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Projetos–Eletrônica1
CIn–UFPE2018.1
Objetivo:(requisitosmínimo)– Desenvolver um projeto experimental utilizando componentes de hardware e software, tendo como plataforma computacional o kit do
Arduino. O projeto visa dar ao aluno familiaridade básica com componentes tipo transdutores de grandezas físicas, como temperatura,luminosidade;entendernapráticaconversão ADeDA;acionarsistemasdebaixapotênciaatravésdebuffers/drivers; desacoplarcargasdealtapotênciadosistemadeprocessamento,etc.
Desenvolvimento:– Implementarumsistemadecontroleconsiderandooesquemáticosugeridonoprojeto(verfigura1).– Aequipedeprojetodeveconsiderar:
• Ossensoresdevemseracopladosasoseusmicrocontroladore(kitArduino)atravésdeumdeseusconversoresAD.• ImplementeoconversorDA(R-2R)de4bits(considerequeosistemafuncionade0a+5V)• ImplementarocircuitoacionadordeummotorDCdebaixapotência,comPWM,componteH.• ImplementarosistemadeacionamentoemonitoraçãodesistemaAC/220V/380Vcomdesacoplamentoapropriado.• ConsiderequetodososledseacionadoresexternosdevemseracopladosaoArduínoapartirdeumsistremaseguro.
Comportamentodocircuito:– Osistemadealimentaçãodeáguaéfeitaatravésdeumpoço/tanque.Otanquedeveseralimentadoatravésdeumabomba d’água(3CV/
220V,trífásica),queéacionadaquandootanqueestivera20%desuacapacidadeeopoçoestivercomágua.Umsistemadebóiasinformaaosistemadecontrolequandoabombadeveseracionada(AC/220V).
– Atemperaturadaestufadevesermantidaentrenafaixade18a30oC.Seatemperaturadescerabaixodolimiteamesmadeveserfechada.Seacima,osistemadeventilaçãonaturaldeveráserativado,abrindo-seasjanelaslaterais.Airrigaçãodeveserfeitaànoite,seaumidadedosolocairabaixodos30%.Umsistemaóticovisualdeveráindicar,naestufa,osníveisdesua operação: amarelo,temperaturamuitobaixa;verdeoperaçãonormal;vermelhotemperaturaacimadanormal.Casonãosejaapossívelcontroleumsinalsonorodeveseracionado.
– Paraosvegetaisexpostos,o sólo devesermonitorado, tambémquantoa suaumidade.Sua irrigaçãodeveráser feitapreferencialmenteànoite,senecessário.
– Todosistemadeirrigaçãoéfeitoatravésdeumcontroledegotejamento,porgravidade,controladoporumachavesolenóideDC.Quandoemoperaçãoumsinalizaçãovisual(ledvermelho)deverseracionadonolocal.
Metodologia:– Suponhaquecadasistemasensor(naestufaenocampo)devesercontroladoporumkitarduínoatravésdeumplacafotovoltáica.Estimea
potênciadetodo osistemasensordecontroeleeacapacidadedaplacafotovoltáica.SuponhaquecadasensornotemumIP,equetodasasinformaçõespodemsermonitoradas/controladosadistânciaviaumaredesemfio,porumservidor/baseoperacionaldosistema.
– Todos os cálculos do projeto devem ser entregues impressos ou escritos à mão, e serem apresentados durante sua apresentação/demonstração, com toda a equipe presente. O esquemático de todo o projeto deve ser entregue em uma folha de cartolina brancadevidamenteidentificado.
– Deveráserentreguetambémcópiasdosdatasheetsdosprincipaiscomponentesutilizadasnoprojeto.– Associadoaoprojeto,umrelatóriofinaldeveráserentregue,nomodelodeumpedidodedepósitodepatente,aserdesenvolvidonoSysPat
(www.syspat.com)
Amplificador
DAC R-2R
Arduíno
Alarme sonoro
Lâmpada de emergência
M Acionador (Ponte H)
ADC
ADC PWM
vermelho
amarelo
verde
Bargraph
Luz
Temperatura
Motor DC
Acoplamento ótico
+5V
+5V
Projeto Eletrônica 1 – CIn/UFPE (2018.1)
+5V
©
Condicionador de sinal
PWM
Requisitos: Exemplo de sistemas de monitoração e controle
Figura 1.
Sensores
Buffer/diver
Bomba com motor elétrico de 3CV - Bóia de monitoração
A estufa - Cobertura móvel (abre e fecha) - Sensor de temperatura - Sensor de umidade - Sensor de intensidade luminosa - Atuador de irrigação (motor DC)
- Sensor de nível d’água (bóia)
Plantio externo - Sensor de intensidade luminosa - Sensor de umidade - Sensor de temperatura
A casa ??? (plus) - Placas fotovoltáicas (DC) - Inversor (CD/AC) - Inserção energia na rede (AC)
Placas fotovoltáicas Inversor (DC/AC)
Inserção da energia elétrica na rede pública
Requisitos: • Sensores alimentados por bateria,
carregadas através de placas fotovoltáicas • Acoplamtento ótico para proteção de
cargas AC de alta tensão. • Cada nó da rede tem seu próprio IP • Sistemas de monitoramento e controle
remotos
Componentes
• Componentesdiponibilizados:– KitArduino– AmplificadorOpercionalLM741– InversoropencolectorLS7406– AcopladoróticoTIL111– Leds– Sirene– MotorDC– Relé– Resistoresdiversos– TransistorBC547– Protoboard– Fontedealimentação
TransistoresNPN - BC546
TransistorBD137
Amplificador operacional - LM741
+Vcc
-Vcc
LM741
• Esquemático
Ajuste de offset
Acoplador ótico - TIL 111
V S
β CC
I CEO = β CC .I R
V 2 V S
β CC
I CEO = β CC .I B
V 2
Inversor TTL coletor aberto – LS 7406
LED–Exemplo–Ledvermelhode5mm
Product ID L2-0-R5TH20-1
Angle 20
Package 5mm
Color
Peak Wavelength in nm 630
Luminous Intensity 10000mcd typ. @ 20mA
Max Forward Current 30mA
Max Forward Current Pulse
150mA for
Resistores