Planejamento Do Sistema de Eletrônica Embarcada Para Mini Baja - Equipe Baja Espinhaço UFVJM

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Eletrônica Embarcada utilizando Arduino

Text of Planejamento Do Sistema de Eletrônica Embarcada Para Mini Baja - Equipe Baja Espinhaço UFVJM

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI

    INSTITUTO DE CINCIA E TECNOLOGIA

    CURSO DE BACHARELADO EM CINCIA E TECNOLOGIA

    PLANEJAMENTO DO SISTEMA DE ELETRNICA EMBARCADA PARA MINI

    BAJA EQUIPE BAJA ESPINHAO UFVJM

    Orlindo Wagner Soares Pereira

    Diamantina

    2013

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI

    INSTITUTO DE CINCIA E TECNOLOGIA

    PLANEJAMENTO DO SISTEMA DE ELETRNICA EMBARCADA PARA MINI

    BAJA EQUIPE BAJA ESPINHAO UFVJM

    Orlindo Wagner Soares Pereira

    Orientador:

    Manoel Jos Mendes Pires

    Trabalho de Concluso de Curso apresentado

    ao Curso de Bacharelado em Cincia e

    Tecnologia, como parte dos requisitos exigidos

    para a concluso do curso.

    Diamantina

    2013

  • Ficha Catalogrfica - Servio de Bibliotecas/UFVJM Bibliotecria Nathlia Machado Laponez Maia

    CRB6-3002

    P436p Pereira, Orlindo Wagner Soares. Planejamento do sistema de eletrnica embarcada para mini baja Equipe Baja Espinhao UFVJM / Orlindo Wagner Soares Pereira. Diamantina: UFVJM, 2013. 59 p. : il.

    Orientador: Prof. Dr. Manoel Jos Mendes Pires Monografia (Trabalho de Concluso do Curso de Bacharelado em Cincia e Tecnologia) - Instituto de Cincia e Tecnologia, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2013.

    1. Mini baja. 2. Baja Espinhao. 3. Eletrnica embarcada. 4. Arduino. I. Pires, Manoel Jos Mendes. II. Ttulo.

    CDD 623.8504

    Elaborada com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).

  • DEDICATRIA

    Dedico este trabalho a minha famlia e amigos que sempre me incentivaram a

    continuar estudando.

  • AGRADECIMENTOS

    Agradeo a toda minha famlia e amigos prximos pelo apoio que me deram

    durante estes ltimos trs anos.

    Aos professores e tcnicos do Instituto de Cincia e Tecnologia pelo trabalho que

    fizeram e que fazem para a formao de futuros engenheiros.

    A toda Equipe Baja EspinhAo pela oportunidade de fazer parte deste projeto, a

    qual eu tenho o prazer de participar.

    Um agradecimento especial ao professor Manoel Jos Mendes Pires, por ter me

    orientado durante estes ltimos meses para o desenvolvimento deste trabalho, pela

    pacincia e por sua experincia profissional.

    Um agradecimento especial tambm professora Raquel Anna Sapunaru, pelo seu

    apoio moral e intelectual, que me fez enxergar o mundo de outra maneira e acreditar que,

    por mais difcil que as coisas sejam, o melhor sempre est por vir!

  • No olhe para o dedo. Olhe para a lua.

    Plato

  • RESUMO

    PEREIRA, O. W. S; PLANEJAMENTO DO SISTEMA DE ELETRNICA

    EMBARCADA PARA MINI BAJA EQUIPE BAJA ESPINHAO UFVJM, 59p, 2013. Trabalho de Concluso de Curso. Bacharelado em Cincia e Tecnologia.

    Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Diamantina. Minas

    Gerais.

    Este trabalho apresenta e discute o primeiro projeto de eletrnica embarcada do

    veculo Mini Baja da Equipe Baja EspinhAo UFVJM. As competies SAE Brasil de

    Mini Baja renem Instituies de Ensino Superior de todo o Brasil, com o objetivo de

    promover o desenvolvimento acadmico de alunos de engenharia com interesse no setor

    automotivo. Atravs de anlises e comparaes de sensores e da plataforma de aquisio e

    gerenciamento de sinais escolhida para o Baja EspinhAo, vrios aspectos so abordados,

    desde a concepo at o funcionamento dos sistemas projetados. Visando a construo de

    um painel de instrumentos e coleta de dados, optou-se pelo uso da plataforma de

    prototipagem Arduino como central eletrnica. Essa central registra e apresenta em tempo

    real ao piloto informaes como rotao e temperatura do motor, assim como a quantidade

    de combustvel no tanque.

    Palavras chaves: Mini Baja , Baja Espinhao, Eletrnica embarcada, Arduino

  • ABSTRACT

    This work presents and discusses the first project of on board electronics of the Mini Baja

    of the EspinhAo UFVJM team. The SAE Brasil competitions of Mini Bajas involve

    universities and colleges from different parts of Brazil in order to promote de academic

    development of engineering students with interest in the automotive sector. Several aspects

    of the projected systems are discussed through analysis and comparisons of sensing probes,

    and of the chosen platform for data acquisition and management of signals. The Arduino

    prototype platform has been chosen as the electronic central seeking for the construction of

    the instruments panel and data acquisition. This central records and provide to the pilot live

    information as the rotation and temperature of the motor, as well as the amount of fuel in

    the tank.

    Keywords: Mini Baja , Baja Espinhao, Onboard electronics, Arduino

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 Mini bajas ........................................................................................................ 18

    Figura 2 Logo da Equipe Espinhao Baja SAE; Integrantes da equipe participando como comissrios em Piracicaba SP ............................................................................... 19

    Figura 3 Esquema da placa Arduino UNO..................................................................... 21

    Figura 4 Modelos de plataformas de prototipagem Arduino......................................... 22

    Figura 5 Exemplos de Shilds comumente utilizados com o Arduino............................ 22

    Figura 6 Montagem de vrios Shilds.............................................................................. 23

    Figura 7 IDE do Arduino .............................................................................................. 23

    Figura 8 Cdigo bsico de programao do Arduino..................................................... 24

    Figura 9 Ciclo de desenvolvimento para a programao do Arduino............................ 24

    Figura 10 Curvas de um dispositivo ohmico esquerda, e no hmico direita. ....... 26

    Figura 11 Efeito Hall ................................................................................................... 27

    Figura 12 Sensor de temperatura LM35CZ, e sua configurao de pinagem .............. 29

    Figura 13 Sensor reedswitch e sua aplicao para a medio de velocidade ............ 29

    Figura 14 Sensor indutivo e sua aplicao para a medio de velocidade .................... 30

    Figura 15 Display LED de 7 segmentos ........................................................................ 31

    Figura 16 Display LCD 16 x 2 ..................................................................................... 31

    Figura 17 Rede de Comunicao I2C .......................................................................... 32

  • Figura 18 Dispositivos eltricos obrigatrios para os veculos mini-bajas: bateria, luz de freio e boto killswitch........................................................................................................ 34

    Figura 19 Circuitos eltricos dos itens obrigatrios dos veculos mini-bajas, esquerda o circuito da chave geral e direita o circuito da luz de freio .............................................. 34

    Figura 20 Organograma do painel de instrumentos ....................................................... 35

    Figura 21 Disposio dos itens de eletrnica embarcada do Baja EspinhAo............... 36

    Figura 22 Layout do painel, feito no software AutoCAD............................................ 36

    Figura 23 Esquema de montagem do painel de instrumentos ...................................... 38

    Figura 24 Esquema eltrico da central do painel de instrumento, feito no CAD software Eagle ................................................................................................................................ 38

    Figura 25 Layout para a produo da placa de circuito impresso do PainelShield ........ 39

    Figura 26 Imagem do sensor Hall SS41....................................................................... 40

    Figura 27 Desenho esquemtico do tanque de combustvel ....................................... 41

    Figura 28 Desenho esquemtico do circuito RTC....................................................... 42

    Figura 29 Acionamento de um display de 7 segmentos utilizando o shift register PCF8574AP usando apenas duas portas do Arduino........................................................ 43

    Figura 30 Esquema eltrico do dispositivo PCF8574 .................................................. 44

    Figura 31 Display LCD e Arduino na protonboard .................................................. 44

    Figura 32 Fluxograma do sistema eletrnico do painel de instrumentos ...................... 45

  • Figura A1 Figura 32 Fluxograma do sistema eletrnico do painel de instrumentos ................................................................................................................................... 51

  • LISTA DE TABELAS

    TABELA 1 Organizao do Regulamento da Competio Baja SAE Brasil ...................................................................................................................................

    TABELA 2 Anlise da Figura 3, significados das partes destacadas ................................................................................................................................... 21