Um contador de visitantes é uma máquina que conta o número de pessoas que visitaram um lugar. Os balcões de visitantes geralmente são instalados nos pontos de entrada e saída de edifícios comerciais, como shopping centers, parques temáticos, museus, aeroportos, escolas, lojas de departamentos e outros negócios etc.
As contagens registradas na máquina são usadas para fins comerciais, por exemplo, auditoria ou para manter registros do número de pessoas que visitaram um local em um determinado dia ou mês ou anualmente.
Esses dados são úteis para empresas que estão preocupadas com o número de visitantes que visitam seu local e podem tentar trazer mais pessoas em comparação ao dia anterior ou mês anterior ou ano anterior para melhorar seus negócios.
Neste post vamos construir um circuito de contador de visitantes usando IC 555, IC 4026 e laser (para acionamento sem contato) que pode contar até 9999 visitantes e exibi-lo em quatro displays de 7 segmentos.
Neste post veremos o seguinte:
- Diagrama de blocos e explicação.
- Circuito de disparo a laser e multivibrador monoestável IC 555.
- Estágio de contador IC 4026 e conexões de exibição de 7 segmentos.
- Simulação do projeto proposto.
Diagrama de bloco:
A imagem acima ilustra o diagrama de blocos do projeto de balcão de visitantes proposto. Vamos tentar entender cada um dos blocos.
- Neste projeto estamos utilizando um IC 555 e quatro IC 4026s juntamente com outros componentes ativos e passivos como resistores, capacitores, transistores e potenciômetros de compensação.
- O primeiro bloco é uma fonte de laser que emite um feixe de laser razoavelmente brilhante que é visível mesmo durante o dia. Recomendamos um módulo laser de 5mW que é facilmente encontrado em sites de comércio eletrônico.
- O segundo bloco é um circuito de disparo que é ativado opticamente. Quando o feixe de laser é interrompido por uma pessoa, o circuito gera um pulso negativo momentaneamente.
- O próximo bloco é um estágio multivibrador monoestável que utiliza IC 555 para debouncing o pulso de saída, ou seja, o circuito gera um pulso de clock limpo para o estágio de contagem IC 4026.
- Os próximos 4 blocos consistem em quatro IC 4026s que acionam quatro displays de cátodo comum de 7 segmentos para mostrar o número de visitantes passados desde que o circuito foi ligado. Um botão de reinicialização é conectado a quatro IC 4026s para reinicializar o display para zero manualmente.
Circuito de disparo a laser e estágio multivibrador monoestável:
O circuito acima consiste em dois estágios de circuito, o circuito de disparo do laser e o multivibrador monoestável. Vamos tentar entender o estágio de disparo do laser primeiro.
Circuito de disparo do laser:
O circuito de disparo do laser consiste em um transistor NPN configurado para operar em modo de saturação e corte, ou seja, o transistor atua como um interruptor (totalmente ligado ou totalmente desligado).
Quando o feixe de laser atinge o LDR, sua resistência cai significativamente, criando um caminho de baixa resistência para o sinal de terra entrar através do terminal base do transistor.
Agora o transistor está desligado e nenhuma corrente passa entre os terminais do emissor e do coletor e como um resistor de pull-up está conectado no coletor, haverá sinal +Ve no pino número 2 do IC 555. Um sinal +Ve constante não acionará o IC 555.
Quando o feixe de laser é interrompido por uma pessoa, a resistência do LDR aumenta significativamente, quase como um circuito aberto. Agora o sinal +Vcc passa pela base do transistor através do potenciômetro de 10K (que pode ser usado para ajustar a sensibilidade do LDR).
Agora, o transistor foi ligado e conduz corrente do emissor para o coletor e um sinal negativo estará disponível no terminal do coletor que aciona o IC 555 para emitir um pulso para o próximo estágio.
O feixe de laser atinge o LDR novamente e o transistor volta ao estado anterior assim que a pessoa desbloqueia o feixe de laser.
Nota: O resistor de 470 ohms está aqui para evitar curto-circuito quando você ajusta o potenciômetro na posição mínima e quando o LDR está em uma resistência mais baixa.
Multivibrador monoestável:
Debounce: Em termos elétricos e eletrônicos, debouncing é um circuito que impede a produção de sinais irregulares gerados no instante da comutação mecânica e fornece uma saída limpa.
O objetivo do multivibrador monoestável neste projeto é debounce o sinal de entrada do circuito de disparo do laser e fornecer um sinal limpo para o próximo estágio.
Quando uma pessoa bloqueia o feixe de laser o transistor pode produzir mais de um pulso no terminal do coletor devido aos momentos bruscos de uma pessoa e quando você acopla isso diretamente ao próximo estágio (sem multivibrador monoestável) o circuito registrará contagens incorretas.
Quando utilizamos um circuito de debouncing o sinal de saída permanece constante até que a pessoa passe pelo ponto do sensor, basicamente você está introduzindo um atraso no circuito após a detecção.
O comprimento de debouncing pode ser ajustado usando o potenciômetro fornecido de 0 a 5 segundos. Recomendamos que você defina um segundo como atraso de debouncing. Um LED e uma campainha de 5V DC são empregados para indicar que uma pessoa interrompeu o laser e uma contagem foi registrada.
A duração do LED e da campainha depende do comprimento de debouncing que você definiu, portanto, até que a campainha seja desativada, nenhuma nova contagem será registrada na máquina.
Como montar o LDR e a configuração do laser:
Circuito contador:
Observação: As conexões de exibição não são mostradas no primeiro diagrama para convencer o desenho. O segundo diagrama mostra a conexão do display com resistores limitadores de corrente de 220 ohms.
Essa etapa proposta é responsável por contabilizar o número de visitantes e também conduzir os 7 segmentos de displays. Antes de mergulharmos na explicação do circuito acima, é importante conhecer o diagrama de pinos do IC 4026 e o que cada pino faz, ao mesmo tempo você também entenderá o estágio do circuito acima.
Diagrama de pinos do IC 4026:
- Pino 1: Entrada de relógio, recebe sinal de relógio de uma fonte externa.
- Pino 2: Inibição de clock, quando este pino está conectado a +Vcc, o IC ignora a entrada de clock, quando este pino está conectado a GND, o IC aceita pulsos de clock de entrada.
- Pino 3: Exibe o pino de ativação/desativação. Quando este pino é conectado a +Vcc os pinos de 7 segmentos são habilitados (A a G) e quando conectado a GND os pinos do display são desabilitados.
- Pino 5: Este pino realiza operações divididas por 10 ou carry-out. Este pino fica alto a cada 10º pulso de entrada. Isso é usado para vários IC 4026 em cascata para trabalhar com 2 ou mais dígitos.
- Os pinos 6, 7, 9, 10, 11, 12,13 são pinos de saída para exibição de 7 segmentos de cátodo comum (A a G).
- Os pinos 16 e 8 são +Vcc e GND, respectivamente.
- Pino 15: Reset, quando este pino é elevado a contagem volta a zero, durante a operação normal este pino deve ser aterrado.
Explicação do circuito:
A cascata de IC 4026s é feita conectando o pino de entrada de clock 1 de um IC 4026 ao pino número 5 de outro IC 4026.
O IC 4026 mais à direita receberá o sinal do relógio quando uma pessoa interromper o feixe de laser. Quando o feixe de laser é interrompido 10 vezes (quando o IC recebe 10 pulsos de clock), o IC mais à direita emite um pulso para o próximo IC (lado esquerdo) e ele exibirá 1 e o IC mais à direita vira zero, agora o display mostrará 0010 (para 10 pessoas), processo semelhante ocorre para os próximos dois estágios de IC em contagens mais altas.
Um capacitor de 470uF é conectado para suprimir o ruído de comutação que pode ocorrer ao ligar o circuito. Um botão de reset é fornecido para redefinir o display para zero (0000) e também pode ser usado para limpar qualquer “valor de lixo” que possa aparecer no display no instante de ligar.
Os pinos de reset de todos os IC 4026s são conectados ao terra através de resistores de 10K, isso ocorre porque durante a operação normal o pino 15 deve ficar em BAIXO e quando você pressiona o botão de reset os pinos de reset devem ficar em ALTO. Se os resistores de 10K estiverem ausentes, isso poderá causar um curto-circuito.
Simulação:
Desenvolvemos uma simulação utilizando o software proteus do projeto proposto. Você pode baixar o arquivo fornecido e testar o projeto em seu computador.
Quando você pressiona o botão (no lado esquerdo no terminal base do transistor) ele emula a interrupção do feixe de laser e incrementa uma contagem no display. Um potenciômetro conectado ao IC 555 pode ser ajustado para testar o atraso de debouncing. O botão de reset é fornecido na parte inferior do circuito para redefinir os displays para zero.
Baixe aqui os arquivos de simulação do contador de visitantes.
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FONTE
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