferramenta, mas se feito com cuidado o resultado final poderá ser tão bom quanto feito com o alicate.
Só pra se ter uma idéia, um rapaz de uma loja não demorou mais que 1 minuto e meio para crimpar um conector de 16 vias usando um alicate, ao passo que o mesmo processo feito por mim à mão, demorou 10 minutos, nada mal se for feito com calma e se não tivermos pressa em terminar o serviço.

Para se fazer a crimpagem e uso desse tipo de conector, devemos seguir alguns conselhos práticos: 

1. Os cabos flat geralmente são da cor cinza ou às vezes todo colorido (seguindo o padrão de cores conhecido mundialmente). No entanto, caso o cabo seja todo cinza, geralmente há um condutor da extremidade marcado com uma cor (as vezes vermelho), que serve de referência para o pino 1. Caso você adquira um cabo com mais vias que o necessário, sempre retire estas vias do lado contrário ao condutor marcado como nº1, deixando-o ainda como guia;
2.  Antes de começar a crimpagem, certifique-se de que o cabo está em um ângulo de 90º em relação ao conector, pois caso isso não seja observado, alguns condutores poderão se sobrepor a outros terminais do conector, atrapalhando todo o trabalho.
3. Caso seja usado o alicate especial para este fim, tente apertar o conector  e sua fixação (strip) juntos tão regular quanto possível, de modo que permaneçam o mais paralelo  quanto possível um com o outro durante a operação. Isso irá garantir que todas as juntas serão bem feitas corretamente.
4. Ao fazer o processo sem ao alicate especial, entre um processo e outro nunca puxe pelo cabo, pois a crimpagem poderá se soltar e prejudicar o andamento da tarefa. Manuseie sempre com cuidado.
5. Sempre que for desconectar um cabo tipo IDC, nunca puxe pelo cabo flat, pois isso poderá destravá-lo e tudo será perdido, Puxe sempre pelas laterais do conector, garantindo assim uma longa vida útil do mesmo.

Depois dessa breve introdução vamos a parte prática da coisa.
Material necessário: 

• Um alicate de corte reto pequeno;
• Um estilete;
• Uma chave de fenda tipo relojoeiro (pequena);
• Conector IDC;
• Cabo flat;
• Uma superfície de madeira (preferencial), para cortes dos fios. (Nunca arrisque cortar os cabos sobre sua mesa, os riscos serão por sua conta…);
• Multímetro para os testes de continuidade.       
  Procedimentos: 

1. O primeiro passo será marcar (com um lápis) a distância de 1cm da borda do cabo, até onde os fios deverão ser separados. Isso será necessário uma vez que não utilizaremos o alicate especial, e dessa forma cada condutor será crimpado individualmente.

 

         2.  Após esta marcação, devemos separar cada condutor usando o estilete.

3.   Feito isso, devemos agora separar os condutores pares dos ímpares, para facilitar a crimpagem.

4.   O passo seguinte será a colocação de cada condutor no devido pino, observando o ângulo de 90º entre o cabo e o conector. Uma coisa fundamental é que o guia do conector esteja voltado para o cabo, pois assim o condutor nº 1 será crimpado no seu devido lugar. Veja na foto a seguir:

 

 5.   Após a separação dos condutores, vamos posicionar cada um em cima do seu respectivo pino como mostrado no desenho abaixo. Começamos com os condutores pares. Como os pinos são em forma de “V”, os condutores deverão ser introduzidos com o auxílio do estilete. Todo cuidado nesse ponto, pois os condutores não deverão ser cortados, apenas enfiados na parte interna do “V”, até embaixo. Assim faremos com que os fios entrem em contato com cada pino.

6.   Repita o procedimento agora para os condutores ímpares. O resultado é mostrado na figura abaixo. Veja que os condutores pares passam entre os pinos ímpares, sem que haja corte nos fios.

7.   Feito isso, devemos agora, com o auxílio da chave de fenda, pressionar todos os condutores até termos a certeza que foram enfiados nos pinos em “V” (crimpados).
Repita isso nos 2 lados do conector.
Após isso, acerte o alinhamento dos pinos de forma que não fiquem uns para dentro e outros para fora, pois isso será problema no momento do fechamento do conector.

 

8.   Após ter a certeza que todos os condutores estão crimpados e os pinos alinhados, o próximo passo será o teste de cada um, com auxílio de um multímetro. Devemos decapar todas as pontas e testar através da escala de continuidade ou a mais baixa de resistência, como mostrado abaixo:

Lembre-se: a cada condutor testado a resistência sempre deverá ser 0 ohm ou a mais próxima disto (no caso da foto, o valor de 1 ohm refere-se à resistência das pontas de prova do multímetro).
Teste um por um, colocando uma ponta de prova na ponta do fio e a outra no pino do conector. Observe se não há curtos entre pinos adjacentes, e se houver elimine-o retirando o fio e recolocando-o no pino “V”.

9.   Agora que todos os condutores estão testados, é o momento de colocarmos a trava do cabo no conector.
Coloque-a manuseando o cabo com cuidado para que os condutores não saiam dos pinos “V”.
Após estar no lugar, pressione com os dedos para que as pontas dos pinos em “V” encaixem perfeitamente na parte interna da trava. Se sentir dificuldade nesse encaixe, pare, retire a trava e verifique qual pino está fora de posição. Se você forçar nesse momento, o pino será deslocado ou dobrado e o conector poderá ser inutilizado. Faça um check com calma. “A pressa é inimiga da perfeição”.

10.   Trava colocada e prensada, usando o alicate de corte retire todas as pontas excedentes do cabo. Cuidado para que não fiquem curtos-circuitos entre condutores.

 

11.   Agora vire o cabo 180º para colocar a 2º trava conforme mostrado abaixo:

12.   Após a dobra, basta encaixarmos a 2º trava para finalizarmos a montagem do cabo, como mostrado abaixo:

Pronto, o cabo e o conector já estão prontos. Repita todo o procedimento para a outra ponta do cabo.
No momento de efetuar o teste, veja se consegue um terminal bem fino e resistente (um terminal de um resistor, por exemplo) e introduza-o nos pinos do conector já feito e coloque as pontas de prova do multímetro neste terminal e nos pinos em “V” sob testes, para certificar-se da perfeita continuidade.

Bom pessoal, este cabo que acabei de mostrar, mesmo sendo feito à mão ficou 100% funcional, não deixando nada a desejar (modéstia à parte) pela falta do alicate especial.
Está certo que o primeiro que fiz demorei até acertar as coisas, mas no caso desse aqui do tutorial o tempo gasto foi de 10 minutos, sem pressa de terminar e ter a certeza que iria funcionar sem problemas.

Obrigado pela atenção, e qualquer dúvida entre em contato  que tentaremos solucionar e ajudar.

Antonio Augusto de Freitas

Com o intuito de aprender sobre esta plataforma de placas eletrônicas, desde meados de 2006 tenho vasculhado a net em busca de  informações.
É um sistema muito interessante e dependendo da versão (Classic ou NG) o modo de programação se difere.
A programação da versão Classic (mais antiga),  é baseada em janelas tipo Windows onde temos os ícones já prontos para configuração. Basta definirmos quais os CID’s, SID’s e RID’s dos componentes para configurar uma placa.
Há ainda o “CCC” ou Cockpit Construction Circuit, que nada mais é do que uma tela onde “desenhamos” um determinado circuito para darmos vida aos componentes do home cockpit.
Este sistema também possui vários ícones, basta fazermos a interligação entre eles para montarmos um sistema.
Já na versão NG, toda configuração é feita através de linhas de programação, muito parecida com a linguagem BASIC.  É um pouco mais complicada, mas abre mais o leque de opções uma vez que podemos colocar variáveis e aumentar a possibilidade de controle  de um determinado componente.
As versões que acabei “adotando” para testes nas placas são:

FSBUS 2.4.3 (Para a versão Classic)

FSBUSCDK versão1.3.2

 Pretendo com este Blog divulgar o desenvolvimento dos meus trabalhos e ajudar aqueles que estão na mesma “empreitada”, fornecendo possíveis soluções para seus projetos baseados na plataforma FSBUS, assim como receber dicas daqueles que já estão bem adiante e que tenham interesse em compartilhar os trabalhos.
Já montei algumas placas da versão Classic e NG, assim como a placa MEGA16.
Não pretendo montar um Home cockpit no momento, apenas vou montando as placas e trocando informações.
Pretendo também aprender sobre o sistema IO CARDS, pois é muito bem elaborado e versátil.

Antonio Augusto