Chuveiro microcontrolado

Filipe José Carretero

José Marcio S. Cavalcante Marcelo de Oliveira Olavo

Ubirajara Silva Machado

Professor Orientador Salomão Choueri Junior

São Caetano do Sul / SP 2012

TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM ELETROELETRONICA

Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO

Etec “JORGE STREET”

CHUVEIRO MICROCONTROLADO

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como pré-requisito para obtenção do Diploma de Técnico em Eletroeletrônica.

São Caetano do Sul / SP 2012

AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus por nos abençoar neste projeto e

também aos nossos familiares que nos apoiaram e também a todo corpo docente de

professores que nos ajudam nesta realização.

RESUMO

Automatizar um chuveiro elétrico usando um microcontrolador que irá

processar todas suas funções e modernizar o chuveiro usando um sensor ótico para

Liga/Desliga e controle de temperatura, assim tento um projeto totalmente prático.

Palavras-chave: Sensor ótico, Microcontrolador, Chuveiro.

Lista de Figuras Pagina

Figura 1-Pesquisa ....................................................................................................... 9

Figura 2-Custos ........................................................................................................... 9

Figura 3-Banho .......................................................................................................... 11

Figura 4-Relogio ........................................................................................................ 12

Figura 5-Meio Ambiente ............................................................................................ 13

Figura 6-Comando Elétrico........................................................................................ 14

Figura 7-Placa eletronica em 3D ............................................................................... 15

Figura 8-Desenho da placa eletrônica ....................................................................... 16

Figura 9-Desenho elétrico ......................................................................................... 17

Figura 10-Fluxograma ............................................................................................... 18

Figura 11-Desenvolvimento....................................................................................... 19

Figura 12-Montagem ................................................................................................. 20

Figura 13-Caixa ......................................................................................................... 21

Figura 14-Testes ....................................................................................................... 22

Figura 15-Placa Eletrônica ........................................................................................ 23

Figura 16-Acabamentos ............................................................................................ 24

Figura 17-Acabamentos ............................................................................................ 25

Figura 18-Acabamentos Finais .................................................................................. 26

Figura 19-Acabamentos Finais .................................................................................. 27

Figura 20-Finalização do Projeto ............................................................................... 28

Figura 21-Adequação de Cabos ................................................................................ 29

Figura 22-finalizações ............................................................................................... 30

Sumário

1 – Introdução ............................................................................................................. 7

1.2 – Tema e delimitação ............................................................................................ 7

1.3 – Objetivo .............................................................................................................. 7

1.4 – Justificativa ......................................................................................................... 8

1.5 – Metodologia ........................................................................................................ 8

1.6 – Graficos de custos .............................................................................................. 9

1.7 – Fundação teórica ............................................................................................. 11

1.8 – Temporizadores ............................................................................................... 12

1.9 – Meio Ambiente ................................................................................................. 13

2 – Planejamento do projeto...................................................................................... 14

2.1 – Comando eletrico ............................................................................................ 14

2.2 – Placa eletrônica ................................................................................................ 15

2.3 – Circuito eletrico da placa eletrônica .................................................................. 16

2.4 – software do microcontrolador ........................................................................... 17

2.5 – fluxograma ........................................................................................................ 18

2.6 – Desenvolvimento do projeto ............................................................................. 19

2.7 – Montagem dos componentes .......................................................................... 20

2.8 – Caixa para deposito de agua ............................................................................ 21

2.9 – Testes do projeto .............................................................................................. 22

2.10 – Placa eletrônica .............................................................................................. 23

3 – Resultado obtido ................................................................................................. 24

3.1 – Detalhes ........................................................................................................... 25

3.2 –Acabamentos .................................................................................................... 26

3.3 – Acabamentos finais .......................................................................................... 27

3.4 – Acabamentos finais (modificação) ................................................................... 28

3.5 – Acabamentos final (adequação) ...................................................................... 29

3.6 _ Resultado obtido (testes) .................................................................................. 30

4 – Conclusão ........................................................................................................... 31

5 – Referencia ........................................................................................................... 32

6 – Apêndice ............................................................................................................. 33

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1-Introdução

Nosso projeto se trata de um chuveiro automatizado.

O grupo se reuniu e pensamos em várias ideias, discutimos sobre custos e

dificuldade dos projetos como mecânica, por exemplo.

Então decidimos fazer o projeto do chuveiro que envolve a matéria do nosso

curso como eletrônica de potência, sensores e microcontrolador.

A ideia inicial foi de um único sensor controlar tanto o liga/desliga como

também o controle de temperatura, este era nosso desafio ao longo do

desenvolvimento deste projeto, pensamos em usar um clp para isso, mas

pesquisamos preços e observamos que iria encarecer nosso projeto então

resolvemos fazer com o microcontrolador, no caso mais barato.

1.2-Tema e delimitação.

Chuveiro microcontrolado

No projeto usaremos um microcontrolador para efetuar todas as funções de

controle, tanto liga/desliga como controle de temperatura, para isto usamos um

sensor ótico de proximidade.

Então compramos um chuveiro integrado com eletrônica de potência junto

com um potenciômetro analógico, então retiramos este potenciômetro e adaptamos

um controle digital usando reles que será comandado pelo microcontrolador que já

estará com sua programação, que será acionado pelo sensor.

1.3-Objetivos – gerais e específicos(s)

Controle do chuveiro

Através de um único sensor realizará o controle de liga/desliga e também

controle de temperatura.

Isso se realizará desta forma:

- com uma aproximação breve de um segundo, o chuveiro liga.

- com uma aproximação durante três segundos a temperatura aumenta em cinco

etapas, caso essa aproximação pare, a temperatura para de aumentar.

- com outra aproximação de três segundos a temperatura diminui

-com uma aproximação breve de um segundo, o chuveiro desliga.

8

1.4-Justificativa

A justificativa de nosso projeto é a questão do custo e também porque

envolve o conteúdo de nosso curso como eletrônica de potencia, microcontrolador,

sensores, contadores e solenoides.

1.5- Metodologia

Em pleno século XXI a população brasileira não é conscientizada sobre a

importância da água.

Parece incrível quando falamos que nosso planeta é 75% de água, mas todo

esse recurso que parece incrível tem seus lados ruins, apenas 3% de toda essa

água é potável, significando que temos muito pouco desse liquido que precisamos

tanto para sobreviver.

Com isso nosso grupo que cursa o 4° módulo de Eletroeletronica pensamos

em fazer um projeto INOVADOR que estará ajudando o meio ambiente.

O foco principal desse projeto é a economia de água, pois nos dias de hoje os

brasileiros tem habito de ficar de 20 à 30 minutos no banho, sendo que órgãos

ambientais aconselham apenas 10 min.

Com uma base nesses dados podemos ver a eficiência de nosso projeto; em

um banho de apenas dez minutos gastaria cerca de 90 litros de água¹, fazendo os

cálculos o brasileiro gasta certa de 180 à 270 litros de água em um banho, sendo

que existem pessoas que tomam dois até mais por dia.

Conseguindo ver a eficiência de nosso projeto, decidimos fazer uma pesquisa

de campo para sabermos a aceitação do público.

9

Figura 1

Como podemos ver a grande maioria aceitaria o projeto, mas boa parte não

comprariam ele, em academias muitos donos se queixaram da quantidade de

produto que teria que comprar, ai entramos em outro dilema o preço, nosso projeto

tem como base o custo para venda de R$: 210,00 reais, sendo que um chuveiro

comum sairia R$:100,00 reais.

Figura 2

10

Previsão de custos.

- Componentes mecânicos e diversos.

Nomes: Preços:

Solenoide R$: 50,00

Marceneiro R$: 80,00

Caixa Steck R$: 33,00

Tubos de meia R$: 1,00

4 metros de Cabos de 4mm R$: 4,00

Espelhos e Tomadas R$: 4,00

4 rodinhas R$: 2,00

Conexão de redução R$: 2,00

Válvula de meia profilt R$: 10,00

3 cotovelos de meia R$: 1,50

Engate flexível de meia R$: 5,50

Acabamento Final R$:17,50

Total R$:268,00

- Componentes Eletrônicos.

Nomes: Preços:

Sensor ótico pepperl+Fuchs R$: 80,00

7 Leds R$:5,60

6 Relês Sun Hold Ras – 1210 R$12,00

5 Resistores de 9K1 R$:0,25

7 Diodos Zenner R$:21,00

16 Resistores de 10K R$: 0,80

Microcontrolador PIC R$: 20,00

5 conectores de duas vias R$:4,00

1 conector de três vias R$:1,00

4 Diacs R$: 0,80

Buzzer R$: 11,00

2 capacitores R$:0,60

1 Potenciômetro R$: 2,50

2 Disjuntor de 40A R$: 10,00

Chuveiro Zagonel R$: 99,00

Total R$: 268,55

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1.7 – Fundamentação Teórica

Chuveiros elétricos

Figura 3- Banho

Segundo pesquisas o chuveiro é responsável por 45%do consumo de energia de

uma residência, e isto pode aumentar ainda mais por existirem chuveiros cada vez

mais potentes ,Na década de 80,usava se chuveiros de 4400watts, hoje o mais

simples usado é de 5500watts a 8000watts.

Digamos que o consumo dobrou para cada residência, mas o problema maior é

consumidores mal informados ou leigos no assunto, compram chuveiros mais

potentes, substituindo o anterior danificado sem verificar cabos e disjuntores, os

primeiros problemas começam a aparecerem, por exemplo, o disjuntor desarmar,

contratam alguém que não entende do assunto que acaba substituindo este disjuntor

por um de maior potência para não desarmar mais, e não substitui os cabos

podendo causar aquecimento e também até incêndio na residência.

Com o aumento de potência do chuveiro este consumo de energia elétrica pode

aumentar de 10%a 15%a mais, resultando em prejuízos para o consumidor.

.

12

1.8 - Temporizadores

Figura 4 - Relógio

Temporizador em chuveiro tem sido uma forma de diminuir o consumo

de energia pela metade, também alvo de nosso projeto que tem o objetivo de

economia tanto de água como energia elétrica.

13

1.9 – Meio Ambiente

FIGURA 5-Meio ambiente

Nosso objetivo maior é a economia de aguá e energia elétrica ,preservando

com isso o meio ambiente.

14

2-Planejamento do projeto 2.1- Comando elétrico

FIGURA 6- Comando elétrico

15

2.2-Placa eletrônica

FIGURA 7- Placa eletrônica em 3D

16

FIGURA 8- Desenho da placa eletrônica

17

FIGURA 9- Desenho elétrico

2.3-Circuito elétrico da placa eletrônica

18

Start

Botão

Precionado?

Chuveiro

Ligado

Botão

Precionado por

mais de 1,5s

Última Operação

Aumentou

Temperatura?

Inicia Contador

de Tempo para

chuveiro Ligado

(lê Ajuste)

Liga Chuveiro

Desliga

Chuveiro

Aumento a

Temperatura do

Chuveiro

Gradativamente

Diminui a

Temperatura do

Chuveiro

Gradativamente

-Cancela

Temporização

-Tempo

Chuveiro=min

Não

Sim

Sim

Sim

Sim

Não

Não

Não

Interrupt

Chuveiro

Ligado?

Contador do

chuveiro Ligado

Estourou?

Toca Buzzer

por 5

segundos

Finais

Desliga o

chuveiro

Sim

Sim

Não

Não

Figura 10 - Fluxograma

Software do microcontrolador

2.4- Fluxograma

19

2.5- Desenvolvimento do projeto.

Figura 11 - Desenvolvimento

O primeiro item do projeto foi à caixa de madeira

feita por um marceneiro, esta foi dividida em duas partes

para ser transportada e também adaptamos quatro

rodinhas para locomover de um lugar para outro.

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2.6- Montagem dos componentes

Figura 12-Montagem

Depois da caixa pronta fixou o motor de meio cavalo da Ferrari, montamos as

tubulações de meia polegada junto com uma válvula, colocamos a solenoide de

220V para liberar a água, fixamos o chuveiro e montamos as partes elétricas junto

com contator e tomadas para acionar o motor e a solenoide.

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2.7- Caixa para depósito de água

Figura 13-Caixa

Esta caixa foi preparada para receber a água que cai do chuveiro, usamos

uma caixa simples, aquela usada pelos pedreiros, pois as abas encaixavam se em

nossa caixa.

22

2.8- Teste do projeto

Figura 14-Teste

Nessa etapa começamos os testes de vazão e pressão da bomba, tivemos

que colocar redutor de pressão para que não caísse água para fora da caixa, e

também para que água não passasse muito rápida pela resistência do chuveiro e

assim não a aquecesse.

23

2.9-placa eletrônica

Figura 15 - Placa eletrônica

1. Temporizador 2. Buzer 3. Microcontrolador pic 4. Leds 5. Relés 6. Conectores

24

3-Resultado obtido

Figura 16 - Acabamentos

Nessa etapa estávamos dando acabamento com massa corrida para tirar

pequenas imperfeições da madeira.

25

3.1- Detalhes

Figura 17- Acabamentos Nessa etapa o projeto já esta montado, testado e realizado todos os acabamentos.

26

3.2- Acabamento.

Figura 18 - Acabamentos final

No acabamento final em vez de pintarmos a madeira resolvemos usar papel

colante, por ser mais prático e proteger a madeira de umidade, escolhemos a cor

branca.

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3.3- acabamentos finais

Figura 19- Acabamento final Projeto finalizado

28

3.4- Acabamento Final (Modificação)

Figura 20-Finalizações do projeto

Nessa etapa resolvemos modificar a parte interna (fiação) resolvemos colocar

uma canaleta para embutir os cabos.

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3.5- acabamento final (adequação)

FIGURA 21- Adequação de cabos

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3.6- Resultado obtido (testes)

FIGURA 22-Finalizações

Nesta etapa final estávamos testando o projeto na bancada da escola, mas

encontramos dificuldade no ponto de energia que ligamos, havia muita queda de

tensão por motivo da potencia do chuveiro e o ponto encontrado, a bitola do cabo

era de dois e meio, quando ligamos a bomba nem funcionou.

A solução encontrada foi se informar com os professores de algum ponto que

suportaria a potencia de 6,5 KVA encontramos um ponto na quadra diretamente do

quadro de distribuição.

Ligamos neste quadro e fizemos nossos testes que foram todos positivos.

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4- Conclusão

A ideia inicial do projeto era um chuveiro temporizado, mas os orientadores

dos projetos acharam muito simples para projeto de fim de curso, a partir daí o grupo

reuniu se para melhorar a ideia, o resultado é que além de ser temporizado

adaptamos um sensor de proximidade, para ser acionado sem contato manual.

O sensor será acionado desta forma:

- com uma aproximação breve de um segundo, o chuveiro liga.

- com uma aproximação durante três segundos a temperatura aumenta em cinco

etapas, caso essa aproximação pare, a temperatura para de aumentar.

- com outra aproximação de três segundos a temperatura diminui

-com uma aproximação breve de um segundo, o chuveiro desliga.

Dificuldade encontrada como fazer este controle?

Clp muito caro, comando elétrico não deu certo.

Decidimos fazer com o microcontrolador, que por sua vez foi mais fácil de

programar e com o custo bem reduzido para o projeto.

Este trabalho contribuiu para o relacionamento pessoal do grupo, e também

para aplicar o conhecimento adquiridos em nossos empregos assim ganhando mais

respeito e quem sabe um aumento de salário.

Como já falamos no começo tudo que nós propusemos a desenvolver no

projeto, que seria a de um único sensor controlar tanto o liga/desliga como a

temperatura do chuveiro e também adaptar o temporizador: conseguimos assim

atingir nosso objetivo em 100%.

O melhoramento do projeto pode ser a diminuição da placa eletrônica para

colocar internamente no chuveiro junto com a placa de eletrônica de potencia,

ficando assim mais discreto e mais seguro.

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5- Referências

Ahmed Ashfaq - Eletrônica de potencia. Editora Prendice Hall. Rashid H. Muhammad - Eletrônica de potencia. Editora Macro. Eng. Cipeli Antonio Marco vicari, Eng.Sandrini Waldir João - Teoria e desenvolvimentos de projetos de circuito eletrônicos. Editora Erica – 15° Edição. Mamed filho João - instalações elétricas industriais: 6º edição. Editora L.T.C – 6° Edição. (colocar apostila, livros, artigos e sites consultados em ordem alfabética)

Exemplo:

SEVERINO, Antonio Joaquim. Metodologia do Trabalho Científico. São Paulo: Ed.

Cortez, 2000.

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6- Apêndice

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