Curso de Engenharia de Computação ALIMENTADOR...
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Curso de Engenharia de Computação ALIMENTADOR AUTOMÁTICO PARA CACHORROS Raul Diego Ocanha de Almeida Carride Itatiba – São Paulo – Brasil Dezembro de 2008
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Curso de Engenharia de Computação
ALIMENTADOR AUTOMÁTICO PARA CACHORROS
Raul Diego Ocanha de Almeida Carride
Itatiba – São Paulo – Brasil
Dezembro de 2008
ii
Curso de Engenharia de Computação
ALIMENTADOR AUTOMÁTICO PARA CACHORROS
Raul Diego Ocanha de Almeida Carride
Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia de Computação da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Dr. Claudio Kiyoshi Umezu, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador : Prof. Dr. Claudio Kiyoshi Umezu
Itatiba – São Paulo – Brasil
Dezembro de 2008
iii
Alimentador automático para cachorros
Raul Diego Ocanha de Almeida Carride
Monografia defendida e aprovada em 09 de dezembro de 2008 pela
Banca Examinadora assim constituída:
Prof. Dr. Claudio Kiyoshi Umezu (Orientador)
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
Prof. Thales de Társis Cezare (Membro Interno)
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
Prof. Ms. Claudio Maximiliano Zaina (Membro Interno )
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
O registro de argüição e defesa consta de “ATA DE ARGUIÇÃO FINAL DE
MONOGRAFIA”, devidamente assinada e arquivada na Coordenação do curso.
iv
Dedico este trabalho ao meu querido avô Tito,
precioso e estimado por todos, com todo carinho.
v
Agradecimentos
Agradeço ao Prof. Dr. Claudio Kiyoshi Umezu, meu orientador, pela paciência e
ajuda a desenvolver este trabalho e pelas orientações criteriosas realizadas.
Ao meu Coordenador e Prof. Leon, professor atencioso dotado de grande saber, por
todo ensinamento e ajuda.
Ao Prof. Josemar, pelo brilhantismo de pessoa, amizade e por toda ajuda oferecida.
Ao Prof. Paulo, sempre dedicado aos alunos, pelo vasto conhecimento na área da
engenharia e pela ajuda expendida na realização deste trabalho.
Ao Prof. Sidney, excelente professor e estimado por todos seus alunos, por
despertar meu interesse em programação e tornar este trabalho possível.
Ao prof. Prado, criterioso professor, pela análise feita ao trabalho.
Ao Prof. Thales B, grande amigo e professor, pelos ensinamentos e
companheirismo.
Ao Prof. Thales C, maravilhoso professor e amigo, pela compreensão e por
proporcionar o desenvolvimento do protótipo.
Aos demais professores, por toda atenção, ensinamentos e por estimularem meu
interesse pela engenharia de computação.
Ao Ederson, pelo companheirismo e auxilio no desenvolvimento deste trabalho.
Aos meus amigos e colegas, por toda amizade e auxílio demonstrado ao longo do
curso.
vi
RESUMO
O cão sempre foi amigo do homem, desde a idade das cavernas. Hoje é
considerado um ente familiar e em decorrência disso possui muitas regalias. Para
suprir estas regalias surgiram os pet phops, cujo número é crescente, isso em
decorrência do fenômeno da humanização dos animais de estimação. Devido ao
aumento do número de cães, de pet shops e da tecnologia, foi proposta a criação de
um protótipo de alimentador automático para cachorros e um aplicativo para
controlar o protótipo. A criação do protótipo teve como objetivo auxiliar na vida dos
donos de cachorros, que freqüentemente deixam de viajar em virtude de terem que
alimentar seus animais. O protótipo desenvolvido utiliza a linguagem Ladder para a
programação e um CLP (controlador lógico programável) para automatizar o
alimentador. O protótipo possui um reservatório de ração sólida e seu comedouro e
um reservatório de água e seu bebedouro
Palavras-chave: CLP, alimentador automático, cachorro, ração e água.
vii
ABSTRACT
The dog has always been men’s friend, since the Cave Age. Today is consider as a
family person and for that has lots of privileges. To supply this privileges the Pet
Shop was created, its number is growing, in order of the humanization phenomenon
of pet animals. And due the increasing number of dogs, Pet Shop’s and technology, it
was proposed the creation of a automatic feeder prototype for dogs and a application
to control the prototype. The creation of the prototype has as objective to help dog
owners in their lives. The applicative will use Ladder language for programming and
the Atos CLP (Programmable logic controller) to automate the prototype. The
prototype shall have a water tank and its drinking place, a ration tank and its ration
eater.
Keywords: CLP, automatic feeder, dog, water and ration.
viii
SUMÁRIO
RESUMO ................................................................................................................................................ VI
ABSTRACT .......................................... ................................................................................................. VII
SUMÁRIO ............................................................................................................................................. VIII
LISTA DE SIGLAS. .................................. .............................................................................................. IX
1 INTRODUÇÃO. .................................................................................................................................. 10
2 OBJETIVO. ....................................... ................................................................................................. 13
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. .......................... ................................................................................... 14
3.1 CLP (CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL) ............................................................................... 14
3.3 IHM (INTERFACE HOMEM-MÁQUINA) .............................................................................................. 14
3.3 RELÉS .......................................................................................................................................... 15
3.4 RELÉ FOTOELÉTRICO INFRAVERMELHO. .......................................................................................... 16
3.5 VÁLVULA SOLENÓIDE. .................................................................................................................... 17
3.6 SENSOR CAPACITIVO. .................................................................................................................... 17
4 METODOLOGIA ..................................... ........................................................................................... 19
4.1 RESERVATÓRIO DE ÁGUA. .............................................................................................................. 19
4.2 BEBEDOURO DE ÁGUA. .................................................................................................................. 20
4.3 RESERVATÓRIO DE RAÇÃO E COMEDOURO ..................................................................................... 22
4.4 SISTEMA DE DOSAGEM DE RAÇÃO. ................................................................................................. 23
4.5 SENSOR CAPACITIVO. .................................................................................................................... 24
4.6 RELÉ FOTOELÉTRICO INFRAVERMELHO. .......................................................................................... 24
4.7 VÁLVULA SOLENÓIDE. .................................................................................................................... 24
4.8 RELÉS. ......................................................................................................................................... 24
5 RESULTADOS ...................................... ............................................................................................. 25
5.1 TESTES REALIZADOS. .................................................................................................................... 25
5.2 PROGRAMAÇÃO DO CLP ATOS. ...................................................................................................... 25
5.3 IMPLEMENTAÇÃO. .......................................................................................................................... 30
6 CONCLUSÃO ....................................... ............................................................................................. 31
6.1 EXTENSÕES. ................................................................................................................................. 32
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................... ........................................................................... 33
APÊNDICE 1 – PROGRAMAÇÃO EM LADDER. ............... ................................................................. 35
ix
Lista de Siglas.
CA Corrente Alternada
CC Corrente Contínua
CLP Controlador Lógico Programável
CPU Central Processing Unit (Unidade de processamento central)
IHM Interface Homem-Máquina
L Litros
NPN Transistor bipolar com dois cristais ‘N’ e um ‘P’
PNP Transistor bipolar com dois cristais ‘P’ e um ‘N’
V Volts
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1 INTRODUÇÃO.
O cão foi um dos primeiros animais domesticados pelo homem. Algumas
pessoas dizem que ele descende de lobos, chacais e raposas, de cujos
cruzamentos originaram várias raças hoje existentes no mundo. Outros, já afirmam
que ele tem sua origem em raças de cães selvagens, domesticadas desde os
tempos pré-históricos. (WIKIPÉDIA,1999)
O sinal mais antigo de cães domesticados de que se tem notícia, refere-
se ao casual achado de esqueletos de cães entre fósseis da Era da Pedra Polida.
Pelo formato da cabeça e da dentição, concluiu-se que eles eram de animais
carnívoros e da raça canina. Supõe-se que eram animais domesticados porque o
homem primitivo tinha por hábito abrir as cabeças das caças para extrair o miolo,
que muito apreciavam. Como os crânios destes animais estavam intactos, concluiu-
se que eram animais de estimação, domesticados, provavelmente destinados à caça
ou guarda. (STARLING,1976)
A comprovação que o homem utilizava os cães como guardas e como seu
melhor amigo, há muito tempo, é feita observando algumas ruínas romanas, aonde
encontraram um letreiro, daquela época, em que se lia a frase: “cave canem” que,
em latim, significa cuidado com o cão, o que prova que já nessa altura o cão era
utilizado para servir o homem. (WIKIPÉDIA,1999)
O cão hoje em dia é considerado como um dos membros da família,
senão, como o mais adorado em certos casos. O cão é um dos animais domésticos
que mais se afeiçoa ao homem, é um amigo sincero e dedicado, virtuoso e útil.
Como companheiro, é capaz de tudo para agradar ao seu dono e como
guarda, defendendo-o corajosamente, com risco da própria vida. É o mais obediente
de todos os animais. Nenhum animal se dedica como ele tanto ao homem, e o
homem, por tudo isso, tem responsabilidades com esse animal tão especial.
É necessário se ter em mente que a alimentação é o fator primordial para
a saúde e bem estar do canino, sendo que existem donos que preparam comidas
caseiras para seus cachorros. Porém, a comida caseira deve ser feita em doses
certas, leva certo tempo para ser feita e a maioria dos donos não sabem os tipos de
alimentos corretos para a ideal alimentação do canino e os acabam prejudicando.
Outro fato é que a comida caseira se estraga com rapidez e como é pastosa facilita
a formação de tártaro nos dentes. Por estas razões é que a ração seca é
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considerada ideal para a alimentação dos cachorros. Além de ser mais prática, a
ração é balanceada em função da idade, tamanho e atividade do cachorro.
(GYGAS,1982)
As rações balanceadas (secas), especialmente as granuladas, constituem
uma alimentação bem aceita pelos cachorros e de uma manipulação simples e
prática para os donos. Procedendo de firmas idôneas, elas contêm uma série de
elementos indispensáveis para manter o cão com boa saúde.
Em relação à quantidade de comida que se deve ministrar aos cães, ela
tem de corresponder a uma proporção do peso de seu corpo. “Cachorros pequenos,
pesando até 12 quilos, necessitam de ½ quilo. Animais de até 25 quilos precisam de
¾ de quilo até 1,5 quilo, e aos maiores podemos oferecer de 1 ¾ até 2 ½ quilos”
(GYGAS,1982).
Com o aumento das necessidades caninas, aumentou-se o número de
lojas especializadas (pet shops) em animais de estimação. O mercado de pet shops
no Brasil é relativamente recente, e existe hoje aproximadamente “nove mil pet
shops” (COELHO, 2008) no país. Isso se deve ao fenômeno da humanização dos
animais de estimação, sendo que sua população cresce proporcionalmente ao
número de pessoas do país.
Estimativas indicam que existam mais de “28 milhões de cães e 12
milhões de gatos” (COELHO, 2008) no Brasil, apresentando um grande potencial de
mercado para esta área, com um ritmo de crescimento acelerado.
Juntamente com o advento da tecnologia, idealizou-se a criação de um
protótipo de alimentador automático para cachorros com o objetivo de proporcionar
maior conforto e praticidade para a vida dos donos de cães.
O problema que motivou este projeto foi à necessidade de ajudar os
donos de cães que não viajam em decorrência de terem que alimentar seus cães.
Isto ocorre por não terem quem os alimente ou, porque são bravos e não permitem
aproximação de indivíduos estranhos. Há ainda aqueles donos que, por viajarem
muito, arriscam em deixar grandes quantidades de alimentos que, muitas vezes,
podem estragar, ou mesmo serem insuficiente, colocando esses animais em
situações de risco.
O Capítulo 2 é referente aos objetivos propostos do projeto. O Capítulo 3
é uma revisão bibliográfica, possui explicações sobre os dispositivos utilizados do
projeto. O Capítulo 4 é referente à metodologia empregada no desenvolvimento do
12
projeto, assim como explica as funcionalidades do protótipo. O Capítulo 5 é referente
à conclusão e possui diagramas de fluxo que explicam a programação do protótipo.
E o Capítulo 6 é a conclusão, fala sobre os objetivos alcançados e sobre a
viabilidade econômica de um alimentador automático para cachorros utilizando o
CLP.
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2 OBJETIVO.
Elaboração de um aplicativo programado pela linguagem Ladder e um
protótipo de alimentador automático para cachorros controlado automaticamente via
CLP, que deve realizar as seguintes tarefas:
• Controlar o volume de água no reservatório;
• Controlar o volume de água no bebedouro;
• Controlar o sistema de dosagem de ração;
• Controlar o volume de ração no comedouro;
• Realizar a limpeza e escoamento da água do bebedouro;
• Detectar a presença do cachorro e realizar o intertravamento das
funcionalidades do protótipo.
14
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.
3.1 CLP (Controlador Lógico Programável)
Para explicar a história da automação e criação do CLP, deve-se
relembrar a Revolução Industrial. Revolução industrial é a fase caracterizada pelo
desenvolvimento industrial que corresponde à passagem da oficina artesanal ou da
manufatura para a fábrica. Houve uma transição do plano econômico, pela transição
do capitalismo comercial para o capitalismo industrial. Neste período ocorreu um
grande êxodo do campo para a cidade. (BARSA,1998)
Com a criação da linha de montagem de Henry Ford, surgiu a automação
industrial, proporcionando aumento da quantidade e qualidade da produção,
reduzindo custos. Diminuindo os custos de manutenção, energia e principalmente da
modificação dos comandos e das fiações da linha de produção, em decorrência da
fácil alteração dos comandos do CLP. Com o passar dos anos, programas de
computador foram criados para controlar os CLPs, proporcionando melhor manuseio
do CLP.
Atualmente os CLPs são utilizados para controlar malhas, sistemas de
controle estatístico de processo, sistema de controle de estações, painéis
seqüenciais, entre outros (OLIVEIRA, 2008). A Figura 1 mostra um CLP.
Figura 1 – Controlador Lógico Programável.
3.3 IHM (Interface Homem-Máquina)
A IHM é um dispositivo conectado ao CLP por um barramento e que
possui um LCD para visualizar as opções do usuário e botões para realizar a
interação. O criador do projeto pode desenvolver telas de informações para
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interação do usuário. Estas telas podem conter informações para ligar e desligar
chaves, obter e trocar valores de endereços da memória. A Figura 2 mostra uma
IHM.
Figura 2 – Interface Homem-Máquina.
3.3 Relés
Os relés são dispositivos eletromecânicos que fazem comutação através
de ação eletromagnética. A Figura 3 mostra um relé.
Figura 3 – Relé.
O relé possui uma bobina na qual atrai outros contatos elétricos quando
percorrida por uma corrente elétrica, ou seja, quando acionada faz chaveamento.
16
A Figura 4 mostra o funcionamento de um relé. Quando a bobina é
energizada, induz os contatos elétricos A e B a se fecharem (RUI, 2008).
Figura 4 – Relé.
3.4 Relé Fotoelétrico Infravermelho.
Relé fotoelétrico infravermelho é um dispositivo que possui no seu interior
um transmissor e receptor infravermelho, pode ser alimentado por corrente contínua
ou alternada e possui um relé na saída que pode ser NPN, PNP ou pode existir
ambas as opções. Como sua construção é feita por uma parte transmissora e
receptora no mesmo dispositivo, a comutação ocorre quando algo reflete a luz
infravermelha do emissor ao receptor (Organização Mérito Marcas e Patentes Ltda,
2008). A Figura 5 mostra um relé fotoelétrico infravermelho.
Figura 5 – Relé fotoelétrico infravermelho.
17
3.5 Válvula Solenóide.
A válvula solenóide é composta por duas partes: uma bobina solenóide
com um núcleo móvel e um obturador e o corpo que possui um orifício no qual o
obturador é posicionado, permitindo ou impedindo a passagem do fluxo de água, em
decorrência da atração ou não da bobina (SANEGÁS, 2007). A Figura 6 mostra uma
válvula solenóide.
Figura 6 – Válvula solenóide.
3.6 Sensor Capacitivo.
Capacitor é um dispositivo que possui dois condutores separados por um
meio dielétrico, sendo que sua capacitância está relacionada à relação entre a carga
de um dos condutores e a diferença de potencial entre eles.
Os sensores capacitivos detectam a variação de capacitância,
transformando esta variação em tensão. As variações da capacitância pode se dar
pela variação da constante dielétrica do meio ou na distância entre as placas.
Este tipo de sensor é ótimo para medir com precisão algumas grandezas
físicas, assim como a água, umidade e até pessoas (Ampéres Automation, 2003). A
Figura 7 mostra um sensor capacitivo.
18
Figura 7 – Sensor capacitivo.
19
4 METODOLOGIA
O protótipo do alimentador automático para cachorros desenvolvido neste
trabalho pode ser dividido em dois sistemas: uma parte responsável pela dosagem
da ração sólida e outra parte do protótipo é responsável pela dosagem de água. O
sistema de alimentação sólida possui um reservatório para ração, um comedouro e
um sistema de transporte da ração. O sistema automático de fornecimento de água
potável possui um reservatório de água, um bebedouro e válvulas para controle do
fluxo.
Para se automatizar o protótipo foi utilizado um CLP Atos, modelo MPC
4004 e foi utilizada a programação Ladder com a utilização da interface de
desenvolvimento Atos, WinSUP2, para programação e supervisão do CLP.
A seguir são detalhadas as principais características e funcionalidades
dos componentes do protótipo do alimentador automático para cachorros.
4.1 Reservatório de Água.
Para servir de reservatório de água foi utilizado um galão de água de 10
litros. No reservatório de água, foi adaptada uma válvula solenóide, normalmente
utilizada em máquina de lavar, com tensão de funcionamento de 110Vca. A válvula
foi conectada a um sistema de abastecimento de água externo. Para controlar o
fluxo de água que entra no reservatório, foi utilizado um sensor de presença, do tipo
capacitivo, com saída PNP e alimentação de 24Vdc.
Como o reservatório de água do protótipo não possui sensor inferior para
avisar se o reservatório está vazio, fica evidente que pode ocorrer um problema
operacional, pois caso seja utilizado unicamente o sensor superior, há a
possibilidade de um acionamento intermitente da válvula solenóide de controle de
nível do reservatório. Ou seja, quando o nível de água está no máximo e diminui um
pouco a ponto do sensor superior detectar tal esvaziamento, a válvula de
enchimento será ligada e pouco depois desligada. Este funcionamento intermitente
podendo danificar a válvula. Para contornar esse problema, o reabastecimento do
reservatório deve ser feito por temporizadores, é também feito a cada quatro
abastecimentos ou limpezas do bebedouro. Os abastecimentos e limpezas podem
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efetuados periodicamente ou por pedidos do usuário maquinado equipamento,
através da IHM.
Na primeira vez que o protótipo é ligado é feito um pedido para
primeiramente encher o reservatório de água, pois como é a primeira vez que se liga
o sistema, pressupõe-se que o reservatório se apresente vazio. A Figura 8
apresenta o reservatório de água utilizado no protótipo.
Figura 8 – Reservatório de água.
4.2 Bebedouro de Água.
Para servir como recipiente de água foi utilizado um bebedouro para
cachorros de dois litros. No reservatório foi instalada uma válvula solenóide de
110Vac, que controla o nível de água, a partir de informações do sensor de nível
superior (sensor capacitivo). Foi instalada também uma bomba d’água de 24Vcc,
normalmente usada para jogar jatos de água em pára-brisas de carros. Esta bomba
tem a função de realizar a limpeza do bebedouro. Instalou-se também um sensor de
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temperatura (LM35) que monitora continuamente a água do bebedouro, fazendo
com que ocorra a troca automática da água, se a temperatura atingir valores
inaceitáveis para o consumo animal.
A válvula e a bomba d’água foram conectadas às saídas do reservatório e
suas saídas são conectadas ao bebedouro. O fluxo de saída do bebedouro é
controlado por uma bomba d’água de 24Vcc, que esgota a água do bebedouro,
esvaziando-o.
Como o bebedouro só utiliza um sensor superior e nenhum inferior, foram
utilizados temporizadores para realizar seu reabastecimento. Os valores de
temporização são determinados pelo porte do cachorro (grande, médio e pequeno),
sendo que cada opção corresponde a um determinado tempo. A opção padrão é a
de cachorro de porte médio, na qual o reabastecimento de água é feito de duas em
duas horas. O tempo de reabastecimento para cachorros de porte grande é de uma
hora e de porte pequeno é de três horas.
O reabastecimento de água pode ser feito por solicitação do usuário do
protótipo através da IHM. A Figura 9 ilustra o bebedouro de água.
Figura 9 – Bebedouro de água.
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4.3 Reservatório de Ração e Comedouro
Para servir de reservatório de ração foi utilizado um galão de água de dez
litros, idêntico ao utilizado no reservatório de água (Figura 8). Para o recipiente de
ração foi utilizado um comedouro para cachorros, com capacidade de dois litros. Foi
utilizado um sistema de controle de fluxo de ração entre o reservatório de ração e o
comedouro. Para controlar o nível do comedouro foi utilizado um sensor capacitivo.
Para detectar a falta de ração no reservatório de ração, foi instalado um
sensor capacitivo, para evitar que o sistema de controle de fluxo de ração funcione
sem a presença de produto. Desta forma evita-se que o mesmo se danifique, por
permanecer ligado por tempo indeterminado, pois o fator que desativa o mecanismo
de fornecimento de ração é o sensor capacitivo do comedouro e no caso de não
haver ração, o mecanismo ficaria ligado continuamente, com risco de queima.
A possibilidade de abastecimento do comedouro são quatro: uma delas é
quando o comedouro é abastecido quando o protótipo é ligado, pressupondo que
estivesse vazio. Outras duas possibilidades de abastecimento podem feitas em
horários pré-determinados. Neste caso o abastecimento é feito as 6h00 e as 18h00,
sendo que o abastecimento pela manhã é padrão e para ocorrer o abastecimento à
noite o usuário deve escolher esta opção na IHM. Outra possibilidade de
abastecimento é através de um comando do usuário na IHM, forçando o protótipo a
abastecer o comedouro. A Figura 10 ilustra o comedouro e a Figura 11 o
reservatório de ração.
Figura 10 – Comedouro de ração.
23
Figura 11 – Reservatório de ração.
4.4 Sistema de Dosagem de Ração
Para controlar a dosagem ração do reservatório para comedouro foi
utilizado o mecanismo transportador helicoidal adaptado de um moedor de carnes
doméstico. Acoplou-se ao transportador helicoidal um motor de 110Vca, de forma
que quando o motor é acionado o mecanismo interno do moedor gira e fornece um
fluxo de ração. A Figura 12 apresenta o sistema de dosagem de ração.
Figura 12 – Sistema de dosagem de ração.
24
4.5 Sensor Capacitivo
Foram utilizados quatro sensores capacitivos no protótipo: no bebedouro,
no reservatório de água, no comedouro para se determinar o nível superior de água
e no reservatório de ração, para impedir que o motor do sistema de dosagem de
ração se danifique pela falta de ração no reservatório, devido ao funcionamento
contínuo do mesmo.
4.6 Relé Fotoelétrico Infravermelho
O relé fotoelétrico infravermelho foi utilizado para detectar a presença do
cachorro, de forma a fazer um intertravamento de todas as funcionalidades do
protótipo, evitando o acionamento dos atuadores nesta condição. Isto foi necessário
para que o cachorro não se assuste com os barulhos gerados pelo protótipo.
4.7 Válvula Solenóide
A válvula solenóide é composta por duas partes: uma bobina solenóide
com um núcleo móvel e um obturador, e o corpo que possui um orifício no qual o
obturador é posicionado, permitindo ou impedindo a passagem do fluxo de água, em
decorrência da atração ou não da bobina, quando esta é acionada ou não.
As válvulas utilizadas no projeto são de ação direta. É importante salientar
que essas válvulas precisam de uma pressão mínima para o funcionamento, caso
contrário o fluxo de água em sua saída será insuficiente.
4.8 Relés.
Os relés foram utilizados para acionar dispositivos elétricos como válvulas
solenóides e o motor do sistema de controle de ração. Os relés também foram
utilizados para enviar os sinais dos sensores capacitivos para o CLP, pois os
sensores capacitivos utilizados eram PNP e as entradas e saídas do CLP eram
NPN.
25
5 RESULTADOS
5.1 Testes Realizados.
Como o CLP foi programado para encher o reservatório de água e o
comedouro quando ligado pela primeira vez, no momento da inicialização o sistema
de controle de fluxo de ração funcionou como esperado e encheu o comedouro com
ração, enquanto que a válvula solenóide do reservatório de água foi acionada e
permitiu o abastecimento do reservatório.
Para testar o reabastecimento de ração do comedouro, foi retirada a
ração do comedouro e pela IHM foi realizado o comando de reabastecer comedouro,
sendo assim reabastecido o comedouro de forma satisfatória.
Para testar o bebedouro, foram realizados através da IHM, comandos de
abastecimento e limpeza, ambos funcionando perfeitamente.
5.2 Programação do CLP Atos.
O CLP utilizado no projeto foi o Atos MPC 4004 de 6 (seis) bastidores,
com 4 (quatro) slots utilizados, a CPU genérica com 8 (oito) entradas e 8 (oito)
saídas, um módulo de expansão com 8 (oito) entradas e 8 (oito) saídas genérico, um
módulo analógico genérico e uma fonte de alimentação genérica.
O CLP da Atos foi programado em linguagem Ladder. Foram utilizados
quatro saídas digitais à relés, quatro entradas digitais à relés e uma entrada
analógica. A Tabela 1 descreve as entradas e os sinais conectados.
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Tabela 1 - Entradas e sinais conectados ao CLP.
Dispositivos Saídas
(digitais) do CLP
Entradas (digitais) do CLP
Entradas (analógicas)
do CLP
Relé fotoelétrico infravermelho
– 113 –
Sensor capacitivo do bebedouro
– 110 –
Sensor capacitivo do reservatório de água
– 111 –
Sensor capacitivo do comedouro
– 112 –
Sensor capacitivo do reservatório de ração
– 113 –
Válvula solenóide o reservatório de água
190 – –
Válvula solenóide do bebedouro
191 – –
Bomba d’água de escoamento
192 – –
Bomba d’água de limpeza 193 – –
Sensor LM 35 – – 05F0
A programação desenvolvida em Ladder foi um dos objetivos principais do
projeto e se apresenta no apêndice “A”. Como a programação apresentou grande
complexidade, o fluxograma da programação foi dividido em um fluxograma macro e
3 (três) fluxogramas detalhados.
A Figura 13 mostra o fluxograma principal que contém as rotinas do
projeto. O detalhamento de algumas rotinas é mostrado nos fluxogramas seguintes.
A Figura 14 indicada no fluxograma macro como “verifica relé fotoelétrico
infravermelho de presença”, mostra a rotina de intertravamento das funcionalidades
sistema.
A Figura 15 indicada no fluxograma macro como “verifica contador de
limpezas e abastecimentos do bebedouro”, mostra a rotina do abastecimento do
reservatório d’água.
A Figura 16 indicada no fluxograma macro como “verifica horário para
realizar a limpeza do bebedouro d'água e abastece o comedouro”, mostra a rotina de
27
verificação de horários, para realizar a limpeza do bebedouro e abastecimento do
comedouro.
Figura 13 – Fluxograma macro.
28
Figura 14 – Rotina do sensor infravermelho.
29
Figura 15 – Rotina de abastecimento do reservatório d’água.
Figura 16 – Verifica horário para abastecimento do comedouro e limpeza do bebedouro.
30
5.3 Implementação.
O objetivo principal do projeto foi a implementação de um protótipo de
alimentador automático para cachorros, com as características e funcionalidades já
detalhadas. O protótipo implementado atende essas características e é mostrado na
Figura 16.
Figura 16 – Protótipo do alimentador automático.
31
6 CONCLUSÃO
O mercado de pet shops aumenta cada vez mais e com isso as
possibilidades de criação de máquinas e dispositivos que se relacionem aos animais
de estimação.
Porém não é economicamente viável construir um alimentador automático
para cachorros com uso de um CLP, pois ele é um dispositivo que custa em torno de
R$ 1900,00 (mil e novecentos reais). Para ser viável, o alimentador automático
deveria utilizar um microcontrolador dedicado para realizar o controle.
O protótipo desenvolvido é alimentado por energia e água externas, e
dispõe de local de armazenagem para alimentos sólidos e água. Para automatizar o
protótipo foi escolhida a linguagem Ladder e utiliza um CLP (controlador lógico
programável) para controlar os atuadores e sensores existentes no projeto, tais
como sensores capacitivos que tem a função de sensor de nível de água, sensor de
presença infravermelho, válvulas solenóides que controlam o fluxo água, sensor de
temperatura, que controla a temperatura da água do bebedouro, uma bomba d’água
que realiza a limpeza do bebedouro e um sistema de dosagem de ração, que
controla o fluxo de ração sólida.
Com o desenvolvimento do projeto, observou-se que o sistema de
dosagem de ração foi a parte mais complicada para ser desenvolvida. Seria
oportuno o uso de uma válvula de controle de materiais sólidos para diminuir a
complexidade.
De acordo com os testes realizados, o protótipo abasteceu e reabasteceu
o bebedouro e reservatório de água, realizou a limpeza do bebedouro, realizou a
troca de água do bebedouro em decorrência do aquecimento da água, abasteceu e
reabasteceu o comedouro, realizou intertravamento dos sistemas do protótipo, por
comandos de temporizadores e por comandos da IHM.
O resultado final foi um protótipo que, periodicamente, fornece certas
quantidades de ração e água, suprindo a necessidade dos cães e que, ao longo dos
anos possa se tornar algo comum em pet shops.
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6.1 Extensões.
Uma sugestão para a continuidade deste trabalho é substituir o CLP por
um microcontrolador, como por exemplo o PIC 16F877 que possui diversas entradas
e saídas digitais e analógicas e sua programação poderia ser feita pela linguagem C.
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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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seqüenciais com PLCs. 6 ed. São Paulo, Erica 2005.
Enciclopédia Barsa. Encyclopaedia Britannica do Brasil Publicações Ltda. Vol 13.
Rio de Janeiro – São Paulo.
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Comunicação - Minas gerais.
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Rede Bahia de televisão, Origem em:
ibahia.globo.com/tvbahia/comercial/pdf/pet.pdf, acessado em: 26 de abril de 2008.
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http://www.zootecniabrasil.com.br/sistema/modules/news/article.php?storyid=1072,
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www.dca.ufrn.br/~ajdsouza/arquivos/automacao(alessandro-luiz).pdf. Acessado em:
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Organização Mérito Marcas e Patentes Ltda. Relé fotoéletrico infravermelho. Origem
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12 de dezembro de 2008.
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Apêndice 1 – Programação em Ladder
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