Como funciona um conversor de nível lógico? Deixe um comentário

Se você já precisou trabalhar com dispositivos que operam em 5 V, como uma placa Arduino, e outros com 3,3 V, como alguns módulos ou sensores, já deve ter percebido que este pequeno detalhe deve ser tratado no circuito, pois há um risco de danificar o componente. Uma das soluções possíveis é montar um divisor de tensão, porém essa saída nem sempre é tão confiável ou robusta. Nestes casos, o uso de um conversor de nível lógico se torna uma solução simples e segura.

Foto do conversor de nível lógico

Quer entender melhor como funciona um conversor de nível lógico? Neste post você irá encontrar informações sobre seu funcionamento e exemplos de utilização. Ficou interessado: Então continue lendo 😉

O que é um conversor lógico?

Um Conversor de Nível Lógico é um pequeno circuito capaz de diminuir sinais de uma tensão mais alta para uma uma tensão mais baixa ou elevar tensões de nível lógico de baixo para alto de forma totalmente segura e eficaz.

Como funciona o conversor?

Para entendermos como um conversor lógico funciona, vamos usar como exemplo o Conversor de Nível Lógico 3,3V-5V Bidirecional. Ele possui os seguintes pinos:

Foto com o esquemático dos pinos do conversor de nível lógico

Ao verificarmos o esquemático do componente, vamos perceber que os pinos funcionam da seguinte forma:

  • No pino HV (high-voltage) deve ser conectada a fonte de energia de maior tensão, ou seja, a fonte que oferece 5 V. No pino LV (low-voltage) deve ser conectada a fonte de energia de menor tensão, ou seja, a fonte de 3,3 V. Os pinos de GND do conversor devem ser conectados no GND da fonte.
  • O conjunto de pinos TXO e TXI são bidirecionais, ou seja, são capazes de converter 5 V em 3,3 V ou 3,3 V em 5 V. Este canal possui um MOSFET que é capaz de converter os sinais em ambos os sentidos.

Esquemático do conjunto de pinos bi-direcionais LV e HV

 

Quando temos uma tensão de 3.3 V é aplicada na entrada TX_LV, o MOSFET não será acionado, pois a diferença de potencial entre os Source e Gate é 0. Dessa forma, a corrente não flui pelo R3 e flui por R4, fazendo com que a tensão em TX_HV seja elevada a mesma tensão aplicada em HV, ou seja, 5 V.
Já quando uma tensão de 5 V é aplicada na entrada TX_HV, o MOSFET é acionado, pois há diferença de potencial entre Source e Gate. Neste caso a corrente flui diretamente pelo MOSFET e a tensão em TX_LV será a mesma que a tensão LV, ou seja, 3,3 V.

  • O conjunto de pinos RXO e RXI são unidirecionais, ou seja, somente podem converter 5 V em 3,3 V. Estes canais possuem um divisor de tensão e, por este motivo, só fazem a conversão em um sentido.

Esquemático do conjunto de pinos uni-direcionais RXO e RXI

 

Neste, a tensão em RX_LV sempre será de ⅔ da tensão aplicada no pino RX_HV, ou seja, quando RX_HV é 5 V o tensão em RX_LV é de 3,3 V.

Como utilizar um conversor lógico?

Para reproduzir o exemplo que vamos montar você vai precisar de:

Como comentamos anteriormente, o conversor lógico deve ser utilizado com componentes que não trabalham com a mesma tensão. Como primeiro exemplo temos a placa ESP8266 Wemos D1 R1, que trabalha com um nível lógico de 3,3 V e o sensor de monóxido de carbono MQ-7, que possui uma tensão de nível lógico de 5 V.

Esquemático da placa ESP8266 Wemos D1 R1, que trabalha com um nível lógico de 3,3 V e o sensor de monóxido de carbono MQ-7, que possui uma tensão de nível lógico de 5 V.

Neste caso, é necessário converter o nível lógico do pino analógico AO do sensor MQ-7, que vai de 0 a 5 V, em um nível lógico de 3,3 V. Para isso podemos conectar o pino AO no pino RXI do conversor lógico. O pino RXO deve ser conectado no pino A0 do Wemos. Também é necessário conectar os pinos de alimentação em seus respectivos lugares: LV deve ser conectado no pino 3,3 V, HV no pino 5 V e os GNDs no pino GND do Wemos. Abaixo está a tabela com as conexões:

Sensor MQ-7 Conversor lógico Wemos D1 R1
VCC HV 5V
GND GND, GND GND
AO RXI
RXO A0
LV 3.3V

Como segundo exemplo, temos um Arduino Nano, que trabalha com nível lógico de 5 V em conjunto com o módulo Bluetooth HC-05, que opera a 3,3 V. Neste caso, é necessário converter o nível de tensão do Arduino de 5 V para 3,3 V para que o módulo não seja danificado.

Aqui, precisamos conectar o RX e TX do módulo Bluetooth nos pinos RXO e TXI do conversor, respectivamente. Já os pinos RXI e TXO do conversor, devem ser conectados nos pinos TX1 e RX0 do Arduino, respectivamente. Assim como no exemplo anterior, os pinos de alimentação também devem ser conectados nos seus lugares: LV do conversor e VCC do Bluetooth no pino 3,3 V do Arduino, GNDs do conversor e do módulo no GND do Arduino e HV do módulo no 5 V do Nano. Abaixo temos a tabela de conexões:

Módulo Bluetooth HC-05

Conversor lógico Arduino Nano

VCC

LV

3.3V

GND

GND, GND

GND

TX

TXI

RX

RXO

TXO

RX1

RXI

TX0

HV

5V

E então gostou de aprender como funciona um conversor de nível lógico? Deixe seu comentário ou dúvidas no espaço abaixo. para mais conteúdos como este aqui, acesse nosso blog. E para não perder nenhuma novidade da FilipeFlop, não deixe de seguir a gente no Instagram.

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