Hardware

A contribuição dos alunos Emilio Frari Galera e Heitor Pascoal de Bittencurt para esse experimento foi desenvolver um sistema de controle e aquisião de dados digital.

Para isso, utilizamos uma placa Boarduino, que consiste em um arduino adaptado, essa pequena placa utiliza o mesmo microcontrolador que que um Arduino Uno, o ATmega328 [1], porém, possui a vantagem de ter entradas para 4 periféricos nanoshields, [4]. Nanoshields são pequenos módulos, de fácil instalação, basta colocá-los na placa e incluir sua biblioteca no código para usá-los, o próprio boarduino possui um pino fixo para impedir que os módulos sejam colocados de maneira errada.

Neste projeto utilizamos 2 nanoshields, um convesor analógico digital, ADC, para ler a tensão de referência da rampa e a tensão de estimativa de campo no EPR, essa duas tensões são medidas no próprio controlador de varredura. Um nanoshield para fazer comunicação serial com o amplificador lock-in e obter medidas do sinal do EPR.

Observando a Fig. 8 podemos ver como tudo está ligado.

O Arduino se comunica com o lock-in por serial RS232 pelos pinos D10 e D11, transmissor e receptor (Tx e Rx), por intermédio do nanoshield RS232, veja o apêndice sobre o nanoshield RS232. O lock-in recebe um comando enviado pelo arduino e retorna uma resposta correspondente em string.

Importante: O programa foi feito para se comunicar com o lock-in com Baud rate de 9600, qualquer alteração no Baud rate deve ser feita com cuidado pois os bits de configuração do lock-in devem ser reconfigurados, de acordo com [11].

O nannoshield ADC se comunica com o arduino através do protocolo i2c, o i2c serve tipicamente para comunicar circuitos integrados periféricos (no caso, o nanoshield ADC) com microcontroladores (no caso, o arduino Boardoino).

O ADC lê as tensões de referência e campo e envia tudo para o arduino pela i2c, Fig. 8.

Note o divisor de tensão na leitura da tensão da rampa, Fig. 8, isso é importante pois o ADC está configurado para ganho máximo, para esse conversor isso significa um fundo de escala para leitura de tensão de 256mV, tensões maiores podem danificar o ADC.

O tempo de varredura e a largura do campo magnético são controlados pelo arduino através dos pinos D4 e D5 para o tempo e D6 e D7 para o campo.

O controlador de varredura permite 4 tempos de varredura e 4 valores diferentes de larguras de campo. Os 4 valores de tempo são controlados pelos pinos D4 e D5 através de um multiplexador, o campo é controlado de maneira similar, veja os comentários no código de Firmware.

A comunicação do Boarduino com o computador é feita através de uma porta USB