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Faculdade de Tecnologia de Garça “Deputado Julio Julinho

Marcondes de Moura”

CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL

ALEX APARECIDO DE MOURA

FABÍOLA SOUZA BATISTA DE MOURA

ESTACIONAMENTO AUTOMATIZADO

Garça

2018

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Faculdade de Tecnologia de Garça “Deputado Julio Julinho

Marcondes de Moura”

CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL

ALEX APARECIDO DE MOURA

FABIOLA SOUZA BATISTA DE MOURA

ESTACIONAMENTO AUTOMATIZADO

Artigo Científico apresentado à Faculdade de Tecnologia de Garça – FATEC Deputado Julio Julinho Marcondes de Moura, como requisito para a conclusão do Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, examinado pela seguinte comissão de professores.

Data de Aprovação:

Prof. Esp. Laerte Edson Nunes FATEC – Garça

Prof. Grad. Laerte Edson Nunes FATEC – Garça

Prof. Grad. Laerte Edson Nunes

ESTACIONAMENTO AUTOMATIZADO

Alex Aparecido de Moura1 alex-apm@hotmail.com

Fabiola Souza Batista de Moura fabiola_carolaine@hotmail.com

Orientador: Prof. Espec. Laerte Edson Nunes2

laerte.edson.nunes@terra.com.br

Resumo: A frota no Brasil hoje é estimada em 100 milhões de veículos emplacados.

Com tantos carros, motos, caminhões, ônibus e pedestres nas ruas, um dos maiores

desafios além da própria circulação é encontrar uma vaga para estacionar, seja na

rua ou em estacionamentos particulares ou públicos, o que acaba se tornando uma

missão quase impossível. O número de áreas para se estacionar não acompanhou

esse crescimento, com isso cria-se um caos na hora de localizar uma vaga livre e o

tempo de espera aumentou muito, podendo chegar até em horas de espera e

quando o condutor procura estabelecimentos de grande porte (shopping,

hipermercados) no intuito de encontrar um estacionamento maior, com mais vagas,

se depara com a falta de estrutura, de tecnologia, de sinalização e encontra os

locais lotados. O principal objetivo desse projeto é a busca de uma solução

tecnológica viável que pudesse amenizar esse problema nos estacionamentos,

sejam eles públicos ou particulares. A pesquisa está fundamentada teoricamente em

leituras pertinentes ao tema e como prática, a confecção de um protótipo, cuja

tecnologia permitirá um gerenciamento de vagas livres ou ocupadas, por meio de um

Microcontrolador Arduino, sensores modelo Reed Switch, para detectar o status da

vaga e a iluminação para que o usuuário identifique as cores e um dilplay

informando a quantidade de vagas livres logo na entrada,. Com essa plataforma, o

usuário não terá problemas em estacionar e o fluxo ficará mais dinâmico.

Palavras chave: Microcontrolador Arduino. Sensor Reed Switch. Display LCD.

Abstract: The fleet in Brazil today is estimated at 100 million vehicles registered. With so many cars, motorcycles, trucks, buses and pedestrians on the streets, one of the biggest challenges besides the circulation itself is finding a parking space,

1 Alunos do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial da Fatec-Garça

2 Docente da Fatec-Garça

whether on the street or in private or public parking lots, which becomes an almost impossible task. The number of parking areas did not keep pace with this growth, which creates chaos when it comes to locating a free space and waiting time has increased greatly, possibly even waiting times and when the driver searches for large establishments (shopping malls, hypermarkets) in order to find a larger parking lot, with more vacancies, is faced with a lack of structure, technology, signage and crowded places. The main objective of this project is the search for a viable technological solution that could alleviate this problem in the parking lots, be they public or private. The research is theoretically based on relevant readings and as a practice, the making of a prototype, whose technology will allow the management of free or occupied vacancies, through an Arduino Microcontroller, Reed Switch sensors, to detect the status of the vacancy and the lighting so that the user identifies the colors and a dilplay informing the amount of vacancies free in the entrance ,. With this platform, the user will not have problems in parking and the flow will be more dynamic.

Keywords: Micro controller Arduino, Sensor Reed Switch, Display LCD

1. INTRODUÇÃO

Desde seu surgimento, o veículo se tornou um meio de transporte individual

em todo o mundo. Com o passar dos anos e os avanços da tecnologia, a frota

mundial cresceu muito, no Brasil já se passa dos 100 milhões de veículos

emplacados em 2018, segundo o DENATRAN.

O automóvel surgiu em meados 1886, sua produção demorava mais de 24

horas para se produzir um automóvel, em 1888 começou sua produção em massa,

pelo alemão Karl Benz, para se fazer uma comparação, nos dias de hoje, são

produzidos em torno de 10 mil veículos por dia pelas montadoras brasileiras,

segundo dados da ANFAVEA (associação das montadoras).

Com tantos veículos nas vias, transitar se tornou um meio social quase

impossível, uma vez que as pessoas não compartilham veículos com outros

colegas, o que contribui também para o aumento da poluição do meio ambiente,

através dos gases tóxicos que saem dos escapamentos dos carros. As ruas,

avenidas e rodovias já estão abarrotadas de carros, dependendo do horário de

circulação os congestionamentos se tornam gigantescos devido ao grande número

de veículos, e estacionar é algo muito difícil, já que as áreas de estacionamentos

não acompanharam o crescimento desordenado da frota.

Os condutores ao se dirigirem ao supermercado, ao shopping, o que antes

era tarefa simples, hoje em dia tornou-se complicado, pois os estacionamentos

lotados de veículos, mal sinalizados, de difícil acesso, com a falta de investimentos

para sanar ou amenizar tal problema.

Uma possível solução seria a implantação de um sistema automatizado que

fizesse o gerenciamento dessas vagas por meio de sensores para detectar o status

de livre ou ocupada, iluminação para determinar esse status, um display para

informar a quantidade de vagas livres e ocupadas, todos esses componentes

interagindo com o microcontrolador Arduino farão o gerenciamento das vagas, por

meio de um sistema inteligente, o que facilitará a busca pela vaga, diminuirá o tempo

e também reduzirá a emissão de gases poluentes, contribuindo para

sustentabilidade do meio ambiente.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Geral

Identificar os problemas advindos dos estacionamentos lotados em locais de

grandes fluxos de veículos e a busca desolução do problema, como gerenciar o

número de vagas, de tal maneira que torne mais rápido e facilite a busca pela vaga

disponível, diminuindo o tempo e a emissão de gases poluentes, os quais agridem a

meio ambiente.

1.2.2 Específicos

Desenvolver um protótipo que realize o gerenciamento do status das vagas,

livres ou ocupadas, através de sensores e iluminação, que diferenciem se as vagas

estão ocupadas ou livres, pela cor verde para livre e vermelho para ocupado,

interligados com o microcontrolador Arduíno, o qual fará o gerenciamento em tempo

real e enviará as respostas para um display logo na entrada e também na iluminação

da vaga, informando ao condutor através do display se existem vagas disponíveis e

a quantidade das mesmas, facilitando a busca, aumentando a agilidadee e o fluxo

dos veículos.

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 Referencial Teórico

Para o desenvolvimento do projeto foi necessário proceder o aprofundamento

teórico sobre alguns itens da mecatrônica industrial para orientar a pesquisa,

tomando como abordagem o microcontrolador Arduino, sensor Reed Switch e o

Display de LCD.

Arduino é uma plataforma eletrônica de código aberto baseada em hardware

e software easy to use, destinados a qualquer tipo de projeto interativo. São capazes

de ler entradas digitais ou analógicas, à luz de um sensor entre outras, e transformá-

los em uma saída, como ligando um motor, ativando um led, com ajuda da

linguagem de programação do Arduíno.

O Arduíno nasceu no Ivrea Interaction Design Institute, uma ferramenta de

prototipagem e destinado a estudantes sem muita experiência em eletrônica e

programação, mas com o passar dos anos ele vem se adequando a novas

necessidades e desafios.

O software é fácil de ser usado por iniciantes, mas também é usado por

profissionais mais avançados. Ele roda em Mac, Windows e Linux.

A placa é projetada com um micro controlador Atmel com suporte de entrada e

saída embutido, uma linguagem de programação padrão de origem Wiring e é

essencialmente C/C++. O objetivo do projeto é criar ferramentas que são acessíveis,

com baixo custo e fácil de ser usada por iniciantes, conforme figura 01. (Arduino

2018).

Figura 01 - Micro controlador Arduíno Mega

Fonte: Arduíno (2018).

A placa pode ser alimentada por uma conexão USB ou por uma fonte

independente de 5V (recomendado), podendo essa tensão variar entre 6 e 20 volts.

Quando a placa do Arduíno é alimentada pela entrada USB, a tensão não

precisa ser estabilizada, pois o circuito USB apresenta alguns componentes que

protegem a porta USB, se houver alguma anormalidade no sistema. Caso a fonte

externa seja conectada ao mesmo tempo com a entrada USB, quem vai prevalecer

será a fonte externa e a porta USB servirá apenas de comunicação com o

computador.

IOREF – Fornece tensão de referência para que Shields possa selecionar tipo

de interface apropriada, dessa forma Shields que funcionam com placas Arduíno

que são alimentadas com tensão 3,3v possam se adaptar para serem alimentadas

em 5v e vice e versa.

RESET – Pode ser utilizado como um reset da placa Arduíno.

3,3v – Fornece tensão de 3,3v para Shields e módulos externos com corrente

máxima de 50 mA.

5v – Fornece tensão de 5v para Shields e circuitos externos.

GND – Pinos de referência Terra,

VIN – Pino para alimentar a placa através de Shields ou bateria externa, quando a

placa é alimentada através de m conector Jack a tensão da fonte estará nesse pino.

Comunicação USB

Há na placa um micro controlador ATMEL ATMEGA2560, responsável pelo upload

do código binário gerado após a compilação do programa feito pelo usuário, possui

um conector ICSP para gravação de firmware para atualizações futuras. Há também

leds controlados pelo micro controlador (TX, RX) que indicam o envio e recepção de

dados. No micro controlador tem um cristal externo de 16MHz.

A Central do Arduino Mega

O cérebro do Arduíno MEGA é o micro controlador ATMEL ATMEGA 328 de 8 bits

da família AVR com arquitetura RISC e com encapsulamento DIP 28, ele tem 256

KB de flash, 8 KB de RAM e 4 KB de EEPROM e opera em até 16 MHz.

Esse micro controlador trabalha com tensões bem baixas como de 1,8v mas ele

opera em 4 MHz. Ele tem dois modos de consumo baixo: o Power down e o Power

save, ambos para poupar energia em caso de espera. Cada pino do micro

controlador trabalha com uma corrente maxíma de 40 mA e o circuito total com 200

mA.

Entradas e Saídas.

O Arduíno MEGA possui 54 pinos de entradas/ saídas digitais, onde 15 desses

podem ser PWM e 16 entradas analógicas e cada uma tem pino respectivos, esses

pinos operam com tensão de 5v e corrente máxima de 40 ma.

Programação da placa.

A placa do Arduíno MEGA é programada através da comunicação serial, pois o

micro controlador vem programado com o blootloader, assim o programador não faz

o up load do código binário para a placa, a comunicação é feita através do protocolo

STK500 .

Sensor Reed Switch

Um componente muito utilizado na mecatrônica, robótica e automação.

Figura 02: Reed Switch

Fonte: Newtoncbraga (2018)

O reed switch é formado por um bulbo de vidro, com gás inerte e lâminas que sofrem ação do eletromagnetismo, o gás serve para que as lâminas não sofram ações corrosivas.(Newtoncbraga 2018)

Eles podem ser tanto NO, normalmente aberto ou NC normalmente fechado, para que mude seu estado, basta aproximar um imã que ele sofrerá ação externa do campo magnético. São dispositivos de que utilizam baixa corrente, não vão muito além de 200 mA e tensões de 50v, deve se ficar atento a isso, para não danifica lo, conforme figura 03

Figura 03: Reed Switch

Fonte: Newtoncbraga (2018).

Algumas de suas aplicações; comutador de transistores, como chave, como sensor entre outras inúmeras aplicações.

Os reed switches podem ser comercializados com encapsulamentos ou não conforme figuras 03 e 04:

Figuras 03 e 04: Reed Switch Fonte: Newtoncbraga (2018)

Módulo de Display de Lcd.

Figura 05: Display LCD

Fonte: Newtoncbraga (2018)

O display de LCD de caracteres alfanuméricos, são interfaces de comunicação visual e muito atraentes, estão presentes em quases todos aparelhos domésticos e industriais, por serem padronizados, são de baixo custo. É um recurso antigo, mais ou menos uns 20 anos

Especificações;

São especificados por sua capacidade gráfica de comunicação, números de caracteres por linha e número de, linhas.

Número de caracteres por linha: 8, 12, 16, 20, 24 e 40

Número de linhas:1, 2 e 4

Outras considerações relevantes são; Dimensões físicas do módulo, tensão de alimentação, a disposição física dos pontos de conexão, a posição de pontos de

conexão em relação ao display, dos lados esquerdo ou direito, em cima ou embaixo, o tipo de interface eletrônica, paralela (predominate) ou serial (backlight) luz de fundo e controlador do display.

Esquema elétrico do Display de Lcd, conforme figura 06

Figura 06: Esquema elétrico do Display LCD

Fonte:Newtoncbraga (2018)

Esquema elétrico do protótipo, conforme figura 07

Figura 07: Esquema elétrico do Protótipo

2.2 Metodologia do protótipo.

A metodologia utilizada é o desenvolvimento experimental de um protótipo,

utilizando os recursos da mecatrônica para realizar o gerenciamento de vagas em

um estacionamento, nesse protótipo foram utilizados um microcontrolador Arduino

MEGA, que fará todo o gerenciamento do número de vagas, para que o

microcontrolador receba o sinal, utilizamos sensores Reed Switch tipo NO

(normalmente aberto) que comutará o sinal quando um carro entrar na vaga, o

microcontrolador receberá esse sinal fazendo uma releitura da programação e

enviando uma mensagem para o display de LCD e também enviará um sinal para os

leds da vaga, caso o número de vagas chegue ao seu limite, no display informará

por meio de mensagem que está sem vaga disponível, caso não, aparecerá uma

mensagem com a quantidade do número de vagas restante.

Esse sistema proporcionará uma grande facilidade para estacionar, agilizando o fluxo de veículos no estacionamento e também contribuirá com o meio ambiente com a diminuição dos gases poluentes emitidos pelos veículos.

2.3 Resultados

O sistema de gerenciamento de vagas foi realizado com a utilização de um micro controlador Arduino MEGA, sensores reed switch para detectar status das vagas, um display LCD para informar a quantidade de vagas e Leds para identificar se a vaga está ocupada ou não. Foram realizados testes ambientes simulando as condições de um estacionamento em formado de uma maquete construída em madeira e instalado os sensores nas vagas.

Na programação foi colocado um delay (15s) para que o tempo de saída do veículo da vaga fosse suficiente e também a iluminação não mudasse seu status, fizemos também uma tabela verdade para ver as possibilidades de vagas livres e ocupadas, conforme figura 08 abaixo.

V1 V2 V3 V4 Vagas Livres

0 0 0 0 4 vagas

0 0 0 1 3 vagas

0 0 1 0 3 vagas

0 0 1 1 2 vagas

0 1 0 0 3 vagas

0 1 0 1 2 vagas

0 1 1 0 2 vagas

0 1 1 1 1 vagas

1 0 0 0 3 vagas

1 0 0 1 2 vagas

1 0 1 0 2 vagas

1 0 1 1 1 vagas

1 1 0 0 2 vagas

1 1 0 1 1 vagas

1 1 1 0 1vagas

1 1 1 1 0 vagas

Nessa parte da programação aqui, pode ser visto que o delay depois que o sensor é comutado o tempo é mais longo para dar tempo do veículo sair da vaga.

//------VAGA-1------------------------------------------------- //Vaga1=HIGH; delay(100); if (digitalRead(Vaga1)==LOW){ delay(100); Contador1(0); digitalWrite(LVerd1, HIGH); digitalWrite(LVerm1, LOW); }else if(digitalRead(Vaga1)==HIGH){ delay(15000); Contador1(1); digitalWrite(LVerd1, LOW); digitalWrite(LVerm1, HIGH); } Serial.println(Cont1);

Foram realizados inúmeros testes colocando e tirando os carros nas vagas para ver se o gerenciamento estava ocorrendo de forma rápida e segura, obtendo resultados significativos e satisfatórios.

Figuras 09 e 10: protótipo

2.4 Discussões

Há muitos transtornos causados pela falta do gerenciamento de vagas nos estacionamentos, como a demora na busca da vaga, o aumento do consumo de combustíveis e da emissão de gases poluentes entre outros, hoje em dia há muitas soluções pra resolverem esse problema e uma delas é o gerenciamento automatizado de vagas.

Este trabalho não pretendeu esgotar o tema do assunto, mas sim contribuir para solução desse problema.

3 Considerações Finais

Esse projeto contribuiu para mostrar uma maneira de solucionar o problema de forma tecnológica, eficaz, com a diminuição do tempo pela busca da vaga disponível, reduzindo o consumo de combustível e a emissão dos gases poluentes que contaminam o meio ambiente.

Referências

Disponível em www.arduino.com acesso em 07 ago 2018.

Disponível em www.portalservicos.denatran.serpro.gov.br acesso em 07 ago

2014.

Disponível em www.anfavea.com.br acesso em 03 dez 2018.

Disponível em www.newtoncbraga.com.br acesso em 12 ago 2018.

CHAVES, G. C. Estacionamento – um negócio da China! (e do Brasil, dos EUA, da

Índia...). G9 Investimentos. e ano 2010. Disponível em:

http://g9investimentos.com.br/artigos/ler/75.html. Acesso em: 10 maio. 2014.

PSA D. 2012. Eco Parking. São Paulo, v.1, n.1, p. 5-9, 2013;