Sistema de controle automático de corte para produção ... · Coordenador do Curso de Engenharia da Computação: ... Placa de circuito impresso, ... Este projeto apresenta o desenvolvimento

UNIVERSIDADE POSITIVO

NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO

JOEL EDUARDO MATSCHINSKE KÖSTER

Sistema de controle automático de corte para produção de lâminas alveoladas para

colméias apícolas

Trabalho de Conclusão de Curso. Prof. Amarildo Geraldo Reichel Orientador

Curitiba, dezembro de 2009.

TERMO DE APROVAÇÃO

Joel Eduardo Matschinske Köster

Sistema de controle automático de corte para produção de lâminas alveoladas para colméias apícolas

Monografia aprovada como requisito parcial à conclusão do curso Engenharia da Computação da Universidade Positivo, pela seguinte banca examinadora:

Prof. Amarildo Geraldo Reichel (Orientador) Prof. Marcelo Mikosz Gonçalves (Membro) Prof. Edson Pedro Ferlin (Membro)

Curitiba, 10 de dezembro de 2009

UNIVERSIDADE POSITIVO Reitor: Prof. Oriovisto Guimarães Vice-Reitor: Prof. José Pio Martins Pró-Reitor de Graduação: Prof. Renato Casagrande Diretor do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas: Prof. Marcos José Tozzi Coordenador do Curso de Engenharia da Computação: Prof. Edson Pedro Ferlin

EPÍGRAFE

Ao Senhor, nosso Deus, cuja palavra é mais

doce do que o mel e o destilar dos favos

(Salmos 19:10)

“Uma visão sem ação não passa de um sonho.

Uma ação sem visão é só passatempo.

Mas, visão com ação pode transformar o mundo.”

Joel A. Barker

Agradecimentos

Eu agradeço a Deus por toda esta etapa concluída, graças a ele, que me guiou nestes anos, que eu cheguei onde estou.

Agradeço a minha namorada, Débora Hautsch Willig, por estar comigo, me apoiando e incentivando, durante todos estes anos de graduação.

Gostaria a agradecer meus pais e a minha família, que mesmo pela distância e pela saudade que eu sentia me motivaram todo esse tempo.

Gostaria de agradecer aos meus tios, que me acolheram nestes anos de estudos.

Gostaria de agradecer a minha sogra pelos almoços de domingo!

Agradeço ao meu primo, Ricardo Köster, por ter me ajudado na parte mecânica do projeto.

Agradeço aos professores que me ajudaram, em especial ao Orientador Amarildo Geraldo Reichel.

SUMÁRIO

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ....................................................... 9

LISTA DE FIGURAS ................................................................................... 10

LISTA DE TABELAS .................................................................................. 11

RESUMO .................................................................................................... 12

ABSTRACT ................................................................................................ 13

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO ................................................................... 14

CAPÍTULO 2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ......................................... 15

2.1 Apicultura .............................................................................................................................. 15

2.1.1 Histórico ............................................................................................................................ 15

2.1.2 Cera de abelha .................................................................................................................. 15

2.1.2.1 Histórico ........................................................................................................................ 16

2.1.2.2 Como é produzida? ...................................................................................................... 16

2.1.2.3 Composição química .................................................................................................... 16

2.1.2.4 Alvéolo ........................................................................................................................... 16

2.1.2.5 Alveolação ..................................................................................................................... 17

2.2 KM Apicultura ...................................................................................................................... 17

2.2.1 Histórico ............................................................................................................................ 17

2.2.2 Processo Produtivo ........................................................................................................... 18

2.2.3 Sub-processo de Alveolação ............................................................................................. 20

2.2.3.1 Perdas de matéria prima no corte manual ................................................................. 21

2.2.4 Benefícios para a empresa................................................................................................ 22

2.3 Máquinas semelhantes existentes no mercado .................................................................... 22

2.4 Teoria de Hardware ............................................................................................................... 23

2.4.1 Microcontroladores .......................................................................................................... 23

2.4.2 Encoders ............................................................................................................................ 23

2.4.3 Display LCD ...................................................................................................................... 23

2.5 Teoria de Software ................................................................................................................. 25

2.5.1 Linguagem C ..................................................................................................................... 25

2.5.2 Interrupção ....................................................................................................................... 26

CAPÍTULO 3 – ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO ..................................... 27

3.1 Analise de Contexto ............................................................................................................... 27

3.1.1 Descrição do objeto do desenvolvimento ........................................................................ 27

3.1.2 Definição do sistema ......................................................................................................... 27

3.1.3 Descrição das partes componentes e de relacionamento ............................................... 27

3.1.4 Descrição do interfaceamento entre sistemas ................................................................. 27

3.1.5 Descrição de condições restritivas ................................................................................... 28

3.1.6 Descrição dos benefícios esperados ................................................................................. 28

3.1.7 Descrição dos impactos esperados ................................................................................... 29

3.2 Análise funcional ................................................................................................................... 29

3.2.1 Funções de comunicação .................................................................................................. 29

3.2.2 Funções de processamento de informação ...................................................................... 29

3.2.3 Funções de controle automático ...................................................................................... 29

3.2.4 Funções de interface homem/máquina ........................................................................... 29

3.2.5 Funções de aquisição de dados ........................................................................................ 29

3.2.6 Funções de atuação ........................................................................................................... 29

3.3 Análise de requisitos .............................................................................................................. 30

3.3.1 Funcionalidade .................................................................................................................. 30

3.3.2 Confiabilidade ................................................................................................................... 30

3.3.3 Usabilidade ........................................................................................................................ 30

3.3.4 Eficiência ........................................................................................................................... 30

3.4 Análise de arquitetura ........................................................................................................... 30

3.5 Análise de alternativas .......................................................................................................... 31

CAPÍTULO 4 - IMPLEMENTAÇÃO ............................................................ 32

4.1 Hardware ................................................................................................................................ 32

4.1.1 Encoder .............................................................................................................................. 32

4.1.2 Microcontrolador.............................................................................................................. 33

4.1.3 Sensor de Presença ........................................................................................................... 34

4.1.4 Atuador .............................................................................................................................. 36

4.1.5 Teclado............................................................................................................................... 36

4.1.6 Display ............................................................................................................................... 37

4.1.7 Fontes de alimentação ...................................................................................................... 37

4.1.8 Acionamento do motor ..................................................................................................... 37

4.2 Máquina ................................................................................................................................. 38

4.2.1 Botão de emergência ......................................................................................................... 38

4.3 Software .................................................................................................................................. 38

4.3.1 Varredura do teclado ....................................................................................................... 43

4.4 Placa ....................................................................................................................................... 44

CAPÍTULO 5 – VALIDAÇÃO E RESULTADOS ......................................... 46

5.1 Testes ...................................................................................................................................... 46

5.2 Custos ..................................................................................................................................... 47

REFERÊNCIAS........................................................................................... 49

GLOSÁRIO ................................................................................................. 51

APÊNDICE A – ARTIGO ............................................................................ 52

APÊNDICE B – MANUAL ........................................................................... 57

APÊNDICE C – DIAGRAMAS .................................................................... 59

ANEXO A – DATASHEET .......................................................................... 65

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

Hz Hertz

kHz Quilo Hertz

U.I. Unidades Internacionais

D.C. Depois de Cristo

Ω ohm

VAC Tensão em Corrente Alternada

VCC Tensão em Corrente Continua

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1: Lâmina alveolada de cera, modelo Langstroth. ......................................... 17

Figura 2.2: Fluxo de Cera na Empresa ......................................................................... 19

Figura 2.3: Funcionário realizando o corte para dispor as lâminas sobre a mesa ........ 20

Figura 2.4: Lâminas de cera já cortadas no comprimento ............................................ 21

Figura 2.5: “Cortador Automático de Cera Tamanho Padrão Langstroth” .................. 23

Figura 2.6: Display LCD de 2 linhas por 16 colunas ................................................... 25

Figura 3.1: Diagrama da arquitetura do sistema ........................................................... 31

Figura 4.1: Encoder incremental da série 58 ................................................................ 32

Figura 4.2: Regulador de tensão 5V com zener............................................................ 33

Figura 4.3: Diagrama de pinos do Microcontrolador ................................................... 34

Figura 4.4: Circuito elétrico do sensor de barreira ....................................................... 35

Figura 4.5: Imagem com detalhes do sensor de barreira para identificação da

presença de cera e da sinalização do atuador de corte ............................................... 35

Figura 4.6: Teclado de superfície lisa ........................................................................... 36

Figura 4.7: Circuito elétrico de testes montado no Proteus 7.0 .................................... 36

Figura 4.8: Circuito elétrico de proteção e acionamento do motor .............................. 38

Figura 4.9: Fluxograma do software, com a inicialização e o modo

funcionando ............................................................................................................... 40

Figura 4.10: Fluxograma do software, com o modo configuração ............................... 41

Figura 4.11: Placa de circuito impresso, com detalhes das conexões .......................... 45

Figura 5.1: Testes com o sistema onde uma folha de papel representava a cera.......... 46

Figura 6.1: Imagem de 2 Funcionários trabalhando na máquina alveoladora de

cera de abelhas na empresa KM Apicultura .............................................................. 59

Figura 6.2: Imagem geral do projeto ............................................................................ 60

Figura 6.3: Imagem superior do protótipo do projeto, com detalhe do botão

de emergência ............................................................................................................ 60

Figura 6.4: Testes do circuito eletrônico do projeto no software ISIS

Professional Proteus 7.0 ............................................................................................ 61

Figura 6.5: Protótipo eletrônico em caixa de acrílico ................................................... 62

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1: Análise de amostras da produção com suas perdas referentes .................. 21

Tabela 2.2: Display LCD - Linhas x Colunas x Pinos ................................................. 24

Tabela 2.3: Descrição e função dos pinos do display WH1602A ................................ 24

Tabela 4.1: Seqüencia que é realizada a varredura das teclas ...................................... 44

Tabela 5.1: Testes realizados com a máquina .............................................................. 46

Tabela 5.2: Custos totais para desenvolvimento do projeto ......................................... 47

Tabela 6.1: Custos para desenvolvimento do projeto ................................................... 63

Tabela 6.2: Cont. custos para desenvolvimento do projeto .......................................... 64

RESUMO

Este projeto apresenta o desenvolvimento de um sistema de automação industrial aplicada em uma máquina alveoladora de cera de abelha, destinada a realizar o controle do corte. Este sistema foi desenvolvido com base em um microcontrolador de 8 bits e interfaces com o usuário por meio de um teclado de membrana e display de cristal líquido de 16 colunas por 2 linhas. Por meio do teclado é realizada a programação do tamanho das placas de cera a serem produzidas sendo visualizadas as informações e opções por meio do display LCD. Um encoder incremental de uso industrial envia pulsos ao microcontrolador que executa o cálculo do comprimento das placas alveoladas, enviando um sinal digital ao atuador eletropneumático para a realização do corte de cada placa de acordo com o tamanho programado. O sistema também permite a conexão serial com computadores do sistema corporativo da empresa, para futuro gerenciamento da produção.

Palavras-Chave: Lâminas alveoladas, cera de abelha, automação industrial, encoder, microcontrolador

Automatic control system to cut production of blades for honeycomb bee hives

ABSTRACT

This project presents the development of an industrial automation system implemented in a machine honeycomb beeswax, aimed at achieving control of the court. This system was developed based on an 8-bit microcontroller and interfaces with the User through a membrane keypad and liquid crystal display 16 columns by 2 rows. The keyboard is done programming the size of the plates of wax to be produced and displayed information and options through the LCD display. Through an incremental encoder for industrial use are sent pulses to the microcontroller that performs the calculation of the length of the plates with cells, sending a digital signal to the electropneumatic actuator to achieve the cutting of each plate according to the size set. The system also allows the serial connection to the computer system of corporate business for the future management of the production.

Keywords: Blades honeycomb, beeswax, industrial automation, encoder, microcontroller.

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CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

Para a criação de abelhas por meio de caixas, é necessária a utilização de lâminas alveoladas de cera de abelha em cada caixilho, facilitando o processo de produção de mel.

No ano de 1998, a empresa KM Apicultura, localizada em Ijuí/RS, adquiriu maquinário necessário para alveolação de lâminas destinadas a colméias apícolas. Desde então, todos os processos referentes a esta máquina tem se mantido os mesmos, desde o processo de derretimento da cera de abelha, até o processo de empacotamento das lâminas prontas. O processo de corte do comprimento das lâminas tem sido feito manualmente, utilizando-se um estilete. Este trabalho árduo requer que a máquina seja sempre parada para efetuar a retirada do rolo de lâmina a ser cortada; requer mão de obra especializada; gera perdas na produção causadas por este procedimento de corte manual, levando a uma menor lucratividade para a empresa.

O objetivo do projeto foi o desenvolvimento de um sistema automático de monitoração e corte de placas alveoladas que pudesse ser implantado posteriormente nesta máquina alveoladora de lâminas para colméia apícola. Este sistema tem a função de controlar um dispositivo atuador eletropneumático para realizar o corte das lâminas produzidas. A medida desejada para o corte e a quantidade de lâminas a ser produzidas é informada ao sistema antes do início do processo, por meio de um teclado, e pode ser conferida em um display LCD. A aferição de material passante (cera laminada) na máquina é feita por meio de um encoder acoplado ao eixo dos rolos pressores que impulsionam este material.

Atualmente, a empresa Brasileira APILANI - Máquinas e Equipamentos Técnicos - comercializa uma máquina que realiza o corte da cera alveolada, mas somente em uma medida fixa, correspondente ao modelo de lâminas padrão Langstroth, que é de 42 cm de comprimento. O preço desta máquina é de R$6.000,00 (conforme pesquisa realizada com a empresa, em 03/11/2009). Um diferencial da empresa KM Apicultura é a de realizar a alveolação da cera de abelha no tamanho que o cliente desejar, o que é muito comum, devido à variedade de modelos de caixas de abelhas existentes na região.

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CAPÍTULO 2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Neste capítulo encontram-se alguns dos conceitos indispensáveis para o entendimento e desenvolvimento do projeto, assim como informações técnicas referentes ao assunto.

2.1 Apicultura

O mel é considerado um dos alimentos mais puros da natureza e apresenta riqueza de elementos em sua composição, tais como glicose, frutose, sacarose, maltose, sais minerais, vitaminas, enzimas, hormônios, proteínas, ácidos, aminoácidos e fermento. Além de possuir todos esses componentes, o mel é bastante apreciado por seu sabor característico e seu considerável valor nutritivo (DUARTE, 2006).

2.1.1 Histórico As abelhas são insetos que pertencem no reino animal, à classe Insecta, ordem

Hymenoptera, gênero Apis, espécie mellifera I (PINHO, 1997). Surgiram na face da Terra há mais de 50 milhões de anos e sempre presentes em civilizações antigas como as gregas e egípcias (DUARTE, 2006).

Sua origem provável é a África Tropical e se difundiu do sul da África para o norte e leste da Europa e daí para á Índia, a China e mais recentemente para as Américas (PEGORARO, 2007).

A introdução de abelhas no Brasil é atribuída aos jesuítas que estabeleceram suas missões no século XVIII, nos territórios que hoje fazem fronteira entre o Brasil e o Uruguai, no noroeste do Rio Grande do Sul (SAÚDE ANIMAL, 2009).

A apicultura racional tem sua origem no Brasil com a introdução da abelha européia (Apis mellifera), a partir de 1839, trazida por imigrantes europeus que se estabeleceram na região sul do País, considerada a região do Brasil onde a atividade apícola melhor se desenvolveu ao longo dos anos (DUARTE, 2006).

2.1.2 Cera de abelha Conforme Dadant y Hijos (1975), a cera de abelha é a verdadeira cera.

Do ponto de vista econômico, o produto é utilizado como matéria prima para a confecção de velas, entra no processo de produção de diversos produtos industriais e é aproveitado na indústria cosmética e medicinal, como base de cremes (ABREU, 1986).

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2.1.2.1 Histórico A cera de abelhas é tão antiga quanto à própria história das abelhas e de sua

exploração pelo homem.

Conhecida desde a mais remota antiguidade era usada, dentre outras inúmeras aplicações, como pagamento de tributos, taxas e multas. Em 181 D.C., Córsega pagava a Roma um tributo anual de 38 toneladas de cera (COUTO, 1996).

Povos primitivos utilizavam-na na mumificação de cadáveres; na mitologia grega as asas de Ícaro, que permitiram sua saída de Atenas eram fixadas a seu corpo com cera (CRIAR E PLANTAR, 2009).

A cera possui oxidação lenta, dura por muito tempo, desde que não seja atacada por traças da cera ou exposta a altas temperaturas (COUTO, 1996).

2.1.2.2 Como é produzida? A cera de abelha é produzida pelas abelhas operárias, sendo mais especificamente

produzida pelas operárias entre seus 14 e 18 dias de vida, sendo denominadas de engenheiras ou carpinteiras nesta fase.

Durante a fase em que as abelhas são Engenheiras ou Carpinteiras, ela se preocupam em construir favos, à base de cera, produzida por glândulas cerígenas localizadas no abdômen. Cada abelha tem quatro pares dessas glândulas. As abelhas engenheiras precisam de muito mel para produzir cera: precisam de até sete quilos de mel para produzir apenas um quilo de cera (PINHO, 1997).

Conforme Dadant y Hijos (1975), logo que ela é produzida, tem a cor branca, mas fica amarela com o contato com o mel e pólen.

2.1.2.3 Composição química Segundo o grande médico russo, Dr. Iorish, entram na composição da cera 15

produtos químicos que são:

74,4% a 74,7% de estéres complexos, monoatômicos (mirício, cerílico e melínico) e ácidos graxos;

13,5% a 15% de ácidos livre (cerótico, merílico ácidos da série oleínica e outros);

12,5% a 15,5% de hidratos de carbono saturados, pentose, heptose, monose, e outros (CRIAR E PLANTAR, 2009).

A cera de abelha é rica em vitamina A: 100g contêm 4096 U.I., enquanto que 100g de carne bovina contêm apenas 60 U.I. (GUILIANI, 2009). Alguns pesquisadores acreditam que a cera contém também antibióticos.

2.1.2.4 Alvéolo Conforme Rique (2007), as abelhas constroem suas “casas” ou favos na forma de

recipientes aglomerados de cera que se propagam um ao lado do outro. Estes recipientes, que são denominados alvéolos, têm a forma de um prisma hexagonal regular (faces laterais iguais e ângulos entre as faces iguais) aberto numa extremidade e formando um ápice triédrico na outra face.

Mas porque são de forma hexagonal?

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O hexágono é uma figura de seis lados, e é regular, pois todos os seus lados têm a mesma medida. É a figura que tem o menor perímetro para cada área. Ao construir uma célula hexagonal para servir de favo de mel, a abelha usa a menor quantidade de cera e utiliza a menor quantidade de esforço para circunscrever um dado espaço. As abelhas resolvem um grande problema que, para os matemáticos parecia uma solução bem difícil: “no menor espaço, construir células regulares e iguais, com a maior capacidade e

solidez, empregando a menor quantidade de matéria possível” (BOTELHO E SANTOS, 2007).

2.1.2.5 Alveolação A alveolagem é obtida por meio da passagem de lâminas lisas de cera em cilindros

ou prensas com as matrizes dos hexágonos dos alvéolos, cuja imagem se imprime em relevo nas folhas lisas de cera recém-fabricadas (COUTO, 1996).

As vantagens do uso da cera alveolada (Figura 2.1) são: limitação do nascimento de zangões, as operárias não perdem tempo e mel na construção da base do favo e, com a posterior aramação e incrustação, os favos ficam mais resistentes para transporte e centrifugação (COUTO, 1996).

Figura 2.1: Lâmina Alveolada de cera, modelo Langstroth (ACAMBIODE, 2009).

As lâminas podem ser alveoladas em diversos modelos, dependendo do modelo de caixa onde ela será utilizada. O modelo Langstroth ou Americana é o modelo padrão, onde a medida interna do caixilho do ninho é de 42 cm de comprimento por 19 cm de altura. Entretanto, existem vários outros modelos de caixas, até mesmo modelos especiais criados por cada apicultor.

2.2 KM Apicultura

2.2.1 Histórico Conforme o Sr. João Köster, a empresa KM Apicultura surgiu da união de dois

apicultores: João Köster e Balduin Matschinske. Desde o ano de 1983, os dois sócios já trabalhavam com a produção de mel, tendo aproximadamente 60 caixas de abelha. Com o passar dos anos, os dois foram se aperfeiçoando e crescendo no ramo apícola. A

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empresa KM Apicultura foi fundada em Novembro de 1996, na cidade de Ijuí no Rio Grande do Sul (KM APICULTURA, 2009). Em 1998, existia somente uma empresa que realizava a alveolação de cera de abelha no estado do RS, monopolizando este mercado. Os preços praticados por esta empresa eram altos, o que tornava os custos no ramo apícola elevados para os apicultores. Neste ano de 1998, a empresa KM Apicultura decidiu acabar com esta exploração, adquirindo maquinário necessário para realizar a alveolação de cera, entrando neste campo de mercado.

2.2.2 Processo Produtivo Desde a aquisição desta máquina alveoladora pela empresa, todos os processos

referentes a ela tem se mantido os mesmos, do processo de derretimento da cera de abelha, até o processo de empacotamento das lâminas prontas.

O processo para a produção de cera alveolada na empresa, desde a entrada de cera bruta, até a saída da cera alveolada, pode ser demonstrado pela Figura 2.2.

Vale lembrar que na maioria dos sub-processos de todo o processo de alveolação de cera, gera perdas de matéria prima, que conforme a viabilidade, é recolhida para ser realimentada no sistema, como é visto na área esquerda da Figura 2.2.

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Figura 2.2: Fluxo de Cera na Empresa

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2.2.3 Sub-processo de Alveolação Na empresa KM Apicultura a alveolagem é feita pela passagem da lâmina de cera

lisa por cilindros com as matrizes dos hexágonos dos alvéolos (Figura 2.2), imprimindo-se em relevo os alvéolos nas folhas lisas de cera.

É realizado o corte da altura da lâmina desejada por meio de dois pares de navalhas, como é visto na Figura 2.2.

A lâmina de cera é enrolada em um cilindro de madeira. Assim que houver neste rolo de madeira uma quantidade de aproximadamente 5 cm de espessura de cera, a máquina é desligada para que seja retirado este cilindro manualmente, disposto as lâminas sobre uma mesa de madeira (Figura 2.3), e cortado no comprimento do modelo de lâmina desejada.

O processo de corte do comprimento das lâminas tem sido feito todo manualmente, com o uso de estilete, requerendo mão de obra específica, com o risco do funcionário se cortar com o estilete.

Figura 2.3: Funcionário realizando o corte para dispor as lâminas sobre a mesa

A produção de cera alveolada na empresa é por demanda, pois há épocas em que os apicultores necessitam de cera, como na primavera, e há épocas em que a produção de cera alveolada fica parada, como no inverno.

Em média, em épocas que o mercado necessita do produto, é produzido em torno de 200 kg de cera alveolada por dia. Deixando as máquinas ligadas 8 horas por dia, ou até mais.

Para a produção de 3000 lâminas no modelo Langstroth são necessários aproximadamente 200 kg de cera alveolada. Mas isto sempre depende do modelo de

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lâmina que se está produzindo, e da regulagem da espessura da lâmina final no cilindro alveolador.

Este processo de alveolação sempre precisa de 3 funcionários, um para controlar a bobina de cera lisa que está entrando no cilindro alveolador, um para enrolar as tiras de cera alveolada no rolo de madeira, e outro para passar as tiras do rolo de madeira para a mesa, e realizar o corte do comprimento da lâmina.

2.2.3.1 Perdas de matéria prima no corte manual O processo de corte do comprimento da lâmina é realizado por meio de estilete, com

a ajuda de um molde de madeira referente ao modelo de lâminas que se esta a produzir. Após as tiras de lâminas alveoladas serem colocadas sobre a mesa, é posto este molde sobre as lâminas, e realizado o corte com o estilete. Sempre há sobras de cera alveolada gerada por este processo (Figura 2.4), que devido a seu tamanho reduzido, não pode ser utilizada para nada, tendo que voltar ao início do processo, sendo tratada como cera bruta novamente.

Figura 2.4: Lâminas de cera já cortadas no comprimento, com detalhes de sobras.

As sobras produzidas nesta etapa geram custos, pois tem que passar por todo o processo novamente.

Foi realizada uma análise de quanto esta perda representa na produção de cera alveolada, calculada por meio de três amostras deste processo, conforme a tabela 2.1:

Tabela 2.1: Análise de amostras da produção com suas perdas referentes.

Amostra Peso das Lâminas Peso dos Retalhos Porcentagem de Perda

1 3,680 kg 0,290 kg 7,3 %

2 4,060 kg 0,320 kg 7,3 %

3 4,130 kg 0,360 kg 8,0 %

Média 7,5 %

A análise foi realizada utilizando-se lâminas do modelo Langstroth (Americana). Esta porcentagem de perda pode variar dependendo do modelo em produção, pois depende da altura da lâmina.

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Como exemplo, se fossem produzidas 3000 lâminas do modelo Langstroth, a perda de 7,5% representaria um total de 225 lâminas perdidas, tendo que passar por todo o processo novamente.

2.2.4 Benefícios para a empresa Não será necessário a cada 10 minutos desligar a máquina para efetuar a retirada das

tiras de lâminas alveoladas, ficando a máquina 1 minuto parada, representando aproximadamente 10% de perda de tempo neste processo.

Com o ganho de tempo, a empresa poderá produzir mais cera nestes 10% de tempo que adquirirá, podendo aumentar sua clientela, já que a demanda no mercado é grande em certas épocas do ano.

Terá redução de 1 funcionário neste processo produtivo, sendo necessário um funcionário para controlar a bobina de cera lisa que entra no cilindro alveolador, e outro para juntar as lâminas cortadas no final da máquina. Desta forma, a redução de 3 funcionários para 2, representará uma economia de 33,3% com mão de obra referente a este sub-processo.

Com a redução de mão de obra de 33,3% neste sub-processo, a empresa terá um custo menor de produção, podendo diminuir o preço final do produto, um grande diferencial no mercado, ou manter o mesmo preço, obtendo uma lucratividade maior.

Evitar-se-á a perda de 7,5% de cera alveolada como foi comentada no item 2.2.3.1.

Com a redução de custo para reprocessar 7,5% da produção, novamente o custo final do produto diminuirá, levando a empresa a optar pelas opções de melhoria acima citados.

Além destes benefícios, este novo sistema será um diferencial para a imagem da empresa.

2.3 Máquinas semelhantes existentes no mercado Uma pesquisa foi feita no site www.patentesonline.com.br para saber se existia

alguma patente semelhante a este sistema, aplicável especificamente a lâminas de cera de abelha, mas nada foi encontrado.

A empresa APILANI, do Rio de Janeiro, é uma empresa especializada na produção e comercialização de maquinários referentes à alveolação de cera de abelha. O cilindro alveolador adquirido pela empresa KM Apicultura em 1998, foi comprado desta empresa.

A APILANI produz uma máquina semelhante à proposta aqui apresentada. Serve para realizar o corte automático das lâminas que saem do cilindro alveolador, mas só realizam o corte em uma medida, que é a medida Langstroth, de 42 cm de comprimento. O preço desta máquina é de: R$ 6.000,000 (conforme pesquisa realizada com a empresa, em 03/11/2009).

Seu funcionamento é por correias, que são ligadas no motor do cilindro alveolador. Esta máquina que realiza o corte também empilha as lâminas cortadas na saída. Melhores detalhes podem ser vistos pela figura 2.5.

.

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Figura 2.5: “Cortador Automático de Cera Tamanho Padrão Langstroth” (APILANI, 2009)

2.4 Teoria de Hardware

2.4.1 Microcontroladores Os microcontroladores são chips inteligentes, que tem um processador, pinos de

entradas/saídas e memória. Por meio da programação dos microcontroladores pode-se controlar suas saídas, tendo como referência as entradas ou um programa interno. O que diferencia os diversos tipos de microcontroladores é a quantidade de memória interna (programa e dados), a velocidade de processamento, a quantidade de pinos de entrada/saída (E/S), a alimentação, os periféricos, a arquitetura e o conjunto de instruções (TREVISAN, 2009).

O PIC é um circuito integrado produzido pela Microchip Technology Inc., que pertence a categoria dos microcontroladores, ou seja, um componente integrado que em um único dispositivo contem todos os circuitos necessários para realizar um completo sistema digital programável (TREVISAN, 2009).

2.4.2 Encoders Os encoders são transdutores de movimento capazes de converter movimentos

lineares ou angulares em informações elétricas que podem ser transformadas em informações binárias e trabalhadas por um programa que converta as informações passadas em algo que possa ser entendido como distância, velocidade, etc.

Em outras palavras, o encoder é uma unidade de realimentação que informa sobre posições atuais de forma que possam ser comparadas com posições desejadas e seus movimentos sejam planejados (BRUSAMELLO, 2004).

2.4.3 Display LCD Os módulos LCD são interfaces de saída muito útil em sistemas microprocessados.

Estes módulos podem ser gráficos e a caracteres. Os módulos LCD gráficos são encontrados com resoluções de 122x32, 128x64, 240x64 e 240x128 dots pixel, e geralmente estão disponíveis com 20 pinos para conexão. Os LCD comuns (tipo caracter) são especificados em número de linhas por colunas (BARBACENA, 1996).

24

Na tabela 2.2 podem ser vistos os modelos de displays existentes no mercado, e a relação entre linhas, colunas e pinos de cada um.

Tabela 2.2: Display LCD - Linhas x Colunas x Pinos

Número de Linhas Número de Colunas Quantidade de Pinos

8 2 14

12 2 14/15

16 1 14/16

16 2 14/16

16 4 14/16

20 1 14/16

20 2 14/16

20 4 14/16

24 2 14/16

24 4 14/16

40 2 16

40 4 16

Os módulos podem ser encontrados com LED backlight (com uma iluminação de fundo) para facilitar as leituras durante a noite. A corrente de consumo deste led varia de 100 a 200mA, dependendo do modelo.

Estes módulos utilizam um controlador próprio e conexão por meio de um barramento de dados, controle do módulo e alimentação com a placa do usuário (BARBACENA, 1996).

Além de alimentar e conectar os pinos do módulo com a placa do usuário deve implementar por software um protocolo de comunicação entre as partes, que envolve o envio de bytes de instruções e bytes de dados pelo sistema do usuário.

A tabela 2.3 descreve cada pino do módulo ou do display de 2 linhas por 16 colunas para conexão deste a outras placas.

Tabela 2.3: Descrição e função dos pinos do display WH1602A

Pino Função Descrição

1 VSS Terra ou GND

2 VDD VCC ou +5V

3 V0 Ajuste de contraste

4 RS 1 – Dado / 0 – Instrução

5 R/W 1 – Leitura / 0 – Escrita

25

6 E 1 -> 0 – Habilita

7 DB0 Linha de Dados 0








15 A Iluminação +

16 K Iluminação -

Fonte: WINSTAR, 2009

Na figura 2.6 pode ser visto um display de 2 linhas por 16 colunas.

Figura 2.6: Display LCD de 2 linhas por 16 colunas (ALIBABA, 2009).

2.5 Teoria de Software Neste item são abordados alguns dos principais requisitos e detalhes de software

utlizados em programação de microcontroladores.

2.5.1 Linguagem C Uma linguagem de programação é um método padronizado para expressar

instruções para um computador. É um conjunto de regras sintáticas e semânticas usadas para definir um programa de computador. Uma linguagem permite que um programador especifique precisamente sobre quais dados um computador vai atuar, como estes dados serão armazenados ou transmitidos e quais ações devem ser tomadas sob várias circunstâncias (WIKIPEDIA, 2009).

O C é uma linguagem de programação genérica que é utilizada para a criação de programas diversos como processadores de texto, planilhas eletrônicas, sistemas operacionais, programas de comunicação, programas para a automação industrial, gerenciadores de bancos de dados, programas de projeto assistido por computador,

26

programas para a solução de problemas da Engenharia, Física, Química e outras Ciências, etc. (RODRIGUES, 2009).

2.5.2 Interrupção A interrupção é o meio encontrado para que o microcontrolador tenha condições de

reconhecer eventos externos à CPU (Unidade Central de Processamento). Pode-se programar o microcontrolador para atender algum evento que ocorrerá, como por exemplo, uma chave a ser acionada, ou um periférico interno que solicitará uma interrupção (NICOLOSI, 2008).

Existem três fontes de interrupção: a interrupção por Software (instrução), a solicitada por periférico externo e a interrupção solicitada por periférico interno (timer/counter, porta serial, etc.) (SILVA JÚNIOR, 1998).

A interrupção é um sinal, gerado de uma das três formas acima descritas, que pede para a CPU parar o processamento corrente e efetuar outro, referente à interrupção solicitada, desde que a mesma esteja habilitada e possa ser aceita (SILVA JÚNIOR, 1998).

27

CAPÍTULO 3 – ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO

3.1 Analise de Contexto

3.1.1 Descrição do objeto do desenvolvimento O objeto desenvolvido consiste de um sistema de automação industrial, com a

finalidade ser implantada em uma máquina alveoladora de lâminas apícolas, pertencente a empresa KM Apicultura, localizada em Ijuí/RS. Este sistema será validado por meio de uma máquina similar com sua montagem mecânica similar à utilizada na fábrica. Ao ligar o sistema de controle, o usuário informa ao sistema a medida desejada de corte e a quantidade de lâminas a serem produzidas, por meio de um teclado. Após a confirmação dos dados, a máquina começa a funcionar, efetuando o controle do corte automaticamente. A qualquer momento o usuário pode observar, no sistema de controle, informações referentes à produção. Assim que a quantidade de lâminas produzidas chegar a quantidade de lâminas desejadas, a máquina entra em modo stand-by, esperando uma nova configuração.

3.1.2 Definição do sistema O sistema realiza o controle automático do corte em uma medida pré-determinada.

O usuário pode analisar dados referentes à produtividade.

3.1.3 Descrição das partes componentes e de relacionamento O elemento de análise da quantidade de matéria bruta que está passando na máquina

é acoplado ao eixo alveolador (o qual “imprime” na lâmina os alvéolos). Este elemento está conectado ao sistema de controle repassando informações referentes à rotação do eixo. Um teclado conectado ao controlador tem a função de receber comandos do usuário e repassá-los ao controlador. Um display LCD também está conectado ao controlador, e tem a função de efetuar a visualização de dados referentes à comunicação com o usuário. Ao controlador também é conectado um sensor, que tem a função de analisar se existe matéria bruta presente na máquina. O controlador controla um atuador, que posteriormente estará conectado a um sistema eletromecânico que realizará o corte da cera. O controlador poderá ser conectado posteriormente a um computador da empresa, informando sobre a produtividade da máquina.

3.1.4 Descrição do interfaceamento entre sistemas O controlador tem uma saída de comunicação serial que poderá ser ligada

posteriormente a um computador da empresa, transmitindo dados referentes a produção de lâminas alveoladas.

28

3.1.5 Descrição de condições restritivas

Restrição de custos Não é favorável ao desenvolvimento do projeto, que o custo de seus “Insumos pra

produção da Máquina” se torne superior a R$ 1.500,00.

Restrição de recursos O sistema não estará apto para a implantação na empresa enquanto não estiver

pronto o sistema eletromecânico de corte, a ser desenvolvido por terceiros. Existe também a restrição de distância entre o desenvolvedor do projeto, até a empresa.

Restrição de prazos Com relação ao prazo de implementação do protótipo, deverá estar concluído e

implementadas todas as suas funcionalidades até o dia de apresentação da fase implementação, de acordo com o cronograma do TCC do curso de Engenharia da Computação da Universidade Positivo para 2009.

Condições ambientais No local de trabalho com a máquina alveoladora, podem ocorrer respingos de água,

exigundo uma proteção contra umidade excessiva, preferencialmente com vedação à entrada de líquidos.

Condições de energização O sistema deverá ser alimentado por tensão de 220VAC, que é a tensão nominal da

rede elétrica na empresa. Como a alimentação geral do circuito ocorre em tensão contínua, deverá ser prevista uma fonte, de forma a reduzir a tensão, retificar, filtrar e regular de acordo com a necessária ao sistema.

Condições de interferência eletromagnética Em uma empresa, existem motores e equipamentos em funcionamento, o que pode

tornar um sistema instável por fatores eletromagnéticos do meio, necessitando que cabos que cruzem pela máquina alveoladora sejam blindados.

Condições de interferência elétrica Uma instabilidade na energia elétrica fará com que o sistema seja resetado,

necessitando uma nova configuração da máquina para que volte a operar conforme o esperado.

3.1.6 Descrição dos benefícios esperados

Benefícios econômicos Esta automação fará com que a empresa reduza desperdícios com matéria bruta que

atualmente é de aproximadamente 7,5% da produção. Atualmente são necessários 3 funcionários para operarem a máquina, com esta automação, serão necessários apenas 2 funcionários.

Benefícios operacionais Atualmente, a cada certa quantia de cera bruta que a máquina alveola, é necessário o

desligamento temporário do processo para que a cera que foi alveolada seja passada para uma mesa, para ser realizado o corte manual. Caso este tempo necessário de pausa temporária não exista, significaria uma maior produção, o que gera também um beneficio econômico.

29

3.1.7 Descrição dos impactos esperados

Impactos institucionais Espera-se que a empresa referente aceite o novo sistema de automação,

compreendendo os processos de configuração da máquina, desfrutando de todos os benefícios que ela poderá trazer.

3.2 Análise funcional

3.2.1 Funções de comunicação Existe a possibilidade do controlador se comunicar posteriormente com um

computador da empresa, repassando dados referentes a quantidade de lâminas produzidas.

3.2.2 Funções de processamento de informação O controlador recebe informações vindas do encoder incremental acoplado no eixo

do cilindro alveolador. Conforme a relação pulso/volta deste encoder, juntamente com a medida da circunferência do cilindro alveolador, é realizado um cálculo para análise da quantidadede de cera que passa pela máquina.

O controlador processa as informações vindas do teclado, decodificando-as em informações referentes a interação do homem com o sistema.

3.2.3 Funções de controle automático Quando o controlador identifica que a quantidade de lâmina que passou desde a

última atuação é igual à medida pré-determinada pelo usuário, ele aciona o atuador que representa o movimentando do sistema de corte. Isto só é realizado se o controlador identificar, por meio do sensor, que existe matéria bruta presente na máquina.

3.2.4 Funções de interface homem/máquina O usuário configura a máquina por meio de um teclado e um display, por onde ele

pode digitar a medida do corte e a quantidade de lâminas desejadas. O usuário pode alterar a medida de corte do sistema e a quantidade a qualquer momento, simplesmente apertando um botão do teclado, fazendo com que a maquina pare de processar cera.

3.2.5 Funções de aquisição de dados O controlador adquire do encoder dados referentes à rotação do eixo alveolador, isto

somente após as características destes dados serem compatíveis com as características de entrada do controlador, no caso a tensão de 5VCC de entrada do controlador. Recebe também os dados vindos do teclado e o estado do sensor.

3.2.6 Funções de atuação O atuador eletropneumático conectado ao controlador tem como função o corte da

lâmina de cera, que estará passando na máquina, no tamanho programado.

30

3.3 Análise de requisitos

3.3.1 Funcionalidade Um diferencial da empresa atualmente é o de uma lâmina ser exatamente do mesmo

tamanho da outra, sem variações. Isto é devido ao corte atualmente manual. Para prosseguir com este diferencial, é de necessária importância que o sistema tenha uma boa precisão. Conforme reunião com o sócio/gerente, uma precisão de aproximadamente 0,5 mm é o suficiente. As medidas atuais das lâminas feitas pela empresa podem variar entre 23 cm e 42,5 cm. No ambiente de trabalho desta máquina pode ser observado respingos de água na região do cilindro alveolador, o que necessita um tratamento especial para o encoder, com um índice de proteção (IP) maior que 52.

3.3.2 Confiabilidade O sistema conta com um sensor para verificar a presença de matéria bruta na

máquina, e assim, evitar o funcionamento desnecessário das outras partes do sistema. A máquina só começa a trabalhar após ser cadastrada uma medida de corte e a quantidade, caso contrário, fica em estado stand-by, esperando este cadastro.

3.3.3 Usabilidade Ao usuário ligar o sistema de controle de corte, o display solicita a medida desejada

para o corte e a quantidade. Em seguida, a máquina pode iniciar seu processo de produção com o sistema de corte funcionando normalmente, o que torna o sistema extremamente fácil e prático de operar. Sendo que a máquina parará ao produzir a quantidade de lâminas desejadas, ao ser solicitado uma nova configuração, ou ao usuário intervir por meio de um botão de emergência.

3.3.4 Eficiência O sistema tem um processamento capaz de acompanhar a máquina alveoladora,

onde o cilindro alveolador tem uma rotação de aproximadamente 20 RPM.

3.4 Análise de arquitetura Na figura 3.1 é possível observar um diagrama da arquitetura do sistema, os

componentes e como eles se relacionam.

31

Figura 3.1: Diagrama da arquitetura do sistema.

3.5 Análise de alternativas Devido o sistema necessitar de uma resolução de 0,5 mm, sendo que o diâmetro do

cilindro alveolador é de 8,5 cm, foi necessário um encoder de 500 pulsos por volta. Considerando a redução por meio de engrenagens para aumentar a precisão do encoder na proporção de 1:3, o encoder necessário deve ser de 160 pulsos por volta, ou maior.

O teclado é protegido contra ambientes agressivos, do tipo membrana, próprio para ambientes industriais, evitando mau funcionamento por respingos de produtos líquidos.

O microcontrolador tem 8 portas para o teclado + 1 para o encoder + 2 para a serial + 6 para o display LCD + 1 para o atuador + 1 para o sensor + 2 para luzes indicadoras de presença de cera na máquina + 1 para o controle do motor principal da máquina, necessitando de no mínimo de 22 pinos de E/S. O microcontrolador deve possuir também interrupção externa, para ser conectado ao encoder.

O sensor presente na máquina deverá ser um do tipo barreira, para monitorar a presença de matéria bruta na máquina (lâmina de cera).

32

CAPÍTULO 4 - IMPLEMENTAÇÃO

4.1 Hardware Neste item são abordados os detalhes de hardware desenvolvido e implementado a

nível de protótipo para avaliação funcional do projeto.

4.1.1 Encoder Foram solicitados orçamentos para 20 empresas do ramo de encoder. Destas, 13

responderam ao orçamento. O encoder mais viável tecnicamente, de acordo com as especificações e de menor custo, foi da empresa Hohner de SP, cujas características técnicas podem ser observadas abaixo:

Características Mecânicas:

Peso: 0,4 kg Grau de proteção: IP54 Rotação máxima: 6000RPM Carga radial máxima: 15 kg Carga axial máxima: 15 kg

Características Elétricas:

Alimentação: 5 a 28 VCC Corrente total máxima: 80 mA Corrente máxima por saída: 20 mA Freqüência máxima: 130 kHz Temperatura de operação: - 10 a + 80 °C Pulsos por giro: 200

Figura 4.1: Encoder incremental da série 58 (HOHNER, 2009).

33

Este encoder tem índice de proteção IP 54, protegido contra respingos de produtos líquidos. Possui resolução de 200 pulsos/volta, estando acima de 160, a mínima necessária ao projeto. O cabo deste encoder é blindado, evitando ruídos eletromagnéticos presentes no ambiente industrial.

Para conexão ao microcontrolador, foi necessária a regulagem da tensão de transferência de dados de 12VCC do encoder, adequando à tensão nominal de 5VCC para o microcontrolador. Para a redução da tensão foi utilizado o regulador de tensão com um diodo zener.

Figura 4.2: Regulador de tensão 5V com zener

4.1.2 Microcontrolador Foi utilizado o microcontrolador PIC16F877A, devido a suas especificações técnicas

cumprirem os requisitos mínimos de projeto, como o número de entradas/saídas (E/S), interrupção, alimentação, memória de programa e dados e capacidade de processamento. O diagrama de pinos do microcontrolador PIC16F877A pode ser visto pela figura 4.3.

34

Figura 4.3: Diagrama de pinos do Microcontrolador PIC16F877A (MICROCHIP, 2001)

4.1.3 Sensor de Presença Foi implementado um sensor de barreira para identificar se há cera na máquina.

Utilizando para isto diodos emissores e receptores de infravermelho, um TIL32 e um TIL78, cujo projeto esta na figura 4.4.

Para haver uma estabilidade na leitura do microcontrolador referente ao nível lógico alto e nível lógico baixo, foi necessária a utilização de 3 resistores em série, totalizando 4 MΩ.

35

Figura 4.4: Circuito elétrico do sensor de barreira.

O sensor de barreira pode ser visto já implantado no protótipo na figura 4.5.

Figura 4.5: Imagem com detalhes do sensor de barreira para identificação da presença de cera e da sinalização do atuador de corte.

36

4.1.4 Atuador A sinalização do sistema de corte é representado pelo acendimento de um led, como

pode ser visto na figura 4.5.

4.1.5 Teclado O teclado utilizado é do tipo membrana, com superfície lisa selado, conforme figura

4.6.

Figura 4.6: Teclado de superfície lisa.

A tecla asterisco (“*”) representa a ação “Configuração”, utilizada para alterar a medida de corte e a quantidade. A tecla “#” representa a ação “Enter”, servindo como confirmação da medida ou quantidade digitada.

Figura 4.7: Circuito elétrico de testes montado no Proteus 7.0.

Como pode ser acompanhado na figura 4.7, foi colocado um resistor de 10kΩ em

cada pino do microcontrolador que é conectado ao teclado e que tem a função de entrada, feito isto para garantir o nível lógico baixo (0V) caso a tecla de leitura não tenha sido pressionada. Quando a tecla é pressionada e a leitura referente a ela é feita, é observada uma tensão de aproximadamente 4,89 V na entrada referente a ela, o que representa nível lógico alto.

37

4.1.6 Display O display LCD presente no projeto funciona por nible, sendo necessária apenas a

conexão dos 4 bits mais significativos do barramento de dados, ao invés dos 8 nominais, como pode ser visto na figura 6.4.

4.1.7 Fontes de alimentação O sistema desenvolvido pode ser alimentado com uma ou com duas fontes, conforte

a escolha por meio de uma chave seletora na placa de circuito impresso, observada na figura 4.8.

Tanto a alimentação 1 como a alimentação 2 é de 12VCC.

A Alimentação 1 serve para o circuito em geral. Após alimentar o encoder com 12VCC, ela passa por um regulador de tensão (KA7805) que deixa a Tensão em 5VCC para alimentar o microcontrolador, leds, e demais componentes do sistema.

O KA7805 tem uma corrente máxima de saída de 2,2 A.

A alimentação 2 serve para o motor principal, que funciona com 12VCC.

Se está selecionado apenas para uma alimentação (alimentação 1), é ela que também alimenta o motor principal.

A alimentação 1 provem de uma fonte de computador, modelo AT, de 250W.

A alimentação 2 provem de uma fonte chaveada, com entrada de 100 até 240 VAC, 50/60 Hz, 0,2A. E saída de 12 VCC, 1,5 A.

4.1.8 Acionamento do motor Para o microcontrolador PIC efetuar o controle do motor principal, que movimenta

toda a máquina, foi necessário o desenvolvimento de um sistema de potencia, onde foi utilizado o TIP122, que é um transistor NPN com ganho típico hFE de 2500, corrente máxima continua de 5,0A, e de pico de 8,0A.

Foi desenvolvido um sistema para evitar ruídos que estavam presentes no circuito, conforme pode ser observado na figura 4.8. Existe um capacitor de 100nF e um resistor de 10kΩ em paralelo entre a saída do PIC com o terra. Em paralelo com o motor, está um diodo invertido, para evitar contra tensões.

38

Figura 4.8: Circuito elétrico de proteção e acionamento do motor.

4.2 Máquina O protótipo mecânico do projeto, como pode ser visto na figura 6.3, foi

desenvolvido em conjunto com o engenheiro responsável, e apoio de um profissional da área de mecânica.

4.2.1 Botão de emergência Existe um botão de emergência, para caso ocorra qualquer problema, como por

exemplo: alguém colocar a mão dentro da máquina, ou ela começar a enrolar a cera nos cilindros, ou qualquer coisa necessitando que o funcionário queira que a máquina pare instantaneamente. Este botão pode ser visto na figura 6.3.

O seu funcionamento consiste em cortar a energia do motor principal. Para fazer a máquina voltar a funcionar, basta pressionar o botão novamente.

4.3 Software O firmware presente no microcontrolador PIC foi desenvolvido no software PIC C

Compiler CCS, versão 4.074.

Após o tratamento do sinal proveniente do encoder, ele é conectado à entrada de interrupção externa do microcontrolador. Foi implementada uma função para tratamento manual desta interrupção, conforme pode ser visto a seguir:

#int_global

void trata_int() {

salva_contexto();

if(bit_test(INTCON,2)){ //IntCon

atualizaTimer0();

#asm

39

BCF 0x0B,2

#endasm

}

restaura_contexto();

}

Ao ocorrer uma interrupção é chamada esta função, que salva os dados processados no momento, verifica se a interrupção é do tipo externa, e chama a função atualizaTimer0(), que pode ser vista a seguir:

#inline

void atualizaTimer0() {

if(qndeBitPassou >= medidaBit){

if(medidaBit >= 256){

set_timer0(0);

qndeBitPassou = 256;

}

else{

set_timer0(256 - medidaBit);

qndeBitPassou = medidaBit;

}

realizaCorte();

}

else{

if((medidaBit - qndeBitPassou) > 256){

set_timer0(0);

qndeBitPassou += 256;

}

else{

set_timer0(256 - medidaBit);

qndeBitPassou += (medidaBit - qndeBitPassou);

}

}

}

Nesta função, é verificada se a quantidade de pulsos gerados pelo encoder, desde o último comando para execução de corte, é igual a quantidade necessária para realizar outro corte, caso positivo, é acionado o corte por meio da função realizaCorte(). Como

40

se está utilizando a interrupção Timer 0, que só vai até 256 bits, é utilizada uma variável para guardar a quantidade de bits correspondentes a quantidade de cera que já passou.

Na função realizaCorte(), é somado 1 a variável correspondente a quantidade de lâminas que foram produzidas, é ativo a saída para realizar o corte, e é informado ao sistema que o corte está ativo.

Fora esta função de interrupção, o microcontrolador tem um fluxo de dados que pode ser visualizado na figura 4.9.

Na figura 4.10 pode ser analisado o fluxograma do software no microcontrolador no modo configuração.

Figura 4.9: Fluxograma do software, com a inicialização e o modo funcionando.

41

Figura 4.10: Fluxograma do software, com o modo configuração.

Caso o sistema não se encontre no modo configuração, ele permanece rodando constantemente (conforme pode ser acompanhado figura 4.9) uma sequência de análises:

Verifica-se a existência de cera na máquina: é confirmado 3 vezes que existe cera, para garantir a veracidade do mesmo, evitando falhas. Como a velocidade do processamento em relação a máquina (20RPM) é muito maior, não há problema de atrasos nesta verificação. Se houver cera, é acionado o led verde referente ao mesmo, caso contrário, é acionado o led vermelho (sem cera). Conforme o código a seguir:

if(!input(sensor)) { //entra se não tiver cera na máquina

if(tempSensor >= 2){

qndeBitPassou = 0;

output_high(led2); //liga o led vermelho (sem cera)

output_low(led); //desliga o led verde (com cera)

}

else{

tempSensor++;

}

}

42

else { //entra se tiver cera na máquina

if(tempSensor <= 0){

output_low(led2); //liga o led vermelho (sem cera)

output_high(led); //desliga o led verde (com cera)

}

else{

tempSensor--;

}

}

É Verificado se o corte está ativo: Caso o corte já tenha sido completado, o mesmo é desligado e é enviada pela serial a medida da lâmina produzida.

if(corteAtivo) { //entra caso o corte estiver ativo

if(timeSaida == 0){

sprintf(strMedidaMM,"%ld" ,medidaMM);//conversão da medida

} //de corte para string

timeSaida++;

if(timeSaida == 3) {

corteAtivo = 0;

timeSaida = 0;

output_low(saida); //desliga o corte

delay_ms(20);

puts(strMedidaMM);//envio da medida pela serial

delay_ms(20);

}

}

Atualiza-se os dados referentes a produção expostos no display LCD, que é a medida do corte atual e a quantidade de lâminas produzidas.

lcd_escreve('\f'); //apaga LCD

printf(lcd_escreve, "Medida: %Lu mm", medidaMM);

lcd_escreve('\n'); //nova linha do LCD

printf(lcd_escreve, "Produzidas: %Lu", laminasProcessadas);

É aguardado um tempo para a atualização do Display LCD:

delay_ms(180) //espera 180 ms

Caso o botão Configurações “*” esteja pressionado, ou a quantidade de

lâminas solicitadas à produção já tenham sido feitas, o sistema é direcionado para a função de Configuração do sistema (modoConf()).

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if(input(pin_b7) || (laminasProcessadas >= quantidadeLaminas)){ //entra se pressionado o botão “*” ou

//finalizada a quantidade de lâminas solicitadas.

modoConf();

}

A função modoConf(), conforme pode ser acompanhado na figura 4.10, realiza as seguintes funções:

Desliga o motor principal da máquina. Solicita ao Usuário uma nova medida; conforme o usuário vai digitando os

números, eles vão aparecendo no display LCD e compondo a medida. É necessário 3 dígitos para formar a medida, que se encontra em milímetros. Neste momento o botão Configurações “*” não funciona mais, e o botão

Enter “#” só tem ação após o usuário ter informado os 3 dígitos. Caso o usuário digite 4 dígitos, a medida é reiniciada, solicitando novamente 3 dígitos. Este número não tem restrições de valores, podendo chegar até 999, representando 99,9 cm.

É chamada a função calculaMedida(), que realiza o cálculo referente à quantidade de pulsos necessários para realizar o corte daquela medida.

É chamada a função modoConfQuantidade(), que solicita ao usuário a quantidade de lâminas a serem produzidas. Número também composto por 3 dígitos, com as mesmas regras e interações que o modo de solicitação da medida do corte.

O motor principal da máquina é ligado, dando funcionamento ao sistema.

O cálculo referente à quantidade de pulsos necessária para realizar o corte de uma certa medida, é expresso pela fórmula a seguir:

𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎𝐵𝑖𝑡 = (𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜𝑠𝑃𝑜𝑟𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎

(𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 ∗ 𝑃𝑖)) ∗ 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎𝑀𝑀

Em que:

medidaBit é a quantidade de bits provenientes do encoder que representa a medida de corte;

pulsosPorVolta é a quantidade de pulsos que o encoder gera para que o cilindro efetue uma volta;

diametroCilindro é o diâmetro do cilindro por onde a cera irá passar.

Pi é a constante 3,14159265;

medidaMM é a medida em milímetros da medida de corte;

4.3.1 Varredura do teclado Para saber qual a tecla pressionada, a função varre_teclas() realiza uma varredura no

teclado, seguindo a ordem da tabela 4.1.

44

Tabela 4.1: Seqüencia que é realizada a varredura das teclas.

Ordem de leitura: Prioridade: Tecla: Código da Tecla:

1° 11° 3 3

2° 10° 6 6

3° 9° 9 9

4° 8° # 13

5° 7° 2 2

6° 6° 5 5

7° 5° 8 8

8° 4° 0 0

9° 3° 1 1

10° 2° 4 4

11° 1° 7 7

Pode-se perceber que a tecla Asterisco “*” não participa desta varredura, pois sua leitura ocorre diretamente no seu pino correspondente.

4.4 Placa Antes da placa de circuito impresso final ser projetada, o circuito eletrônico foi

implementado e testado no programa ISIS Professional Proteus 7.0, conforme pode ser visto pela figura 6.4.

Após as simulações do funcionamento, foi projetada uma placa de circuito impresso para o projeto, como é mostrado na figura 4.11:

45

Figura 4.11: Placa de circuito impresso, com detalhes das conexões.

46

CAPÍTULO 5 – VALIDAÇÃO E RESULTADOS

5.1 Testes Foram realizados testes com o sistema, por meio de folhas de papel que

representavam a cera, como é visto na figura 5.1.

Figura 5.1: Testes com o sistema onde uma folha de papel representava a cera.

A cada vez que o atuador era acionado, foi marcado na folha de papel, obtendo os seguintes resultados:

Tabela 5.1: Testes realizados com a máquina

Valor programado: 10 cm 25 cm

1° medida 12 cm 28,5 cm

2° medida 11,5 cm 28 cm

3° medida 11,5 cm 28,5 cm

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A partir deste teste, foi possível perceber que o método utilizado para efetuar o teste não foi de extrema precisão, pois foi influenciado pela incerteza do operador das medidas. Entretanto pode-se observar uma boa repetibilidade nas medidas.

Espera-se que com o sistema de corte na versão final, haja uma melhor precisão, uma vez que quando o sistema de corte for acionado, ele efetuará o corte da cera instantaneamente, não incorrendo em variações nas dimensões programadas.

5.2 Custos Aqui se encontram os custos totais calculados se este projeto fosse realmente

desenvolvido em uma empresa, contando com custos de CEO, Gerente de Projeto, Engenheiro, Equipamentos, Software, Insumos, Insumos Aplicados, Documentação e Impostos.

Tabela 5.2: Custos totais para desenvolvimento do projeto.

R$ Total

Custo Mão de Obra R$ 36.620,00

Equipamentos R$ 5.841,00

Softwares R$ 2.847,00

Insumos R$ 19.179,30

Insumos Aplicados R$ 1.144,80

Documentação R$ 318,00

Total: R$ 66.010,10

+ Impostos 35,7 % R$ 36.649,46

Total do Projeto R$ 102.659,56

Maiores detalhes destes custos podem ser vistos na tabela 6.1 e tabela 6.2.

O custo para desenvolver o projeto, como aconteceu, consiste do custo com Insumos Aplicados e o Custo com a Documentação, resultando um total de R$ 1.462,80.

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CAPÍTULO 6 - CONCLUSÃO

O sistema de controle para realização do corte efetua o cálculo das dimensões das lâminas por meio das medições de pulsos provenientes do encoder realizando o corte automaticamente.

Apesar das medidas com erro absoluto maior que o desejável (0,5 cm), o erro relativo foi igual ou menor a 0,5 cm, com boa repetibilidade nas medidas, indicando um erro no processo de medida, relacionado principalmente ao método e a falta do elemento eletropneumático de corte que efetuaria os cisalhamentos de forma rápida e precisa.

Alguns elementos mecânicos da eleboração do protótipo devem ser melhorados, contribuindo para a precisão das medidas e cortes das lâminas.

Problemas encontrados:

Foram identificados problemas com ruídos no sistema gerados pelo motor e pelas engrenagens, tornando o sistema instável, mas que foram corrigidos;

Outra barreira encontrada foi no desenvolvimento das partes mecânicas do projeto, já que não é um foco do curso a mecânica;

Sugestões de Implementação:

Fica como sugestão de implementações futuras o acionamento de uma válvula eletropneumática para realizar o corte das lâminas;

Desenvolvimento de um software de gerenciamento da produção via computador;

O projeto aqui desenvolvido é simulado em um protótipo mecânico, com motor, engrenagens e peças representando a máquina real, mas são diferentes. Para a implantação deste projeto na empresa, deverá ser feito um controle de potência para o motor AC da máquina alveoladora, dentre demais peças, como engrenagens especificas para a máquina.

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REFERÊNCIAS

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DUARTE, Renata Barbosa de Araújo. Histórias de sucesso: agronegócios: apicultura. 1. Ed. Brasília: SEBRAE, 2006.

NICOLOSI, Denys Emílio Campion, Bronzeri, Rodrigo Barbosa. Microcontrolador 8051 com linguagem C: prático e didátido: família AT89S8252 atmel. 2. ed. São Paulo: Érica, 2008.

SILVA JÚNIOR, Vidal Pereira da. Aplicações Práticas do Microcontrolador 8051. 7. ed. São Paulo: Érica, 1998.

PINHO FILHO, Rubens. Apicultura (Coleção Agroindústria, v. 10) / Rubens de Pinho Filho – Cuiabá: SEBRAE/MT, 1997.

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APILANI. Imagem do Cortador Automático de Cera Tamanho Padrão Langstroth. Disponível em: <http://www.apilani.com.br/img/img_apicultura_cera_07.jpg>. Acesso em: novembro de 2009.

WINSTAR. Datasheet do display LCD WH1602A 16x2. Disponível em: <http://www.winstar.com.tw/products_detail_ov.php?lang=pt&ProID=21>. Acesso em: novembro de 2009.

50

ALIBABA. Imagem de Display LCD 16x2. Disponível em: <http://img.alibaba.com/img/buyoffer/102454197/DISPLAY_LCD_2X16_AND_4X40_BACK_LIGHT.jpg>. Acesso em: novembro de 2009.

HOHNER. Datasheet da Série 58 de encoder incremental. Disponível em: <http://www.hohner.com.br/serie58.pdf>. Acesso em: novembro de 2009.

MICROCHIP, Technology. Datasheet do Microcontrolador PIC16F87X, 2001. Disponível em: <http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30292c.pdf> Acesso em: novembro de 2009.

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GUILIANI. Apiários Guiliani. Nossos Produtos > Cera. Disponível em: <http://paty.guiliani.vilabol.uol.com.br/produtos.htmlss>. Acesso em: outubro de 2009.

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CICCO, Lúcia Helena Salvetti De (Diretora de Conteúdo e Editora Chefe). As abelhas e a História. Disponível em: <http://www.saudeanimal.com.br/abelha0.htm>. Acesso em: outubro de 2009.

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GLOSÁRIO

Alvéolo: cada uma das células que arranjam o favo. Tem formato hexagonal e são construídos de cera de abelha. Os alvéolos são utilizados para armazenamento de mel, pólen e para o desenvolvimento das larvas de zangões e operárias.

Cera: resina produzida pelas abelhas para a construção dos favos.

Apiário: conjunto de colméias.

Caixa: nome dado à colméia construída pelo homem.

Cera alveolada: lâmina de cera prensada, que apresenta de ambos os lados o relevo dos alvéolos, que servirá de guia para as abelhas construírem os favos. A cera alveolada economiza grande trabalho das abelhas, liberando-as para outras atividades inclusive a produção de mel.

Colméia mobilística: o tipo de caixa empregada pelos apicultores, constituída de peças móveis, o que facilita o seu manejo.

Favos: conjunto de alvéolos, construídos em cera onde se desenvolvem as larvas de operárias e zangões e utilizados para armazenamento de mel e pólen.

Glândulas cerígenas: responsáveis pela produção de cera.

Operárias: são as abelhas responsáveis por todos os trabalhos de higiene da colméia, coleta de alimentos, construção dos favos, alimentação da rainha e dos zangões e da defesa da família. São denominadas, conforme a idade e respectiva atividade desenvolvida: faxineiras, nutrizes, engenheiras e campeiras. Vivem em torno de 30 dias.

Zangões: são os machos das diversas espécies de abelhas sociais. Caracteriza-se pelo porte superior às operárias e pela ausência de ferrão. Alheio às atividades de manutenção da colméia, não produz mel e possui apenas papel reprodutor.

Incrustação: Ato de “colar” a cera alveolada nos caixilho por meio de cera de abelha quente.

Aramação: Ato de colocar arame no meio dos caixilhos, para ser colocada posteriormente a cera alveolada.

Centrifugação: Ato de centrifugar os caixilhos, para que seja retirado o mel dos alvéolos.

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APÊNDICE A – ARTIGO

SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE CORTE PARA PRODUÇÃO DE LÂMINAS ALVEOLADAS PARA COLMÉIAS APÍCOLAS

Joel Eduardo Matschinske Köster, Amarildo Reichel (orientador)

Universidade Positivo

Rua Professor Pedro Viriato Parigot de Souza, 5300, Campo Comprido – Curitiba

[email protected]

Resumo. Este projeto apresenta o desenvolvimento de um sistema de automação industrial aplicada em uma máquina alveoladora de cera de abelha, destinada a realizar o controle do corte. Este sistema foi desenvolvido com base em um microcontrolador de 8 bits e interfaces com o usuário por meio de um teclado de membrana e display de cristal líquido de 16 colunas por 2 linhas. Pelo teclado é realizada a programação do tamanho das placas de cera a serem produzidas sendo visualizadas as informações e opções por meio do display LCD. Um encoder incremental de uso industrial envia pulsos ao microcontrolador que executa o cálculo do comprimento das placas alveoladas, enviando um sinal digital ao atuador eletropneumático para a realização do corte de cada placa de acordo com o tamanho programado. O sistema também permite a conexão

serial com computadores do sistema corporativo da empresa, para futuro gerenciamento da produção.

Palavras-chave: Lâminas alveoladas, cera de abelha, automação industrial, encoder, microcontrolador.

Abstract: This project presents the development of an industrial automation system implemented in a machine honeycomb beeswax, aimed at achieving control of the court. This system was developed based on an 8-bit microcontroller and interfaces with the User via a membrane keypad and liquid crystal display 16 columns by 2 rows. The keyboard is done programming the size of the plates of wax to be produced and displayed information and options via the LCD display. An incremental encoder for use in industry sends pulses

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to the microcontroller that performs the calculation of the length of the plates with cells, sending a digital signal to the electropneumatic actuator to achieve the cutting of each plate according to the size set. The system also allows the serial connection to the computer system of corporate business for the future management of the production.

1. INTRODUÇÃO

Para a criação de abelhas por meio de caixas, é necessária a utilização de lâminas alveoladas de cera de abelha em cada caixilho, facilitando o processo de produção de mel.

Este projeto propõe automatizar o processo industrial, otimizando a produção e reduzindo custos referentes a uma máquina alveoladora de cera de abelha, pertencente a empresa KM Apicultura.

2. DESENVOLVIMENTO

2.1. A empresa

No ano de 1998, a empresa KM Apicultura, localizada em Ijuí/RS, adquiriu maquinário necessário para alveolação de lâminas destinadas a colméias apícolas. Desde então, todos os processos referentes a esta máquina tem se mantido os mesmos, desde o processo de derretimento da cera de abelha, até o processo de empacotamento das lâminas prontas. O processo de corte do comprimento das lâminas tem sido feito manualmente, por meio de estilete. Este trabalho árduo requer que a máquina seja sempre parada para efetuar a retirada do rolo de lâmina a ser cortada; requer mão de obra especializada; gera perdas na

produção causadas por este procedimento de corte manual, levando a uma menor lucratividade para a empresa.

2.2. A Alveolação

A alveolagem é obtida por meio da passagem de lâminas lisas de cera em cilindros ou prensas com as matrizes dos hexágonos dos alvéolos, cuja imagem se imprime em relevo nas folhas lisas de cera recém-fabricadas (COUTO, 1996).

As vantagens do uso da cera alveolada são: limitação do nascimento de zangões, as operárias não perdem tempo e mel na construção da base do favo e, com a posterior aramação e incrustação, os favos ficam mais resistentes para transporte e centrifugação (COUTO, 1996).

2.3. O Objetivo

O objetivo do projeto foi o desenvolvimento de um sistema automático de monitoração e corte de placas alveoladas que pudesse ser implantado posteriormente nesta máquina alveoladora de lâminas para colméia apícola. Este sistema tem a função de controlar um dispositivo atuador eletropneumático para realizar o corte das lâminas produzidas. A medida desejada para o corte e a quantidade de lâminas a ser produzidas é informada ao sistema antes do início do processo, por meio de um teclado, e pode ser conferida em um display LCD. A aferição de material passante (cera laminada) na máquina é feita por meio de um encoder acoplado ao eixo dos rolos pressores que impulsionam este material.

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2.4. Benefícios para a empresa

Não será necessário a cada 10 minutos desligar a máquina para efetuar a retirada das tiras de lâminas alveoladas, ficando a máquina 1 minuto parada, representando aproximadamente 10% de perda de tempo neste processo.

Com o ganho de tempo, a empresa poderá produzir mais cera nestes 10% de tempo que irá adquirir, podendo aumentar sua clientela, já que a demanda no mercado é grande em certas épocas do ano.

Terá redução de 1 funcionário neste processo produtivo, sendo necessário um funcionário para controlar a bobina de cera lisa que entra no cilindro alveolador, e outro para juntar as lâminas cortadas no final da máquina. Desta forma, a redução de 3 funcionários para 2, representará uma economia de 33,3% com mão de obra referente a este sub-processo.

Com a redução de mão de obra de 33,3% neste sub-processo, a empresa terá um custo menor de produção, podendo diminuir o preço final do produto, um grande diferencial no mercado, ou manter o mesmo preço, obtendo uma lucratividade maior.

Evitar-se-á a perda de 7,5% de cera alveolada que atualmente é gerado pelo processo de corte manual da lâmina.

Com a redução de custo para reprocessar 7,5% da produção, novamente o custo final do produto diminuirá, levando a empresa a optar pelas opções de melhoria acima citados.

Além destes benefícios, este novo sistema será um diferencial para a imagem da empresa.

2.5. Implementação

Foi utilizado o microcontrolador PIC16F877A, devido a suas especificações técnicas cumprirem os requisitos mínimos de projeto, como o número de entradas/saídas (I/O), interrupção, alimentação, memória de programa e dados e capacidade de processamento.

Para o microcontrolador PIC efetuar o controle do motor principal, que movimenta toda a máquina, foi necessário o desenvolvimento de um sistema de potencia, onde foi utilizado o TIP122, que é um transistor NPN com ganho típico hFE de 2500, corrente máxima continua de 5,0A, e de pico de 8,0A.

Foi implementado um sensor de barreira para identificar se há cera na máquina. Utilizando para isto diodos emissores e receptores de infravermelho, um TIL32 e um TIL78.

Este encoder tem índice de proteção IP 54, protegido contra respingos de produtos líquidos. Possui resolução de 200 pulsos/volta. Para conexão ao microcontrolador, foi necessária a regulagem da tensão de transferência de dados de 12V do encoder, adequando à tensão nominal de 5V para o microcontrolador.

O display LCD presente no projeto funciona por nible, sendo necessária apenas a conexão dos 4 bits mais significativos do barramento de dados, ao invés dos 8 nominais.

O teclado utilizado é do tipo membrana, com superfície lisa selado. Tem as mesmas teclas que os de telefones públicos, com os números (0-9), “*” e “#”.

A tecla asterisco (“*”)

representa a ação “Configuração”,

utilizada para alterar a medida de corte

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e a quantidade. A tecla “#” representa a

ação “Enter”, servindo como

confirmação da medida ou quantidade digitada.

Existe um botão de emergência, para caso ocorra qualquer problema, como por exemplo: alguém colocar a mão dentro da máquina, ou ela começar a enrolar a cera nos cilindros, ou qualquer coisa necessitando que o funcionário queira que a máquina pare instantaneamente.

O protótipo mecânico do projeto, como pode ser visto na figura 2.1, foi desenvolvido em conjunto com o engenheiro responsável, e apoio de um profissional da área de mecânica.

Figura 2.1: Imagem geral do projeto.

O firmware presente no microcontrolador PIC foi desenvolvido no programa PIC C Compiler CCS, versão 4.074.

Caso o sistema não se encontre no modo configuração, ele permanece rodando constantemente uma seqüência de análises:

• Verifica-se a existência de cera na máquina;

• É Verificado se o corte está ativo;

• Atualiza-se os dados referentes a produção expostos no display LCD;

• É aguardado um tempo para a atualização do display LCD:

• Caso o botão Configurações “*”

esteja pressionado, ou a quantidade de lâminas solicitadas à produção já tenham sido feitas, o sistema é direcionado para a função de Configuração do sistema;

A função de configuração do sistema realiza o seguinte:

• Desliga o motor principal da máquina;

• Solicita ao Usuário uma nova medida (figura 2.2);

Figura 2.2: Display LCD solicitando nova medida.

• Realiza o cálculo referente à quantidade de pulsos necessários para realizar o corte daquela medida;

• Solicita a quantidade de lâminas a serem produzidas.

• Liga o motor principal da máquina.

A placa de circuito impresso desenvolvida pode ser vista na figura 2.3.

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Figura 2.3: Placa de Circuito impresso com detalhes das conexões.

2.5. Conclusão

O sistema de controle para realização do corte efetua o cálculo das dimensões das lâminas por meio das medições de pulsos provenientes do encoder realizando o corte automaticamente.

Problemas encontrados:

Foram identificados problemas com ruídos no sistema gerados pelo motor e pelas engrenagens, tornando o sistema instável, mas que foram corrigidos;

Outra barreira encontrada foi no desenvolvimento das

partes mecânicas do projeto, já que não é um foco do curso a mecânica;

Sugestões de Implementação:

Fica como sugestão de implementações futuras o acionamento de uma válvula eletropneumática para realizar o corte das lâminas;

Desenvolvimento de um software de gerenciamento da produção via computador;

O projeto aqui desenvolvido é simulado em um protótipo mecânico, com motor, engrenagens e peças representando a máquina real, mas que são diferentes. Para a implantação deste projeto na empresa, deverá ser feito um controle de potência para o motor AC da máquina alveoladora, dentre demais peças, como engrenagens especificas para a máquina.

3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

COUTO, Regina Helena Nogueira. Couto, Leomam Almeida. Apicultura: Manejo e Produtos. 1. ed. Jaboticabal – SP – FUNEP: [s.n.], 1996

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APÊNDICE B – MANUAL

Inicialmente deve ser analisada se será utilizada uma ou duas fontes, selecionando na chave presente na placa do projeto.

Após o circuito estar alimentado, o sistema será inicializado, informando o decorrer da inicialização ao usuário por meio do display LCD.

Logo que o sistema ser inicializado, ele estará configurado para uma medida padrão, de 42 cm, referente ao modelo de caixa Langstroth. A quantidade configurada será de 999 lâminas. O sistema estará operando normalmente.

Se o usuário desejar mudar as configurações da máquina durante o processo, basta apertar a tecla “*”, que representa a função configuração. Será solicitado ao usuário que digite a medida do corte a ser produzida (figura 1), devendo esta ser em milímetros,

Figura 1: Solicitação do display para que seja inserida uma nova medida de corte.

O usuário deve digitar a nova medida, composta por três teclas. Caso o usuário erre na digitação, poderá reiniciar a medida estourando o limite das três teclas a serem digitadas.

Ao usuário terminar de digitar a nova medida, e conferir para ver se está certa, ele pode apertar a tecla “#”, que corresponde a função “Enter”.

Será solicitado ao usuário a quantidade de lâminas a serem produzidas, conforme pode ser acompanhado na figura 2, novamente necessitando de três dígitos para compor o número final, e com a função de reiniciar o número exposto estourando o limite de três teclas a serem digitadas. Necessitando pressionar a tecla Enter para concluir novamente.

Figura 2: Solicitação do display para que seja inserida uma nova quantidade de lâminas a serem produzidas.

A máquina estará funcionando normalmente a partir dai, podendo ser colocada cera alveolada no cilindro alveolador, que o sistema cortará automaticamente as lâminas.

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Durante o funcionamento normal da máquina, pode ser acompanhada no display LCD a medida do corte e a quantidade de lâminas que já foram produzidas nesta medida, conforme é visto um exemplo na figura 3.

Figura 3: Exposição ao usuário da medida de corte atual e da quantidade de lâminas já produzidas referentes a esta configuração

Se o usuário desejar parar a máquina instantaneamente, basta ele apertar o botão de emergência, que a máquina será travada. Para fazer a máquina voltar a funcionar, basta apertar este botão novamente.

Caso ocorra algum problema com o sistema, como por exemplo ser verificado no display dígitos fora do padrão, necessita-se que o sistema seja reiniciado. Para isto basta apertar o botão que se encontra no lado esquerdo da caixa de comando, conforme é visto na figura 4.

Figura 4: Detalhe do botão Reset.

Se as bobinas de torque começar a perder forças, o sistema começar a travar ou a reiniciar, será necessário que o usuário verifique o alinhamento das engrenagens. Se isto não resolver o problema, caso o sistema esteja alimentado somente com uma alimentação, propõe-se a alimentação com 2 fontes, caso contrário, propõe-se substituir a fonte do motor por uma fonte de maior potência.

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APÊNDICE C – DIAGRAMAS

Figura 6.1: Dois Funcionários trabalhando na máquina alveoladora de cera de abelhas na empresa KM Apicultura

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Figura 6.2: Imagem geral do projeto

Figura 6.3: Imagem superior do protótipo do projeto, com detalhe do botão de emergência

61

Figura 6.4: Testes do circuito eletrônico do projeto no software ISIS Professional Proteus 7.0.

62

Figura 6.5: Protótipo eletrônico em caixa de acrílico.

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Tabela 6.1: Custos para desenvolvimento do projeto.

Quantidade R$ Unitário R$ Total

Custo Mão de Obra

CEO 80 109,00R$ 8.720,00R$

Gerente de Projetos 160 63,50R$ 10.160,00R$

Engenheiro 570 30,00R$ 17.100,00R$

Laboratorista 160 4,00R$ 640,00R$

Sub total 109,00R$ 36.620,00R$

Equipamentos

Osciloscópio 9 410,00R$ 3.690,00R$

Fonte 9 140,00R$ 1.260,00R$

Multímetro 9 41,00R$ 369,00R$

Gravador 9 58,00R$ 522,00R$

Sub total 5.841,00R$

Softwares

Windows/Office 9 167,00R$ 1.503,00R$

Project 9 83,50R$ 751,50R$

Visual 9 50,00R$ 450,00R$

Orcad 15 1,90R$ 28,50R$

Proteus 20 5,70R$ 114,00R$


Insumos

Laboratório 9 280,00R$ 2.520,00R$

Mobiliário 9 416,50R$ 3.748,50R$

Computador 9 166,50R$ 1.498,50R$

Notebook 9 291,50R$ 2.623,50R$

Ferramentas 9 60,00R$ 540,00R$

Água 9 50,00R$ 450,00R$

Luz 9 100,00R$ 900,00R$

Telefone + Celular 9 100,00R$ 900,00R$

Internet (banda Larga) 9 60,00R$ 540,00R$

Deslocamento 9 384,00R$ 3.456,00R$

Viagem 4 100,00R$ 400,00R$

Frete compras 200,00R$

Insumos Aplicados 1.144,80R$

Documentação 318,00R$


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Tabela 6.2: Cont. custos para desenvolvimento do projeto.

Insumos Aplicados Quantidade R$ Unitário R$ Total

Encoder 1 325,50R$ 325,50R$

Motor 1 35,00R$ 35,00R$

Microcontrolador 3 15,10R$ 45,30R$

Máquina - protótipo 1 100,00R$ 100,00R$

Display LCD 1 28,00R$ 28,00R$

Gravador PIC 1 135,00R$ 135,00R$

Fonte 1 50,00R$ 50,00R$

Percloreto 1 11,30R$ 11,30R$

Teclado 3 4,90R$ 14,70R$

Componentes 300,00R$

Equipamentos em Geral 100,00R$


Documentação Quantidade R$ Unitário R$ Total

Cópias 1500 0,10R$ 150,00R$

Encadernação 4 40,00R$ 160,00R$

DVD 4 2,00R$ 8,00R$

Sub total 318,00R$

Custo 66.010,10R$

Impostos 35,70% 36.649,46R$

Total Projeto 102.659,56R$

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ANEXO A – DATASHEET

A seguir pode ser visto a documentação referente ao encoder utilizado, da série 58, proveniente do site da empresa Hohner, <http://www.hohner.com.br>.

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Documents

Sistema de controle automático de corte para produção ... · Coordenador do Curso de Engenharia da Computação: ... Placa de circuito impresso, ... Este projeto apresenta o desenvolvimento