Projetos–Eletrônica1

CIn–UFPE2018.1

Objetivo:(requisitosmínimo)–  Desenvolver um projeto experimental utilizando componentes de hardware e software, tendo como plataforma computacional o kit do

Arduino. O projeto visa dar ao aluno familiaridade básica com componentes tipo transdutores de grandezas físicas, como temperatura,luminosidade;entendernapráticaconversão ADeDA;acionarsistemasdebaixapotênciaatravésdebuffers/drivers; desacoplarcargasdealtapotênciadosistemadeprocessamento,etc.

Desenvolvimento:–  Implementarumsistemadecontroleconsiderandooesquemáticosugeridonoprojeto(verfigura1).–  Aequipedeprojetodeveconsiderar:

•  Ossensoresdevemseracopladosasoseusmicrocontroladore(kitArduino)atravésdeumdeseusconversoresAD.•  ImplementeoconversorDA(R-2R)de4bits(considerequeosistemafuncionade0a+5V)•  ImplementarocircuitoacionadordeummotorDCdebaixapotência,comPWM,componteH.•  ImplementarosistemadeacionamentoemonitoraçãodesistemaAC/220V/380Vcomdesacoplamentoapropriado.•  ConsiderequetodososledseacionadoresexternosdevemseracopladosaoArduínoapartirdeumsistremaseguro.

Comportamentodocircuito:–  Osistemadealimentaçãodeáguaéfeitaatravésdeumpoço/tanque.Otanquedeveseralimentadoatravésdeumabomba d’água(3CV/

220V,trífásica),queéacionadaquandootanqueestivera20%desuacapacidadeeopoçoestivercomágua.Umsistemadebóiasinformaaosistemadecontrolequandoabombadeveseracionada(AC/220V).

–  Atemperaturadaestufadevesermantidaentrenafaixade18a30oC.Seatemperaturadescerabaixodolimiteamesmadeveserfechada.Seacima,osistemadeventilaçãonaturaldeveráserativado,abrindo-seasjanelaslaterais.Airrigaçãodeveserfeitaànoite,seaumidadedosolocairabaixodos30%.Umsistemaóticovisualdeveráindicar,naestufa,osníveisdesua operação: amarelo,temperaturamuitobaixa;verdeoperaçãonormal;vermelhotemperaturaacimadanormal.Casonãosejaapossívelcontroleumsinalsonorodeveseracionado.

–  Paraosvegetaisexpostos,o sólo devesermonitorado, tambémquantoa suaumidade.Sua irrigaçãodeveráser feitapreferencialmenteànoite,senecessário.

–  Todosistemadeirrigaçãoéfeitoatravésdeumcontroledegotejamento,porgravidade,controladoporumachavesolenóideDC.Quandoemoperaçãoumsinalizaçãovisual(ledvermelho)deverseracionadonolocal.

Metodologia:–  Suponhaquecadasistemasensor(naestufaenocampo)devesercontroladoporumkitarduínoatravésdeumplacafotovoltáica.Estimea

potênciadetodo osistemasensordecontroeleeacapacidadedaplacafotovoltáica.SuponhaquecadasensornotemumIP,equetodasasinformaçõespodemsermonitoradas/controladosadistânciaviaumaredesemfio,porumservidor/baseoperacionaldosistema.

–  Todos os cálculos do projeto devem ser entregues impressos ou escritos à mão, e serem apresentados durante sua apresentação/demonstração, com toda a equipe presente. O esquemático de todo o projeto deve ser entregue em uma folha de cartolina brancadevidamenteidentificado.

–  Deveráserentreguetambémcópiasdosdatasheetsdosprincipaiscomponentesutilizadasnoprojeto.–  Associadoaoprojeto,umrelatóriofinaldeveráserentregue,nomodelodeumpedidodedepósitodepatente,aserdesenvolvidonoSysPat

(www.syspat.com)

Amplificador

DAC R-2R

Arduíno

Alarme sonoro

Lâmpada de emergência

M Acionador (Ponte H)

ADC

ADC PWM

vermelho

amarelo

verde

Bargraph

Luz

Temperatura

Motor DC

Acoplamento ótico

+5V

+5V

Projeto Eletrônica 1 – CIn/UFPE (2018.1)

+5V

©

Condicionador de sinal

PWM

Requisitos: Exemplo de sistemas de monitoração e controle

Figura 1.

Sensores

Buffer/diver

Bomba com motor elétrico de 3CV - Bóia de monitoração

A estufa - Cobertura móvel (abre e fecha) -  Sensor de temperatura -  Sensor de umidade -  Sensor de intensidade luminosa -  Atuador de irrigação (motor DC)

- Sensor de nível d’água (bóia)

Plantio externo -  Sensor de intensidade luminosa -  Sensor de umidade -  Sensor de temperatura

A casa ??? (plus) - Placas fotovoltáicas (DC) -  Inversor (CD/AC) -  Inserção energia na rede (AC)

Placas fotovoltáicas Inversor (DC/AC)

Inserção da energia elétrica na rede pública

Requisitos: •  Sensores alimentados por bateria,

carregadas através de placas fotovoltáicas •  Acoplamtento ótico para proteção de

cargas AC de alta tensão. •  Cada nó da rede tem seu próprio IP •  Sistemas de monitoramento e controle

remotos

Componentes

•  Componentesdiponibilizados:–  KitArduino–  AmplificadorOpercionalLM741–  InversoropencolectorLS7406–  AcopladoróticoTIL111–  Leds–  Sirene–  MotorDC–  Relé–  Resistoresdiversos–  TransistorBC547–  Protoboard–  Fontedealimentação

TransistoresNPN - BC546

TransistorBD137

Amplificador operacional - LM741

+Vcc

-Vcc

LM741

•  Esquemático

Ajuste de offset

Acoplador ótico - TIL 111

V S

β CC

I CEO = β CC .I R

V 2 V S

β CC

I CEO = β CC .I B

V 2

Inversor TTL coletor aberto – LS 7406

LED–Exemplo–Ledvermelhode5mm

Product ID L2-0-R5TH20-1

Angle 20

Package 5mm

Color

Peak Wavelength in nm 630

Luminous Intensity 10000mcd typ. @ 20mA

Max Forward Current 30mA

Max Forward Current Pulse

150mA for

Resistores