Esquema

Placa de Iluminação Weiss

Placa de acionamento de iluminação desenvolvida em KiCad, responsável por controlar dois LEDs com o objetivo de iluminar a parte interna do weiss através de uma chave (push-button), a partir de uma alimentação externa de 3.3V. O projeto foi desenhado para ser simples e robusto, priorizando facilidade de montagem (todos os componentes em THT) e baixo custo.

Visão geral do circuito

O circuito é alimentado externamente via um conector JST XH de 2 vias, que entrega +3.3V e GND à placa. Essa alimentação passa por um push-button (SW1), que atua como chave liga/desliga geral do circuito. A partir do botão, a alimentação se divide em dois ramos em paralelo, cada um composto por um resistor limitador de corrente em série com um LED de alta potência:

Ou seja: quando o botão é pressionado (ou travado, dependendo do tipo de chave utilizada), o circuito fecha e os dois LEDs acendem simultaneamente. Cada LED possui seu próprio resistor, de forma que o brilho e a corrente de cada um são definidos de forma independente — isso evita que uma eventual diferença entre os dois LEDs (tensão direta, tolerância) afete o outro ramo, como aconteceria se estivessem em paralelo direto sob um único resistor.

Foram incluídas PWR_FLAGs no esquemático em +3.3V e GND. Elas não fazem parte do circuito fisicamente: servem apenas para informar ao ERC (Electrical Rules Checker) do KiCad que esses nós de alimentação são supridos por uma fonte externa (o JST), evitando falsos positivos de "net não alimentada".

Componentes

Os símbolos JST_basic, Push_button_4_pin e Led_High são customizados e estão definidos na biblioteca local CRD_KICAD.kicad_sym, criada para padronizar os componentes usados nos projetos da Cactus Rockets.

Funcionamento

O funcionamento da placa é puramente analógico/passivo — não há microcontrolador ou lógica embarcada:

1. A alimentação de +3.3V chega pelo conector JST1.
2. O SW1 atua como interruptor: enquanto estiver fechado, a corrente flui para os dois ramos de LED.
3. Cada ramo (R + LED) limita a corrente que passa pelo respectivo LED, garantindo que ele opere dentro da faixa segura especificada pelo fabricante, evitando queima por excesso de corrente.
4. O retorno de ambos os ramos é feito para o GND comum da placa, que fecha o circuito de volta à fonte externa.

Por não haver controle ativo (PWM, microcontrolador, etc.), o brilho dos LEDs é fixo e definido unicamente pelo valor dos resistores e pela tensão de alimentação — não há dimerização nem controle remoto nesta versão da placa.

Cálculo dos resistores limitadores

O valor do resistor limitador é definido pela equação pela lei de ohm:

R = (V_fonte - V_LED) / I_LED

Com V_fonte = 3.3V e R = 15Ω, a corrente em cada ramo depende da tensão direta (V_f) do LED utilizado. Por exemplo:

• Para um LED com V_f ≈ 2.0V → I ≈ (3.3 − 2.0) / 15 ≈ 87 mA
• Para um LED com V_f ≈ 3.0V → I ≈ (3.3 − 3.0) / 15 ≈ 20 mA

Placa (PCB)

• Placa de 1.6mm de espessura (FR4 padrão), com contorno definido em Edge.Cuts.
• Todos os componentes são THT (through-hole), facilitando a montagem manual e a soldagem.
• Footprints utilizados:
  • CRD_Footprints:SW_SPST_Omron_B3F-40xx-CRD (SW1)
  • LED_THT:LED_D5.0mm / CRD_Footprints:LED_D5.0mm-CRD (U1, U2)
  • Resistor_THT:R_Axial_DIN0204_L3.6mm_D1.6mm_P7.62mm_Horizontal (R1, R2)
  • Connector_JST:JST_XH_B2B-XH-A_1x02_P2.50mm_Vertical (JST1)

Arquivos do projeto

Placa de Processamento — Weiss

Placa eletrônica central do projeto Weiss, desenvolvida em KiCad, responsável por concentrar o processamento, a aquisição de dados, o armazenamento local e as interfaces de telemetria e sinalização do sistema.

O projeto utiliza um ESP32 DevKit V1 como controlador principal e integra módulos de rádio LoRa, GPS, cartão microSD, barômetro, unidade inercial, buzzer, LED de status e conectores para sinais externos.

Atenção: esta documentação foi levantada a partir do esquemático e do layout da placa. Antes da fabricação ou da integração ao veículo, execute ERC/DRC no KiCad e confira a pinagem com o firmware e com os módulos físicos utilizados.

Visão geral

Principais recursos:

• ESP32 DevKit V1 como unidade de processamento;
• telemetria por módulo LoRa E22-400T30D;
• posicionamento por módulo GPS serial;
• registro de dados em cartão microSD via SPI;
• medição de pressão e altitude com BMP390 via I²C;
• medição inercial com MPU6050 via I²C;
• buzzer e LED para sinalização local;
• duas entradas provenientes de optoacopladores externos;
• duas linhas de interface identificadas como SKIB1 e SKIB2;
• alimentação por bateria de 9 V, com chave e duas linhas reguladas de 5 V;
• conectores JST de 2 vias para alimentação e sinais auxiliares.

Arquitetura elétrica

flowchart LR
    B["Bateria 9 V"] --> S["Chave SS-5GL"]
    S --> VIN["VIN"]
    VIN --> R1["Regulador 5 V — VOUT"]
    VIN --> R2["Regulador 5 V — VOUT_LORA"]
    R1 --> ESP["ESP32 DevKit V1"]
    R2 --> LORA["LoRa E22-400T30D"]
    ESP --> V33["Barramento 3,3 V"]
    V33 --> GPS["GPS"]
    V33 --> I2C["BMP390 + MPU6050"]
    V33 --> SD["microSD"]
    ESP <--> LORA
    ESP <--> GPS
    ESP <--> I2C
    ESP <--> SD

A chave U$12 conecta o terminal comum VIN ao contato associado a V_BATTERY; o outro contato da chave aparece sem conexão no esquemático. A partir de VIN, dois reguladores independentes, ambos identificados como 5 V, geram:

• VOUT: alimentação do pino VIN do ESP32 DevKit V1;
• VOUT_LORA: alimentação dedicada do módulo LoRa.

O barramento de 3,3 V é distribuído a partir do pino 3V3 do ESP32 para os sensores, GPS, microSD e conectores auxiliares. Todos os subsistemas da placa compartilham o mesmo GND.

Mapeamento de pinos do ESP32

Os GPIOs 34 e 35 do ESP32 são somente de entrada. As linhas SKIB1 e SKIB2 chegam diretamente ao ESP32 no esquema apresentado; elas são sinais lógicos e não devem acionar cargas pirotécnicas diretamente. Qualquer carga desse tipo exige estágio externo de potência, intertravamentos e isolamento apropriados.

Interfaces dos módulos

LoRa E22-400T30D

GPS

BMP390 e MPU6050

Os dois sensores compartilham o barramento I²C:

No layout atual, os pinos auxiliares CS, SDO e INT do BMP390 e XDA, XCL, ADO e INT do MPU6050 não são utilizados.

Cartão microSD

Conectores auxiliares

Componentes principais

Dimensões e construção da PCB

• dimensões aproximadas do contorno: 150 × 80 mm;
• espessura configurada: 1,6 mm;
• placa de duas camadas de cobre (F.Cu e B.Cu);
• componentes predominantemente THT e módulos montados por barras de pinos;
• planos de cobre e trilhas de alimentação de maior largura;
• footprints personalizados disponíveis na biblioteca local Weiss.pretty.

Arquivos do projeto