Estudo e implementação de um sistema de medição para ... · Aos amigos de fora da UEL, vocês...

Centro de Tecnologia e UrbanismoDepartamento de Engenharia Elétrica

Vanessa de Fátima Dias

Estudo e implementação de um sistema de mediçãopara sensores do tipo pente capacitivo.

Londrina

2016

Universidade Estadual de Londrina

Centro de Tecnologia e UrbanismoDepartamento de Engenharia Elétrica


Estudo e implementação de um sistema de medição parasensores do tipo pente capacitivo.

Trabalho de Conclusão de Curso orientado pela Profª. Dra. Maria Berna-dete de Morais França intitulado “Estudo e implementação de um sistemade medição para sensores do tipo pente capacitivo.” e apresentado à Uni-versidade Estadual de Londrina, como parte dos requisitos necessáriospara a obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Elétrica.

Orientadora: Profª. Dra. Maria Bernadete de Morais França

Londrina

2016

Ficha Catalográfica

Vanessa de Fátima DiasEstudo e implementação de um sistema de medição para sensores do tipo pentecapacitivo. - Londrina, 2016 - 70 p., 30 cm.Orientadora: Profª. Dra. Maria Bernadete de Morais França1. Efeito de campo de borda. 2. Medida de capacitância. 3. MicrocontroladorI. Universidade Estadual de Londrina. Curso de Engenharia Elétrica. II. Estudo eimplementação de um sistema de medição para sensores do tipo pente capacitivo..


Estudo e implementação de um sistema de mediçãopara sensores do tipo pente capacitivo.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de En-genharia Elétrica da Universidade Estadual de Londrina, comorequisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Enge-nharia Elétrica.

Comissão Examinadora

Profª. Dra. Maria Bernadete de Morais FrançaUniversidade Estadual de Londrina

Orientadora

Prof. Dr. José Alexandre de FrançaUniversidade Estadual de Londrina

Prof. Dr. Flávio José de Oliveira MoraisUniversidade Estadual Paulista

Londrina, 16 de março de 2017

Aos meus amigos e à minha família.

Agradecimentos

Agradeço primeiramente a Deus, sem Ele minhas forças se esgotariam na primeiraoportunidade. Agradeço também a minha Mãezinha pela proteção. Foi com fé que me mantiveconfiante de que tudo daria certo.

Agradeço aos meus pais por toda a paciência, amor e cuidado. Não seria nada sem todoexemplo visto até esse ponto da minha vida. Aos meus irmãos por toda a força e ajuda. Tambémagradeço a eles por terem garantido a minha família pessoas tão maravilhosas quanto o meucunhado e minha cunhada. Ao meu sobrinho, pois seu sorriso garantia ao meu dia ânimo pracontinuar. Pai, mãe, Di, Josi, Anderson, Fabiane e Felipe não seria nada sem vocês, sem esseamor que nos move, sem o ombro de cada um que sentia meu choro para cada dificuldade, sem afelicidade que consome a nossa família.Amo cada um de vocês. À minha família de Jacarezinho,principalmente Cris, Fer, Tia Fiinha, Vó Luzia e Miguel, meu amor por vocês é imenso.

Ao meu namorado Daniel, por toda ajuda com os desafios, pela paciência ao longo desseano e por todo o cuidado e amor. Superar esse período de dificuldades e alegrias foi mais fácilporque você esteve ao meu lado.

Aos amigos que fiz nessa universidade, principalmente Sbrogio e Ricardo, por toda aconvivência, estudos e estresses compartilhados, vocês são demais. Um agradecimento espe-cial àqueles que foram também parte importante para o resultado do TCC, Diego e George.Aos amigos de fora da UEL, vocês são maravilhosos e fazem minha vida melhor. Às minhasamigas/irmãs Jacqueline e Juliana, obrigada por estarem ao meu lado a todo tempo.

Um agradecimento especial a minha orientadora Maria Bernadete de Morais França,pelos ensinamentos e ajudas no decorrer do projeto. Cada ajuda foi valiosa para o resultado dessamonografia.

À todos do LA2I, por toda ajuda que direta ou indiretamente cederam a mim. Pelosresponsáveis do laboratório por oferecerem todos os componentes, dispositivos e equipamentosnecessários para a realização desse projeto.

Agradeço também ao Professor Marcelo Tosin, por todo apoio e ajuda no decorrer desteprocesso.

“Sempre que possível, dê um sorriso a um estranho na rua. Pode ser o único gesto de amor queele verá no dia”.Papa Francisco

Vanessa de Fátima Dias. 2016. 70 p. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Elétrica -Universidade Estadual de Londrina, Londrina.

ResumoMuitas grandezas físicas podem ser mensuradas com sensores capacitivos. Existem diversastécnicas para se medir a capacitância, algumas de forma direta e outras indireta. Neste trabalhoobjetivou-se o estudo e a implementação de um sistema de medição de um sensor pente capacitivo,que foi projetado para aplicações na área de agricultura de precisão. Foi implementado umcircuito de condicionamento de sinal cuja saída apresenta um largura de pulso do ciclo positivoproporcional a capacitância do sensor. A leitura deste pulso foi feita através de um canal domicrocontrolador. Os resultados comprovaram a técnica de medição. Também foram feitosestudos de um circuito integrado medidor de capacitância que se comunica via I2C com omicrocontrolador, entretanto não foram obtidos resultados satisfatórios.

Palavras-Chave: 1. Efeito de campo de borda. 2. Medida de capacitância. 3. Microcontrolador

Study and implementation of a capacitive comb sensor measurement system.. 2016. 70 p.Monograph in Engenharia Elétrica - Universidade Estadual de Londrina, Londrina.

AbstractMany physical quantities can be measured with capacitives sensors. There are several techniquesfor measuring capacitance, some of them direct and other indirect. The porpouse of this workwas to study and implementation of a capacitive comb sensor measurement system, whichwas designed for applications in the precision agriculture. One signal conditioner circuit wasimplemented and Its output has an pulse width of positive cicle is proportional the capacitanceof sensor. The read of this pulse was made for the microcontroller. The results comprovedthe measurement technique. Studies about a capacitance measurement integrated circuit whichcommunicates via I2C with the microcontroller were also made. However, satisfactory resultswere not obtained.

Key-words: 1. Fringing field effect. 2. Measurement of Capacitance. 3. Microcontroller.

Lista de figuras

Figura 1 – Demonstração do efeito de distanciamento e angulação das placas de umcapacitor no seu campo elétrico. (a) Paralelas; (b) Ângulo menor que 180°;(c) Ângulo de 180°. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Figura 2 – Efeito das linhas de campo elétrico sobre as placas para um ângulo de 180°. 9Figura 3 – Representação do sensor de pente capacitivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Figura 4 – Simulação da intensidade do campo elétrico na superfície do sensor com

geometria d=0,2 mm e w= 0,2 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Figura 5 – Simulação da intensidade do campo elétrico na superfície do sensor com

geometria d=0,2 mm e w=1,2 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Figura 6 – Esquemático do circuito de condicionamento de sinal. . . . . . . . . . . . . 12Figura 7 – Diagrama de tempo do comportamento da comunicação I2C. . . . . . . . . 14Figura 8 – Diagrama de blocos dos sistemas para a leitura da capacitância do sensor. . . 17Figura 9 – Fotografia do sensor pente capacitivo utilizado. . . . . . . . . . . . . . . . . 18Figura 10 – Fotografia da placa de desenvolvimento STM32-P103 com o microcontrola-

dor ARM Cortex M3 e seus principais conectores e dispositivos. . . . . . . 19Figura 11 – Parte do diagrama de blocos do sistema de comparação com dois canais do

microntrolador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Figura 12 – Representação da atuação dos canais IC1 e IC2 para a leitura da largura de

pulso do ciclo positivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Figura 13 – Diagrama de pinos do medidor de capacitância FDC2212. . . . . . . . . . . 23Figura 14 – Diagrama de blocos funcional do medidor de capacitância FDC2212. . . . . 23Figura 15 – Esquemático de configuração de um canal do circuito integrado FDC2212

para setar a frequência de oscilação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Figura 16 – Diagrama de tempo da sequência de escrita da comunicação I2C do FDC2212. 26Figura 17 – Diagrama de tempo da sequência de leitura da comunicação I2C do FDC2212. 27Figura 18 – Esquemático do circuito de condicionamento de sinal do sistema de medição

implementado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Figura 19 – (a) Roteamento da placa do circuito de condionamento de sinal em 2D; (b)

Vista superior placa do circuito de condionamento de sinal; (c) Fotografia daplaca do circuito de condicionamento de sinal. . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Figura 20 – (a) Roteamento da placa do circuito medidor de capacitância FDC2212 em2D; (b) Vista superior placa do circuito medidor de capacitância FDC2212;(c) Fotografia da placa do circuito medidor de capacitância FDC2212. . . . 32

Figura 21 – Imagem da tela do osciloscópio. Onda superior representando o sinal deentrada V(q) e onda inferior, a saída do circuito de condicionamento de sinalpara o capacitor de teste de 220 pF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Figura 22 – Gráfico comparativo entre as curvas obtidas para a largura de pulso em funçãoda capacitância para os ganhos 2,00 e 3,07 do circuito de condicionamentode sinal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Figura 23 – Gráfico da variação da largura de pulso do ciclo positivo em função dacapacitância para ganho 2, plotado com a incerteza das medidas e ajuste linear. 35

Figura 24 – Gráfico da variação da largura de pulso do ciclo positivo Tth em funçãoda capacitância do sensor de pente capacitivo, plotado com a incerteza dasmedidas e ajuste linear. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Figura 25 – Gráfico da variação da capacitância em função do percentual de molhamentopresente na superfície do sensor de pente capacitivo, plotado com a incertezadas medidas e ajuste linear. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Figura 26 – Gráfico da variação da largura de pulso do ciclo positivo Tth em funçãodo percentual de molhamento presente na superfície do sensor de pentecapacitivo, plotado com a incerteza das medidas e ajuste linear. . . . . . . . 39

Figura 27 – Exemplo dos dados apresentados ao usuário na tela do computador atravésdo CoolTerm®. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Figura 28 – Esquemático do circuito do protótipo no Altium. . . . . . . . . . . . . . . . 47Figura 29 – Placa do protótipo roteada no Altium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Figura 30 – Projeção 3D da placa do protótipo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Figura 31 – Placa de circuito impresso confeccionada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Figura 32 – Esquema elétrico do circuito construído no software Altium. . . . . . . . . 50Figura 33 – Roteamento da placa de circuito impresso do circuito FDC2212. . . . . . . 51Figura 34 – Projeção 3D da placa de circuito impresso do circuito FDC2212. . . . . . . 51Figura 35 – Placa de circuito impresso confeccionada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Figura 36 – Fotolito das trilhas do circuito e footprints de componentes do circuito de

condicionamento de sinal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Figura 37 – Fotolito das trilhas do circuito e footprints de componentes do FDC2212. . . 54Figura 38 – Fotolito da máscara de solda à ser aplicada no circuito de condicionamento

de sinal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Figura 39 – Fotolito da máscara de solda à ser aplicada no FDC2212. . . . . . . . . . . 55Figura 40 – Fotolito das trilhas do circuito e footprints de componentes do circuito de

condicionamento parte inferior. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Figura 41 – Fotolito da máscara de solda à ser aplicada no circuito de condicionamento

de sinal parte inferior. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Figura 42 – Placas de circuito impresso finalizadas com máscara de solda e furos. . . . . 57

Figura 43 – Placa do circuito integrado medidor de capacitância após à solda dos compo-nentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Figura 44 – Placa do circuito de condicionamento de sinal após à solda dos componentes. 58

Lista de tabelas

Tabela 1 – Configurações do software para a leitura da porta serial. . . . . . . . . . . . 20Tabela 2 – Especificações técnicas do circuito medidor de capacitância FDC2212. . . . 22Tabela 3 – Endereçamento de bits para escrita. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Tabela 4 – Endereçamento de bits para leitura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Tabela 5 – Especificações técnicas do MCP6004. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Tabela 6 – Resultados dos testes iniciais do circuito de condicionamento de sinal. . . . 33Tabela 7 – Resultados do teste com o sensor de pente capacitivo. . . . . . . . . . . . . 36Tabela 8 – Desvio padrão e incerteza para as medidas de capacitância. . . . . . . . . . 36Tabela 9 – Desvio padrão e incerteza para as medidas da largura de pulso do ciclo

positivo Tth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Lista de abreviaturas e siglas

AP Agricultura de Precisão.

CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor: Semicondutor de Metal-ÓxidoComplementar.

CI Circuito Integrado.

DEEL Departamento de Engenharia Elétrica.

DPM Duração do Período de Molhamento Foliar.

FFDS Fringing Field Sensor: Sensor de Campo de Borda.

I2C Inter-Integrated Circuit: Circuito Inter-Integrado.

PCI Placa de Circuito Impresso.

SDA Serial Data.

SCL Serial Clock.

SMT Surface Mount Tecnology: Tecnologia de Montagem Superficial.

SMD Surface Mount Device: Processo de Montagem em Superfície.

WSON Very Very Thin Small Outline No Lead Package: Encapsulamento MuitoFino e Pequeno Sem Pinos Externos.

Lista de símbolos

F Farad: unidade de capacitância do Sistema Internacional de Unidades (SI).

s Segundo.

H Henry: unidade de indutância do Sistema Internacional de Unidades (SI).

ml Mililitro: unidade de volume equivalente a um milésimo de litro.

Ω Ohm: unidade de resistência elétrica do Sistema Internacional de Unidades(SI).

Cx Capacitor referente a capacitância do solo.

Ceq Capacitor equivalente.

Cr Capacitor de referência.

ICx Corrente no capacitor Cx.

ICr Corrente no capacitor de referência.

IR Corrente no resistores do circuito de ganho.

Vs(t) Tensão de saída no condicionador de sinal.

VG Tensão no capacitor equivalente.

Ton Período em nível baixo,

Toff Período em nível alto.

Tth Largura de pulso proporcional a capacitância do solo.

Palavras em itálico são empregadas para identificar termos de língua inglesanão traduzidos.

Sumário

Lista de figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviiLista de tabelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxLista de siglas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxLista de símbolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii

1 INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3 Tarefas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.4 Organização do trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1 Agricultura de Precisão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2 Duração do Período de Molhamento Foliar . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3 Efeito de Campo de Borda em Capacitores . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.4 Sensor de Pente Capacitivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.5 Uma Proposta do Circuito Medidor de Capacitância . . . . . . . . . . . 112.6 Comunicação I²C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.7 Conclusão do Capítulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3 METODOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.1 Sistema de Medição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2 Sensor Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.3 Microcontrolador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3.1 Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3.2 Greração da Onda quadrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3.3 Leitura da Largura de Pulso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.4 Medidor de Capacitância FDC2212 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.4.1 Sistema de aquisição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.4.1.1 Condição de Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.4.1.2 Condição de Stop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.4.1.3 Condição de Restart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.4.1.4 Sequência de Escrita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.4.1.5 Sequência de Leitura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.5 Circuito de Condicionamento de Sinal Implementado . . . . . . . . . . . 283.5.1 Sistema de Aquisição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.6 Conclusão do Capítulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4 RESULTADOS EXPERIMENTAIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1 Construção das placas de circuito impresso . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1.1 PCI do circuito de condicionamento de sinal . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1.2 PCI do circuito medidor de capacitância FDC2212 . . . . . . . . . . . . 324.2 Resultados do Circuito de Condicionamento de Sinal . . . . . . . . . . . 324.3 Resultados do Sensor de Pente Capacitivo . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.4 Conclusão do Capítulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5 CONCLUSÕES DO TRABALHO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415.1 Aplicações futuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

APÊNDICES 45

APÊNDICE A – CRONOGRAMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

APÊNDICE B – CONSTRUÇÃO DO CIRCUITO DE CONDICIONA-MENTO DE SINAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

B.1 Captura esquemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47B.2 Roteamento da placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47B.3 Construção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

APÊNDICE C – CONSTRUÇÃO DO CIRCUITO INTEGRADO FDC2212 50C.1 Captura esquemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50C.2 Roteamento da placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51C.3 Construção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

APÊNDICE D – PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO . . . . . . . . . 53D.1 Fotolito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53D.2 Corrosão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56D.3 Solda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

APÊNDICE E – CÓDIGOS PARA A CONSTRUÇÃO DA COMUNI-CAÇÃO I²C COM O FDC2212 . . . . . . . . . . . . . 59

E.1 Código principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59E.2 Código de comunicação I²C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61E.3 Funções I²C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

SUMÁRIO 1

E.4 Código de configuração do microcontrolador . . . . . . . . . . . . . . . 66E.5 Funções de configuração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3

1 Introdução

Um sistema de medição com sensor de campo de borda possui como princípio defuncionamento a medição de uma grandeza que pode ser quantificada através da alteração dacapacitância deste sensor. O sistema de aquisição de dados é constituído de um microcontrolador,um sensor capacitivo e sistema de condicionamento de sinal. Este capítulo traz uma brevecontextualização do tema, divisão de tarefas realizadas e objetivos gerais e específicos.

1.1 Motivação

As áreas agricultáveis que permitem o cultivo sem que haja doenças nas plantaçõesnecessitam de condições climáticas favoráveis a cada cultura. Ao aplicar agrotóxicos em locaisonde as características climáticas são desfavoráveis, seu uso não será efetivo, como exemplo,em 2010 na região de Vitória da Conquista e Barra do Choça no sul da Bahia, a precipitaçãoininterrupta de março a maio favoreceu o aparecimento da Mancha de Ascochyta causada porAscochyta coffe (ZAMBOLIM, 2010) nos cafeeiros e o controle químico por fungicidas nãoproporcionou resultados nas plantações. Práticas semelhantes a essa, apenas aumentam o custode produção e resultam alimentos menos saudáveis. Assim, o acompanhamento de fitopatógenose das condições agrometereológicas pode diminuir significativamente a aplicação de fungicidas.

Um dos fatores agrometereológicos que evidenciam e causam determinadas doençasem plantas é a permanência de água sobre as folhas das plantas, índice dado pela duraçãodo período de molhamento foliar (DPM). Este é resultante da deposição de orvalho e/ou dachuva/irrigação sobre as plantas. É uma variável extremamente importante na relação entrepatógeno e o hospedeiro, sendo fator crítico para o processo epidemiológico de doenças nasculturas (SENTELHAS, 2004). Os patógenos necessitam de água livre na superfície das folhaspara que os esporos germinem e haja infecção nos tecidos. Por esses motivos, a DPM é oparâmetro mais utilizado em modelos de simulação e sistemas de alerta para muitas doenças.

A determinação da DPM pode ser feita de formas distintas, como medidas baseadasem relações empíricas, com o número de horas relacionado a umidade relativa acima de umdado valor (CROWE; COAKLEY; EMGE, 1978), relações mecânicas entre o solo, a culturae a atmosfera (WILSON; BLAND; NORMAN, 1999) ou medidas realizadas com sensoresmecânicos ou automáticos (GETZ, 1991). Neste trabalho serão utilizados os sensores eletrônicospara a determinação do molhamento foliar e da umidade do solo. Diante de características comobaixo custo, facilidade de confecção e eficácia no alcance de dados, os sensores estão ganhandocampo na agricultura.

O sensor de pente capacitivo aplicado ao trabalho, tem por princípio de funcionamento

4 Capítulo 1. Introdução

a variação de capacitância de acordo com o depósito de água na sua superfície, permitindo aquantificação da mesma. A presença de água no solo e sua determinação é um fator importantepara a análise do ciclo solo-planta-atmosfera (SOYLU; KUCHARIK; LOHEIDE, 2014), assimpossibilitando racionar a irrigação.

Além de estimar a utilização para a aplicação de fungicidas de acordo com a mediçãodo molhamento nas plantas (DPM), será possível economizar água na irrigação, de forma maisracional, visto que a umidade do solo será paralelamente monitorada. Assim, não é necessáriosobrecarregar o solo com irrigação.

1.2 Objetivos

Implementar um sistema de medição de sensor de pente capacitivo que é baseado noefeito de campo de borda, para a detecção da umidade ou presença de água na superfície domesmo. Para tanto, utilizar um circuito de condicionamento de sinal conectado ao sensor a fimde obter dados da grandeza a ser medida. Realizar um estudo para a leitura de capacitância dosensor com um microcontrolador que utiliza o protocolo de comunicação I2C com um circuitointegrado medidor de capacitância.

1.3 Tarefas

• Projetar e construir um circuito de condicionamento de sinal do sistema de medição dosensor.

• Implementar no microcontrolador a leitura do sinal de saída do circuito e envio destesdados para a porta serial do mesmo.

• Realizar o estudo da comunicação entre um circuito integrado medidor de capacitância eum microcontrolador através do protocolo I2C.

• Realizar testes no sensor acoplado ao circuito de condicionamento de sinal.

1.4 Organização do trabalho

Este trabalho de conclusão de curso tem o conteúdo dividido da seguinte forma:

1. Introdução - Apresenta a importância da quantificação da água do solo para a agricultura.Possui uma descrição a respeito de cada capítulo da monografia.

2. Revisão Bibliográfica - Detalha os componentes e conceitos utilizados para a realização dotrabalho.

1.4. Organização do trabalho 5

3. Metodologia - Expõe as etapas do projeto e suas formas de realização.

4. Resultados experimentais - Este capítulo apresenta resultados dos testes realizados.

5. Conclusões do trabalho - Neste capítulo expressa as conclusões do projeto.

7

2 Revisão Bibliográfica

Neste capítulo será apresentado a importância dos sensores capacitivos na agricultura,suas vantagens e desvantagens. Como a determinação do molhamento foliar (DPM) podeinfluenciar as patogenias em plantas e através da quantificação deste parâmetro, realizada com oauxílio de sensores eletrônicos, é possível gerar melhorias para a agricultura.

2.1 Agricultura de Precisão

A agricultura de precisão (AP) consiste em um conjunto de conceitos e tecnologiasaplicados de forma síncrona, à maneira tradicional, com um aparato tecnológico, com o objetivoaumentar a produtividade das culturas e a qualidade ambiental (PIERCE; NOWAK., 1999). Dife-rentemente da agricultura convencional, a agricultura de precisão trabalha nas particularidadesde cada propriedade.

Os primeiros fundamentos teóricos da AP são de 1929, nos Estados Unidos, porémsomente a partir de 1980 tornou-se mais popular com os avanços tecnológicos. No Brasil, osprimeiros estudos tiveram início na década de 90 onde foi direcionado pelas máquinas agrícolas,embarcando-se a elas receptores GPS (Sistema de Posicionamento Global por Satélites), sofisti-cados computadores de bordo e sistemas que possibilitam a geração de mapas de produtividade(Ministério da Agricultura, 2013).

Existem algumas dificuldades na implementação da agricultura de precisão, cada vezmais são necessários métodos que permitam obter um maior número de informações com baixocusto. Para isso, instrumentos equipados com sensores tornaram-se as tecnologias propícias paraserem utilizadas na determinação dos atributos do solo e com custo reduzido. Característicascomo umidade, temperatura, pH do solo e condutividade elétrica, são obtidas com sensores.

Esses sistemas com sensores trazem rapidez, precisão e simplicidade a aquisição de dadosem uma área de alta densidade. A produção científica na área da agricultura de precisão cresceconsideravelmente com o passar dos anos, porém ainda há grande potencial para a tecnologiana AP, principalmente no aperfeiçoamento da aquisição de dados e melhoria na qualidade naexposição dos mesmos.

Para que exista um bom resultado produtivo é necessário observar o ciclo de atividadesda AP. Uma série de acontecimentos sucessivos que consistem no monitoramento de atributosdeterminantes do rendimento da cultura, a caracterização e interpretação das correlações entreos fatores preponderantes no crescimento da cultura e as potenciais causas das variabilidades,analisando quantitativamente seus efeitos na produtividade final, o planejamento, decisão econtrole do manejo integrado e eficiente para que níveis de produtividade preestabelecidos

8 Capítulo 2. Revisão Bibliográfica

sejam obtidos; e a aplicação localizada de taxas variadas de insumos em tempos específicos.(OLIVEIRA, 2009).

Ainda acontece pouco emprego da agricultura de precisão pelos produtores brasileiros. Osequipamentos, sensores e sistemas aplicados no país, em sua maioria são importados, aumentandoos custos da AP. Esta, é uma grande barreira para que os agricultores implementem a agriculturade precisão em seus cultivos.

2.2 Duração do Período de Molhamento Foliar

No ambiente as folhas são constantemente cobertas por água em estado líquido. Omolhamento foliar consiste em toda a água depositada na superfície das folhas por formação deorvalho, irrigação ou chuva. A variável agrometeorológica Duração do Período de MolhamentoFoliar (DPM), originou-se do depósito de água sobre as folhas das plantas (molhamento foliar) econsiste em um parâmetro importante em sistemas de alerta fitossanitários (KIM et al., 2010) eem estudos de redução das trocas gasosas da fotossíntese e da transpiração (HANBA; MORIYA;KIMURA, 2004).

O molhamento por orvalho é uma das variáveis ambientais que mais influencia o de-senvolvimento de doenças vegetais (DALLA MARTA; MAGAREYB; ORLANDINIA, 2005),embora, a duração período de molhamento (DPM) tem sido considerada fator decisivo paradesencadear um processo epidemiológico, tais como infecção e esporulação(SENTELHAS et al.,2008). Assim, a determinação da DPM tem grande importância para controle de doenças emplantas, aplicando-se a agricultura. O uso de sensores eletrônicos pra a quantificação da DPMfaz-se necessário, pois não há um padrão para a observação dessa variável, tanto em termos desensores como da sua própria instalação, inviabilizando estudos comparativos dessa variávelentre locais de diferentes climas, por exemplo (SENTELHAS, 2004).

2.3 Efeito de Campo de Borda em Capacitores

O efeito de campo de borda ocorre quando existe uma influência do campo elétrico sobreo material que é submetido a teste, no caso a água. Essa interação ocorre principalmente nasbordas do capacitor. Como pode ser observado nas Figuras 1 (a), (b) e (c) o distanciamento entreas placas de um capacitor, assim como sua angulação, influenciam no campo elétrico. Observa-seno caso da Figura 1c que o campo elétrico está em uma região maior e por consequência atingetodo o material depositado sobre elas. Dessa forma, é possível compreender o conceito do efeitodielétrico de campo de borda, do inglês Fringing Field Dielectric Sensor(FFDS), (MAMISHEVet al., 2004).

2.4. Sensor de Pente Capacitivo 9

Figura 1 – Demonstração do efeito de distanciamento e angulação das placas de um capacitor noseu campo elétrico. (a) Paralelas; (b) Ângulo menor que 180°; (c) Ângulo de 180°.

(a) (b) (c)

Fonte: (MAMISHEV et al., 2004).

Na Figura 2 é possível observar a configuração das placas, na qual a profundidade depenetração do campo elétrico corresponde a proporção λ/2, com seu ápice exatamente entreos centros de um par de eletrodos consecutivos (MIZUGUCHI et al., 2009). Então pode-severificar que a penetração das linhas de campo elétrico são proporcionais ao período espacialλ dos eletrodos (MAMISHEV et al., 2004). As trilhas capacitivas do sensor construído sãosuficientemente próximas, para que as linhas de campo ajam em toda a superfície do sensor eisso só torna-se possível pela proximidade das trilhas. Este efeito está presente no sensor depente capacitivo.

Figura 2 – Efeito das linhas de campo elétrico sobre as placas para um ângulo de 180°.

Fonte: (MAMISHEV et al., 2004).

2.4 Sensor de Pente Capacitivo

O sensor de pente capacitivo é baseado no efeito de campo de borda e pode ser utilizadopara a determinação da umidade presente em algum meio. É um sensor composto por faixasde cobre interdigitadas, formando um pente, conforme a Figura 3. São várias faixas paralelasconectadas, assim o campo elétrico situa-se além do material das faixas de eletrodos e apresenta-se no material depositado sobre a placa do sensor. Como os eletrodos capacitivos são isolados do


material as medições ocorrem sem alterar o mesmo. O sensor é produzido em placa de circuitoimpresso (PCI), sendo de fácil confecção e baixo custo de produção.

Figura 3 – Representação do sensor de pente capacitivo.

Fonte: (MIZUGUCHI et al., 2009).

As características dos sensores de pente capacitivos, possibilitam sua escolha para aquantificação de água no solo, visto que a constante dielétrica do água está na faixa de 48 a 80dependendo da temperatura, e nota-se que é superior ao ser comparada com outras substâncias.A variação na quantidade de água sobre a superfície no sensor gera uma grande mudança nacapacitância medida. Dentre as utilizações do sensor estão, a quantificação de água no solo(DEAN et al., 2012) e a quantificação de água em folhas de chá (HAZARIKA et al., 2006) ouem papel (SUNDARA-RAJAN; BYRD; MAMISHEV, 2004).

A Figuras 4 e 5 apresentam simulações da intensidade do campo elétrico na superfíciedo sensor com d=0,2 mm para ambos os casos, w=0,2 mm e w=1,2 mm, respectivamente. Sendow a largura das trilhas condutoras e d o espaçamento entre as trilhas. Na figura 4 a intensidademáxima de campo ocorre até uma distância de 0,42 mm da superfície do sensor. Já na Figura 5 ocampo elétrico ocorre até 0,82 mm da superfície do sensor (MIZUGUCHI et al., 2014). Dessaforma é possível avaliar qual geometria está de acordo com a aplicação a ser realizada, se fornecessário maior penetração do campo elétrico no material usa-se uma largura de trilhas (w)maior, se o material disposto sobre as trilhas do sensor puder ser analisado com uma menorintensidade de campo, pode-se utilizar uma geometria com w menor.

2.5. Uma Proposta do Circuito Medidor de Capacitância 11

Figura 4 – Simulação da intensidade do campo elétrico na superfície do sensor com geometriad=0,2 mm e w= 0,2 mm.

Fonte: (MIZUGUCHI et al., 2009)

Figura 5 – Simulação da intensidade do campo elétrico na superfície do sensor com geometriad=0,2 mm e w=1,2 mm.

Fonte: (MIZUGUCHI et al., 2009).

O sensor é produzido em um material chamado FR-4, que é formado de várias camadasde fibra de vidro, unidas por um polímero epóxi. Assim, possui a propriedade de retardar apropagação de chamas (MIZUGUCHI et al., 2014). A dimensão da placa do sensor é de 8,9 cmpor 6,5 cm e as trilhas de cobre, contidas no sensor tem espessura na faixa de 17,78 a 71,12 µm(MIZUGUCHI et al., 2014).

2.5 Uma Proposta do Circuito Medidor de Capacitância

O circuito para condicionamento de sinal consiste em um circuito eletrônico que trabalhaem conjunto com a aquisição de dados e permite uma melhoria na medição, tornando-a maisexata e precisa.


De acordo com DEAN et al., 2012, para a leitura de sensores do tipo pente capacitivoutiliza instrumentos de medição comerciais, normalmente ponte RLC, com exatidão de 0,1%,para determinar a capacitância .

Com a finalidade de simplificar o circuito de condicionamento de sinal e não utilizarequipamentos robustos de bancada para alimentá-lo, algumas técnicas foram pesquisadas paramedir grandezas capacitivas nesse formato de maneira menos complexa. Algumas soluçõeslevantadas são uma ponte capacitiva que necessita de um capacitor variável para ajuste (SAXENA;TAYAL, 1981) ou utilizar um oscilador baseado no circuito integrado LM555 (HAZARIKA etal., 2006), da National Semiconductor® onde a frequência de oscilação varia com a capacitânciado sensor.

Visto que o intuito do desenvolvimento é trabalhar com uma frequência fixa, não foipossível adotar os autores apresentados. Então o circuito para o melhoramento do sinal empregadono sistema consta na Figura 6, (IGNJATOVIC; BOCKO, 2005), que possui as característicasnecessárias para um melhor funcionamento do sistema.

Figura 6 – Esquemático do circuito de condicionamento de sinal.

Fonte: (IGNJATOVIC; BOCKO, 2005).

Através de uma frequência constante o sensor é excitado e a variação de capacitância gera

2.5. Uma Proposta do Circuito Medidor de Capacitância 13

uma variação na largura de pulso. Diante de uma sinal digital o circuito inicia o funcionamento.

O circuito de Ignjatovic e Bocko (2005), permitiu o desenvolvimento do sistema decondicionamento de sinal apresentado na Figura 18 no capítulo de metodologia, que geramelhoria na aquisição de dados capacitivos.

Na entrada do circuito (Figura 6) um sinal quadrado V(q) proveniente do microcon-trolador de período T, é usado para acionar o transistor Q1 do par diferencial formado pelostransistores Q1 e Q2. Em nível alto, o sinal V(q) está em nível alto (Ton), o transistor Q1 conduze o transistor Q2 está em corte, o contrário ocorre em nível baixo (Toff ). O capacitor Cx édescarregado quando o nível lógico é baixo, este capacitor é um sensor de campo de borda. Entãoa tensão VG oscila com período constante igual a T. O capacitor Cx quado carregado, funcionacomo um curto-circuito, com isso nenhuma corrente circula por Q2. O ganho do circuito, Av

é dado pelos resistores conectados ao amplificador operacional O2. Portanto, a corrente nocapacitor Cx é dada por:

ICx = IR + ICr (1)

Reescrevendo a equação com base no circuito de referência da Figura 6

CxdVGdt

= IR + Crd(Av · VG − VG)

dt(2)

sendoIR = [Cx − (Av − 1) · Cr]

d

dtVG, (3)

de acordo com (1), ICr é a corrente no capacitor de referência Cr.

De (3) pode-se dizer que

Ceq = (Cx − (Av − 1) · Cr). (4)

Visto que Cx e Cr são valores fixos o capacitor equivalente pode ser controlado peloganho Av, determinado pelos dois resistores de 27 KΩ presentes no estágio de amplificação.

No capacitor Ceq existe uma tensão, definida por VG, dada por:

VG = V ref(1− e−1

R3·Ceq ). (5)

O potenciômetro R7 é usado para ajustar a largura de pulso (Tth) do sinal de saída, VS .Isto, porque, a corrente ICx faz com que a tensão sobre Cx atinja um limiar Vth em um tempoigual Tth,de acordo com,

Tth = R3 · Cx · lnVref

Vref − Vth. (6)

Se a capacitância Cx variar, Tth também variará proporcionalmente ao valor aplicado aCx.


2.6 Comunicação I²C

O barramento I2C (Inter-Integrated Circuit) foi criado na década de 1980 pela empresaholandesa Philips, para que dispositivos eletrônicos pudessem se comunicar. Este protocoloutiliza apenas dois sinais SDA (Serial Data) e SCL (Serial Clock), diminuindo a complexidadedos circuitos. Consequentemente, o tempo de desenvolvimento e o custo dos sistemas é reduzido.

Os dispositivos que podem ser acionados no barramento I2C denominam-se mestre(master) e escravo (slave). Os dados trafegam pela linha SDA, ou seja, são transmitidos nessebarramento e são sincronizados ao clock da linha SCL (temporizador). A SDA é uma linhabidirecional, os dados podem ser transmitidos de um mestre para um escravo ou de um escravopara um mestre. Os dados podem ser gerados em um instante por um mestre ou por um escravo eas informações geradas são sempre sincronizadas pelo sinal do relógio em SCL. Como o sinal dorelógio em SCL é sempre gerado pelo mestre, o mesmo conduz as transferências no barramento.

A configuração wired-or em que o barramento opera, permite que vários drivers sejamconectados a linha, mesmo que no circuito não exista a possibilidade. Os drivers dispostos naporta de saída podem apenas drenar a corrente existente na linha. Os limitadores desta correntesão os resistores de pull-up.

Figura 7 – Diagrama de tempo do comportamento da comunicação I2C.

Fonte: (TEXAS INSTRUMENTS, 2015).

A Figura 7 exemplifica os períodos nos quais o SDA e SCL estão ativos ou em baixo, deacordo com o datasheet do circuito a ser utilizado no projeto, FDC2212 da Texas Instruments®.

2.7. Conclusão do Capítulo 15

2.7 Conclusão do Capítulo

A AP possibilitou a entrada de sensoriamento das plantações. O maior emprego desensores facilitou e melhorou a detecção das patogenias nas plantas, quantificação da águapresente no solo, molhamento foliar, características geográficas da área a ser plantada ou distintaspeculiaridades de melhoria na agricultura.

Os sensores eletrônicos como o sensor de pente capacitivo ou sensor capacitivo deefeito de campo de borda, tem sua capacitância alterada quando realiza-se depósito de algumasubstância em sua superfície, com isso pode-se determinar certas medidas de grandezas, como aumidade do solo, o molhamento na superfície das plantas, umidade em algum silo, quantidadede água existente em uma colheita, entre outras aplicações.

17

3 Metodologia

Neste capítulo serão apresentadas as etapas do projeto fundamentais para a observar asalterações que ocorrem na capacitância do sensor de pente capacitivo. A descrição da implemen-tação e estudo das formas aplicadas para a leitura dessa capacitância e os sistemas utilizadospara tal. Características do sistema e os componentes empregados no trabalho também estãodescritos nas seções a seguir.

3.1 Sistema de Medição

Para que os dados possam ser captados, são necessários alguns mecanismos e sistemasconectados. Na Figura 8, está demonstrado as duas formas de obtenção de dados.

Figura 8 – Diagrama de blocos dos sistemas para a leitura da capacitância do sensor.

Fonte: A Autora.

Uma das etapas para a aquisição de dados é realizada através do circuito de condi-cionamento de sinal e outra pelo sensor FDC2212. Nas seções seguintes, apresentam-se aspeculiaridades de cada procedimento.

3.2 Sensor Utilizado

Neste sensor de pente capacitivo existem n faixas de cobre em paralelo, separadas poruma distância d de aproximadamente 100 µm, medida que também representa a largura das

18 Capítulo 3. Metodologia

faixas. A malha de terra que está na superfície preenchida pelos eletrodos evita que a capacitânciado sensor influencie a captação de dados.

Como já foi mencionado, o sensor foi construído principalmente de um material denomi-nado FR-4 e que é formado de várias camadas de fibra de vidro, unidas por um polímero epóxi(MIZUGUCHI et al., 2014).

Figura 9 – Fotografia do sensor pente capacitivo utilizado.

Fonte: A Autora.

O sensor de pente capacitivo é a entrada do sistema para detectar a grandeza a ser medida,de acordo com alteração da capacitância do sensor. Para quantificar a umidade de um meio, porexemplo, a água que se depositará sobre o sensor modifica sua capacitância, assim quanto maiora quantidade de água presente na superfície do sensor, maior será a umidade do meio onde osensor é colocado.

Neste projeto, há duas formas de leitura da capacitância do sensor, os valores de capaci-tância são lidos por dois sistemas distintos, um via circuito de condicionamento de sinal e outropelo circuito integrado medidor de capacitância FDC2212.

3.3 Microcontrolador

O microcontrolador escolhido para o projeto, após testes com outros dois microcontrola-dores da Texas Instruments®, foi o que gerou resultados mais positivos, visto que a linguagem deprogramação é mais simplificada e a similaridade com o mesmo é maior, já que seu uso na foiconstante nos estudos realizados em disciplina da graduação.

3.3. Microcontrolador 19

O STM32-P103 é uma placa de desenvolvimento construída pela ST MicroelectronicsInc.®, possui como microcontrolador ARM Cortex M3 STM32F103RBT6. A Figura 10 mostraas entradas e componentes da placa. As portas de entrada utilizadas para a programação foramJTAG, UEXT, USB e pinos de conexão entre o sensor e o microcontrolador.

Figura 10 – Fotografia da placa de desenvolvimento STM32-P103 com o microcontrolador ARMCortex M3 e seus principais conectores e dispositivos.

Fonte: (OLIMEX, 2014).

Para a alimentação um cabo é conectado a porta USB e posteriormente ligado ao compu-tador, dessa forma a placa estará no modo ligado. A comunicação I2C necessita de dois pinosde conexão SDA e SCL,como comentado na seção 2.6, estas entradas serais encontram-se nospinos 5 e 6 respectivamente da entrada UEXT.

A placa de desenvolvimento STM32-P103 é utilizada em algumas funções necessáriasaos dois sistemas de aquisição de dados realizados, como:

• Gerar sinal quadrado;

• Medir a largura de pulso na saída do circuito de condicionamento de sinal;

• Envio de dados através da serial;

• Comunicação I2C com circuito dedicado.

Nas seções seguintes são apresentadas peculiaridades de algumas das funções da STM.


3.3.1 Serial

A comunicação serial é realizada para que um periférico se comunique com o computador.O protocolo utilizado para tal, é o Recommend Standard – 232, RS-232, que utiliza um sistemabinário para transmitir informações no formato ASCII, código compreensível aos usuários, poisutiliza letras e números.

A placa STM32-P103 possui uma entrada serial, como pode ser observado em 10. Assim,a comunicação via serial entre o microcontrolador e o computador é realizável. Basta conectar ocabo serial no computador e no microcontrolador, para que haja transferência de informações.

As informações após processadas são dispostas em um software de leitura da porta serial,HyperTeminal ou CoolTerm. Nos quais, deve-se configurar a porta de entrada serial, quantidadede bits por segundo, bits de dados, paridade, bits de parada, controle de fluxo porta de entradapara conexão. Para o projeto as configurações estão descritas na Tabela 1.

Tabela 1 – Configurações do software para a leitura da porta serial.

CaracterísticasBits por segundo 115200Bits de dados 8Paridade NenhumBits de parada 1Controle de fluxo NenhumPorta de conexão COM1

Fonte:A Autora.

3.3.2 Greração da Onda quadrada

A frequência de atuação do microcontrolador é de 72 MHz. No sistema a frequênciado sinal utilizada é de 1,6 kHz e o ciclo de trabalho de 50 %. Para que essa frequência sejaestabelecida é necessário dividir o período do sinal. Assim, ao configurar o sinal da ondaquadrada é necessário colocar o valor do período,dado pela variável Prescaler no código, em44.999 unidades, pois o período é,

Periodototal = Prescaler + 1 = 44.999 + 1 = 45.000, (7)

e a frequência da onda quadrada gerada é dada por:

fsinal =fmicrocontrolador

Periodototal=

72MHz

45k= 1, 6kHz. (8)

Assim é possível notar que para variar a frequência muda-se apenas o período que éalocado na função de Prescaler.

O ciclo de trabalho ou duty cicle da onda é configurado ao escrever na variável Pulse

um valor e dividí-lo pelo Periodototal, no caso o valor empregado na variável foi 25.000, como

3.3. Microcontrolador 21

observado em (9):

DutyCicle =Pulse

Periodototal=

22.500

45.000= 0, 5, (9)

assim, o duty cicle tem o valor de 50 %. Então, a onda quadrada tem sua configuração realizadacomo estabelecido no projeto.

3.3.3 Leitura da Largura de Pulso

Para a leitura da largura de pulso foi utilizado o canal de comparação do microcontrolador.Basicamente dois canais são usados, onde um dos canais detecta a borda de subida da ondaquadrada e o outro é ativado na borda de descida da onda, como pode ser observado na Figura12. Apenas uma interrupção é utilizada para que os canais sejam ativados. Na Figura 11, issopode ser observado, cada canal possui uma interrupção a ser configura para que o canal sejaconfigurado, porém os canais 1 e 2 são gerados com apenas uma interrupção para a comparação,da mesma forma que os canais 3 e 4.

Figura 11 – Parte do diagrama de blocos do sistema de comparação com dois canais do micron-trolador.

Fonte: (STMICROELETRONICS., 2015).

A saída da onda no circuito de condicionamento de sinal é interligada a uma porta domicrocontrolador. O canal 1, denominado IC1, detecta a borda de subida da onda vinda docircuito de condicionamento de sinal e o canal 2, nomeado como IC2, detecta a borda de descida.Os canais trabalham em conjunto, com apenas uma interrupção. Ao detectar a borda de subida ocanal 1 zera o endereço assim, as bordas de subida ocorrerão em todos os dados zero (Na Figura12, representado por 0000). Então o canal 2 detecta a borda de descida e seu endereço, com isso épossível contabilizar o valor da largura de pulso da onda de saída do circuito de condicionamentode sinal.

Sabendo o valor da largura de pulso da onda de saída do circuito de condicionamentode sinal, esta é relacionada com a quantidade de água depositada no sensor de pente capacitivo.Para isso uma etapa de calibração deve ser feita.


Figura 12 – Representação da atuação dos canais IC1 e IC2 para a leitura da largura de pulso dociclo positivo.

Fonte: (STMICROELETRONICS., 2015).

3.4 Medidor de Capacitância FDC2212

O circuito integrado de medida de capacitância FDC2212 possui baixo consumo deenergia, com alta resolução. Existe uma vasta aplicação para este dispositivo como controlarnível de um líquido em um recipiente, identificar tipos de materiais, entre outros . Em meio atais aplicações, estão a leitura da variação de capacitância em relação ao molhamento foliar eda umidade do solo. Como o estudo de umidade do solo está relacionado a sua capacitância, osensor escolhido apresenta por característica principal ser um dispositivo capacitivo e possui umbaixo custo quando comparado com a outros sensores com as mesmas funcionalidades. Esta eoutras características podem ser vistas na tabela 2.

Tabela 2 – Especificações técnicas do circuito medidor de capacitância FDC2212.

CaracterísticasMáxima Capacitância de Saída 250nFResolução 28 bitsNúmero de Canais 2Faixa de Frequência 10kHz a 10MHzFaixa de Tensão 2, 7V a 3, 6VFaixa de Temperatura −40oC a 125oCInterface I2CPreço 6, 58 DólaresFabricante Texas Instruments

Fonte:A Autora.

Cada um de seus dois canais envolve uma associação paralela de um indutor e umcapacitor, como observado na Figura 14. Para o projeto serão utilizado os pinos da comunicação

3.4. Medidor de Capacitância FDC2212 23

I2C (SDA e SCL), dois pinos para a porta do microcontrolador (INTB e SD), dois pinos dealimentação (VCC e GND) e pinos de acoplamento para o sensor de campo de borda, com doiscanais (IN0 e IN1) vistos na Figura 13.

Figura 13 – Diagrama de pinos do medidor de capacitância FDC2212.


O diagrama de blocos do circuito, Figura 14, demostra as ligações aos pinos de ali-mentação (VCC) e a ligação ao terra, que necessitam de capacitores em paralelo conectados aeles. Os pinos de conexões para a comunicação I2C estão conectados a resistores de pull-up ealimentados com 3,3 V . Ligados diretamente ao microcontrolador estão os pinos INTB e SD.

Figura 14 – Diagrama de blocos funcional do medidor de capacitância FDC2212.


Na saída existem os canais de conexão para acoplamento do sensor de campo de borda.Para o funcionamento correto do acoplamento é necessário conectar um capacitor e um indutorem paralelo com valores C= 33 ρF e L= 18 µH , Figura 15.


Figura 15 – Esquemático de configuração de um canal do circuito integrado FDC2212 para setara frequência de oscilação .


Os referidos valores do capacitor e indutor geram uma frequência de 6,5 MHz (TEXASINSTRUMENTS, 2015), de acordo com a frequência de operação do circuito integrado dadapor:

fFDC2212 =1

2π√L · C

. (10)

Os limitadores de corrente, que são os resistores de pull-up, tem seus valores 3,3 kΩ. Ocircuito apresentado na Figura 14, viabiliza o funcionamento do sensor. Para sua construção, foidesenhada a placa para o circuito com componentes SMD com o auxílio do software AltiumDesigner®.

No apêndice C são apresentadas as placas e circuitos.

3.4.1 Sistema de aquisição

Para este sistema de aquisição é necessário que a comunicação I2C do microcontroladorcom o FDC2212 tenha êxito, sendo imprescindível obedecer algumas etapas geradas em umcódigo, denominando-se protocolo I2C. Estas regras estão descritas nas seções seguintes.

3.4.1.1 Condição de Start

O início da comunicação é caracterizado por uma borda de descida em SDA, mas comSCL em alto. Nas Figuras 16 e 17 é possível observar esta configuração. Ao final da condição,SCL mantêm-se em nível lógico baixo, enquanto SDA está normalmente em nível lógico alto,com isso o barramento encontra-se ocupado e as trocas de informação acontecem.


3.4.1.2 Condição de Stop

Ao final da transação de informações o estado de stop gera uma borda de subida em SDAao mesmo tempo em que SCL está em nível lógico alto. Esta condição é vista nas sequências deleitura e escrita, nas Figuras 16 e 17.

3.4.1.3 Condição de Restart

O estado de restart consiste em uma condição de stop seguida de uma condição de start,ambas impostas pela mestre. Se SCL tem uma borda de subida e SDA permanece em nível lógicoalto e este é reconhecido pelo mestre, então acontece a transferência de um bit de dados para obarramento. Caso SCL gere uma borda de subida e SDA esteja em nível zero, um nível lógicobaixo é produzido na linha.

A sequência de leitura descrita na Figura 17 acontece primeiramente com um start eentão os dados são transmitidos, ao enviar uma palavra de 8 bits (base de transmissão do barra-mento), um bit de resposta é enviado pelo receptor, sendo esse um ACK, do inglês acknowledge

ou conhecido. Já o NACK significa não conhecido, no-acknowledge. Caso o mestre envie ainformação o escravo deverá informar com um ACK a recepção desse byte. O NACK acontecese nessa troca de informações não houver reposta, ou seja, a linha do barramento fica em altodevido ao resistor de pull-up.

O NACK está descrito na Figura 17, após o ultimo bit enviado na escrita. Para que atransmissão cesse é necessário que a linha fique em alto.

As características de comunicação I2C descritas são empregadas ao código de acordocom o microcontrolador utilizado para tal comunicação.

3.4.1.4 Sequência de Escrita

Para que haja comunicação entre o sensor e o microcontrolador, deve-se, primeiramente,escrever no barramento de dados de forma que exista comunicação entre mestre e escravo. Aoobservar a Figura 16, observa-se que para que a sequência de leitura tenha êxito, um bit deendereço é enviado ao mestre, o segundo bit corresponde ao endereço do registrador, e o terceiroe quarto bit estão relacionados ao endereço dos bits mais e menos significativos, respectivamente.


Figura 16 – Diagrama de tempo da sequência de escrita da comunicação I2C do FDC2212.


O endereço dos bits são apresentados nas Tabelas 3 e 4, que descreve os campos a serempreenchidos de acordo com as configurações utilizadas.

Tabela 3 – Endereçamento de bits para escrita.

Bit Tipo Descrição Endereço15 : 14 Escrita/Leitura Seleção de Canal Ativo b00:Canal 013 Escrita/Leitura Modo Sleep Habilitado. b1:Modo Sleep12 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b111 Escrita/Leitura Seleção de Ativação do Sensor. b1:Ativação em baixa potência10 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b19 Escrita/Leitura Frequência de Referência. b0:Frequência do oscilador interno8 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b17 Escrita/Leitura INTB Desabilitado b1:INTB Desabilitado6 Escrita/Leitura Drive de Alta Corrente. b0:Corrente máxima 1.5A5 : 0 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b000001

Fonte:A Autora, adaptado de (TEXAS INSTRUMENTS, 2015).

O endereço de configuração da I2C, quando o pino ADDR do sensor está em alto (3.3V ),é 0x2B, porém deve ser deslocado 4 bits para a esquerda, para que exista comunicação entremestre e escravo (ACK), assim o endereço final é 0x56.

Após a verificação do endereço de dados dos 2 bytes, que correspondem a 16 bits,construiu-se o código de leitura através do software CoIDE®.

Todos os códigos necessários para a construção da comunicação I2C estão dispostos noApêndice E.


3.4.1.5 Sequência de Leitura

A sequência de leitura construída, está de acordo com a Figura 17. Na qual, apresentaa mesma sucessão de bits dos dois primeiros bytes. Porém é necessário enviar duas vezes aobarramento serial o endereço do bit do mestre.

Figura 17 – Diagrama de tempo da sequência de leitura da comunicação I2C do FDC2212.


Tabela 4 – Endereçamento de bits para leitura.

Bit Tipo Descrição Endereço23 : 22 Escrita/Leitura Seleção de Canal Ativo b00:Canal 021 Escrita/Leitura Modo Sleep Habilitado. b1: Modo Sleep20 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b119 Escrita/Leitura Seleção de Ativação do Sensor. b1: Ativação em baixa potência18 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b117 Escrita/Leitura Frequência de Referência. b0:Frequência do oscilador interno16 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b115 : 14 Escrita/Leitura Seleção de Canal Ativo b00:Canal 013 Escrita/Leitura Modo Sleep Habilitado. b1: Modo Sleep12 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b111 Escrita/Leitura Seleção de Ativação do Sensor. b1: Ativação em baixa potência10 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b19 Escrita/Leitura Frequência de Referência. b0:Frequência do oscilador interno8 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b17 Escrita/Leitura INTB Desabilitado. b1:INTB Desabilitado6 Escrita/Leitura Drive de Alta Corrente. b0: Corrente máxima 1.5A5 : 0 Escrita/Leitura Reservado. Setado para b000001

Fonte:A Autora, adaptado de (TEXAS INSTRUMENTS, 2015).

Todos os códigos necessários para a construção da comunicação I2C estão dispostos noApêndice E.


3.5 Circuito de Condicionamento de Sinal Implementado

O circuito de condicionamento de sinal construído e seus parâmetros encontram-sedescritos nas Figuras 18.

Os resistores R4 e R5 fazem parte do circuito de ganho. Os resistores R6, R7 e R8

caracterizam a largura de pulso da onda. Através de (4), determinou-se que o valor do capacitorCr seria 100 pF , visto que Cx é a capacitância obtida com o sensor de pente capacitivo de acordocom a água depositada sobre ele. Por (6) é possível observar que o valor de R3 deve ter um valoralto, já que o sensor de pente capacitivo trabalha com baixas capacitâncias, então adotou-se 1MΩ.

O MCP6004 é um circuito integrado com quatro amplificadores operacionais, dentre osquais 3 são utilizados no projeto, sendo 2 amplificadores para ganho e outro para a largura depulso da onda gerada. As características do MCP6004 são apresentadas na Tabela 5 e estão deacordo com os aspectos requeridos pelo projeto.

Tabela 5 – Especificações técnicas do MCP6004.

CaracterísticasMáxima Corrente 100µAEncapsulamento SOT-23Número de Amplificadores 4Largura de Banda 1MHzFaixa de Tensão 1, 6V a 6VFaixa de Temperatura −40oC a 125oCFabricante Microchip

Fonte:A Autora.

3.5. Circuito de Condicionamento de Sinal Implementado 29

Figura 18 – Esquemático do circuito de condicionamento de sinal do sistema de medição imple-mentado.

Fonte: A Autora.

Alguns testes foram feitos com o intuito de comprovar o funcionamento do circuito paraque o mesmo pudesse ser produzido em uma placa com componentes SMD, para minimizar asdimensões do sistema, suas falhas e melhorar sua eficiência.

3.5.1 Sistema de Aquisição

O sistema de aquisição para o circuito de condicionamento de sinal foi realizado com oauxílio da placa de desenvolvimento STM32-P103. Um onda quadrada de 1,6 kHz com razãocíclica de 50% é gerada pelo microcontrolador e aplicada ao pino V(q) da Figura 18. A saída docircuito de condicionamento de sinal, cuja largura de pulso varia com a capacitância de Cx éidentificada na porta de entrada do temporizador que fará a leitura de Tth.

Conforme a água é depositada no sensor de pente capacitivo, a capacitância do mesmoaumenta devido ao efeito de campo de borda e na saída do circuito de condicionamento de sinal alargura de pulso também aumenta proporcionalmente. O microcontrolador realiza a leitura destalargura de pulso e apresenta na tela do computador o resultado, com o auxílio do CoolTerm®ouHyperterminal®, que são programas que mostram os dados recebidos pela entrada serial.



Como observado o projeto do sensor de molhamento foliar está dividido em algumaspartes com a finalidade de simplificar a execução do projeto.

A comunicação utilizada entre o microcontrolador e o sensor foi realizada via I2C e estaé uma parte complexa da implementação do sistema.

O circuito de condicionamento de sinal foi testado individualmente, com o intuito de veri-ficar apenas a sua funcionalidade, mediante alguns teste, pôde-se concluir que seu funcionamentofoi satisfatório.

O sensor de campo de borda apresentado foi implementado em um trabalho anterior,suas parâmetros e dimensões definidos no mesmo. O sensor foi utilizado pois suas característicasatendiam ao projeto realizado.

31

4 Resultados experimentais

4.1 Construção das placas de circuito impresso

As placas de circuito impressos foram construídas, para isso seu roteamento foi realizadono software Altium Designer ®.

4.1.1 PCI do circuito de condicionamento de sinal

A Figura 19, demostra a construção da placa com componentes SMD do circuito decondicionamento de sinal. Detalhes do seu roteamento e projeto estão descritos no Apêndice B.

Figura 19 – (a) Roteamento da placa do circuito de condionamento de sinal em 2D; (b) Vistasuperior placa do circuito de condionamento de sinal; (c) Fotografia da placa docircuito de condicionamento de sinal.

(a) (b)

(c)

Fonte: A Autora.

32 Capítulo 4. Resultados experimentais

4.1.2 PCI do circuito medidor de capacitância FDC2212

A construção da placa do medidor de capacitância FDC2212 e seu rotamento podemser observados na Figura 20. Detalhes do roteamento e etapas sua realização estão descritos noApêndice C.

Figura 20 – (a) Roteamento da placa do circuito medidor de capacitância FDC2212 em 2D; (b)Vista superior placa do circuito medidor de capacitância FDC2212; (c) Fotografia daplaca do circuito medidor de capacitância FDC2212.

(a) (b)

(c)

Fonte: A Autora.

4.2 Resultados do Circuito de Condicionamento de Sinal

Para os testes do circuito de condicionamento de sinal, um gerador de sinal foi conectadoao circuito com uma frequência de 1,1680 kHz e alimentação de 5 V . Aplicou-se, ganhos (Av)de 3,07 e 2,00 (adimensionais), através dos resistores de 56 kΩ e 27 kΩ, colocados no local doresistor R5, contido na figura 18. Os ganhos são obtidos através da equação 11 , visto que arealimentação do amplificador operacional, que denota o ganho, é negativa.

G =R5

R4

+ 1 (11)

4.2. Resultados do Circuito de Condicionamento de Sinal 33

A medida relevante para essa etapa é a largura do pulso Tth, na qual é expressa nasfiguras que são capturas de tela do osciloscópio, pela medição intitulada Largura+(2). Assim, naFigura 21, observa-se a variação da largura de pulso de acordo com a capacitância de 220 pFempregada na saída do circuito de condicionamento de sinal. As capacitâncias do capacitor Cx

utilizadas possuem os valores de 220 pF , 491 pF , 610 pF , 690 pF , 1220 pF . O ganho utilizadonesta análise é 2,00 e o potenciômetro foi ajustado para 5,6 kΩ. Os resultados encontram-se naTabela6.

Figura 21 – Imagem da tela do osciloscópio. Onda superior representando o sinal de entradaV(q) e onda inferior, a saída do circuito de condicionamento de sinal para o capacitorde teste de 220 pF .

Fonte: A Autora.

Para o ganho igual a 3,07 e potenciômetro regulado para 6,7 kΩ. Foram realizadostestes com as mesmas capacitâncias aplicadas ao circuito com ganho 2,00. Obteve-se então osresultados contidos na Tabela 6.

Tabela 6 – Resultados dos testes iniciais do circuito de condicionamento de sinal.

Capacitores Com Ganho 2,00 Com Ganho 3,07220 pF 413,8 µs 432,0 µs491 pF 447,6 µs 459.4 µs610 pF 475,0 µs 478,0 µs690 pF 487,0 µs 488,2 µs1.220 pF 595,6 µs 582,0 µs

Fonte:A Autora.


Pela Tabela 6, construiu-se o gráfico 22, através do software MatLab®, que demonstra etorna possível a análise de ambos os ganhos. Dessa forma, evidenciou-se a que a capacitância éproporcional ao período Tth e que por consequência pode ser relacionada a quantidade de águapresente no solo.

Figura 22 – Gráfico comparativo entre as curvas obtidas para a largura de pulso em função dacapacitância para os ganhos 2,00 e 3,07 do circuito de condicionamento de sinal.

Fonte: A Autora.

Nota-se, que o funcionamento do circuito de condicionamento de sinal, modifica-seconforme o ganho aplicado, devido ao valor presente no sensor, que é representado pelo capacitorCx visto na Figura 18. Ao observar a Figura 22 constata-se que os resultados obtidos com oganho 2,00 atingiram uma faixa maior de capacitância, assim o desempenho foi mais satisfatórioquando comparado aos resultados com ganho 3,07.

Com base no melhor resultado, obteve-se diversas amostras de dados para o ganho 2,00,com o intuito de analisar o período Tth em outras faixas de capacitância. Foram realizadas cincomedidas para as grandezas dispostas no gráfico. Destas medidas fez-se a média e a incerteza como intuito de melhorar a precisão dos dados obtidos. Realizou-se também o ajuste linear.

4.3. Resultados do Sensor de Pente Capacitivo 35

Figura 23 – Gráfico da variação da largura de pulso do ciclo positivo em função da capacitânciapara ganho 2, plotado com a incerteza das medidas e ajuste linear.

Fonte: A Autora.

Como já esperado, os resultados do período Tth mantiveram-se crescentes linearmenteconforme a capacitância aplicada.

4.3 Resultados do Sensor de Pente Capacitivo

Afim de testar o dispositivo, acoplou-se o circuito de condicionamento de sinal ao mesmo.Dessa forma, contabilizou-se a água colocada na superfície do sensor. As medidas realizadas,foram registradas na Tabela 7, na qual a capacitância foi medida paralelamente ao período,observando a relação entre ambos. A água foi depositada no sensor, em passos de 1 ml, de 0 ml(totalmente seco) até 5 ml.

A capacitância apresentada na Tabela 7, foi medida com o auxílio de uma ponte RLC daAgilent Technologies®.


Tabela 7 – Resultados do teste com o sensor de pente capacitivo.

Quantidade de água Capacitância [pF] Largura de Pulso [Tth] Percentual de molhamento0 ml 360,80 259,78 µs 0 %1 ml 436,88 276,24 µs 16,67 %2 ml 517,80 288,46 µs 33,33 %3 ml 682,28 296,50 µs 50,00 %4 ml 802,94 305,80 µs 66,67 %5 ml 944,00 313,46 µs 83,33 %6 ml 1.004,80 326,20 µs 100 %

Fonte:A Autora.

As Tabelas 8 e 9 demonstram o desvio padrão e a incerteza para a capacitância e alargura do ciclo positivo Tth, respectivamente. A incerteza e o ajuste linear estão presentes nosgráficos das Figuras 24, 25 e 26, cada medida demonstrada nos mesmos representa cinco medidasrealizadas.

Tabela 8 – Desvio padrão e incerteza para as medidas de capacitância.

Capacitância [pF] Desvio Padrão Incerteza360,80 3,51 1,57436,88 6,22 2,78517,80 1,62 0,72682,28 2,53 1,13802,94 3,72 1,66944,00 3,16 1,411.004,80 12,01 5,37

Fonte:A Autora.

Tabela 9 – Desvio padrão e incerteza para as medidas da largura de pulso do ciclo positivo Tth.

Largura de pulso Tth [us] Desvio Padrão Incerteza259,78 3,10 1,39276,24 1,10 0,49288,46 2,52 1,13296,50 1,00 0,45305,80 3,17 1,42313,46 1,61 0,72326,20 2,66 1,19

Fonte:A Autora.


Através dos testes realizados com a placa do sensor, foi possível analisar que ao depositarágua sobre a superfície da placa a capacitância se modificava. De forma empírica, depositou-sepequenas porções de água no sensor, o qual variou a capacitância de acordo com a quantidadede água colocada. Destes teste gerou-se o gráfico presente na Figura 24, que expõe a variaçãodescrita.

Figura 24 – Gráfico da variação da largura de pulso do ciclo positivo Tth em função da capaci-tância do sensor de pente capacitivo, plotado com a incerteza das medidas e ajustelinear.

Fonte: A Autora.

Os dados contidos na tabela 7 permitiram construir o gráfico da Figura 25, que representaa capacitância pelo percentual de molhamento presente na superfície do sensor. Também épossível visualizar a relação entre a largura de pulso do ciclo positivo Tth da saída do circuito decondicionamento de sinal e o percentual de molhamento presente na superfície do sensor atravésda Figura 26.


Figura 25 – Gráfico da variação da capacitância em função do percentual de molhamento presentena superfície do sensor de pente capacitivo, plotado com a incerteza das medidas eajuste linear.

Fonte: A Autora.


Figura 26 – Gráfico da variação da largura de pulso do ciclo positivo Tth em função do percentualde molhamento presente na superfície do sensor de pente capacitivo, plotado com aincerteza das medidas e ajuste linear.

Fonte: A Autora.


Na Figura 27, apresenta-se um exemplo dos dados que serão apresentados ao usuários,neste caso utilizando o CoolTerm.

Figura 27 – Exemplo dos dados apresentados ao usuário na tela do computador através doCoolTerm®.

Fonte: A Autora.


Como a etapa de aquisição de dados pelo circuito FDC2212 não pode ser implementada,considerando a dificuldade da solda do componente, apresentou-se neste capítulo os resultadosadquiridos através do circuito de condicionamento de sinal. Por estes resultados é possívelnotar que o funcionamento do sistema tiveram êxito de acordo com a fundamentação teóricaapresentada.

41

5 Conclusões do trabalho

Algumas dificuldades foram encontradas no decorrer do projeto. Trabalhar com umcircuito integrado que possui encapsulamento WSON (Very Very Thin Small Outline No LeadPackage), como o FDC2212, acarretou problemas. Soldar tal componente de forma manual écomplexo. Mesmo após vários testes para que o sensor pudesse se comunicar com o microcon-trolador, não houve sucesso. Esses testes foram executados com diferentes placas de circuitopara o código microcontrolado e códigos em linguagem C. Realizou-se também, a construção detrês placas com o FDC2212. Entretanto a comunicação do projeto não foi bem sucedida , issopode ter ocorrido pelo processo de solda aplicado manualmente. A alternativa seria refazer asolda com o equipamento indicado, como um linha de montagem SMT.

Para a etapa de obtenção de dados via circuito de condicionamento de sinal, houve êxito.O depósito de água sobre a placa do sensor de pente capacitivo aumenta a sua capacitância.O circuito de condicionamento de sinal identifica essa capacitância como uma mudança nalargura de pulso do ciclo positivo na saída do circuito. O microcontrolador recebe os dados eos correlaciona, através do código microcontrolado, à quantidade de água sobre o sensor. Vistoque, como observado nos resultados experimentais apresentados, um aumento na capacitância dosensor de pente gera um aumento na largura de pulso na saída do circuito de condicionamentode sinal que representa aumento da umidade no local onde o sensor esta disposto. Então, essesdados são apresentados na tela do computador com o intuito de facilitar a análise do usuário.

5.1 Aplicações futuras

O sensor que detecta a umidade do solo possui grande aplicabilidade principalmente naagriculta. Com os índices de umidade é possível melhorar o processo de irrigação, os cultivostornam-se mais saudáveis, já que algumas patogenias em plantas acontece pelo excesso de águaa ela empregado. A diminuição de doenças possibilita um menor uso de agrotóxicos. Por essesmotivos aperfeiçoar o sistema do sensor e sua apresentação ao usuário final pode agregar eauxiliar o produtor a manter um cultivo mais saudável.

Estes aprimoramentos incluem:

• Soldar o circuito FDC2212 em uma linha de montagem SMT, afim de garantir seu funcio-namento.

• Calibrar e testar o sensor em diferentes ambientes.

• Melhorar a interface de dados mostrada ao usuário.

43

Referências

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http://www.summanet.com.br/summanet-site/congressos/2010/palestras/p14.htm

http://www.summanet.com.br/summanet-site/congressos/2010/palestras/p14.htm

Apêndices

46

APÊNDICE A – Cronograma

47

APÊNDICE B – Construção do circuitode condicionamento de sinal

Este apêndice contém as etapas necessárias para a construção do circuito de condici-onamento de sinal desde que todos os valores de componentes que irão ser utilizados sejamconhecidos.

B.1 Captura esquemática

Através do software Altium Designer, foi realizada a captura esquemática da placa. Oesquema elétrico resultante está apresentado na Figura 28

Figura 28 – Esquemático do circuito do protótipo no Altium.

Fonte: A Autora.

B.2 Roteamento da placa

Posteriormente, o roteamento da placa de circuito impresso foi feito no mesmo programa.As Figuras 29 e 30 demonstram o resultado.

B.3. Construção 48

Figura 29 – Placa do protótipo roteada no Altium.

Fonte: A Autora.

Figura 30 – Projeção 3D da placa do protótipo.

Fonte: A Autora.

B.3 Construção

Na Figura 31 temos o resultado da confecção da placa de circuito impresso à partir doroteamento previamente realizado.

B.3. Construção 49

Figura 31 – Placa de circuito impresso confeccionada.

Fonte: A Autora.

Finalmente, a placa teve seus componentes soldados e o resultado pode ser visto naFigura 44.

50

APÊNDICE C – Construção do Circuitointegrado FDC2212

Este apêndice contém o processo de construção da placa do circuito FDC2212. As etapasnecessárias para o dimensionamento dos componentes estão presentes no capítulo 3.

C.1 Captura esquemática

Na Figura 32 pode-se observar que o circuito é formado por três conectores, o CIFDC2212, resistores de pull-up, indutores e capacitores. Cada componente eletrônico disposto naPCI obedece as diretrizes contidas no datasheet do dispositivo. A Figura 14 apresenta o diagramade blocos utilizado para a construção da PCI através do software Altium Designer®, as ligaçõese valores de componentes obedecem o mesmo diagrama.

O conector P1 é formado por seis pinos de conexão, dentre eles VCC alimentado com ovalor de 3,3 V, GND, SCL e SDA pinos utilização para a comunicação I2C e dois pinos de GPIOpara inteligação com o microcontrolador.

No CI U1 o pino CLKIN não está conectado, já que utilizu-se o clock interno dodispositivo.

Figura 32 – Esquema elétrico do circuito construído no software Altium.

Fonte: A Autora.

C.2. Roteamento da placa 51

C.2 Roteamento da placa

Neste caso, o roteamento da placa de circuito impresso foi realizado.

Após todos os componentes terem seus footprints configurados corretamente no Altium,o resultado do roteamento pode ser observado nas figuras 33 e 34.

Figura 33 – Roteamento da placa de circuito impresso do circuito FDC2212.

Fonte: A Autora.

Figura 34 – Projeção 3D da placa de circuito impresso do circuito FDC2212.

Fonte: A Autora.

No software Altium há uma ferramenta que possibilita a projeção 3D. Assim, pode-seobservar uma prévia de como a placa ficará depois de pronta, como observado na Figura 34.

C.3. Construção 52

C.3 Construção

Na Figura 35 temos o resultado da confecção da placa de circuito impresso à partir doroteamento previamente realizado.

Figura 35 – Placa de circuito impresso confeccionada.

Fonte: A Autora.

Então, a placa teve seus componentes soldados e o resultado pode ser observado naFigura 43.

53

APÊNDICE D – Placa de circuitoimpresso

Para que a confecção da placa possa ser realizada, são necessário três processos:fotolito,corrosão e solda.

No fotolito está presente de desenho das trilhas e furos do roteamento da placa decircuito e este é impresso em transparência o papel A4. A geração, impressão e transferência dofotolito para a placa é necessária quando a placa é fabricada pelo processo de corrosão utilizandopercloreto de ferro. O processo de impressão dos fotolitos foi feito em transparências de acetatoe inclui os desenhos das trilhas, máscara de solda e as tilhas na parte inferior da placa.

Os técnicos do DEEL, realizam o processo de corrosão. Este consiste na transferênciadas imagens contidas nos fotolitos para as placas. A placa é protegida pela tinta depositada sobreela e os furos realizados de forma manual pelos técnicos do departamento.

A solda dos componentes presentes nas placas e suas montagens foram realizadas pelaautora. Os materiais utilizados foram oferecidos pelo LA2I.

D.1 Fotolito

As imagens geradas para impressão em transparência das trilhas do circuito deve ter suacor invertida e ser espelhada, este método faz com que a tinta da impressão do fotolito entre emcontato diretamente com o cobre da placa de circuito, evitando efeitos indesejáveis causadospela luz atravessando o acetato da transparência se a imagem for gerada desta forma. As Figuras36 e 37 mostram o fotolito gerado da maneira correta.

D.1. Fotolito 54

Figura 36 – Fotolito das trilhas do circuito e footprints de componentes do circuito de condicio-namento de sinal.

Fonte: A Autora.

Figura 37 – Fotolito das trilhas do circuito e footprints de componentes do FDC2212.

Fonte: A Autora.

Ao ser transferido para a placa, o fotolito invertido das trilhas é invertido novamente,imprimindo as trilhas no sentido correto. Sendo assim, os outros fotolitos necessários não sofreminversão nem espelhamento. Uma máscara de solda aplicada à placa facilita a etapa de solda doscomponentes restringindo a área de metal exposto. Esta máscara, exibida nas figuras 38 e 39 , éaplicada às placas após sua corrosão.

D.1. Fotolito 55

Figura 38 – Fotolito da máscara de solda à ser aplicada no circuito de condicionamento de sinal.

Fonte: A Autora.

Figura 39 – Fotolito da máscara de solda à ser aplicada no FDC2212.

Fonte: A Autora.

Visto que a placa possui duas faces (parte superior e inferior) deve-se conter no fotolitoas imagens das trilhas e componentes e máscara de solda da placa, Figuras 40 e 41. Já a placado circuito integrado do FDC2212 possui apenas uma face e não é necessário imagens da parteinferior da placa no fotolito. O procedimento de impressão e inversão de cores é realizadoconforme o método já descrito.

D.2. Corrosão 56

Figura 40 – Fotolito das trilhas do circuito e footprints de componentes do circuito de condicio-namento parte inferior.

Fonte: A Autora.

Figura 41 – Fotolito da máscara de solda à ser aplicada no circuito de condicionamento de sinalparte inferior.

Fonte: A Autora.

D.2 Corrosão

Como resultado a Figura 42 apresenta a corrosão da placa, aplicação da máscara de soldae os furos realizados para os componentes. Duas placas para cada circuito foram encomendadas.

D.3. Solda 57

Figura 42 – Placas de circuito impresso finalizadas com máscara de solda e furos.

Fonte: A Autora.

D.3 Solda

A montagem da placa foi realizada. Na placa que contêm o circuito FDC2212, utilizou-se o soprador. Esta técnica consiste em colocar o metal Estanho (Sn) em toda a superfíciecorrespondente ao sensor na placa, posicionar o mesmo e então com o sobrador aquecer ocomponente garantindo seu acoplamento na placa. Esses procedimentos são necessários vistoque trata-se de um componente WSON (pinos internos), sua soldagem manual é muito minuciosae pode trazer erros a coleta de dados do sensor. Posteriormente, os outros componentes commenos complexidade foram soldados manualmente. Alguns componentes não foram soldados,pois sua utilização será realizada posteriormente em projetos futuros, como o segundo canal decaptação de dados. Utilizou-se os resistores de pull-up do microcontrolador, dessa forma nãohouve a necessidade de soldá-los a placa do FDC2212.

A placa de condicionamento de sinal foi soldada de forma manual em sua totalidade.

Os resultados das placas com seus respectivos dispositivos soldados, pode ser visto nasFiguras 43 e 44.

D.3. Solda 58

Figura 43 – Placa do circuito integrado medidor de capacitância após à solda dos componentes.

Fonte: A Autora.

Figura 44 – Placa do circuito de condicionamento de sinal após à solda dos componentes.

Fonte: A Autora.

59

APÊNDICE E – Códigos para aconstrução da Comunicação I²C com o

FDC2212

O código da comunicação é construído de cinco partes. Cada uma imprescindível para asua solução.

E.1 Código principal

Neste código, main.c, está descrito o programa para a leitura dos bits mais e menossignificativos, MSB e LSB, respectivamente. A união destes gera o dado capacitivo.

1 #include "configurar.h"

2 #include "tmp100.h"

3 #include <stdio.h>

4 #include <math.h>

5

6 volatile unsigned int dado;

7 volatile int tmp_dado;

8 float tmp_grau;

9 Data_State Est_dado, Est_buffer;

10

11

12 int main(void)

13

14 unsigned char hexascii_string [9], buffer [20];

15 uint16_t code, i;

16 float V, p1, p2;

17 float v25, vavg, Temp;

18

19 ADC_clock_conf();

20 Clocks_Iniciar();

21

22 I2C1_RCC_Conf();

23 I2C1_GPIO_Conf();

24 I2C1_Conf();

25

E.1. Código principal 60

26 GPIO_TX_RX_conf();

27 USART2_pool_conf();

28 Timer_Iniciar();

29 Timer_OC_Iniciar();

30 Timer_Int_Iniciar();

31 ADC_conf_and_calib();

32 // NVIC_conf();

33

34 Est_dado = _velho;

35 Est_buffer = _velho;

36 p1=0.0008059f;

37 p2=0.003167f;

38 v25=1.4;

39 vavg=4.3/1000;

40

41 //GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_2);

42 //GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_3);

43 //GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_2, DISABLE);

44 //GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_3, ENABLE);

45 GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_2, ENABLE);

46 GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_3, DISABLE);

47

48

49 tmp100_WR_ConfReg (tmp100_12bitRes);

50

51 uint16_t MSB_Byte, LSB_Byte;

52 uint8_t Status_Leitura;

53 uint32_t Byte_Leitura;

54

55 MSB_Byte = FDC2212_RD (0x56, 0x00);

56 LSB_Byte = FDC2212_RD (0x56, 0x01);

57

58 Byte_Leitura = (((uint32_t)(MSB_Byte&0x0FFF))<<16) | ((uint32_t)(

LSB_Byte)&0x0000FFFF);

59 Status_Leitura = (uint8_t)((MSB_Byte>>8)&0xF0);

60

61

62 while(1)

63

64

65

E.2. Código de comunicação I²C 61

66

67 TIM3_IRQHandler(void)

68

69 tmp_dado = tmp100_RDtmp();

70

71 ADC_Cmd (ADC1,ENABLE);

72 TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC3);

73

E.2 Código de comunicação I²C

O I2C.c é o nome dado ao código para a comunicação I2C, envolve os processos deStart, Stop, sequência de leitura e escrita, apresentados na seção 3.4.1 Sistema de aquisição.

1 /* includes */

2 #include "tmp100.h"

3

4 /* funcoes */

5

6 void I2C1_GPIO_Conf(void)

7

8 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

9

10 /* Configure I2C_EE pins: SCL and SDA */

11 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = I2C1_SCL | I2C1_SDA;

12 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

13 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;

14 GPIO_Init(I2C1_GPIO, &GPIO_InitStructure);

15

16

17 void I2C1_RCC_Conf(void)

18

19 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

20 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

21 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);

22

23

24 void I2C1_Conf(void)

25

26 I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

27


28 /* I2C configuration */

29 I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;

30 I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;

31 I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = I2C_SLAVE_ADDRESS7;

32 I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;

33 I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress =

I2C_AcknowledgedAddress_7bit;

34 I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = I2C_Speed;

35

36 /* Apply I2C configuration after enabling it */

37 I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);

38

39 /* I2C Peripheral Enable */

40 I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);

41

42

43 //funcoes bloqueantes

44 void tmp100_WR_ConfReg (uint8_t confbyte)

45

46 // Send START condition

47 I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);

48 // Test on EV5 and clear it

49 while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

50

51 // Send EEPROM address for write

52 I2C_Send7bitAddress(I2C1, tmp100_Addr, I2C_Direction_Transmitter);


54 while(!I2C_CheckEvent(I2C1,

I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

55

56

57 // Escreve o endereco do registrador de configuracao no pointer

register

58 I2C_SendData(I2C1, tmp100_ConfReg_Addr);


60 while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

61

62

63 // Envia byte a ser escrito configuration register - configura o

tmp100

64 I2C_SendData(I2C1, ConfbyteMSB);




67

68 // Envia byte a ser escrito configuration register - configura o

tmp100

69 I2C_SendData(I2C1, ConfbyteLSB);



72

73 // Send STOP condition

74 I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);

75

76 // GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_3,DISABLE);

77

78

79

80 uint16_t FDC2212_RD (uint8_t Sensor_Addr, uint8_t Buffer_Addr)

81

82 uint16_t Sensor_data;

83

84 I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);

85

86 // Send START condition //


88 // Test on EV5 and clear it //


90

91 // Send EEPROM address for write //

92 I2C_Send7bitAddress(I2C1, Sensor_Addr, I2C_Direction_Transmitter);


94 while(!I2C_CheckEvent(I2C1,

I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

95

96 // Escreve o endereco do registrador de configuracao no pointer

register

97 I2C_SendData(I2C1, Buffer_Addr);



100

101 // Send START condition a second time //


E.3. Funções I²C 64



105

106 // Send EEPROM address for read //

107 I2C_Send7bitAddress(I2C1, Sensor_Addr, I2C_Direction_Receiver);


109 while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))

;

110

111 // Testa EV7 e o limpa. Verifica se o dado foi recebido /

112 while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));

113 // L o byte mais significativo do registrador de temperatura

114 Sensor_data = (I2C_ReceiveData(I2C1))<<8;

115

116 // Disable Acknowledgement //

117 I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);

118

119 // Send STOP Condition //

120 I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);

121

122 // Testa EV7 e o limpa. Verifica se o dado foi recebido

123 while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));

124 // Le o byte menos significativo do registrador de temperatura

125 Sensor_data = Sensor_data | ((I2C_ReceiveData(I2C1))&0x00FF);

126

127 return Sensor_data;

128

E.3 Funções I²C

Apresenta as funções necessárias para a configuração da comunicação I2C, definição depinos de saída SCL e SDA, endereços e sequência de bits de configuração para o MSB e LSB.

1

2 /* Define to prevent recursive inclusion

-------------------------------------*/

3 #ifndef __TMP100_H

4 #define __TMP100_H

5

6 #ifdef __cplusplus

7 extern "C"

E.3. Funções I²C 65

8 #endif

9

10 /* includes */

11

12 #include "stm32f10x.h"

13

14

15 /* defines */

16

17 #define I2C1_SCL GPIO_Pin_6

18 #define I2C1_SDA GPIO_Pin_7

19 #define I2C1_GPIO GPIOB

20 #define I2C_SLAVE_ADDRESS7 0x2A

21 #define I2C_Speed 50000

22 #define tmp100_Addr 0x56// 0

b10010010 - AD0=float AD1=0

23 #define tmp100_12bitRes 0x60

24 #define tmp100_12bit 0x50

25 #define tmp100_ConfReg_Addr 0x1A

26 #define tmp100_TempReg_Addr 0x00

27 #define ConfbyteMSB 0b00011100

28 #define ConfbyteLSB 0b10000001

29

30 /* Prototypes */

31

32 void I2C1_GPIO_Conf(void);

33 void I2C1_RCC_Conf(void);

34 void tmp100_WR_ConfReg (uint8_t confbyte);

35 int16_t tmp100_RDtmp (void);

36 uint16_t FDC2212_RD (uint8_t Sensor_Addr, uint8_t Buffer_Addr

);

37


39

40 #endif

41

42 #endif /* __TMP100_H */

E.4. Código de configuração do microcontrolador 66

E.4 Código de configuração do microcontrolador

Inicializa as portas utilizadas na placa stm32-P103 e configura funções de tempo einterrupção.

1 /* INCLUDES */

2 #include "configurar.h"

3

4 /* Funcoes */

5

6 void Clocks_Iniciar (void)

7 // Inicializa os Clocks das APBs

8 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

9 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

10 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

11 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

12 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);

13 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

14 // enable ADC system clock

15 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

16

17

18 void GPIO_Iniciar(void)

19 // Configura a GPIO

20

21

22

23

24 void Timer_Iniciar(void)

25 // Configura o TIMER:

26 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

27

28 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 9999; // Auto reload

29 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199; // CK_PSC = 72MHz

, CK_CNT = 10 kHz

30 // reload a cada 1s

31 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;

32 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

33 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

34

35

36 void Timer_OC_Iniciar(void)


37 TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

38

39 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Timing;

40 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable

;

41 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 5; // TIM3_CC3 = 5

42 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

43 TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

44

45

46 void Timer_Int_Iniciar (void)

47 TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC3, ENABLE);

48 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

49

50

51

52

53 void GPIO_TX_RX_conf (void)

54 // Inicializa os pinos TX e RX na GPIO

55 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

56 // Configura a struct da GPIO

57 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TX_Pin;


59 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

60 //Inicia GPIO

61 GPIO_Init(USART2_GPIO, &GPIO_InitStructure);

62

63 // Configura a struct da GPIO

64 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RX_Pin;


66 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

67 //Inicia GPIO

68 GPIO_Init(USART2_GPIO, &GPIO_InitStructure);

69

70

71 void USART2_pool_conf (void)

72 // Inicia USART2 TX/RX no modo pooling

73 USART_InitTypeDef USART_coisas;

74 USART_coisas.USART_BaudRate=115200;

75 USART_coisas.USART_HardwareFlowControl=

USART_HardwareFlowControl_None;


76 USART_coisas.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;

77 USART_coisas.USART_Parity=USART_Parity_No;

78 USART_coisas.USART_StopBits=USART_StopBits_1;

79 USART_coisas.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;

80

81 USART_Init(USART2,&USART_coisas);

82 USART_Cmd(USART2,ENABLE);

83

84 /*

85 void NVIC_conf (void)

86 NVIC_InitTypeDef nVICKY;

87 NVIC_PriorityGroupConfig (NVIC_PriorityGroup_0); // 4 bits

para sub-prioridade 0 bits para prioridade

88 //Ativa a TIM3_IRQn

89 nVICKY.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;

90 nVICKY.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

91 nVICKY.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 15;

92 nVICKY.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

93 NVIC_Init(&nVICKY);

94

95

96 */

97 void ADC_clock_conf (void)

98 //clock for ADC (max 14MHz --> 72/6=12MHz)

99 RCC_ADCCLKConfig (RCC_PCLK2_Div6);

100

101

102

103 void ADC_conf_and_calib (void)

104 ADC_InitTypeDef ADC_St;

105

106 ADC_St.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;

107 ADC_St.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

108 ADC_St.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

109 ADC_St.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

110 ADC_St.ADC_NbrOfChannel = 16;

111 ADC_St.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

112 ADC_Init(ADC1, &ADC_St);

113

114 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1,

ADC_SampleTime_239Cycles5);

E.5. Funções de configuração 69

115

116 ADC_Cmd (ADC1,ENABLE);

117 ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);

118

119 ADC_ResetCalibration(ADC1);

120 while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));

121 ADC_StartCalibration(ADC1);

122 while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

123

E.5 Funções de configuração

Expõe o protótipo das funções de configuração e sua forma de utilização. Neste código,também são configurados os pinos da placa. É nomeado configurar.h.

1 #ifndef __CONFIGURAR_H

2 #define __CONFIGURAR_H

3


5 extern "C"

6 #endif

7

8 /* includes */

9

10 #include "stm32f10x.h"

11

12 #define _Port_Temp 0x00FF;

13

14 #define TX_Pin GPIO_Pin_2

15 #define RX_Pin GPIO_Pin_3

16 #define USART2_GPIO GPIOC

17 //#define USART2_GPIO GPIOA

18

19 typedef enum

20 _novo=0,

21 _velho

22 Data_State;

23

24

25 /* Function Prototypes */

26

70 APÊNDICE E. Códigos para a construção da Comunicação I²C com o FDC2212

27 void Clocks_Iniciar (void);

28 void GPIO_Iniciar(void);

29 void Timer_Iniciar(void);

30 void Timer_OC_Iniciar(void);

31 void Timer_Int_Iniciar (void);

32 void GPIO_TX_RX_conf (void);

33 void USART2_pool_conf (void);

34 //void NVIC_conf (void);

35 void ADC_clock_conf (void);

36 void ADC_conf_and_calib (void);

37 //unsigned char HexAscii_Coder (unsigned char stripped_nib);

38 //void Cria_Pacote_H_Ascii_12 (unsigned char* string, uint16_t data);

39 //void gera_string (float x, char* string);

40


42

43 #endif

44

45 #endif /* __CONFIGURAR_H */

Estudo e implementação de um sistema de medição para ... · Aos amigos de fora da UEL, vocês...

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