ê tem uma fonte de tensão, a qual tem uma saída entre 1,25V e 22V, ajustável em dois potenciômetros. Se sua fonte for exatamente como o esquema elétrico que você postou, então fica claro que um dos potenciômetros (o de 4.7k) é para ajuste "normal" da tensão, e o outro (o de 470 ohm) é para o ajuste "fino" da tensão de saída. E há dois transistores TIP 147 os quais são os drivers de potência para a tensão de saída da fonte. Inclusive, analisando as ligações destes dois TIPs, vê-se estão corretas. O regulador de tensão é o LM338T, e os diodos 1N4002 (D7 e D8) são para proteção deste LM338T. Esta é uma proteção contra corrente reversa excessiva proveniente de C4 e C5 quando a fonte é desligada, mas segundo o datasheet do LM338, ela só é necessária quando C4 e C5 tem valores muito altos (o que não é o seu caso, já no seu circuito C4 e C5 tem apenas 1uF).
E o que entendi sobre o que você deseja implementar: acrescentar à esta Fonte uma saída de corrente ajustável.
Mas há informações faltando: 1) qual a faixa de corrente ajustável que você pretende ter na saída de corrente? 2) qual a tensão máxima de saída para esta fonte de corrente?
Eu não sei qual seu conhecimento de eletrônica. Mas estou assumindo que você não conheça muito os conceitos relacionados à uma Fonte de Corrente. Assim, vou usar o conceito de Fonte de Tensão para ajudar você a entender os conceitos similares para uma Fonte de Corrente. Uma Fonte de Tensão, fornece uma tensão constante, à qual é entregue a uma carga qualquer. Mesmo que a tensão seja ajustável, ainda assim é uma Fonte de Tensão, pois uma vez ajustada, a tensão se mantém constante e independente da carga conectada. Como essa carga possui uma resistência elétrica, digamos "R1", a corrente "i1" pela carga será i1=V/R1 , sendo "V" a tensão fornecida pela fonte. Se você muda a carga, e ela tem uma resistência "R2", então a corrente "i2" nesta carga será i2=V/R2. Como você pode perceber, nos dois casos a tensão é constante e igual a "V", porém em cada caso a corrente foi diferente e dependente da resistência elétrica da carga. Em outras palavras: numa Fonte de Tensão, a tensão de saída se mantém constante, e a corrente de saída depende da carga. Uma consequencia disso, é que a Potência fornecida pela fonte será variável, e dada por: P=V*i, sendo "i" a corrente fornecida (e dependente da resistência da carga). Mas é claro que há um limite para a Potência fornecida, senão poderíamos "puxar" cada vez mais corrente (diminuindo a resistência da carga), e isso indefinidamente nos levaria a uma Potência infinita (o que não é possível). Logo, há um limite para a Potência máxima fornecida pela Fonte de Tensão, o que nos permite calcular a corrente máxima de saída, que será iMax= Pmax/V. Note na equação que "V" é o mesmo de sempre. E o que ocorre se você conectar cargas que tentem puxar mais corrente? simples: como a Potência da fonte tem um limite (Pmax), a tensão de saída começa a diminuir (olhe a equação e isto fica claro), deixando portanto de ser constante. Logo o que se conclui? também simples: que a tensão de saída de uma Fonte de Tensão, se mantém constante, desde que vc não ultrapasse a máxima potência fornecida pela Fonte.
Para uma Fonte de Corrente ocorre um comportamento idêntico, porém quem se mantém constante é a corrente. Neste caso, é a tensão de saída que mudará, conforme a resistência elétrica da carga que você conectar à fonte, e o valor desta tensão será V=R*i, sendo "R" a resistência da carga, "i" a corrente constante da Fonte de Corrente. Note que a equação é a mesma de uma Fonte de Tensão constante, porém no caso de uma Fonte de Corrente quem se mantém constante é a corrente (e a tensão se ajusta conforme a resistência elétrica da carga). Mas afinal, nós podemos aumentar "R" indefinidamente e ainda assim a corrente se manterá a mesma? Obviamente que não, porque se isso ocorresse, a tensão de saída para uma carga "aberta" (fonte sem carga conectada), seria infinita para que a corrente se mantivesse a mesma, o que sabemos não é possível. Este comportamento ocorre exatamente pelo mesmo motivo que limitava a Fonte de Tensão: a Potência máxima fornecida pela fonte. Como P=V*i, se há uma potência máxima Pmax, o valor máximo da tensão de saída em uma Fonte de Corrente será Vmax= Pmax/i, sendo "i" a corrente constante da fonte. Quando a tensão de saída atinge esse valor Vmax, terá sido alcançado a Potência máxima da fonte, e a partir daí a corrente cai, não sendo mais o valor constante nominal.
Sabendo estes conceitos e comportamentos das Fontes de Tensão e das Fontes de Corrente, permite a você calcular ou determinar os limites reais que serão possíveis de se obter na prática, quando se tem Fontes ajustáveis.
Mas há uma implicação mais severa ainda destes conceitos: não há como você ter simultaneamente nos mesmos terminais de saída de uma fonte, tensão constante e corrente constante. Note que a palavra chave aqui é "simultaneamente". Isto porque se a tensão fosse constante e a corrente fosse também constante, qualquer carga conectada a esta fonte, teria sempre a mesma resistência elétrica, a qual seria R=V/i. Sabemos que isso não é possível, já que a resistência elétrica é uma característica intrínseca dos materiais e substâncias existentes na Natureza (e não são determinadas pelas tensões e correntes de uma fonte: estas resistências são o que são e ponto!!!).
Logo, se sua intensão era ter uma fonte onde nos mesmos terminais de saída você ajusta a tensão e a corrente fornecidas, então vai ter que tentar projetar isso em uma outra dimensão espacial, onde talvez as leis da física sejam outras.
Mas é possível ter uma Fonte de Tensão e uma Fonte de Corrente de forma simultânea, desde que não compartilhem exatamente os terminais. Desenhei junto ao circuito da sua Fonte de Tensão, um protótipo de uma Fonte de Corrente ajustável, e que é mostrada na região de cor verde na figura a seguir:
A corrente é ajustável em "P1", e seu valor é "Ix", fornecida no conector marcado como "saída da corrente" (observe as polaridades + e -). Os valores dos resistores e capacitores descritos no circuito, são típicos e caso você deseje saber como eu os determinei, te explicarei em outro post.
Observe que usei o TIP 147 como "driver" para a corrente de saída, já que você já estava usando este transistor. Assim como na sua fonte original, esse TIP 147 deve ser provido de dissipador.
Note que o AmpOp (Amplificador Operacional) no circuito da fonte, é alimentado pela tensão "VF", e portanto tem que ser capaz de suportar essa tensão em condições normais. Provavelmente este é o ponto mais crítico desse projeto, já que a maioria dos AmpOp que existem por aí, não costuma trabalhar com tensões acima de 32V (e pelo que entendi, sua tensão "VF" é de 35,6V). Mas existem sim AmpOps capazes de trabalhar com tensões desse nível, mas são mais incomuns.
Outro ponto importante, é que é desejável que o AmpOp seja do tipo "Output Rail to Rail", ou então que a sua tensão máxima de saída esteja dentro de 0,5V abaixo da tensão de alimentação. Esse valor piora com o aumento da corrente na saía do AmpOp, porém na configuração mostrada, essa corrente é muito baixa, principalmente porque o TIP 147 é do tipo "Darlington" com ganho HFE maior que 1000.
O fato do TIP 147 ser "Darlington", também implica que a tensão base-emissor é bem maior que em transistores simples. Isso ajuda muito, pois para garantir o corte total do transistor, não é preciso que a tensão de saída do AmpOp esteja dentro de 0,5V abaixo da tensão de alimentação "VF", pois a tensão base-emissor do TIP é pelo menos o dobro desse valor.
Um AmpOp que quase atende tudo isso, é o LM358. Porém a máxima tensão de alimentação do mesmo, é de 32V. Caso a tensão "VF" da sua fonte possa ser reduzida para estes 32V, então o LM358 pode ser usado. Estou mencionando o LM358 devido à sua imensa popularidade e baixo custo.
E como determinar a corrente de saída? Não é complicado. Ela é determinada da seguinte forma: Ix= (VF-Vc) / Rx. Assim o que se precisa fazer, é primeiro determinar o valor máximo que se deseja para a corrente Ix. Com isso determinado, escolhe-se um valor característico para Rx (tipo 10 ohms, 5 ohms, 1 ohm, dependendo do valor máximo de Ix), e então se calcula o valor de "Vc", já que Vc=VF - (Ix*Rx). Esse valor calculado, é o valor mínimo de Vc, que dará a máxima corrente da Fonte de Corrente ajustável. Podemos chamá-lo de "VcMIN", e ele é exatamente o valor da tensão "Vy" sobre o resistor "Ry". Portanto, conhecido este valor "Vy", é possível calcular o valor de "Ry" e do Potenciômetro "P1", já que formam um divisor de tensão. A dica aqui é: escolha um valor adequado para "Ry" (exemplo: 10k, 47k, 100k), e então calcule P1 por divisor de tensão. Como P1 é um potenciômetro, não é preciso que ele tenha o "valor exato" calculado, e se esse valor for muito distante dos valores comerciais, basta alterar ligeiramente o valor de "Ry" e refazer o cálculo de P1 de forma a se obter um valor mais próximo aos comerciais. Atente que o valor de P1 determina a máxima corrente Ix e portanto procure evitar escolher um valor comercial maior que o valor calculado, justamente para que a corrente máxima Ix não ultrapasse o limite pretendido.
A princípio pode parecer complexo, mas na realidade é muito simples. Assim não se intimide pela aparente complexidade. E se vc tiver alguma dúvida, estou à disposição para ajudar a esclarecer. Não se intimide pela aparente complexidade.
Observações finais: veja que a "topologia" da Fonte de Corrente que mostrei na figura anterior, é do tipo para "Carga Aterrada", também chamada de tipo que "fornece" corrente. A característica dessa topologia, é que a carga é sempre ligada entre o GND ("terra" do circuito, que é o terminal "-" da saída da Fonte de Corrente) e o terminal "+" da saída (que é o coletor do TIP). Em outras palavras: a corrente é fornecida pelo terminal "+", passa pela carga, e retorna para o GND (o "-" da fonte de corrente). A única dificuldade dessa topologia, é que o AmpOp tem que ser alimentado pela tensão "VF", a qual pode ter valores mais altos (que é o seu caso).
No entanto, se não for uma necessidade que sua carga seja "aterrada", vc pode usar a topologia de "drenagem de corrente". Esta topologia é mais comum e portanto a mais utilizada nos circuitos. O circuito é quase idêntico ao da topologia de "carga aterrada". No entanto há uma grande vantagem na topologia de "drenagem de corrente": o AmpOp pode ter alimentação completamente diferente da tensão "VF". Por exemplo, na topologia de "drenagem de corrente" você pode estar usando o seu valor de 35,6V para "VF", e o AmpOp ser alimentado com apenas 5V. Então isso facilita enormemente escolher um AmpOp comercial (o popular LM358 é ainda mais perfeito nesta topologia). E como a carga é ligada nesta topologia "drenagem de corrente"? simples: é ligada entre o coletor do transistor driver (que passa a ser o terminal "-" da fonte), e a tensão "VF" (que passa a ser o terminal "+" da fonte). Na figura a seguir mostro a topologia de "drenagem de corrente":
Observe que nesta topologia, o transistor deve ser do tipo NPN, por isso está como TIP 142, que é o par complementar do TIP 147.
O cálculo dos componentes, é praticamente idêntico à toplogia de "carga aterrada", porém no lugar de "VF" nas equações, usamos o GND, ou seja 0V, o que causa uma ligeira simplificação.
Mais uma vez, fico à disposição para ajudar em quaisquer esclarecimentos e orientações.
Abrçs,
Elcids
…
Adicionado por Elcids Chagas ao 7:14 em 18 maio 2018
mo 5V ou 12V por exemplo). E sobre isso, falarei mais à frente (uso de um “driver” simples).
Sobre vc ter usado o TIP122 inicialmente, veja que as características de Potência são parecidas com as do TIP41, e portanto vc também estava forçando a junção Base-Emissor com correntes um tanto altas. Se a junção Base-Emissor é danificada, então o Transistor não é mais confiável, pois não irá se comportar como esperado.
Sobre a aquisição do MOSFET, verifique o famoso site de compras “ML” (pelas iniciais vc sabe qual é). Facilmente vc encontrará diversos modelos de MOSFET. Aconselho procurar anúncios que vendam múltiplos de 5 ou 10 unidades, pois neste caso compensará mais em termos de frete. E certamente vc encontrará lá no ML, anúncios de cidades de SC ou mesmo de Curitiba, o que implicará em custo de envio menor devido à sua proximidade geográfica.
Para o seu caso, eu recomendo usar o IRF540. Ele é muito comum e popular, e suas características elétricas atendem seu caso, pois seu “RDS ON” (“impedância ON”) é menor que 100 mili-Ohms. Com esse baixo “RDS ON”, a Potência dissipada pelo IRF540 a uma corrente de 3A, seria menor que 1W, dispensando o uso de um dissipador de calor.
Sobre o circuito, veja o exemplo mostrado na figura a seguir, que simulei no Proteus:
(clique na figura para “zoom”)
Observe as formas de onda no Osciloscópio virtual, principalmente a amplitude. Note que para o sinal que emula um PWM (na figura o sinal com nome “Pulse”), usei um gerador de pulsos, onde pode-se mudar o percentual % (portanto o duty cycle).
Veja que usei uma amplitude de 3.3V, para ficar conforme o ESP8266. Claro vc pode estar se perguntando: mas a amplitude não irá diminuir quando drenamos corrente? Sim, isso ocorre, porém no circuito mostrado o dreno de corrente da saída digital será muito baixo, e isso garante queda mínima na tensão correspondente ao Nível Lógico “1”.
Mas sobre este circuito, há outras características importantes que vc precisa estar a par. Seguem elas enumeradas:
1) veja que usei um BC337 como “driver” intermediário entre a saída digital do ESP8266 (o sinal “Pulse” no circuito), e o Gate do MOSFET. Isto é necessário para garantir sem falhas, que o MOSFET será acionado (explico logo adiante). Veja a figura a seguir onde marquei em verde claro o pior caso da tensão VGS do IRF540:
(clique na figura para “zoom”)
Veja que no pior caso, temos VGS = 4V. Isto significa que no pior caso, se a tensão de controle (o VGS) estiver acima de 4V, o MOSFET será acionado (irá conduzir). Além disso, é preciso garantir que o MOSFET conduza “bem”, ou seja, tenha um “RDS ON” realmente baixo. Com este “driver” via BC337, o “VGS ON” será de 12V, garantindo uma ótima condução do IRF540.
Esta figura foi preparada a partir do datasheet do IRF540 do fabricante Vishay. Os dados da figura estão na página 2 do datasheet, na Tabela de nome “SPECIFICATIONS”. O datasheet é este aqui: "IRF540_Vishay.pdf"
Atenção: não vá interpretar errado os valores mínimo e máximo mostrados na figura anterior para o VGS do IRF540. Eles se referem ao VGS(th) ou VGS de Threshold (ou VGS “limiar”). Quem não é especialista, vai achar que são valores limitantes para o VGS, mas esta interpretação está totalmente incorreta. Estes limites mínimo e máximo, se referem à produção (fabricação) do componente eletrônico, ou seja, se referem à estatística de fabricação. Assim, para os IRF540 produzidos e testados em fábrica, o pior caso medido para a tensão VGS(th), será 4V, o que significa que no pior caso, é preciso aplicar pelo menos 4V para o IRF540 conduzir. Obseve que no melhor caso estatístico, VGS(th) será de 2V, mas se vc considerar esse valor em um Projeto, pode dar “azar” e adquirir um componente que tem o VGS(th) mais próximo a 4V, e aí claro vai dar zica.
Sobre o valor “extremo” do VGS, vc encontra isso na primeira página do datasheet, na Tabela “ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS”. Este valor é de 20V, e não deve ser alcançado. Aliás, se qualquer valor dessa Tabela for alcançado, o Fabricante não mais garante que o componente terá o desempenho especificado no restante do datasheet. Note que para o VDS, o valor extremo é 100V.
Pelas informações acima, vc pode concluir que se usar a saída digital do ESP8266 @3.3V diretamente no Gate do IRF540 (ou seja, sem o driver intermediário com BC337), vc não terá como sempre garantir o acionamento do MOSFET, caso o VGS(th) de algum IRF540 que vc venha a adquirir seja acima de 3.3V.
2) note que o Diodo em paralelo com o Motor (ou “anti-paralelo” como alguns preferem dizer), é um 1N4937. Este é um Diodo de comutação rápida. Não use diodos como 1N4007, ou da série 1N400x, pois estes são diodos “lentos”, que são ótimos para a rede de 60Hz, mas que são inadequados para circuitos de alta-frequência ou onde a comutação deve ser rápida. O papel desse diodo é absorver a energia eletromotriz gerada pelo Motor quando o MOSFET corta a corrente. Assim que essa corrente é interrompida, durante um curto instante de tempo, um spike de alta tensão será produzido nos terminais do Motor, e com polaridade contrária à tensão de 12V aplicada antes do corte. Como essa tensão gerada sobe muito rápido (em alguns micro-segundos ou até menos), é importante que o Diodo em paralelo, “perceba” rapidamente o surgimento dessa tensão, e absorva sua energia associada. E depois quando o MOSFET conduzir novamente, o Diodo ficará reversamente polarizado, e por ser rápido ele cortará também rapidamente, permitindo o acionamento do Motor.
Não precisa ser o 1N4937. Pode ser qualquer outro Diodo rápido que tolere altas tensões reversas (ou seja, diodos como 1N4148 não servem neste caso, embora sejam rápidos). A tensão reversa repetitiva para o 1N4937 é de 600V (lembrando que ao se colocar dois diodos em série, e com a polaridade correta, essa tensão dobrará).
3) observe que vc não deve aplicar ao Motor, um sinal PWM com qualquer frequência. A frequência que será efetiva, dependerá da Potência do Motor, ou seja, dependerá da Indutância que este Motor apresenta ao circuito. Motores mais potentes, terão maior indutância, e a frequência adequada do PWM diminui com o aumento dessa indutância. Maior indutância, menor frequência para o PWM.
Isso ocorre, porque ao usar o PWM no Motor, vc também estará chaveando uma indutância. Assim, conforme se aumenta a frequência do PWM, chegará a um ponto que o chaveamento não é mais eficiente, pois a inércia de energia do Motor girando não consegue acompanhar o liga/desliga do PWM. Assim é preciso usar uma frequência que permita aos enrolamentos do Motor “perceber” de forma clara que a corrente foi cortada, e sentir o efeito disso.
Este é um aspecto muito prático, pois além de depender da Potência do Motor, depende também da carga que está sendo acionada pelo eixo do Motor. Mas em geral, dificilmente vc precisará de mais que algumas centenas de Hz para o PWM. O ideal é começar com uma frequência intermediária, como por exemplo 500Hz, e então aumentar e diminuir a partir desse valor, observando se o controle PWM se comporta “suave”, ou se não responde mais. Claro, nesta avaliação, é preciso também variar o percentual do PWM, de 0% a 100%, para cada frequência avaliada, observando a resposta do Motor.
4) atenção: o driver com BC337, inverte o sinal PWM (vc pode conferir isso nos sinais mostrados no Osciloscópio virtual na primeira figura). Assim por exemplo para obter um PWM de 80%, vc deve programar o percentual PWM na saída digital do ESP8266, para 20% (ou seja, 100% - 80% = 20%). Para isso vc pode criar uma função muito simples que faz este cálculo e também já programa o PWM com este resultado. Se tiver alguma dificuldade com isso, avise aqui que coloco um exemplo conforme o caso ser com valores percentuais (0 a 100%) ou com valores absolutos (0 a 255 na resolução padrão do Arduino).
Caso use o Proteus e queira fazer algumas análises, segue o circuito que usei para simulação: "Motor_IRF540_Proteus.zip"
Observe no entanto, que o Motor que usei na simulação, é um dos que estavam disponíveis no Proteus. Mas vc pode ajustar os parâmetros do mesmo (como a indutância vista e a carga mecânica no eixo). Lembre-se também que a simulação “ocorre” num “tempo virtual” que sempre será mais lento que o “tempo real”.
Espero ter ajudado.
Abrçs,
Elcids…
Adicionado por Elcids Chagas ao 22:50 em 5 setembro 2020
exemplo, uso do Decoder 4511), e por este motivo a implementação é bastante completa permitindo que seja desenvolvida na direção que vc ou outros desejem. Esta também é uma ótima oportunidade para mostrar a implementação de coisas que podem até parecer complexas a princípio, mas que são na realidade bem simples. Para isto, o Hardware é descrito em detalhes, e o código está totalmente organizado (de forma hierárquica) e comentado funcionalmente (o que é indispensável para se entender sem esforço, como ele funciona). Mesmo assim irei descrever aqui, alguns pontos principais para aqueles que não querem se aprofundar e desejam apenas utilizar os recursos. Aconselho a quem for utilizar, ler integralmente o texto aqui publicado.
Implementei também uma Simulação no Proteus, a qual permite testar o funcionamento do Sistema e também medir alguns parâmetros importantes. Sobre a Simulação, alguns aspectos são apresentados mais adiante.
O código implementado e os arquivos para a Simulação, estão disponíveis para download no final deste post (há também um vídeo mostrando a execução da simulação).
Sobre o Circuito
A implementação do Hardware usa o Arduino UNO, o Decoder CMOS de 7 segmentos 4511 (mais "corretamente" o 4511B), e três Displays de 7 segmentos de Katodo Comum (já que o 4511 permite acionar diretamente esse tipo de Display). Há também os três Botões usados para inserção da Senha, e dois LEDs que indicam se a Senha inserida está correta ou não. Os demais componentes são Resistores e Transistores. O circuito implementado pode ser visto na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Vamos falar um pouco então sobre os elementos usados neste Hardware:
1) Arduino: está sendo usado o UNO (uma vez que foi este o Arduino informado no tópico em questão), e isto facilita muito "traduzir" este Sistema para outros Arduinos. Conforme pode ser visto na figura anterior, são usados 4 pinos para especificar um valor de 0 a 9 para o Decoder 4511, sendo estes pinos o 4, 5, 6, e 7, conectados respectivamente aos bits "A" (ou bit "0"), "B" (ou bit "1"), "C" (ou bit "2"), e "D" (ou bit "3") do 4511. Mas poderiam ser usados quaisquer pinos de saída Digital do Arduino e em qualquer ordem desejada, pois o código implementado permite isso.
Para o controle ON/OFF de cada Display, foram usados os pinos "A1", "A2", e "A3" do UNO. Aqui também, quaisquer pinos podem ser usados e em qualquer ordem.
Para leitura dos estados dos três Botões e controle dos dois LEDs, outros 5 pinos são usados, e novamente podem ser especificados quaisquer outros pinos.
Assim ainda restam disponíveis 8 pinos do Arduino UNO. Observar que os pinos restantes permitem que se use algumas funções especiais, como pelo menos uma entrada do ADC (pino A0), Interface I2C (pinos A4 e A5), Interrupções Externas (pinos 2 e 3, mas há também as Interrupções do tipo "pin change" para outros pinos), PWM (pino 3), além da conexão ao Terminal do Arduino via Serial 0 (pinos 0 e 1). Claro, todos os 8 pinos também podem ser usados para I/O convencional. Então quando vc escolher qualquer outra combinação de pinos para o Sistema, analise antes qual é a que melhor se encaixa para suas necessidades.
2) Decoder 7 segmentos e Displays: está sendo utilizado o 4511. Este Decoder embora seja CMOS, possui internamente em cada uma de suas 7 saídas para os LEDs de segmentos, um Driver com Transistor Bipolar para fornecer a corrente para os respectivos LEDs (claro, via Resistor externo para limitar e determinar a corrente de saída). É um Decoder para Displays de Katodo Comum. As entradas "LT" (Light Test), e "BI" (Blanking Input), são ativas em "0" e como não estão sendo usadas, são ligadas a "1" (os 5V da alimentação). A entrada "LE" (Latch Enable) deve ser ligada ao "0" (GND do circuito), para que o Latch interno do 4511 fique "transparente", ou seja desabilitado, para que as saídas de 7 segmentos sempre estejam reproduzindo o valor binário presente nas entradas A, B, C, e D.
Os Resistores conectados às saídas QA a QG do 4511, determinam a corrente para cada segmento. Para os valores no circuito, 330 Ω, a corrente será algo próximo a 10mA. Para este cálculo, desconte de 5V, a tensão sobre um LED de segmento, e então terá a tensão sobre o Resistor. No caso, vamos considerar que o LED do Display tem uma tensão Anodo/Katodo de 1.5V quando ligado. Então sobre o Resistor teremos 5V - 1.5V = 3.5V (aqui estamos "desprezando" a queda no Transistor Bipolar interno do 4511). Então a corrente será 3.5V / 330 Ω ≈ 10.6 mA. Da mesma forma, pode-se também calcular o Resistor, especificando-se a corrente desejada, mas evite passar de 20mA, a fim de limitar o total de corrente fornecido pelo 4511 (veja o datasheet do mesmo para mais detalhes). Caso correntes bem maiores sejam desejadas, pode-se usar Transistores adicionais (tipo NPN) nos pinos de segmentos.
Observar que estamos considerando que os Transistores Q1 a Q3 estão funcionalmente saturados quando acionados pelas saídas do Arduino. Isto é fácil de garantir, supondo-se um HFE médio (por exemplo 100) e escolhendo-se uma corrente de base em torno de 1 mA. Caso alguém queira saber sobre estes cálculos, pergunte aqui neste mesmo tópico, ou me contate via email do LDG.
Nota Importante: é possível dispensar Q1 a Q3 e R11 a R13. Para isso basta que se ligue as saídas do Arduino (no caso pinos A1, A2, e A3), diretamente aos Katodos dos Displays. Nenhuma alteração no código é necessária, uma vez que os Transistores usados são do tipo PNP, o que significa que o código aciona estes por Lógica "LOW" (isto foi feito propositalmente). Notar porém, que o uso dos Transistores traz uma maior flexibilidade na escolha das correntes dos segmentos dos Displays, já que a corrente confiável para uma saída do Arduino é de 20mA, e NÃO 40mA como muitos adoram proclamar!!! Vejam: 40mA é para os "limites máximos absolutos" e não preciso dizer mais nada. Mas há um ponto que ajuda muito aqui: os Displays são acionados de forma multiplexada, e sempre há apenas um único Display acionado de cada vez. Isso significa que a corrente média total de um Display será 1/3 (um terço, já que são três Displays) da corrente determinada pelos Resistores dos segmentos. Como temos 7 segmentos, se a corrente individual é de 10 mA, então a corrente total seria 7 x 10mA = 70mA quando todos os segmentos estiverem ligados (reproduzindo o número "8"), mas a corrente efetiva seria 1/3 disso, ou seja: 70mA / 3 = 23mA. Claro, isso é ligeiramente acima da corrente "segura" para um pino do UNO, mas considerando-se que dificilmente todos os segmentos estarão ligados nos três Displays, então esse limite marginal pode ser desconsiderado. Mas de todo caso, o uso dos Transistores Q1 a Q3 é mais sensato, garantindo inclusive que não se extrapole a máxima corrente de todos os pinos somados do processador do UNO (o AtMega328).
3) Botões: para estes, estão sendo utilizados os Pullups internos do Processador do UNO, o que dispensou o uso de Resistores externos. A Lógica implementada no código faz o "debouncing" dos Botões automaticamente (e sem travar a execução do código). Isso permite dispensar Capacitores externos para o "debouncing" (e eventuais Diodos de Proteção, necessários se os Capacitores tivessem valores relativamente altos).
Sobre a Varredura dos Displays e dos Botões
Como pode ser visto na figura inicial que mostra o circuito do Sistema, os Displays são acionados por meio da varredura dos mesmos, ou seja, a exibição dos valores em cada um dos três Displays, é feita de forma multiplexada. Logo, somente um Display está efetivamente "ligado" num determinado momento. A frequência de varredura (ou taxa de "Refresh"), foi escolhida como sendo 50 Hz. Vamos entender os motivos disso. Primeiro, deve ser uma frequência que não permita a retina do olho humano acompanhar o liga/desliga dos Displays, dando a impressão que todos os três Displays estão sempre ligados, e portanto quanto maior esta frequência, melhor. E para que as demais funcionalidades do código sejam executadas sem haver preocupação em manter a taxa de varredura do Display, essa varredura é executada em uma rotina de Interrupção (ISR), e para gerar essa Interrupção em uma taxa constante, é utilizado o "TIMER1" do Hardware do Processador do Arduino. Assim na inicialização do Sistema, o código programa o "TIMER1" para gerar a taxa de varredura dos Displays. A cada interrupção, é feita a varredura de um único Display. Logo, para varrer os três Displays a 50 Hz, é necessário uma taxa de Interrupção de 3 x 50Hz = 150 Hz. Os detalhes do código que fazem essa varredura são mostrados mais adiante. Observar que a ISR (rotina de Interrupção) deve ser eficiente, para garantir que as demais funcionalidades do Sistema sejam executadas de forma "fluida", ou seja, sem parecer que as Interrupções estão ocorrendo 150 vezes por segundo.
No código implementado, a varredura dos Displays de fato é muito eficiente, e consome efetivamente pouco tempo. Por este motivo, para tornar o Sistema também "despreocupado" com a leitura e gerenciamento dos Botões, essa tarefa também é executada na mesma rotina de Interrupção do "TIMER1". Essencialmente, ali é feita a leitura dos estados dos Botões e conforme estes estados, é determinado se um Botão foi acionado, desacionado, ou se está pressionado por um determinado tempo. O código implementa isso de forma enxuta, longe de sacrificar tempo de processamento do restante do Sistema.
Se forem acrescentados ao Sistema dispositivos "One Wire" (ex.: Sensor DS18B20) ou semelhante (ex.: DHT11 ou DHT22), alguns cuidados devem ser tomados para se garantir os tempos de "slot" para estes dispositivos. Mas é algo perfeitamente factível, e posteriormente posso mostrar como fazer isso (há pelo menos três formas de implementação).
Para dispositivos I2C, nenhum cuidado especial é necessário, uma vez que estes também são cadenciados por IRQ (Interrupt Request) e não há um momento específico para que estas IRQs sejam atendidas.
Quaisquer dúvidas relacionadas, posso responder aqui mesmo neste tópico.
Sobre o Código e Funcionamento do Sistema
A Senha do Sistema é definida no início do código, conforme mostrado na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Há no Sistema dois LEDs, um Verde (ou LED "OK") e um Amarelo (ou LED "ERRO"). O LED Verde é utilizado para sinalizar quando a Senha correta é inserida, e o Amarelo indica quando a Senha inserida está incorreta. A definição no código para a configuração de Hardware dos LEDs, pode ser vista na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Três Botões controlam a operação do Sistema. O Botão "1" decrementa o valor exibido no Display atualmente selecionado. O Botão "2" incrementa o valor exibido. Já o Botão "3" tem várias funções, sendo a mais comum, selecionar o próximo Display para entrada da Senha.
O funcionamento do código é bastante simples: enquanto no "background" a varredura dos Displays e dos Botões é executada quando as Interrupções do TIMER1 ocorrem (na taxa de 150 Hz), temos que no "foreground" (ou execução "normal") o código decrementa ou incrementa o valor exibido no Display atualmente selecionado conforme acionamento dos Botões "1" ou "2". E quando o Botão "3" é acionado, então o código simplesmente seleciona o próximo Display.
Para cada um dos três Displays há uma variável do tipo "byte", que pode assumir valores de 0 a 9. São exatamente o valor dessas três variáveis que são exibidas pelo mecanismo de varredura do Display (no "background", ou seja, na rotina de Interrupção). E no início de tudo, as três variáveis estão zeradas, o que resulta em exibir "000" nos Displays. Há também um variável do tipo byte que indica qual Display está atualmente selecionado, e a mesma assume valores de 1 a 3. E no início, esta variável assume o valor "1", selecionando assim o Display "1" para a entrada de um Dígito da Senha (neste caso o Dígito das centenas). A figura a seguir mostra as três variáveis para os valores exibidos em cada Display, além da variável que indica qual Display está atualmente selecionado:
(clique na figura para "zoom")
Se um Display está no valor "0" e é decrementado, ele "recicla" para "9". E se um Display está no valor "9" e é incrementado, ele recicla para "0". Então o que o código tem que fazer é verificar quando cada Botão é acionado e aplicar as ações descritas.
Mas quando o Display "3" está selecionado e o Botão "3" é acionado, isso deve ser interpretado como "fim da entrada de Senha", e o Sistema então deve verificar se a Senha mostrada nos Displays, corresponde à Senha do Sistema.
Se a Senha que foi "inserida" via Displays estiver correta, então o LED Verde (LD1 no circuito) acende. Mas se a Senha estiver incorreta, então o LED Amarelo (LD2) acende.
Após a verificação da Senha, o Sistema fica aguardando que o Botão "3" seja novamente acionado, para reiniciar uma nova entrada de Senha. Neste ponto, os dois LEDs apagam, sendo selecionado o Display "1" para entrada de um Dígito da Senha, e os Displays exibem "000", e portanto o Sistema volta ao "início".
A forma mais simples e confiável de implementar esse sequenciamento do código, é através de uma Máquina de Estados, que é mostrada mais a frente neste post. Apenas 3 estados foram necessários para implementar todo o processamento.
Há no código um bloco que trata de todo o gerenciamento de leitura dos Botões, e que é executado no "background", ou seja, na rotina de Interrupção do TIMER1 (onde também é feita a varredura dos Displays). Como dito anteriormente, este bloco de código verifica se um Botão foi acionado ou desacionado, e também "mede" o tempo que um Botão está acionado. Estas informações estão disponíveis para serem usadas no "foreground" do código permitindo assim que este tome as ações conforme os estados dos Botões. Mas para que isto seja possível, é necessário que os Botões sejam definidos no Sistema. Esta definição é simples e consiste de duas etapas. A primeira é a definição dos pinos de Hardware onde os Botões estão conectados, conforme mostrado na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
A segunda etapa é a criação de estruturas de dados para armazenar os status dos Botões, e de funções que configuram estes Botões e atualizam os status dos mesmos. Isto pode ser visto na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Caso fossem incluídos mais Botões no Sistema, bastaria se estender a mesma ideia mostrada na figura, acrescentando as definições para estes Botões juntamente aos já existentes.
Notar que a função "atualiza_Status_Botoes" será executada no "background", ou seja, na rotina de Interrupção do TIMER1. Ela está incluída na figura anterior para se mostrar como é simples a definição completa para uso de um Botão no Sistema. Esta função será especificada como a que justamente atualiza os status dos Botões, através de um "HOOK" na rotina de Interrupção (mostrado mais adiante quando a ISR for apresentada).
Em relação ao Decoder 4511, são necessários 4 pinos do Arduino para se especificar qual valor será exibido em um determinado momento. A definição destes pinos é mostrada na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Como já dito, quaisquer pinos podem ser especificados, e em qualquer ordem, pois o código se encarrega de setar cada um deles para reproduzir o valor binário para o Decoder 4511.
Para o controle ON/OFF dos três Displays, 3 pinos devem ser especificados para este controle. Novamente, quaisquer pinos podem ser especificados, e em qualquer ordem. No código, esta definição pode ser visto na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
A figura a seguir, mostra a captura da tela da Simulação do Sistema no Proteus, em um momento que o Display "1" está sendo varrido, e por isso apenas o mesmo aparece "ligado" na figura exibindo o valor "3":
(clique na figura para "zoom")
Como a taxa de varredura total é de 150Hz (ou seja, 3x 50Hz), então o período de varredura é de 6.67ms (ou seja, 1 / 150Hz). Logo a cada 6.67ms o próximo Display é ligado, sendo setado em binário nos pinos A..D do 4511, o valor a ser exibido naquele Display. Ou seja, cada Display fica "ligado" justamente por 6.67ms, e fica desligado por 13.33ms, o que resulta em um ciclo de 20ms, implicando na Frequência individual de 50Hz para cada Display.
Obs.: a captura da figura anterior foi facilitada pelo fato de que a Simulação executa em um tempo "virtual", completamente independente do tempo real, e o Simulador aumenta ou diminui o step de tempo conforme detalhes da Simulação são executados. Por isso mesmo, quando se executa a simulação, é possível acompanhar partes do processo de varredura, o que causa um efeito que pode parecer "estranho", já que nunca vemos todos os três Displays ligados ao mesmo tempo. Eu disse "partes do processo de varredura", porque enquanto a simulação evolui, o próprio Simulador faz capturas do status desta simulação, para então "printar" estes status na tela do Simulador (aqueles pontinhos vermelhos e azuis que vemos nos prints), e essa taxa de captura não tem nenhuma relação com o conteúdo da simulação, o que resulta em um efeito sub-amostrado (é o mesmo efeito que uma luz stroboscópica existente em pistas de dança das danceterias provoca em nossa retina, resultando em algo semelhante a um vídeo onde faltam cenas). Isto pode ser melhor visto no vídeo da simulação mostrado no final deste post (resulta em um "pisca/pisca" dos valores exibidos no Display, e claro isso é apenas na Simulação).
Como já dito, a taxa de varredura total deve ser 3 vezes a taxa desejada para um único Display. Assim como desejamos 50Hz para cada Display, a taxa total de varredura deve ser 150Hz, e isso é definido no código conforme mostrado na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Em uma das simulações, acrescentei um Frequencímetro para medir a frequência de varredura para cada um dos Displays, e o resultado pode ser visto na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Como pode ser visto na figura anterior, acrescentei também uma chave rotativa (no circuito é a SW1), que permite selecionar em qual dos Displays estaremos medindo a taxa de varredura. Para todos foi medido 50Hz, como seria de se esperar.
(devido à limitação de espaço este post continua logo a seguir: Link)
…
Adicionado por Elcids Chagas ao 13:49 em 15 julho 2021
ISABLE_Z false // Warn on display about possibly reduced accuracy //#define DISABLE_REDUCED_ACCURACY_WARNING
// @section extruder
#define DISABLE_E false // For all extruders #define DISABLE_INACTIVE_EXTRUDER true // Keep only the active extruder enabled.
// @section machine
// Invert the stepper direction. Change (or reverse the motor connector) if an axis goes the wrong way. #define INVERT_X_DIR false #define INVERT_Y_DIR false #define INVERT_Z_DIR false
// @section extruder
// For direct drive extruder v9 set to true, for geared extruder set to false. #define INVERT_E0_DIR false #define INVERT_E1_DIR false #define INVERT_E2_DIR false #define INVERT_E3_DIR false #define INVERT_E4_DIR false
// @section homing
//#define NO_MOTION_BEFORE_HOMING // Inhibit movement until all axes have been homed
//#define UNKNOWN_Z_NO_RAISE // Don't raise Z (lower the bed) if Z is "unknown." For beds that fall when Z is powered off.
//#define Z_HOMING_HEIGHT 4 // (in mm) Minimal z height before homing (G28) for Z clearance above the bed, clamps, ... // Be sure you have this distance over your Z_MAX_POS in case.
// Direction of endstops when homing; 1=MAX, -1=MIN // :[-1,1] #define X_HOME_DIR -1 #define Y_HOME_DIR -1 #define Z_HOME_DIR -1
// @section machine
// The size of the print bed #define X_BED_SIZE 400 #define Y_BED_SIZE 400
// Travel limits (mm) after homing, corresponding to endstop positions. #define X_MIN_POS 0 #define Y_MIN_POS 0 #define Z_MIN_POS 0 #define X_MAX_POS X_BED_SIZE #define Y_MAX_POS Y_BED_SIZE #define Z_MAX_POS 400
/** * Software Endstops * * - Prevent moves outside the set machine bounds. * - Individual axes can be disabled, if desired. * - X and Y only apply to Cartesian robots. * - Use 'M211' to set software endstops on/off or report current state */
// Min software endstops constrain movement within minimum coordinate bounds #define MIN_SOFTWARE_ENDSTOPS #if ENABLED(MIN_SOFTWARE_ENDSTOPS) #define MIN_SOFTWARE_ENDSTOP_X #define MIN_SOFTWARE_ENDSTOP_Y #define MIN_SOFTWARE_ENDSTOP_Z #endif
// Max software endstops constrain movement within maximum coordinate bounds #define MAX_SOFTWARE_ENDSTOPS #if ENABLED(MAX_SOFTWARE_ENDSTOPS) #define MAX_SOFTWARE_ENDSTOP_X #define MAX_SOFTWARE_ENDSTOP_Y #define MAX_SOFTWARE_ENDSTOP_Z #endif
#if ENABLED(MIN_SOFTWARE_ENDSTOPS) || ENABLED(MAX_SOFTWARE_ENDSTOPS) //#define SOFT_ENDSTOPS_MENU_ITEM // Enable/Disable software endstops from the LCD #endif
/** * Filament Runout Sensors * Mechanical or opto endstops are used to check for the presence of filament. * * RAMPS-based boards use SERVO3_PIN for the first runout sensor. * For other boards you may need to define FIL_RUNOUT_PIN, FIL_RUNOUT2_PIN, etc. * By default the firmware assumes HIGH=FILAMENT PRESENT. */ //#define FILAMENT_RUNOUT_SENSOR #if ENABLED(FILAMENT_RUNOUT_SENSOR) #define NUM_RUNOUT_SENSORS 1 // Number of sensors, up to one per extruder. Define a FIL_RUNOUT#_PIN for each. #define FIL_RUNOUT_INVERTING false // set to true to invert the logic of the sensor. #define FIL_RUNOUT_PULLUP // Use internal pullup for filament runout pins. #define FILAMENT_RUNOUT_SCRIPT "M600" #endif
//=========================================================================== //=============================== Bed Leveling ============================== //=========================================================================== // @section calibrate
/** * Choose one of the options below to enable G29 Bed Leveling. The parameters * and behavior of G29 will change depending on your selection. * * If using a Probe for Z Homing, enable Z_SAFE_HOMING also! * * - AUTO_BED_LEVELING_3POINT * Probe 3 arbitrary points on the bed (that aren't collinear) * You specify the XY coordinates of all 3 points. * The result is a single tilted plane. Best for a flat bed. * * - AUTO_BED_LEVELING_LINEAR * Probe several points in a grid. * You specify the rectangle and the density of sample points. * The result is a single tilted plane. Best for a flat bed. * * - AUTO_BED_LEVELING_BILINEAR * Probe several points in a grid. * You specify the rectangle and the density of sample points. * The result is a mesh, best for large or uneven beds. * * - AUTO_BED_LEVELING_UBL (Unified Bed Leveling) * A comprehensive bed leveling system combining the features and benefits * of other systems. UBL also includes integrated Mesh Generation, Mesh * Validation and Mesh Editing systems. * * - MESH_BED_LEVELING * Probe a grid manually * The result is a mesh, suitable for large or uneven beds. (See BILINEAR.) * For machines without a probe, Mesh Bed Leveling provides a method to perform * leveling in steps so you can manually adjust the Z height at each grid-point. * With an LCD controller the process is guided step-by-step. */ //#define AUTO_BED_LEVELING_3POINT //#define AUTO_BED_LEVELING_LINEAR //#define AUTO_BED_LEVELING_BILINEAR //#define AUTO_BED_LEVELING_UBL #define MESH_BED_LEVELING // descomentar se quizer fazer o nivelamento no painel de LCD com pontos na mesa de impressao
/** * Normally G28 leaves leveling disabled on completion. Enable * this option to have G28 restore the prior leveling state. */ //#define RESTORE_LEVELING_AFTER_G28
/** * Enable detailed logging of G28, G29, M48, etc. * Turn on with the command 'M111 S32'. * NOTE: Requires a lot of PROGMEM! */ //#define DEBUG_LEVELING_FEATURE
#if ENABLED(MESH_BED_LEVELING) || ENABLED(AUTO_BED_LEVELING_BILINEAR) || ENABLED(AUTO_BED_LEVELING_UBL) // Gradually reduce leveling correction until a set height is reached, // at which point movement will be level to the machine's XY plane. // The height can be set with M420 Z<height> #define ENABLE_LEVELING_FADE_HEIGHT
// For Cartesian machines, instead of dividing moves on mesh boundaries, // split up moves into short segments like a Delta. This follows the // contours of the bed more closely than edge-to-edge straight moves. #define SEGMENT_LEVELED_MOVES #define LEVELED_SEGMENT_LENGTH 5.0 // (mm) Length of all segments (except the last one)
/** * Enable the G26 Mesh Validation Pattern tool. */ //#define G26_MESH_VALIDATION #if ENABLED(G26_MESH_VALIDATION) #define MESH_TEST_NOZZLE_SIZE 0.4 // (mm) Diameter of primary nozzle. #define MESH_TEST_LAYER_HEIGHT 0.2 // (mm) Default layer height for the G26 Mesh Validation Tool. #define MESH_TEST_HOTEND_TEMP 205.0 // (°C) Default nozzle temperature for the G26 Mesh Validation Tool. #define MESH_TEST_BED_TEMP 60.0 // (°C) Default bed temperature for the G26 Mesh Validation Tool. #endif
#endif
#if ENABLED(AUTO_BED_LEVELING_LINEAR) || ENABLED(AUTO_BED_LEVELING_BILINEAR)
// Set the number of grid points per dimension. #define GRID_MAX_POINTS_X 2 // coloquei dois para fazer testes nos quatro cantos da mesa, com tres seria feito em seis pontos #define GRID_MAX_POINTS_Y GRID_MAX_POINTS_X
// Set the boundaries for probing (where the probe can reach). //#define LEFT_PROBE_BED_POSITION MIN_PROBE_EDGE //#define RIGHT_PROBE_BED_POSITION (X_BED_SIZE - MIN_PROBE_EDGE) //#define FRONT_PROBE_BED_POSITION MIN_PROBE_EDGE //#define BACK_PROBE_BED_POSITION (Y_BED_SIZE - MIN_PROBE_EDGE)
// Probe along the Y axis, advancing X after each column //#define PROBE_Y_FIRST
#if ENABLED(AUTO_BED_LEVELING_BILINEAR)
// Beyond the probed grid, continue the implied tilt? // Default is to maintain the height of the nearest edge. //#define EXTRAPOLATE_BEYOND_GRID
// // Experimental Subdivision of the grid by Catmull-Rom method. // Synthesizes intermediate points to produce a more detailed mesh. // //#define ABL_BILINEAR_SUBDIVISION #if ENABLED(ABL_BILINEAR_SUBDIVISION) // Number of subdivisions between probe points #define BILINEAR_SUBDIVISIONS 3 #endif
#endif
#elif ENABLED(AUTO_BED_LEVELING_UBL)
//=========================================================================== //========================= Unified Bed Leveling ============================ //===========================================================================
//#define MESH_EDIT_GFX_OVERLAY // Display a graphics overlay while editing the mesh
#define MESH_INSET 1 // Set Mesh bounds as an inset region of the bed #define GRID_MAX_POINTS_X 10 // Don't use more than 15 points per axis, implementation limited. #define GRID_MAX_POINTS_Y GRID_MAX_POINTS_X
#define UBL_MESH_EDIT_MOVES_Z // Sophisticated users prefer no movement of nozzle #define UBL_SAVE_ACTIVE_ON_M500 // Save the currently active mesh in the current slot on M500
//#define UBL_Z_RAISE_WHEN_OFF_MESH 2.5 // When the nozzle is off the mesh, this value is used // as the Z-Height correction value.
#elif ENABLED(MESH_BED_LEVELING)
//=========================================================================== //=================================== Mesh ================================== //===========================================================================
#define MESH_INSET 10 // Set Mesh bounds as an inset region of the bed #define GRID_MAX_POINTS_X 3 // Don't use more than 7 points per axis, implementation limited. #define GRID_MAX_POINTS_Y GRID_MAX_POINTS_X
//#define MESH_G28_REST_ORIGIN // After homing all axes ('G28' or 'G28 XYZ') rest Z at Z_MIN_POS
#endif // BED_LEVELING
/** * Points to probe for all 3-point Leveling procedures. * Override if the automatically selected points are inadequate. */ #if ENABLED(AUTO_BED_LEVELING_3POINT) || ENABLED(AUTO_BED_LEVELING_UBL) //#define PROBE_PT_1_X 15 //#define PROBE_PT_1_Y 180 //#define PROBE_PT_2_X 15 //#define PROBE_PT_2_Y 20 //#define PROBE_PT_3_X 170 //#define PROBE_PT_3_Y 20 #endif
/** * Add a bed leveling sub-menu for ABL or MBL. * Include a guided procedure if manual probing is enabled. */ #define LCD_BED_LEVELING // poder fazer o nivelamento usando o painel LCD como controle
#if ENABLED(LCD_BED_LEVELING) #define MBL_Z_STEP 0.025 // Step size while manually probing Z axis. #define LCD_PROBE_Z_RANGE 4 // Z Range centered on Z_MIN_POS for LCD Z adjustment #endif
// Add a menu item to move between bed corners for manual bed adjustment #define LEVEL_BED_CORNERS //habilitar o nivelamento de cantos na mesa de impressao
#if ENABLED(LEVEL_BED_CORNERS) #define LEVEL_CORNERS_INSET 30 // (mm) An inset for corner leveling #define LEVEL_CORNERS_Z_HOP 4.0 // (mm) Move nozzle up before moving between corners //#define LEVEL_CENTER_TOO // Move to the center after the last corner #endif
/** * Commands to execute at the end of G29 probing. * Useful to retract or move the Z probe out of the way. */ //#define Z_PROBE_END_SCRIPT "G1 Z10 F12000\nG1 X15 Y330\nG1 Z0.5\nG1 Z10"
// @section homing
// The center of the bed is at (X=0, Y=0) //#define BED_CENTER_AT_0_0
// Manually set the home position. Leave these undefined for automatic settings. // For DELTA this is the top-center of the Cartesian print volume. //#define MANUAL_X_HOME_POS 0 //#define MANUAL_Y_HOME_POS 0 //#define MANUAL_Z_HOME_POS 0
// Use "Z Safe Homing" to avoid homing with a Z probe outside the bed area. // // With this feature enabled: // // - Allow Z homing only after X and Y homing AND stepper drivers still enabled. // - If stepper drivers time out, it will need X and Y homing again before Z homing. // - Move the Z probe (or nozzle) to a defined XY point before Z Homing when homing all axes (G28). // - Prevent Z homing when the Z probe is outside bed area. // //#define Z_SAFE_HOMING
#if ENABLED(Z_SAFE_HOMING) #define Z_SAFE_HOMING_X_POINT ((X_BED_SIZE) / 2) // X point for Z homing when homing all axes (G28). #define Z_SAFE_HOMING_Y_POINT ((Y_BED_SIZE) / 2) // Y point for Z homing when homing all axes (G28). #endif
// Homing speeds (mm/m) #define HOMING_FEEDRATE_XY (50*60) #define HOMING_FEEDRATE_Z (4*60)
// @section calibrate
/** * Bed Skew Compensation * * This feature corrects for misalignment in the XYZ axes. * * Take the following steps to get the bed skew in the XY plane: * 1. Print a test square (e.g., https://www.thingiverse.com/thing:2563185) * 2. For XY_DIAG_AC measure the diagonal A to C * 3. For XY_DIAG_BD measure the diagonal B to D * 4. For XY_SIDE_AD measure the edge A to D * * Marlin automatically computes skew factors from these measurements. * Skew factors may also be computed and set manually: * * - Compute AB : SQRT(2*AC*AC+2*BD*BD-4*AD*AD)/2 * - XY_SKEW_FACTOR : TAN(PI/2-ACOS((AC*AC-AB*AB-AD*AD)/(2*AB*AD))) * * If desired, follow the same procedure for XZ and YZ. * Use these diagrams for reference: * * Y Z Z * ^ B-------C ^ B-------C ^ B-------C * | / / | / / | / / * | / / | / / | / / * | A-------D | A-------D | A-------D * +-------------->X +-------------->X +-------------->Y * XY_SKEW_FACTOR XZ_SKEW_FACTOR YZ_SKEW_FACTOR */ //#define SKEW_CORRECTION
#if ENABLED(SKEW_CORRECTION) // Input all length measurements here: #define XY_DIAG_AC 282.8427124746 #define XY_DIAG_BD 282.8427124746 #define XY_SIDE_AD 200
// Or, set the default skew factors directly here // to override the above measurements: #define XY_SKEW_FACTOR 0.0
//#define SKEW_CORRECTION_FOR_Z #if ENABLED(SKEW_CORRECTION_FOR_Z) #define XZ_DIAG_AC 282.8427124746 #define XZ_DIAG_BD 282.8427124746 #define YZ_DIAG_AC 282.8427124746 #define YZ_DIAG_BD 282.8427124746 #define YZ_SIDE_AD 200 #define XZ_SKEW_FACTOR 0.0 #define YZ_SKEW_FACTOR 0.0 #endif
// Enable this option for M852 to set skew at runtime //#define SKEW_CORRECTION_GCODE #endif
//============================================================================= //============================= Additional Features =========================== //=============================================================================
// @section extras
// // EEPROM // // The microcontroller can store settings in the EEPROM, e.g. max velocity... // M500 - stores parameters in EEPROM // M501 - reads parameters from EEPROM (if you need reset them after you changed them temporarily). // M502 - reverts to the default "factory settings". You still need to store them in EEPROM afterwards if you want to. // #define EEPROM_SETTINGS // Enable for M500 and M501 commands //possibilita o salvamentos da configuracao direto na memoria EEPROM do arduino #define DISABLE_M503 // Saves ~2700 bytes of PROGMEM. Disable for release!//estava comentado testes #define EEPROM_CHITCHAT // Give feedback on EEPROM commands. Disable to save PROGMEM.
// // Host Keepalive // // When enabled Marlin will send a busy status message to the host // every couple of seconds when it can't accept commands. // #define HOST_KEEPALIVE_FEATURE // Disable this if your host doesn't like keepalive messages #define DEFAULT_KEEPALIVE_INTERVAL 2 // Number of seconds between "busy" messages. Set with M113. #define BUSY_WHILE_HEATING // Some hosts require "busy" messages even during heating
// // M100 Free Memory Watcher // //#define M100_FREE_MEMORY_WATCHER // Add M100 (Free Memory Watcher) to debug memory usage
// // G20/G21 Inch mode support // //#define INCH_MODE_SUPPORT
// // M149 Set temperature units support // //#define TEMPERATURE_UNITS_SUPPORT
// @section temperature
// Preheat Constants #define PREHEAT_1_TEMP_HOTEND 180 #define PREHEAT_1_TEMP_BED 70 #define PREHEAT_1_FAN_SPEED 100 // Value from 0 to 255
#define PREHEAT_2_TEMP_HOTEND 220 #define PREHEAT_2_TEMP_BED 110 #define PREHEAT_2_FAN_SPEED 100 // Value from 0 to 255
/** * Nozzle Park * * Park the nozzle at the given XYZ position on idle or G27. * * The "P" parameter controls the action applied to the Z axis: * * P0 (Default) If Z is below park Z raise the nozzle. * P1 Raise the nozzle always to Z-park height. * P2 Raise the nozzle by Z-park amount, limited to Z_MAX_POS. */ //#define NOZZLE_PARK_FEATURE
#if ENABLED(NOZZLE_PARK_FEATURE) // Specify a park position as { X, Y, Z } #define NOZZLE_PARK_POINT { (X_MIN_POS + 10), (Y_MAX_POS - 10), 20 } #define NOZZLE_PARK_XY_FEEDRATE 100 // X and Y axes feedrate in mm/s (also used for delta printers Z axis) #define NOZZLE_PARK_Z_FEEDRATE 5 // Z axis feedrate in mm/s (not used for delta printers) #endif
/** * Clean Nozzle Feature -- EXPERIMENTAL * * Adds the G12 command to perform a nozzle cleaning process. * * Parameters: * P Pattern * S Strokes / Repetitions * T Triangles (P1 only) * * Patterns: * P0 Straight line (default). This process requires a sponge type material * at a fixed bed location. "S" specifies strokes (i.e. back-forth motions) * between the start / end points. * * P1 Zig-zag pattern between (X0, Y0) and (X1, Y1), "T" specifies the * number of zig-zag triangles to do. "S" defines the number of strokes. * Zig-zags are done in whichever is the narrower dimension. * For example, "G12 P1 S1 T3" will execute: * * -- * | (X0, Y1) | /\ /\ /\ | (X1, Y1) * | | / \ / \ / \ | * A | | / \ / \ / \ | * | | / \ / \ / \ | * | (X0, Y0) | / \/ \/ \ | (X1, Y0) * -- +--------------------------------+ * |________|_________|_________| * T1 T2 T3 * * P2 Circular pattern with middle at NOZZLE_CLEAN_CIRCLE_MIDDLE. * "R" specifies the radius. "S" specifies the stroke count. * Before starting, the nozzle moves to NOZZLE_CLEAN_START_POINT. * * Caveats: The ending Z should be the same as starting Z. * Attention: EXPERIMENTAL. G-code arguments may change. * */ //#define NOZZLE_CLEAN_FEATURE
#if ENABLED(NOZZLE_CLEAN_FEATURE) // Default number of pattern repetitions #define NOZZLE_CLEAN_STROKES 12
// Default number of triangles #define NOZZLE_CLEAN_TRIANGLES 3
// Specify positions as { X, Y, Z } #define NOZZLE_CLEAN_START_POINT { 30, 30, (Z_MIN_POS + 1)} #define NOZZLE_CLEAN_END_POINT {100, 60, (Z_MIN_POS + 1)}
//continua…
Adicionado por Richard Falcos ao 11:35 em 8 dezembro 2019
Verde = 8;
const int ledAmarelo = 9;
const int ledVermelho = 10;
//Função setup, executado uma vez ao ligar o Arduino.
void setup(){
//Ativando o serial monitor que exibirá os valores lidos no sensor.
Serial.begin(9600);
//Definindo pinos digitais dos leds como de saída.
pinMode(ledVerde,OUTPUT);
pinMode(ledAmarelo,OUTPUT);
pinMode(ledVermelho,OUTPUT);
}
//Função loop, executado enquanto o Arduino estiver ligado.
void loop(){
//Lendo o valor do sensor.
int valorSensor = analogRead(sensor);
//Valores da luminosidade podem ser alterados conforme necessidade.
//Luminosidade baixa.
if (valorSensor < 750) {
apagaLeds();
digitalWrite(ledVermelho,HIGH);
}
//Luminosidade média.
if (valorSensor >= 750 && valorSensor <= 800) {
apagaLeds();
digitalWrite(ledAmarelo,HIGH);
}
//Luminosidade alta.
if (valorSensor > 800) {
apagaLeds();
digitalWrite(ledVerde,HIGH);
}
//Exibindo o valor do sensor no serial monitor.
Serial.println(valorSensor);
delay(50);
}
//Função criada para apagar todos os leds de uma vez.
void apagaLeds() {
digitalWrite(ledVerde,LOW);
digitalWrite(ledAmarelo,LOW);
digitalWrite(ledVermelho,LOW);
}
e
#include "LiquidCrystal.h"
#include "Limits.h"
const int sensorLuz = 0; //Pino analógico que o sensor de luz está conectado.
const int sensorTemp = 1; //Pino analógico que o sensor de temperatura está conectado.
//Variáveis
int valorSensorLuz = 0; //usada para ler o valor do sensor de luz.
int valorSensorTemp = 0; //usada para ler o valor do sensor de temperatura.
int menorValorTemp = INT_MAX; //usada para armazenar o menor valor da temperatura.
//Criando um objeto da classe LiquidCrystal e
//inicializando com os pinos da interface.
LiquidCrystal lcd(9, 8, 5, 4, 3, 2);
void setup() {
//Inicializando o LCD e informando o tamanho de 16 colunas e 2 linhas
//que é o tamanho do LCD JHD 162A usado neste projeto.
lcd.begin(16, 2);
}
void loop() {
//Lendo o valor do sensor de luz
valorSensorLuz = analogRead(sensorLuz);
//Para evitar as grandes variações de leitura do componente
//LM35 são feitas 8 leitura é o menor valor lido prevalece.
menorValorTemp = INT_MAX; //Inicializando com o maior valor int possível
for (int i = 1; i <= 8; i++) {
//Lendo o valor do sensor de temperatura.
valorSensorTemp = analogRead(sensorTemp);
//Transformando valor lido no sensor de temperatura em graus celsius aproximados.
valorSensorTemp *= 0.54 ;
//Mantendo sempre a menor temperatura lida
if (valorSensorTemp < menorValorTemp) {
menorValorTemp = valorSensorTemp;
}
delay(150);
}
//Exibindo valor da leitura do sensor de temperatura no display LCD.
lcd.clear(); //limpa o display do LCD.
lcd.print("Temp: "); //imprime a string no display do LCD.
lcd.print(menorValorTemp);
lcd.write(B11011111); //Simbolo de graus celsius
lcd.print("C");
//Exibindo valor da leitura do sensor de luz no display LCD.
lcd.setCursor(0,1); //posiciona o cursor na coluna 0 linha 1 do LCD.
lcd.print("Luz: "); //imprime a string no display do LCD.
lcd.print(valorSensorLuz);
delay(2000); //aguarda 2 segundos
}
eu tinha juntado, mas os valores do ldr ficaram variando loucamente kkkk e esse é o problema
links dos dois projetos
http://www.comofazerascoisas.com.br/projeto-arduino-com-display-lcd-sensor-de-temperatura-e-sensor-de-luz.html
http://www.comofazerascoisas.com.br/projeto-arduino-sensor-de-luz-ldr-com-leds.html
…
Adicionado por Raykazy ao 13:38 em 22 fevereiro 2016
essão 3d, vejo muitas pessoas tentando se aventurar nessa área, cometendo os mesmos erros que muitos dos iniciantes já passaram e com pouca leitura e compreensão de aspectos que estão espalhados pela internet, então aqui vão algumas dicas para quem está iniciando. Não vou montar um passo a passo de como montar porque isto pode variar muito de cada modelo e de quanto você quer gastar, mas espero que essas dicas sejam um guia para um iniciante.
O primeiro erro básico de muitos iniciantes é quanto ao tamanho. Quem nunca teve uma impressora 3d geralmente quer montar tamanhos “gigantes” de impressoras sem nunca ter montando uma básica com área de impressão de 200mm x 200mm x 200mm. Uma impressão pode demorar muito, as vezes dias, dependendo da qualidade que se deseja, isso em impressora de tamanha comum, em uma gigante fica inviável pelo tempo, pelo custo de material gasto e pelo fato de que muitos erros podem ocorrer. O ideal para imprimir peças muito grandes é dividir o objeto em vários outros menores e imprimir por partes. Se existir algum problema você perde apenas uma parte e não uma peça inteira.
O segundo erro básico é sobre o tipo de objetos que uma impressora 3d desktop pode imprimir. Atualmente os materiais que trabalham razoavelmente bem são plásticos, como ABS e PLA, Nylon e Policarbonato. Todos eles em formato de filamento vendidos em rolos por kg.
Outro fato é quanto aos custos. Se você não pode gastar no mínimo de R$ 50,00 a R$ 120,00 por mês, então é um tremendo desperdício comprar uma impressora 3d. De onde eu tirei esse valor? É o preço médio do kg do filamento. Se você não vai utilizar a impressora para fabricar objetos, gastar com plástico, então é melhor rever seus conceitos. Claro que você pode fabricar seu próprio filamento, mas isso é muito mais difícil que montar uma impressora, então comece do básico.
Modelo pronto x Kit de montagem x Montar minha própria impressora?
O que posso dizer na data que escrevo este texto é que as empresas que vendem impressoras desktop prontas possuem exatamente a mesma tecnologia das impressoras open hardware. Isso mesmo, não existe diferença na tecnologia e muitas vezes até as peças e softwares são os mesmos que são utilizadas em uma que você pode montar na sua própria casa. Não estou dizendo isto das INDUSTRIAIS, isto vale apenas para as desktop.
Então qual a vantagem em comprar uma impressora montada? Bom, você irá comprar um produto testado, regulado, com suporte técnico e garantia. Não pense que isso é fácil, montar o hardware de uma impressora é a parte mais fácil do processo, ajustar e deixar tudo funcionando perfeitamente exige tempo e muito esforço. Vai pagar o preço por essas vantagens, em geral uma impressora montada custa mais que o dobro do valor que seria gasto caso fosse montar sua própria impressora.
Já os kits de montagem oferecem a vantagem de ter todas as peças necessárias para a montagem, com um produto que já foi montado e testado por alguém e com garantia de que esse conjunto de peças irá funcionar com tudo montado corretamente, além de garantia de peças e suporte para montagem/regulagem. Os kits de montagem custam um pouco menos que as prontas mas ainda assim saem muito mais caro que montar por si mesmo.
E por fim entramos onde irei comentar mais, montar sua própria impressora. A primeira coisa que alguém que queira montar sua própria impressora deve fazer é ler o site reprap inteiro. Isso mesmo, leia tudo, veja todos os modelos, entenda como tudo funciona. Reprap é um projeto que foi fundado em 2005 por Adrian Bowyer, doutor em engenharia em uma universidade no Reino Unido. A ideia é que seja possível construir impressoras que possam se replicar (Inception lvl2), evoluir, de fonte aberta e visando baixo custo na construção. Perfeito não é mesmo? Uma tecnologia disruptiva que está dominando o mercado de impressoras 3d. Atualmente é o maior número de máquinas no mundo segundo dados do próprio site da reprap. Vou apresentar então alguns componentes e conceitos para que você decida qual modelo de reprap irá montar.
Tecnologia de Movimento
Como um torno CNC, uma impressora 3d se movimenta em 3 eixos para a construção de objetos, atualmente essencialmente de plástico.
Nos modelos cartesianos, o eixo x se move para direita e esquerda, y para frente e trás e z para cima e baixo. As repraps mais comuns desse sistema são as prusa i3, prusa mendel e mendelmax. É o tipo de impressora mais fácil de montar e que existe maior quantidade de material disponível. Todo iniciante deveria começar por uma cartesiana. Eu recomendo uma Graber i3, que é basicamente uma Prusa i3 mas que é montado todo seu frame (estrutura) de madeira MDF ou acrílico 6mm, dispensando o uso de barras de rosca para a estrutura.
CoreXY e H-Bot são sistemas onde o movimento dos eixos X e Y são combinados para se moverem de forma conjunta. Não confunda as coisas, apesar de parecidos CoreXY é um sistema e H-Bot é outro. Em ambos, o eixo Z funciona de forma normal (subindo e descendo). Este sistema é geralmente utilizado em impressoras cúbicas, onde existe uma estrutura em formato de caixa que envolve toda a impressora. Muitas impressoras prontas utilizam o sistema H-Bot. Se você pensa em montar uma impressora com aparência de uma caixa fechada parecida com Replicator 2 ou metamáquina recomento este sistema.
Delta é um sistema onde o movimento dos 3 eixos (X, Y e Z) trabalham de forma conjunta. A vantagem desse sistema é que pode ser ajustado pra imprimir em grandes velocidades. Quanto mais “ao centro” o objeto estiver, mais rápido uma delta consegue imprimir. Os modelos mais comuns são Kossel e Rostock . O extrusor fica no centro, segurado por hastes de fibra de carbono ou alumínio que são guiados por 3 motores que com rotações combinadas geram o movimento.
Componetes
Independente do modelo que você escolha, muitos componentes serão iguais, com algumas modificações, mas servem da mesma forma.
- Eletrônica: a maioria das impressoras, utiliza como base o Arduino , um shield e drivers de controle de motores. O conjunto mais comum é um arduino mega + placa ramps 1.4 + drivers A4988. Como o arduino e a ramps são open hardware, existe uma variedade grande de variantes mas que utilizam a mesma arquitetura como base, como por exemplo Sanguinololu, Gen7, Megatronics, Rumba, Bumba, etc. Cada uma implementa melhorias e modificações, mas nada muito diferente do que o padrão possui. Existem modelos também com outros tipos de arquitetura, como placas com chips ARM. Acredito que no futuro essa seja uma evolução comum pelo fato de que processadores ARM podem fornecer maior velocidade de impressão, mas atualmente o arduino serve muito bem. Existem outros periféricos também como visor LCD e leitores de cartão SD que dispensam o uso de um computador para enviar comandos para a impressora. Os modelos mais comuns são de placas que já vem tudo embutido, um visor com botão e controle para navegação de menus e leitor. Você pode montar uma impressora sem esses periféricos, mas é altamente recomendável utilizá-los. Impressões podem demorar horas e é comum falhas de comunicação entre PC – impressora, além de travamentos, etc, que podem jogar fora um trabalho quase concluído. Estes tipos de problemas não ocorrem com o uso de LCD e Leitor SD. Servo motores também podem ser utilizados para fazer o nivelamento automático da zona de impressão. A alimentação elétrica pode ser feita por fontes de computador ATX ou fontes industriais 12v de no mínimo 350w 30A. Fontes industriais são mais baratas e trabalham melhor que muitas fontes ATX, mesmo as mais caras. Fontes 24v podem ser utilizadas com clones de arduino modificados para suportar esta tensão. O arduino padrão só trabalha com 12v. Eu recomento o básico para um iniciante, Arduino Mega + Ramps 1.4 + drivers + visor LCD com leitor SD + fonte industrial 12v 350w 30a.
- Firmware: dentro da placa é necessário um firmware, que receberá comandos enviados pelo computador ou pelo cartão SD. Os mais utilizados, que são compatíveis com arquitetura arduino são Marlin, Repetier Firmware e GRBL. Após fazer o download do firmware é necessário abrir o código fonte e alterar alguns parâmetros, como tipo de placa, tipo de sensor térmico, tipo de visor LCD, calculo do movimento dos eixos X, Y, Z e E (extrusor), etc. Se você não entende nada disso não se assuste, é mais fácil do que parece, mas é preciso algum conhecimento com a IDE do arduino (software de edição de código do Arduino) para enviar o código para o Arduino. Aqui tem um tutorial básico de configuração do Marlin, basicamente você precisa editar apenas o arquivo configuration.h .
- Outros Software: além do firmware é necessário um software que converta um arquivo 3d (geralmente é utilizado o formato .stl) em um arquivo gcode, que é o formato que o firmware compreende. Esse software é conhecido como Slicer (fatiador), isto é, ele pega o modelo 3d stl e fatia em várias camadas que serão geradas pelo extrusor da impressora. Aqui não existe formula pronta, é necessário testar e aprender como o fatiamento foi executado pelo sua impressora. Existem muitas variáveis para regulagem no software. O software mais utilizado é o Slic3r.
Existe também softwares para controlar a impressora através do computador. Ele envia comandos diretamente para o firmware através da porta USB. Os mais utilizados são Repetier Host e Pronterface. Aqui segue um link do básico do repetier host e configuração do Slic3r feito pelo Paulo Fernandes da 3dmachine.com.br que me ajudou muito no início.
Já para modelar um objeto 3d eu recomendo Sketchup para objetos mecânicos ou que necessitem de medidas precisas e o Blender para objetos “orgânicos” ou de modelagem livre.
- Motores: o padrão amplamente utilizado em repraps são os motores nema 17 1.8 degree 4,8 torque. Não conheço nenhum fabricante de motores nacional, todos são importados. Você pode utilizar outros motores, mas se não tem conhecimento em eletrônica e configuração de firmware, compatibilidade com placa, etc, compre um que é recomendado no site da reprap aqui. Não precisa ser exatamente nesses vendedores que o site recomenda, pode ser em qualquer lugar desde que respeite essas condições técnicas. No ebay ou no aliexpress existe uma grande variedade, mas muito cuidado para não comprar gato por lebre. Os motores são muito importantes na qualidade e precisão das peças impressas. A quantidade vai variar do modelo de impressora, mas o básico são 4, um para cada eixo x, y, z e um para o extrusor de plástico. Atenção que as cartesianas geralmente utilizam 2 motores no eixo z.
- Extrusor/Hotend: a peça que derrete o plástico é chamado de hotend. O filamento entra no hotend para ser aquecido até o ponto de derreter e ser depositado em camadas para formar o objeto. Existem duas medidas de hotend, para as duas medidas de filamento disponíveis, de 1.75 ou 3mm. O hotend pode ser comprado de fabricantes nacionais como o da Sethi3d que é de excelente qualidade ou importado no ebay, aliexpress, e3d, reprapdiscount, etc. Além do hotend é necessário peças impressas ou de acrílico/mdf para acoplar o hotend na impressora e engrenagens para um motor nema 17 mover o filamento para dentro do hotend de forma sincronizada. Este conjunto é chamado de extrusor. Existe uma variedade muito grande de modelos de extrusor e para conseguir algum o mais fácil é comprar de algum proprietário de impressora ou em sites como mercado livre. Nas cartesianas um modelo bem comum é o Greg's Wade. Nas impressoras do tipo delta, as hastes que suportam o hotend devem possuir o mínimo de peso possível para evitar vibrações, assim o extrusor delas precisa ser diferente, com o filamento sendo enviado através de um bowdem (tudo) da parte mecânica do extrusor até o interior do hotend.
- Correias e Polias: quase todos os modelos precisam de correias e polias para transmissão do movimento dos motores para os eixos x e y. O z pode variar, como nas cartesianas que utiliza barra de rosca no eixo z. As do tipo delta não utiliza barras de rosca, apenas correias e polias. O tipo de correia pode varias, mas é amplamente utilizado GT2, T2,5 e T5. Não preciso nem dizer que o polia deve ser sempre do mesmo tipo da correia, o que pode variar é a quantidade de dentes, quanto menos dentes melhor a resolução. E de preferência compre correias e polias do mesmo fornecedor. Procure se informar de como a correia é fixada no respectivo eixo, geralmente é utilizado alguma peça impressa de plástico. Pode ser encontrado com fabricantes nacionais, mercadolivre, ebay, aliexpress, etc. Recomendo GT2 com polias de alumínio.
- Frame (peças da estrutura): a impressora precisa de um corpo/esqueleto para ser construída. Quanto mais rígida e forte melhor, mas os custos irão variar muito. Aqui vai do gosto e do bolso de cada um. Existem frames que são necessário peças plásticas impressas e ferragens para a montagem (prusa mendel), peças plásticas e perfils de alumínio 15x15 ou 20x20 (Delta Kossel Mini e MendelMax 2.0), peças de madeira ou acrílico e ferragens (Prusai3) ou apenas peças de madeira ou acrílico (Graberi3). Um frame de madeira para uma Graberi3 custa em média R$ 80,00. Já um de acrílico pode variar de R$ 135,00~R$ 300,00. A maioria dos modelos necessita de barras lisas de metal para deslizar os eixos e rolamentos. Geralmente utilizam barras lisas e rolamentos lineares de 8, 10 ou 12mm. As barras de inox são mais rígidas, não apresentam ferrugem com o passar do tempo e em geral são mais alinhadas, mas em compensação custam muito mais caro. Barras de rosca são utilizadas na estrutura de algumas e também no eixo Z. As medidas variam, geralmente 5 ou 6mm. Todos os modelos necessitam de uma grande quantidade de parafusos e porcas. Após definir o modelo de impressora que irá construir, procure a lista de ferragens necessária para a sua construção. A maioria das ferragens pode ser comprado em qualquer loja de ferragens, os itens mais difíceis de se encontrar são as barras lisas. Alguns fabricantes vendem kits com as barras e rolamentos como a 3dmachine e a sethi3d.
- Heat Bed: o local onde o plástico derretido é depositado em camadas para formar o objeto é preciso ser aquecido para que as camadas grudem umas nas outras. O heat Bed é uma placa de PCB ou alumínio com um circuito impresso para que fique aquecido por toda a área da placa. O padrão atual é o MK2B. Pode ser comprado no ebay, aliexpress, mercadolivre ou sites de fabricantes nacionais. As de alumínio aquecem mais rápido e tem uma rigidez melhor.
- Sensores: dois tipos de sensores são indispensáveis para a construção de uma impressora, os termistores para regular corretamente a temperatura tanto do hotend como da heat bed e os sensores de fim de curso para os eixos x, y e z. Se comprar um hotend completo já montado, o termistor já vem acoplado, necessitando somente ligar na placa os fios do termistor e de alimentação do cartucho aquecedor do hotend. O do heat bed é preciso ser colado com uma fita de alta temperatura (Kapton). Se o termistor não ficar fixo corretamente no hotend ou na heatbed, eles podem informar um valor errado que pode causar a queima de componentes. Os sensores de fim de curso são responsáveis por indicar onde é o ponto mínimo de movimento para os eixos. O ponto máximo pode ser informado via software, mas o mínimo é necessário. Para fixar eles no frame da impressora é preciso peças impressas de plástico (suporte de endstop) ou fixados com abraçadeiras de nylon. Os sensores podem ser comprados no ebay, aliexpress, mercadolivre ou sites de fabricantes nacionais.
- Filamento: apesar do preço alto, os fabricantes de filamento nacionais apresentam uma qualidade muito boa e como o câmbio de dolar oscila muito, pode compensar ou não importar filamento. Os principais nacionais são F3D e Movtech. Atenção para comprar o filamento na mesma medida do hotend, 1.75 ou 3mm.
Boa sorte para quem chegou até aqui disposto a montar sua própria impressora. Não esqueça de comprar um paquímetro para ajustar sua impressora. Segue alguns links úteis:
http://www.sethi3d.com.br/
http://www.3dmachine.com.br/
http://movtech.webstorelw.com.br/
http://www.phq3d.com.br/
http://helimaniarc.lojaintegrada.com.br/
http://f2link.f2b.com.br/impressora3d
http://e3d-online.com/
http://www.reprapdiscount.com/
http://www.forsetisolucoes.com.br/comercio-de-perfis.html
http://www.thingiverse.com/
http://reprap.org/wiki/RepRap_Options
fonte: "Blog do Junior Tada"…
e link: "Esp32 Wiffi e Bluetooth Classic"
Marcela já havia aberto um outro tópico sobre a questão, mas não obteve sucesso naquele momento. Então teve insistência e abriu outro tópico (o do link anterior), me solicitando ajuda sobre a questão.
O que Marcela desejava era apenas um Sistema que funcionasse preferencialmente no WiFi, mas que também fosse capaz de funcionar no Bluetooth caso em algum momento o WiFi não estivesse disponível. Por exemplo: parece que a Marcela implementou no Hardware do ESP32 alguma alimentação a Bateria, de forma que mesmo sem energia da rede elétrica convencional, o ESP32 continuava alimentado, e poderia se comunicar via Bluetooth, o que permitiria todos os controles estarem disponíveis no Smartphone, já que o WiFi dependeria do Roteador e este seria um problema a mais se tivesse que alimentar com alguma Bateria ou Nobreak.
Então analisei a questão, olhando tópicos especializados no mundo todo (inclusive publicados por quem escreve a plataforma do ESP32 na Espressif), e vi que haviam de fato problemas de convivência entre WiFi e Bluetooth. Estes problemas estavam enraizados no fato de que o WiFi e Bluetooth compartilham o mesmo Hardware Wireless, e embora fosse possível uma convivência entre eles (pois usam canais wireless distintos), esta “disputa” no Hardware do ESP32 inicialmente levou o pessoal da Espressif a separar completamente as coisas (talvez imaginando que as pessoas não iriam usar WiFi e Bluetooth "simultaneamente"). Essa separação se deu a nível da BIOS do ESP32, ou seja: estava separado na raiz do Sistema. Qualquer alteração, implicaria em alterar a alma da coisa toda. Mas aparentemente, a Espressif o fez, embora existam algumas poucas restrições de uso. No entanto, isso ainda não chegou à implementação do ESP32 para a Plataforma Arduino.
Apesar disso, ainda assim seria possível obter-se o comportamento que a Marcela desejava: ter um Sistema que permitisse tanto o controle via WiFi como via Bluetooth, e que isso se desse de forma automática, conforme qual deles estivesse disponível. Se a Rede WiFi estivesse disponível, o Sistema usaria o WiFi. E se não estivesse, e se algum Smartphone, Tablet, ou mesmo um computador com Bluetooth, iniciasse uma conexão, então todo o controle poderia ser feito via Bluetooth. E ao se desconectar do Bluetooth e o WiFi estiver novamente ao alcance, então automaticamente o Sistema usaria o WiFi. Tudo de forma automática sem nenhuma necessidade de intervenção externa nem no código do Arduino.
Então aqui está sendo publicada esta implementação, a qual foi chamada de "PCOM WiFi-Bluetooth" (a sigla "PCOM" é uma alusão a “Port de Comunicação”). O código implementado é totalmente aberto, sem restrições.
Marcela já tinha implementado por sua conta, um APP executando no Android, que era exatamente como ela precisava. Mas para que tudo fosse mais genérico e pudesse ser utilizado por todos, o PCOM WiFi-Bluetooth (ou simplesmente PCOM WF-BT) pode ser usado através de um APP dedicado como o da Marcela, ou então através de um APP de Terminal Serial Bluetooth.
No link no início desta publicação, pode-se encontrar outras informações a respeito das conjecturas da implementação. Por exemplo o fato de que usar Máquinas de Estados para simplificar a implementação e torná-la robusta, era o caminho a seguir. Também sobre a necessidade de se reescrever a Biblioteca original SPP Bluetooth do ESP32 para o Arduino, pois na minha análise inicial, descobri o quanto "travada" e problemática era aquela biblioteca (inclusive com erros graves na metodologia de implementação, o que tornava impossível se fazer o que a Marcela desejava).
Ao longo desta publicação, serão apresentados de forma gradativa, exemplos para demonstrar o uso dos recursos disponíveis no PCOM WF-BT. No Bluetooth por exemplo, para segurança há um Processo de Autenticação do Cliente, e uma Lista de Clientes Autenticados é mantida no Sistema, o que abre diversas possibilidades. No WiFi, pode-se ter exemplos de como usar um Mecanismo existente no PCOM para gerenciar facilmente diversas Páginas HTML (aninhadas ou não), dando uma sofisticação adicional para o Sistema (utilizando quaisquer protocolos sobre o TCP/IP, sejam padrões ou dedicados). E também exemplos sobre a forma mais adequada de se controlar o que se quiser (sejam dispositivos de Entrada ou de Saída, Digitais ou Analógicos, ou então apenas Gerenciamento de Dados). Assim estes exemplos poderão servir de base para explorar o Sistema PCOM WF-BT conforme cada um desejar.
Ainda sobre os exemplos, a ideia é apresentar os mesmos com complexidade crescente, pois acredito que isto é a forma mais acessível a todos, permitindo trilhar um caminho ascendente no uso dos recursos apresentados.
E claro, que as pessoas também fiquem à vontade para explorar a coisa toda, e da forma como acharem mais adequada a cada um.
No tópico que originou a questão, apresentei a metodologia para a solução da implementação, a qual consistia em usar Máquinas de Estados para controlar o Sistema, e também redesenhar a Biblioteca SPP Bluetooth do ESP32. E isto foi seguido. Porém imediatamente depois, surgiu a necessidade de um Processo de Autenticação Bluetooth (pois a Espressif não implementou uma requisição de senha para o pareamento Bluetooth), para se ter algum controle de acesso ao Sistema, aumentando a segurança do mesmo. Esta questão da Autenticação Bluetooth, implicou em se fazer alguns ajustes nas Máquinas de Estados, porque a implementação manteve separados o Controle da Conexão e o Gerenciamento da Autenticação Bluetooth, pois para que a Autenticação fosse possível, a Conexão Bluetooth deveria estar ativa com um Cliente conectado.
Então os Diagramas de Estados das Máquinas implementadas, não é exatamente igual ao publicado inicialmente. E para o Processo de Autenticação Bluetooth, mais duas Máquinas foram implementadas, o que totalizou em 5 Máquinas de Estados no Sistema.
Na figura a seguir é mostrado como estas Máquinas se inter-relacionam, e onde os Processos do Usuário se encaixam no Sistema:
(clique na figura para "zoom")
Observar que podem existir num mesmo Sistema, diversos Processos do Usuário. Cada um desses Processos, pode estar ocupado com o controle de algum elemento no Sistema, e estes Processos podem inclusive ser totalmente independentes uns do outros.
A figura a seguir mostra alguns detalhes da estrutura de um Processo do Usuário:
(clique na figura para "zoom")
Assim, um Processo do Usuário, seria algo próximo a um “sketch” do Arduino (ESP32) que faz alguma coisa específica. E se for considerado um “sketch” mais complexo que faz diversas coisas, então um Processo do Usuário pode ser um trecho de código desse “sketch”, onde neste trecho de código também é feito algo específico. Por exemplo, um “sketch” simples que lê um Sensor de Temperatura, e informa a um “Cliente” conectado via PCOM, o valor da Temperatura a intervalos regulares. Como exemplo de um “sketch” um pouco mais complexo, pode ser um Sistema que controla o aquecimento de um forno, monitora a temperatura desse forno, e ainda controla motores: neste caso, o Cliente pode determinar a temperatura desejada do forno, assim como obter a qualquer instante o valor real da temperatura, e também determinar parâmetros de controle dos motores (qual motor, qual a velocidade, etc). Neste último exemplo, do “sketch” mais complexo, cada uma das ações descritas, é um Processo do Usuário.
Como foi dito, os Processos podem ser independentes, ou então interligados de alguma forma. O importante é identificar os Processos, e implementar cada um deles seguindo uma “receita” ou “Modelo de Programação” para que cada Processo se comunique com o Cliente conectado (via WiFi ou Bluetooth), e através de comandos enviados pelo Cliente (ou pelo próprio Processo), controle adequadamente os elementos do Sistema que fazem parte daquele Processo. Isto é preciso ser descrito assim, porque um erro muito comum quando as pessoas “leigas” escrevem seus códigos para o Arduino, é misturar tudo como se fosse uma salada de frutas, onde mal se consegue distinguir um Processo individual sendo executado, e esta é a receita perfeita para tudo sair errado (o que acontece muito, e se não acontece é por uma certa “sorte” em se conseguir um código que mesmo “bagunçado” tem um resultado parecido com o desejado – mas normalmente frágil e muitas vezes instável).
Nas próximas cinco figuras, são mostrados os Diagramas de Estados das Máquinas de Estados implementadas, junto a algumas descrições simples. Embora o funcionamento dessas Máquinas possa dar a impressão de serem implementações complexas, na realidade são simples. Ocorre que a falta de conhecimento dos princípios de funcionamento de uma Máquina de Estados, leva a se ter a impressão da complexidade.
Além disso, é importante notar que os diversos elementos nos Diagramas de Estados (círculos, setas de cores diferentes, e descrições simples), indicam justamente que é implementado sempre o mesmo tipo de comportamento, fazendo que toda a técnica de implementação e o próprio funcionamento de uma Máquina de Estados, seja algo sistemático. Ou seja, conhecendo-se as técnicas básicas de como se implementa uma Máquina de Estados, pode-se abstrair e expandir tudo isso, levando a implementações bastante sofisticadas, com a vantagem da extrema confiabilidade (inexistência de bugs) e ainda mantendo a simplicidade.
As cinco Máquinas aqui implementadas, tem sim algum nível de sofisticação e até complexidade, mas nada que seja de difícil de entendimento.
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O tópico está continuado imediatamente a seguir, apresentando o primeiro exemplo, que mostra o controle via WiFi (Página HTML) e Bluetooth (um dispositivo que foi chamado de "BlueLAMP"). Este exemplo mostra o controle de uma Lâmpada (ou LED, para quem quiser apenas testar a funcionalidade), sendo o primeiro de uma série de exemplos.
E finalizando esta primeira parte, segue o link para Download da Biblioteca do PCOM WiFi-Bluetooth (o link é do GitHub, pois o arquivo zipado tem mais de 8MBytes, impedindo de anexá-lo aqui no LDG).
Para adicionar a biblioteca, basta seguir o método padrão de acrescentar bibliotecas na IDE do Arduino, através do Menu "Sketch", opção "Incluir Biblioteca", opção "Adicionar biblioteca .ZIP" (fazendo isso a partir do arquivo "zip", nenhum ajuste no nome de arquivos será necessário para uma compilação sem erros relacionados a "arquivos não-encontrados"). No arquivo zipado, além da Biblioteca, já se encontra toda a documentação e o primeiro exemplo aqui publicado).
Link para a Biblioteca: "PCOM WiFi-Bluetooth ESP32/Arduino"
Para fazer o download na página do link, basta clicar no Botão "Download" mostrado na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Abrçs,
Elcids
…
Adicionado por Elcids Chagas ao 23:20 em 27 agosto 2019
armengol@gmail.com and Andras Tucsni. These functions implement functions 3, 6, and 16 (read holding registers, preset single register and preset multiple registers) of the Modbus RTU Protocol, to be used over the Arduino serial connection. This implementation DOES NOT fully comply with the Modbus specifications. This Arduino adaptation is derived from the work By P.Costigan email: phil@pcscada.com.au http://pcscada.com.au These library of functions are designed to enable a program send and receive data from a device that communicates using the Modbus protocol. Copyright (C) 2000 Philip Costigan P.C. SCADA LINK PTY. LTD. This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later version. This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License for more details. You should have received a copy of the GNU General Public License along with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA. The functions included here have been derived from the Modicon Modbus Protocol Reference Guide which can be obtained from Schneider at www.schneiderautomation.com. This code has its origins with paul@pmcrae.freeserve.co.uk (http://www.pmcrae.freeserve.co.uk) who wrote a small program to read 100 registers from a modbus slave. I have used his code as a catalist to produce this more functional set of functions. Thanks paul. */
/* * configure_mb_slave(baud, parity, tx_en_pin) * * sets the communication parameters for of the serial line. * * baud: baudrate in bps (typical values 9600, 19200... 115200) * parity: a single character sets the parity mode (character frame format): * 'n' no parity (8N1); 'e' even parity (8E1), 'o' for odd parity (8O1). * tx_en_pin: arduino pin number that controls transmision/reception * of an external half-duplex device (e.g. a RS485 interface chip). * 0 or 1 disables this function (for a two-device network) * >2 for point-to-multipoint topology (e.g. several arduinos) */void configure_mb_slave(long baud, char parity, char txenpin);
/* * update_mb_slave(slave_id, holding_regs_array, number_of_regs) * * checks if there is any valid request from the modbus master. If there is, * performs the action requested * * slave: slave id (1 to 127) * regs: an array with the holding registers. They start at address 1 (master point of view) * regs_size: total number of holding registers. * returns: 0 if no request from master, * NO_REPLY (-1) if no reply is sent to the master * an exception code (1 to 4) in case of a modbus exceptions * the number of bytes sent as reply ( > 4) if OK. */
int update_mb_slave(unsigned char slave, int *regs,unsigned int regs_size);
/* Modbus RTU common parameters, the Master MUST use the same parameters */enum { COMM=BPS = 9600, MB_SLAVE = 1, /* modbus slave id */};/* slave registers example */enum { MB_PINO_A5, MB_REG1, MB_REGS /* total number of registers on slave */};
int regs[MB_REGS]; /* this is the slave's modbus data map */
void setup() { /* Modbus setup example, the master must use the same COM parameters */ /* 1600 bps, 8N1, two-device network */ configure_mb_slave(1600, 'n', 0); emon1.current(1, 111.1); // Current: input pin, calibration.}
void loop() {
/* This is all for the Modbus slave */ double Irms = emon1.calcIrms(1480); // Calculate Irms only
/* your code goes here */ //myservo.write(regs[0]); Serial.print(Irms*230.0); // Apparent power Serial.print(" "); Serial.println(Irms); // Irms
/* your code goes here */}
/**************************************************************************** * BEGIN MODBUS RTU SLAVE FUNCTIONS ****************************************************************************/
/* global variables */unsigned int Txenpin = 0; /* Enable transmission pin, used on RS485 networks */
/* enum of supported modbus function codes. If you implement a new one, put its function code here ! */enum { FC_READ_REGS = 0x03, //Read contiguous block of holding register FC_WRITE_REG = 0x06, //Write single holding register FC_WRITE_REGS = 0x10 //Write block of contiguous registers};
/* supported functions. If you implement a new one, put its function code into this array! */const unsigned char fsupported[] = { FC_READ_REGS, FC_WRITE_REG, FC_WRITE_REGS };
/* constants */enum { MAX_READ_REGS = 0x7D, MAX_WRITE_REGS = 0x7B, MAX_MESSAGE_LENGTH = 256 };
enum { RESPONSE_SIZE = 6, EXCEPTION_SIZE = 3, CHECKSUM_SIZE = 2 };
/* exceptions code */enum { NO_REPLY = -1, EXC_FUNC_CODE = 1, EXC_ADDR_RANGE = 2, EXC_REGS_QUANT = 3, EXC_EXECUTE = 4 };
/* positions inside the query/response array */enum { SLAVE = 0, FUNC, START_H, START_L, REGS_H, REGS_L, BYTE_CNT };
/*CRC INPUTS: buf -> Array containing message to be sent to controller. start -> Start of loop in crc counter, usually 0. cnt -> Amount of bytes in message being sent to controller/ OUTPUTS: temp -> Returns crc byte for message. COMMENTS: This routine calculates the crc high and low byte of a message. Note that this crc is only used for Modbus, not Modbus+ etc. ****************************************************************************/
unsigned int crc(unsigned char *buf, unsigned char start,unsigned char cnt) { unsigned char i, j; unsigned temp, temp2, flag;
temp = 0xFFFF;
for (i = start; i < cnt; i++) { temp = temp ^ buf[i];
for (j = 1; j <= 8; j++) { flag = temp & 0x0001; temp = temp >> 1; if (flag) temp = temp ^ 0xA001; } }
/* Reverse byte order. */ temp2 = temp >> 8; temp = (temp << 8) | temp2; temp &= 0xFFFF;
return (temp);}
/*********************************************************************** * * The following functions construct the required query into * a modbus query packet. * ***********************************************************************/
/* * Start of the packet of a read_holding_register response */void build_read_packet(unsigned char slave, unsigned char function,unsigned char count, unsigned char *packet) { packet[SLAVE] = slave; packet[FUNC] = function; packet[2] = count * 2;}
/* * Start of the packet of a preset_multiple_register response */void build_write_packet(unsigned char slave, unsigned char function,unsigned int start_addr, unsigned char count,unsigned char *packet) { packet[SLAVE] = slave; packet[FUNC] = function; packet[START_H] = start_addr >> 8; packet[START_L] = start_addr & 0x00ff; packet[REGS_H] = 0x00; packet[REGS_L] = count;}
/* * Start of the packet of a write_single_register response */void build_write_single_packet(unsigned char slave, unsigned char function, unsigned int write_addr, unsigned int reg_val, unsigned char* packet) { packet[SLAVE] = slave; packet[FUNC] = function; packet[START_H] = write_addr >> 8; packet[START_L] = write_addr & 0x00ff; packet[REGS_H] = reg_val >> 8; packet[REGS_L] = reg_val & 0x00ff;}
/* * Start of the packet of an exception response */void build_error_packet(unsigned char slave, unsigned char function,unsigned char exception, unsigned char *packet) { packet[SLAVE] = slave; packet[FUNC] = function + 0x80; packet[2] = exception;}
/************************************************************************* * * modbus_query( packet, length) * * Function to add a checksum to the end of a packet. * Please note that the packet array must be at least 2 fields longer than * string_length. **************************************************************************/
void modbus_reply(unsigned char *packet, unsigned char string_length) { int temp_crc;
temp_crc = crc(packet, 0, string_length); packet[string_length] = temp_crc >> 8; string_length++; packet[string_length] = temp_crc & 0x00FF;}
/*********************************************************************** * * send_reply( query_string, query_length ) * * Function to send a reply to a modbus master. * Returns: total number of characters sent ************************************************************************/
int send_reply(unsigned char *query, unsigned char string_length) { unsigned char i;
if (Txenpin > 1) { // set MAX485 to speak mode UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0); digitalWrite( Txenpin, HIGH); delay(1); }
modbus_reply(query, string_length); string_length += 2;
for (i = 0; i < string_length; i++) { Serial.print(query[i], BYTE); }
if (Txenpin > 1) {// set MAX485 to listen mode while (!(UCSR0A & (1 << TXC0))); digitalWrite( Txenpin, LOW); }
return i; /* it does not mean that the write was succesful, though */}
/*********************************************************************** * * receive_request( array_for_data ) * * Function to monitor for a request from the modbus master. * * Returns: Total number of characters received if OK * 0 if there is no request * A negative error code on failure ***********************************************************************/
int receive_request(unsigned char *received_string) { int bytes_received = 0;
/* FIXME: does Serial.available wait 1.5T or 3.5T before exiting the loop? */ while (Serial.available()) { received_string[bytes_received] = Serial.read(); bytes_received++; if (bytes_received >= MAX_MESSAGE_LENGTH) return NO_REPLY; /* port error */ }
return (bytes_received);}
/********************************************************************* * * modbus_request(slave_id, request_data_array) * * Function to the correct request is returned and that the checksum * is correct. * * Returns: string_length if OK * 0 if failed * Less than 0 for exception errors * * Note: All functions used for sending or receiving data via * modbus return these return values. * **********************************************************************/
int modbus_request(unsigned char slave, unsigned char *data) { int response_length; unsigned int crc_calc = 0; unsigned int crc_received = 0; unsigned char recv_crc_hi; unsigned char recv_crc_lo;
response_length = receive_request(data);
if (response_length > 0) { crc_calc = crc(data, 0, response_length - 2); recv_crc_hi = (unsigned) data[response_length - 2]; recv_crc_lo = (unsigned) data[response_length - 1]; crc_received = data[response_length - 2]; crc_received = (unsigned) crc_received << 8; crc_received = crc_received | (unsigned) data[response_length - 1];
/*********** check CRC of response ************/ if (crc_calc != crc_received) { return NO_REPLY; }
/* check for slave id */ if (slave != data[SLAVE]) { return NO_REPLY; } } return (response_length);}
/********************************************************************* * * validate_request(request_data_array, request_length, available_regs) * * Function to check that the request can be processed by the slave. * * Returns: 0 if OK * A negative exception code on error * **********************************************************************/
int validate_request(unsigned char *data, unsigned char length,unsigned int regs_size) { int i, fcnt = 0; unsigned int regs_num = 0; unsigned int start_addr = 0; unsigned char max_regs_num;
/* check function code */ for (i = 0; i < sizeof(fsupported); i++) { if (fsupported[i] == data[FUNC]) { fcnt = 1; break; } } if (0 == fcnt) return EXC_FUNC_CODE;
if (FC_WRITE_REG == data[FUNC]) { /* For function write single reg, this is the target reg.*/ regs_num = ((int) data[START_H] << 8) + (int) data[START_L]; if (regs_num >= regs_size) return EXC_ADDR_RANGE; return 0; } /* For functions read/write regs, this is the range. */ regs_num = ((int) data[REGS_H] << 8) + (int) data[REGS_L]; /* check quantity of registers */ if (FC_READ_REGS == data[FUNC]) max_regs_num = MAX_READ_REGS; else if (FC_WRITE_REGS == data[FUNC]) max_regs_num = MAX_WRITE_REGS;
if ((regs_num < 1) || (regs_num > max_regs_num)) return EXC_REGS_QUANT;
/* check registers range, start address is 0 */ start_addr = ((int) data[START_H] << 8) + (int) data[START_L]; if ((start_addr + regs_num) > regs_size) return EXC_ADDR_RANGE;
return 0; /* OK, no exception */}
/************************************************************************ * * write_regs(first_register, data_array, registers_array) * * writes into the slave's holding registers the data in query, * starting at start_addr. * * Returns: the number of registers written ************************************************************************/
int write_regs(unsigned int start_addr, unsigned char *query, int *regs) { int temp; unsigned int i;
for (i = 0; i < query[REGS_L]; i++) { /* shift reg hi_byte to temp */ temp = (int) query[(BYTE_CNT + 1) + i * 2] << 8; /* OR with lo_byte */ temp = temp | (int) query[(BYTE_CNT + 2) + i * 2];
regs[start_addr + i] = temp; } return i;}
/************************************************************************ * * preset_multiple_registers(slave_id, first_register, number_of_registers, * data_array, registers_array) * * Write the data from an array into the holding registers of the slave. * *************************************************************************/
int preset_multiple_registers(unsigned char slave,unsigned int start_addr,unsigned char count, unsigned char *query,int *regs) { unsigned char function = FC_WRITE_REGS; /* Preset Multiple Registers */ int status = 0; unsigned char packet[RESPONSE_SIZE + CHECKSUM_SIZE];
build_write_packet(slave, function, start_addr, count, packet);
if (write_regs(start_addr, query, regs)) { status = send_reply(packet, RESPONSE_SIZE); }
return (status);}
/************************************************************************ * * write_single_register(slave_id, write_addr, data_array, registers_array) * * Write a single int val into a single holding register of the slave. * *************************************************************************/
int write_single_register(unsigned char slave, unsigned int write_addr, unsigned char *query, int *regs) { unsigned char function = FC_WRITE_REG; /* Function: Write Single Register */ int status = 0; unsigned int reg_val; unsigned char packet[RESPONSE_SIZE + CHECKSUM_SIZE];
reg_val = query[REGS_H] << 8 | query[REGS_L]; build_write_single_packet(slave, function, write_addr, reg_val, packet); regs[write_addr] = (int) reg_val;/* written.start_addr=write_addr; written.num_regs=1;*/ status = send_reply(packet, RESPONSE_SIZE);
return (status);}
/************************************************************************ * * read_holding_registers(slave_id, first_register, number_of_registers, * registers_array) * * reads the slave's holdings registers and sends them to the Modbus master * *************************************************************************/
int read_holding_registers(unsigned char slave, unsigned int start_addr,
unsigned char reg_count, int *regs) { unsigned char function = 0x03; /* Function 03: Read Holding Registers */ int packet_size = 3; int status; unsigned int i; unsigned char packet[MAX_MESSAGE_LENGTH];
build_read_packet(slave, function, reg_count, packet);
for (i = start_addr; i < (start_addr + (unsigned int) reg_count); i++) { packet[packet_size] = regs[i] >> 8; packet_size++; packet[packet_size] = regs[i] & 0x00FF; packet_size++; }
status = send_reply(packet, packet_size);
return (status);}
void configure_mb_slave(long baud, char parity, char txenpin){ Serial.begin(baud);
switch (parity) { case 'e': // 8E1 UCSR0C |= ((1<<UPM01) | (1<<UCSZ01) | (1<<UCSZ00)); // UCSR0C &= ~((1<<UPM00) | (1<<UCSZ02) | (1<<USBS0)); break; case 'o': // 8O1 UCSR0C |= ((1<<UPM01) | (1<<UPM00) | (1<<UCSZ01) | (1<<UCSZ00)); // UCSR0C &= ~((1<<UCSZ02) | (1<<USBS0)); break; case 'n': // 8N1 UCSR0C |= ((1<<UCSZ01) | (1<<UCSZ00)); // UCSR0C &= ~((1<<UPM01) | (1<<UPM00) | (1<<UCSZ02) | (1<<USBS0)); break; default: break; }
if (txenpin > 1) { // pin 0 & pin 1 are reserved for RX/TX Txenpin = txenpin; /* set global variable */ pinMode(Txenpin, OUTPUT); digitalWrite(Txenpin, LOW); }
return;}
/* * update_mb_slave(slave_id, holding_regs_array, number_of_regs) * * checks if there is any valid request from the modbus master. If there is, * performs the action requested */
unsigned long Nowdt = 0;unsigned int lastBytesReceived;const unsigned long T35 = 5;
int update_mb_slave(unsigned char slave, int *regs,unsigned int regs_size) { unsigned char query[MAX_MESSAGE_LENGTH]; unsigned char errpacket[EXCEPTION_SIZE + CHECKSUM_SIZE]; unsigned int start_addr; int exception; int length = Serial.available(); unsigned long now = millis();
if (length == 0) { lastBytesReceived = 0; return 0; }
if (lastBytesReceived != length) { lastBytesReceived = length; Nowdt = now + T35; return 0; } if (now < Nowdt) return 0;
lastBytesReceived = 0;
length = modbus_request(slave, query); if (length < 1) return length;
exception = validate_request(query, length, regs_size); if (exception) { build_error_packet(slave, query[FUNC], exception, errpacket); send_reply(errpacket, EXCEPTION_SIZE); return (exception); } start_addr = ((int) query[START_H] << 8) + (int) query[START_L]; switch (query[FUNC]) { case FC_READ_REGS: return read_holding_registers(slave, start_addr, query[REGS_L], regs); break; case FC_WRITE_REGS: return preset_multiple_registers(slave, start_addr, query[REGS_L], query, regs); break; case FC_WRITE_REG: write_single_register(slave, start_addr, query, regs); break; }}…