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Projeto de árvore de Natal

Árvore de Natal

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Sumário

1. Materias do Projeto
2. Módulo de Saídas
3. Regulador de tensão
4. Gravador Pickit3
5. Microprocessador do circuito
6. Esquemático
7. Programa do Projeto

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Materiais do Projeto Totais

Componentes	Quantidades
Fonte DC 12V 1A	1
Led Vermelho	7
Led Verde	6
Led Amarelo	6
Led Branco	2
LM7805	1
PIC16F628A	1
TIP121	5
100Ω	18
10kΩ	7
Capacitor 100nF	2
Capacitor 10nF	1
Conector KK Macho 5 pinos	1

Módulo de Saídas

Componentes Utilizados nesse módulo

Componentes	Quantidades
Led Vermelho	7
Led Verde	6
Led Amarelo	6
Led Branco	1
TIP121	5
100Ω	15
10kΩ	5

Desenvolvimento Técnico

Após testes em bancada, viu-se que a corrente para o LED ligar com bastante intensidade é cerca de 50mA. Dessa forma podemos calcular os resistores em série com os leds, para isso serão analisadas os seguintes valores.

Parâmetro	Corrente de base	Tensão de saturação
VCEmin(Saturação)	12mA	2V
VCEmáx(Saturação)	20mA	4V
VBE	-	2,5V

E levando em conta o ganho do TIP121 sendo:

$$ hfe=1000 $$

Para calcular o máximo de corrente no coletor do transistor, será necessário calcular qual a corrente da base, sendo a equação a tensão da saída do micro controlador(V_saida) menos a tensão de base para emissor(V_BE)dividida por uma resistência de base(R_base).

$$ I_{\text{Coletor}} = \frac{V_{\text{saida}}-{V_{\text{BE}}}}{R_{\text{base}}} $$

Os valores definidos foram:

$$ V_{\text{saída}} = 5V $$

$$ R_{\text{base}} = 10k\Omega $$

Sendo assim o valor da corrente de coletor seria:

$$ I_{\text{Coletor}} = \frac{5 - 2.5}{10\text{k}\Omega} $$

$$ I_{\text{Coletor}}=250\mu A $$

Considerando essa corrente, pode-se verificar que com um ganho de 1000, teria no máximo de corrente para o coletor de 250mA, sendo mais que o suficiente para o consumo previsto de 50mA.

Para calcular o resistor em série com os Leds levou-se em consideração os seguintes parâmetros:

$$ \text{Queda de tensão do LED} (V_{\text{LED}}) = 2V $$

$$ \text{Corrente do LED} (I_{\text{LED}}) = 55mA $$

$$ V_{\text{CEmin (Saturação)}} = 2V $$

Considerando 4 Leds por transistor, teremos a seguinte equação para calcular a resistência do coletor(R_coletor) que está em série com os Leds.

$$ R_{\text{coeltor}} = \frac{V_{\text{CC}}-(4 \times V_{\text{LED}})-V_{\text{CEmin(saturação)}}}{I_{\text{LED}}} $$

$$ R_{\text{coletor}} = \frac{12-8-2}{55m} $$

$$ R_{\text{coletor}}=36\Omega $$

Dessa forma obtemos o valor da resistência a qual deve ser próxima para gerar a corrente necessária para os Leds. Como possuímos mais resistores de 100Ω, serão utilizados 2(dois) em paralelo.

$$ R_{\text{coletor}}=100//100//100\rightarrow\frac{1}{R_{\text{coletor}}}=\frac{1}{100}+\frac{1}{100}+\frac{1}{100} $$

$$ \frac{1}{R_{\text{coletor}}}=\frac{3}{100} $$

$$ R_{\text{coletor}}=33,3333\Omega $$

Por essa razão serão utilizados somente resistores de 100Ω.

Regulador de tensão LM7805

Componentes Utilizados nesse módulo

Componentes	Quantidades
Fonte DC 12V 1A	1
LM7805	1
Capacitor 100nF	2

Desenvolvimento Técnico

O uso do 7805 foi projetado à corrente consumida pelo micro controlador e as suas portas para o acionamento das saídas.

Sendo assim foi seguida a montagem básica do 7805, com capacitor na entrada e saída.

Gravador PICKIT3

Componentes Utilizados nesse módulo

Componentes	Quantidades
Resistor 10kΩ	1
Resistor 100Ω	3
Conector KK Macho 5 pinos	1

Desenvolvimento Técnico

Para realizar a gravação, seguiu-se o especificado no datasheet, colocando resistores entre os pinos e deixando o MCLR em nível baixo.

Microprocessador do circuito

Componentes Utilizados nesse módulo

Componentes	Quantidades
Led Branco	1
PIC16F628A	1
Capacitor 10nF	1
Resistor 10kΩ	1

Desenvolvimento Técnico

Para a montagem do micro controlador levou-se em consideração as especificações do datasheet, e a sua montagem foi respeitando somente uma função para cada pino.

Esquemático do projeto

Programa do projeto

O programa do projeto resume-se em uma função para iniciar o microprocessador e definir os pinos e clocks, após isso inicia-se a rotina para atualizar as saídas a cada múltiplo de 100ms, e através disso ocorre a piscada dos leds.

Link do Código