REVISÃO (Ultima)
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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,CIÊNCIA E TECNOLOGIA - RIO GRANDE DO SUL
CAMPUS RIO GRANDECURSO TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
UTILIZAÇÃO DA PLATAFORMA ARDUINO PARA SUPERVISÃO E
CONTROLE DE PROCESSOS
Brendha Arrieche de Oliveira
Raquel Brião Oliveira
Orientado Prof. Mauricio Ortiz
RIO GRANDE
2012
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,CIÊNCIA E TECNOLOGIA - RIO GRANDE DO SUL
CAMPUS RIO GRANDECURSO TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
BRENDHA ARRIECHE DE OLIVEIRA
RAQUEL BRIÃO OLIVEIRA
UTILIZAÇÃO DA PLATAFORMA ARDUINO PARA SUPERVISÃO E
CONTROLE DE PROCESSOS
Trabalho de conclusão de curso capítulo dois
Revisão Bibliográfica apresentada ao Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia –
Rio Grande do Sul Campus Rio Grande –
IFRS, como parte dos pré-requisitos para
obtenção do titulo de Técnico em Automação
Industrial.
Prof. Orientador Mauricio Soares Ortiz
RIO GRANDE
2012
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LISTA DE FIGURAS:
FIGURA 1: CONTROLE FEEDBACK......................................................................................................................10
FIGURA 2: CONTROLE FEEDFORWARD................................................................................................................11
FIGURA 3 - FLUXOGRAMA DE MALHA ABERTA....................................................................................................12
FIGURA 5 - RESPOSTA EM MALHA ABERTA DE AÇÃO P + I....................................................................................15
FIGURA 6 - COMPORTAMENTO DE UMA VARIÁVEL EM UM CONTROLADOR PROPORCIONAL, INTEGRAL E DERIVATIVO........17
FIGURA 7 - COMPARAÇÃO DOS CONTROLADORES................................................................................................17
FIGURA 8 - MICROCONTROLADOR ARDUINO.......................................................................................................24
FIGURA 9 - MICROCONTROLADOR ARDUINO.......................................................................................................25
FIGURA 10 - ATMEGA 328.............................................................................................................................25
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LISTAS DE SIGLAS
Ω – É a unidade de resistência elétrica que se utiliza no SI, seu símbolo é.
AC – Aternating Current significa corrente alternada. Disponível em: Ampére – É a
unidade utilizada como padrão do Sistema Internacional de Unidade (SI), para corrente
elétrica e seu símbolo de unidade é representado por A.
AREF – analogReference (), que significa em português referência do inicio,
configuração de tensão de referência utilizada para a entrada analógica (ou seja, o valor
utilizado como a parte superior do intervalo de entrada).
Byte - É uma unidade de armazenamento de dados. Cada byte é formado por oito bits e
é suficiente para 256 combinações diferentes.
DC - E em inglês DirectCurrent, corrente elétrica que trafega numa única direção,
usada por computadores e dispositivos eletrônicos em geral.
DDC - Direct digital control (controle digital direto).
EEPROM - É uma sigla em inglês, Electric Enhanced Programable Read-Only
Memory. É um tipo de memória não volátil, que pode ser desagravada com uma carga
elétrica, podendo ser posteriormente reprogramada.
GND – É uma sigla em inglês que significa ground, e em português cuja tradução é
terra. Ou seja, é o pino terra do circuito.
ISP - Internet Service Provider. É o mesmo que provedor de acesso, uma empresa que
fornece acesso às Internet a particulares ou a outras empresas, seja através de linha
telefônica (acesso discado), ou seja, através de tecnologias como ISDN (Integrated
Services Digital Network, e em português Rede Integrada Digital de Serviços, ADSL
(Assimetric Digital SubscriberLine, e em português Linha de Assinante Digital
assimétrica), Cabo, etc.
KB – Kilo byte.
mA – É a milésima parte do ampére.
Mbps – Megabits por segundo, lembrando que oito bits equivalem a um byte.
MHz - Unidade de medida Hertz, mega-hertz.
MOSI – Em inglês Master Out Slave In, cujo significado é a linha Master (em
português mestre) para o envio de dados para os periféricos.
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PWM – É abreviação Pulse widthModulatione em português, Modulação de Largura de
pulso, é uma técnica para obter resultados analógicos com meios digitais. O controle
digital é usado para criar uma onda quadrada, um sinal alternado entre ligado e
desligado.
SCK – É a abreviação de Serial Clock, os pulsos de clock que sincronizam a
transmissão de dados gerados pelo mestre e uma linha específica para cada dispositivo.
SCL – SCL (linha do relógio) são os pinos conectores perto do pino AREF.
SD4 – do inglês Secure Digital (digital seguro) ou (SD) é um cartão de memória não
volátil de formato para uso em dispositivos portáteis, como telefones celulares, câmeras
digitais, dispositivos de navegação GPS, computadores e não volátil tablet.
Série – (1) – Conjunto ordenado de fatos, coisas, objetos analógicos; sequência: dispor
as coisas em séries homogêneas.
(2) – significa em termo de eletricidade, diz-se do conjunto de geradores, condutores ou
receptores elétricos, cujos polos contrários estão ligados e são percorridos pela mesma
corrente.
Produção em série, tipo de produção industrial ou artesanal capaz de lançar mais rápida
e economicamente um grande número de objetos idênticos.
SPI –em inglês Serial Peripheral Interface (SPI), é um protocolo de dados serial
síncrono usado por microcontroladores para a comunicação com um ou mais
dispositivos periféricos rapidamente em distâncias curtas. Ele também pode ser usado
para comunicação entre dois microcontroladores.
SRAM – Memórias RAM (Random-Access Memory- Memória de Acesso
Aleatório)nelas que o processador armazena os dados com os quais está lidando. Esse
tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se
comparado aos vários tipos de memória ROM, RAM éum tipo de memória volátil.
Há dois tipos de tecnologia de memória.
SS – em inglês SlaveSelect (selecionar escravo) – é o pino em cada dispositivo que o
mestre pode usar para ativar e desativar dispositivos específicos.
TTL – Transistor-transistor-logico pertence a uma família de circuitos digitais.
UART – receptor transmissor assícrono universal.
Acronismo de: Universal AsynchonousReceiver/Transmiter.
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(1) -Circuitos lógicos, geralmente um circuito integrado que converte uma corrente
serial e assíncrona de dados em uma forma de bytes em paralelo e vice-versa. Sua
aplicação mais comum é nas interconexões para as linhas de transmissões de dados
periféricas.
(2) Componente do hardware responsável pela comunicação assíncrona.
USB – É uma sigla em inglês, Universal Serial Bus. Barramento plug-and-play
relativamente lento (12 mbps) que pode ser usado por vários tipos de dispositivos.
Todas as placas mãe atuais trazem pelo menos dois portas USB. Cada porta pode ser
compartilhada por vários dispositivos.
V – Unidade de tensão elétrica.
Vin – Unidade de tensão elétrica que se refere à tensão de entrada do circuito
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LISTA DE TABELAS
TABELA 1: PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA PLATAFORMA ARDUINO........................................................................23
TABELA 2: PINOS DE ENERGIA DA PLATAFORMA ARDUINO....................................................................................24
TABELA 3: CONSTANTES UTILIZADAS PARA PROGRAMAÇÃO EM LINGUAGEM C...........................................................27
TABELA 4: PRINCIPAIS TIPOS DE VARIÁVEIS.........................................................................................................28
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SUMÁRIO
2. REVISÃO DA LITERATURA.....................................................................................9
2.1. CONTROLE DE PROCESSO............................................................................................9
2.1.2.1. CONTROLE Á REALIMENTAÇÃO (FEEDBACK)......................................................11
2.1.2.2. CONTROLE ANTECIPATIVO (FEEDFORWORD)......................................................11
2.1.3. CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS....................................................................12
2.1.5. AÇÕES DE CONTROLE.............................................................................................14
2.1.5.1. CONTROLADORES DE DUAS POSIÇÕES ON-OFF...................................................14
2.1.5.2. CONTROLADORES PROPORCIONAIS (P):..............................................................14
2.1.5.3. CONTROLE INTEGRAL (I)....................................................................................15
2.1.5.4. CONTROLE PROPORCIONAL E INTEGRAL (PI)......................................................15
2.1.5.5. CONTROLE PROPORCIONAL DERIVATIVO (PD)...................................................16
2.1.5.6. CONTROLE PROPORCIONAL, INTEGRAL E DERIVATIVO (PID).............................16
2.2. SENSORES..................................................................................................................18
2.2.1. SENSOR DE NÍVEL..................................................................................................19
2.2.1.1. MEDIÇÃO DE NÍVEL CAPACITIVA........................................................................19
2.2.1.2. ENCONDERS........................................................................................................20
2.3. INTERFACE HOMEM MAQUINA (IHM)......................................................................20
2.4. PLATAFORMA ARDUINO............................................................................................21
2.4.1. ALIMENTAÇÃO DA PLATAFORMA ARDUINO..........................................................23
2.4.2. MEMÓRIA.............................................................................................................24
2.4.3. ENTRADAS E SAÍDAS..............................................................................................24
2.4.4. COMUNICAÇÃO......................................................................................................25
2.4.5. PROGRAMAÇÃO......................................................................................................25
2.4.6. PROGRAMAÇÃO C..................................................................................................25
2.4.7. COMPILAÇÃO DO PROGRAMA.................................................................................26
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2.4.8. FUNÇÕES................................................................................................................26
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................29
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2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1. Controle de processo
Para um aprofundamento no conteúdo de controle de processos conforme a
bibliografia apresentada por Alves 2005 até o ano de 1940 as plantas indústrias eram
usadas de modo manual, onde apenas utilizavam controladores elementares. Onde se
fazia necessário muitos homens para manter as variáveis de processo existentes
controladas, porém com o aumento nos custos de mão de obra e equipamentos,
começou a ficar inviável economicamente, operar sistema de plantas industriais na
ausência de um controle automático nas décadas de 1940 e 1950. Na década de 1960
começou toda a teoria de controle e análise dinâmica, que inicialmente foi desenvolvida
por engenheiros eletricistas e aeroespaciais, e teve aplicabilidade em processos
industriais.
Entre 1970 e 1980, houve a grande evolução no controle de processo, para o
melhor refinamento do controle. Aumentando alguns fatores tais qual o aumento na
capacidade de processamento dos computadores digitais, foram desenvolvidos
algoritmos capazes de realizar o controle de forma digital (DDC) e métodos para
edificação, otimização, controle avançado e controle estatístico dos processos.
Em 1990, começou estudos para sistemas especialistas, controles baseados
em lógica difusa, redes neurais, técnicas e aplicações para a inteligência artificial no
controle de processos.
Controlando um processo traz como beneficio o aumento da qualidade
como os produtos industriais tem que satisfazer determinadas propriedades físicas e
químicas quanto melhor for à qualidade do produto menos será a tolerância de erros
deste mesmo produto, são utilizados instrumentos, que possibilitam a verificação, a
garantia respectiva da qualidade do produto. Entre esses instrumentos podem ser dados
como exemplo, densitômetro, viscosímetros, espectrômetros de massa, analisadores de
infravermelho, cromatográficos e outros.
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E outra de suas vantagens de controlar um processo é relação à quantidade
de matérias primas, dos produtos finais.
Segundo Alves (2005) existem vários tipos de indústrias divididos nos mais
diversos ramos da atividade industrial. Em geral podemos distinguir indústrias de duas
naturezas em relação ao processo: indústria de processo contínuo e indústria de processo
discreto.
Conforme a Alves (2005) as indústrias de processo contínuo são aquelas
cujos processos produtivos envolvem de maneira mais significativa variáveis continuas
no tempo. A produção é medida em toneladas ou metros cúbicos, e o processo produtivo
essencialmente manipulado fluido.
Seguindo Alves (2005) refere-se às indústrias de processos discretos
como unidades industriais cujos processos produtivos envolvem de maneira mais
significativas variáveis discretas no tempo.
2.1.1 Variáveis de um Processo
As variáveis mais determinantes de um processo são as variáveis
manipuladas ou variáveis de entrada e as variáveis controladas ou variáveis de saída.
As variáveis manipuladas ou variáveis de entrada são aquelas que quando
modificadas ocasionam modificações na variável de saída, a principal variável do
sistema. As variáveis controladas ou de saída são aquelas que se deseja controlar, e
estão geralmente posicionadas no final do processo.
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2.1.2 Controles
2.1.2.1. Controle á realimentação (feedback)
Conforme a bibliografia de Alves (2005) o processo é controlado, medindo
a variável a ser controlada, comparando com o valor desejado set point do controlador, e
alimentar a diferença, o erro, em um controlador que mudará a variável manipulada de
modo a levar a variável medida (controlada) ao valor de set point.
A figura 1 mostra como se dá o processo de um controle Feedback:
Figura 1: Controle FeedbackFonte: Adaptada de Alves 2005
2.1.2.2. Controle antecipativo (feedforword)
Segundo Alves (2005) esta técnica mostrada na figura 2 consiste em
detectar o distúrbio assim que este ocorre no processo e realizar a alteração apropriada
na variável manipulada, de modo a manter a saída igual ao valor desejado. Desta forma,
a ação corretiva tem início assim que o distúrbio na entrada do sistema for detectado, ao
invés de aguardar que o mesmo se propague por todo o processo, como ocorre na
realimentação.
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Figura 2: Controle FeedforwardFonte: Adaptada Alves 2005.
2.1.3. Classificação dos instrumentos
Podemos classificar alguns instrumentos básicos encontrado em processo
industriais através de sua função desempenhada como, por exemplo: chave, conversor,
controlador, indicador, registrador, transmissor, válvula de controle entre outros
instrumentos. Os instrumentos estão inseridos dentro de malhas.
2.1.4. Tipos de malhas de controle
As malhas de controle são basicamente divididas em duas partes: malha
aberta e malha fechada.
2.1.4.1. Malha aberta
Segundo Ogata (1967) os sistemas de controle de malha aberta são aqueles
em que o sinal de saída não exerce nenhuma ação de controle no sistema. Isso quer
dizer que em um sistema de controle de malha aberta o sinal de saída não é medido nem
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realimentado para a comparação com a entrada. Dessa maneira, a precisão do sistema
depende de uma calibração.
A figura 3 demonstra um fluxograma de um controle de malha aberta:
2.1.4.2. Malha fechada
Segundo Ogata (1967) em um sistema de controle de malha fechada, o sinal de
erro é atuante, e corresponde à diferença entre o sinal de entrada e o sinal de
realimentação, este sinal é encaminhado ao controlador, de modo que minimize o erro e
acerte a saída do sistema ao set point. O termo “controle de malha fechada” sempre
implica a utilização do controle com realimentação para efeito de reduzir o erro do
sistema.
A figura 4 mostra um fluxograma de controle de malha fechada:
Figura 3 - Fluxograma de Malha AbertaFonte: Oliveira (1999)
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Figura 4: Malha de Controle Malha FechadaFonte: Oliveira 1999
2.1.5. Ações de controle
Na escolha para aplicá-la cada ação de controle é realizada uma análise do
processo para a escolha do melhor método a ser aplicado, custo beneficio, distúrbios,
avaliação da resposta a um distúrbio, cálculos e parâmetros de controle e entre outros
então não existe um método de ação de controle melhor, mas sim um melhor para cada
aplicação.
2.1.5.1. Contro
lador es de
duas posições On-Off
Segundo o Luyben (1990) os controladores tradicionais possuem diferentes
desempenhos. O Controle On-Off evidentemente não consegue manter a variável em um
Controlador
Planta ou Processo
Elemento de
Medição
Entrada
Saída
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set-point. O comportamento da variável controlada equivale a uma oscilação próxima
aos valores equivalentes aos comandos liga e desliga do controlador.
O controlador On-Off também é conhecido como “tudo ou nada”, “liga e
desliga” e “duas posições”. Atua em apenas duas posições fixas que são na maioria dos
casos liga e desliga.
2.1.5.2. Controladores proporcionais (P):
Conforme a bibliografia de Gonçalves (2003) é um sistema de controle
simples e de baixo custo, boa precisão, entretanto não responde a estímulos
rapidamente, tem uma boa estabilidade quando o estiver ganho alto. Após o equilíbrio
do sistema, verifica-se a presença do off-set a presença deste erro limita o uso do
controlador proporcional. É importante lembrar que off-set pode ser minimizado mas
não eliminado totalmente. Algumas de suas características que definem um controle
proporcional é a correção proporcional ao off-set, existencia de uma realimentação
negativa e deixar o erro do off-set após uma variação no controle.
2.1.5.3. Controle integral (I)
Segundo Couto (2006) o controle Integral (I) é o que utiliza um integrador
como controlador. O integrador é um circuito que executa a operação matemática da
integração, que pode ser descrita como o somatório dos produtos dos valores
instantâneos da grandeza de entrada por pequenos intervalos de tempo, desde o instante
inicial até o final (período de integração).
Algumas de suas características para reconhecer o sistema integral é a
ausência do erro do off-set, correção depende não depende só do erro, porém também
do tempo que ele durar, quanto maior for o erro maior será velocidade de correção e no
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controle integral o movimento da válvula não muda de sentido enquanto o sinal de
desvio não se inverter.
2.1.5.4. Controle proporcional e integral (PI)
É a ação de um controle proporcional e integral juntos, esta integração
tem como o objetivo corrigir os desvios instantâneos do proporcional e eliminar o longo
tempo do desvio de permanecia do integral. Em termos práticos precisamos conhecer a
saída um tempo conhecido e um erro constante.
Vejamos o gráfico que representa o sinal de saída de um controlador P+I,
com sujeição a um distúrbio, em malha aberta após um determinado tempo é eliminado.
Observe que neste caso, depois de cessado o distúrbio, a saída do controlador não mais
retorna ao valor inicial. Isto só acontece devido o fato da atuação do integral, uma
correção vai sendo incrementada (ou decrementada) enquanto o desvio permanecer.
Observe que o sinal de correção incrementa (ou decrementa) enquanto os desvios se
mantêm no mesmo sentindo.
Figura 5 - Resposta em Malha Aberta de Ação P + I Fonte: Oliveira 1999.
Alguma de suas características de processo é possuir constantes de
mudanças lentas, a ação proporcional e integral, consegue a eliminação de oscilações e
o desvio do off-set e por isso é muito utilizada em processos industriais.
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2.1.5.5. Controle proporcional derivativo (PD)
Segundo Couto (2006) o controle PD é a combinação entre o controle
proporcional e o derivativo, que se baseia no diferenciador, um circuito que executa a
operação matemática derivada. Esta pode ser entendida como o cálculo da taxa (ou
velocidade) de variação da grandeza de entrada, em relação ao tempo (ou outra
grandeza). Isto se assemelha à média entre os valores da grandeza entre dois instantes,
se estes instantes forem sucessivos (intervalo muito pequeno), esta média será a
derivada da grandeza no instante inicial. Assim, a derivada indica a tendência de
variação da grandeza.
2.1.5.6. Controle proporcional, integral e derivativo (PID)
A técnica de controle PID consiste em calcular um valor de atuação sobre o
processo a partir das informações do valor desejado e do valor atual da variável do
processo. Este valor de atuação sobre o processo é transformado em um sinal adequado
ao atuador utilizado (válvula, motor, relé), e deve garantir um controle estável e preciso.
De uma maneira simples o controle PID é a composição de três ações:
Correção proporcional ao erro - A correção a ser aplicada ao processo deve
crescer na proporção que cresce o erro entre o valor real e o desejado;
Correção proporcional ao erro x tempo - Erros pequenos, mas que existem
há algum tempo requerem correção mais intensa;
Correção proporcional à taxa - Se o erro está variando muito rápido, esta
taxa de variação deve ser reduzido para evitar oscilações.
Na figura 13 a
seguir, de um
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proporcional, integral e derivativo, mostrando o seu comportamento ao longo do tempo.
A ação da derivada tende a se opor às variações da variável do processo, fazendo o
ganho total do controle se mover para um caminho diferente na aproximação para o set-
point. Isto conduz a uma estabilização mais rápida e uniforme do processo.
Figura 6 - Comportamento de uma variável em um controlador Proporcional, Integral e Derivativo
Fonte: Couto 2006.
Na figura 14 resulta a associação dos três tipos de controle. Combinam-se
dessa maneira as vantagens de cada um dos modos de controle e qual a vantagem de
implementar a ação derivativa no controlador P + I.
Figura 7 - Comparação dos Controladores Fonte: Gonçalves 2003.
2.2. Sensores
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O controle de processos é basicamente realizado através de medições. Estas
medições e controle de qualquer espécie de processo só podem ser realizados se tiver a
presença de sensores. Que são de inúmeras aplicações, entre elas podemos citar:
medição de nível, pressão, temperatura, vazão, resistência elétrica e outras medições de
grandezas.
Segundo Thomazini e Albuquerque (2011) sensor é o termo empregado
para designar dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente que pode
ser luminosa, térmica, cinética, relacionando informações sobre uma grandeza que
precisa ser medida, como temperatura, pressão, velocidade, corrente, aceleração,
posição, além de outras formas de energia.
Segundo INMETRO (2007) sensor é um elemento de um instrumento de
medição ou de uma cadeia de medição que é diretamente afetado pelo mensurando.
Entende-se como mensurado a grandeza física especifica que submetemos a ser medida,
por exemplo, temperatura, vazão, pressão, nível e entre outras grandezas físicas.
Os sensores podem ser divididos em dois grupos quanto ao seu sinal de
saída: sensores analógicos e sensores digitais.
Sensores analógicos podem assumir qualquer valor no sinal de saída ao
longo do tempo, desde que esteja dentro de sua faixa de medição são elas: pressão,
temperatura, velocidade, umidade, vazão, força, ângulo, distancia, torque, luminosidade.
Sensores digitais podem assumir apenas dois valores no seu sinal de saída
ao longo do tempo, que podem ser On-Off. Não há uma grandeza física que possa
assumir estes valores, porém eles são mostrados ao sistema de controle após serem
convertidos pelo circuito eletrônico do transdutor. Os sensores digitais podem, por
exemplo, serem utilizados na detecção de passagem de objetos ou encoders na
determinação de distancia ou velocidade.
Há ainda várias características em relação ao sensor que devem ser levadas
em considerações na quando de sua seleção de um instrumento mais indicado para uma
dada aplicação e são elas, tipos de saídas que podem ser digital (binária) e analógica,
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sensibilidade, exatidão, precisão, linearidade, alcance (range), estabilidade, velocidade
de resposta, manutenção, custo, calibração, histerese, vida útil entre outros.
2.2.1. Sensor de nível
Sensores de nível são utilizados para controlar níveis de líquidos ou grãos
sólidos, contidos em reservatório, silos, tanque abertos, e entre outros. Os sensores mais
utilizados para estas medições são: sensor capacitivo, sensor flutuadores, sensor
ultrassônico entre outros sensores de nível.
2.2.1.1. Medição de nível capacitiva
Conforme a bibliografia de Thomazini e Albuquerque 2011, esses
medidores são do tipo On-Off e lineares. O principio de funcionamento deles usa a
mudança da capacitância, que é causada pela variação do nível do material entre a sonda
de medição e o reservatório, possuem enfoques diferentes quando o material
armazenado é condutivo e outro quando não é condutivo. Suas principais aplicações são
para detecção ou indicação continua de nível, são adequados para água, solventes, óleo,
combustível, amônia, plásticos líquidos, cimentos, alimentos entre outros líquidos
condutivos.
Entre suas vantagens de aplicação podemos citar: virtualmente imune a
temperatura, vácuo e pressão, fácil instalação, baixo custo e medições realizada em
baixos níveis de energia.
2.2.1.2. Enconders
Segundo Thomazini e Albuquerque (2011) são instrumentos
eletromecânicos, que geram impulsos através da conversão movimentos rotativos ou
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deslocamentos lineares em impulsos elétricos de onda quadrada, gerando uma
quantidade exata de impulsos por volta em uma distribuição perfeita ao longo dos 360
graus de giro do eixo. Funcionam por barreiras de luz infravermelha, utilizado um disco
ótico de “n” pontos fixo ao eixo que, quando entra em rotação, o disco ótico interrompe
e libera a passagem da luz, gerando impulsos luminosos que são convertidos em sinais
elétricos e depois são requadrados e amplificados, gerando uma saída digital com
número de pulsos igual à quantidade de ranhuras no disco ótico. Suas principais
aplicações são em conjunto com contadores, controladores lógico programáveis (CLP).
Fornecem medidas e controles precisos em comprimentos, velocidades de rotação,
velocidades lineares, volumes ou vazões de produtos líquidos.
2.3. Interface Homem Maquina (IHM)
Conforme a bibliografia de Varajão (2012) a IHM é um conjunto de
características com o qual os usuários interagem com as máquinas, dispositivos,
programas de computadores ou alguma outra ferramenta complexa. Elas oferecem
métodos de entrada, permitindo o usuário manipular o sistema e método de saída
permitindo ao sistema produzir os efeitos às respostas do utilizador.
Conforme Varajão (2012) a IHM refere-se às informações gráficas, textuais,
visuais apresentadas para os usuários, e a sequência de controle, por exemplo, o
movimento do mouse, para interagir com o programa. Podemos dividir IHM em quatro
tipos:
Interface de linha de comando: aceita a entradas através de comandos de
textos utilizando teclado e fornece saída “imprimindo” o texto do monitor.
Interface gráfica: aceita a entrada através do sistema como o teclado ou
mouse e fornece saída gráfica articulada no monitor.
Interface tátil: interface gráfica do usuário que usa telas sensíveis ao toque
como forma de entrada, tornando o monitor um dispositivo de entrada e de saída do
sistema.
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Interface web: aceita a entrada e fornece a saída ao gerar paginas na web,
que são transportadas pela Internet e visualizadas através de um navegador.
2.4. Plataforma Arduino
A plataforma Arduino é uma placa de controle de entradas e saídas, que
utiliza como base o microcontrolador Atmega que possui hardware e software livre e
próprio.
“A plataforma Arduino UNO é uma placa de microcontrolador baseada no
Atmega 328, conforme as figuras 17 e 18. Ela tem quatorze pinos digital de
entrada/saída (dos quais seis podem ser usados como saídas PWM), seis entradas
analógicas, um de 16 MHz cristal oscilador, uma conexão USB, um conector de
alimentação, um cabeçalho ICSP, e um botão reset. Ele contém tudo necessário para
suportar o microcontrolador, basta conectá-lo a um computador com um cabo USB ou
ligá-lo com um adaptador AC para DC ou bateria.”
Figura 8 - Microcontrolador ArduinoFrente Fonte: http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage
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Figura 9 - Microcontrolador Arduino Fonte: http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage
A figura 19 mostra o sistema de pinos do microcontrolador Atmega 328.
Figura 10 - Atmega 328 Fonte: http://linuxresort.blogspot.com.br/2011/12/atmega-328-na-protoboard.html
As principais características da plataforma Arduino estão apresentadas na
tabela 1.
Tabela 1: Principais características da plataforma ArduinoFonte: Adaptada de Couto (2006)
Microcontrolador ATmega 328Tensão operacional 5 V
Tensão de alimentação (recomendada)
7 – 12V
Tensão de alimentação (limites)
6 – 20 V
Pino entradas/saídas digitais
14 (dos quais 6 podem ser saídas PWM)
Pinos de entrada analógica
6
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Corrente continua por entrada/saída
40 mA
Corrente continua para o pino 3.3V
50 mA
Memória Flash32 KB (2KB usados para
o bootloader) / 16SRAM 2 KB
EEPROM 1 KBFrequência do clock 16 M Hz
2.4.1. Alimentação da Plataforma Arduino
Segundo INNMETRO (2007) a fonte de alimentação fornece todos os níveis
de tensão exigidos para funcionamento das operações internas necessárias para que o
circuito seja alimentado e possa funcionar.
“A plataforma Arduino a alimentação se dá através de conexão USB ou com
uma fonte de alimentação externa onde a fonte de alimentação é selecionada
automaticamente. A alimentação externa (não USB) pode vir com um adaptador AC
para DC ou bateria. A placa pode operar com uma fonte externa de 6 a 20 V.
No caso de um fornecimento com menos de sete V, a placa pode se tornar instável
devido ao pino cinco V pode fornecer menos de cinco V. Se usar mais do que 12 V, o
regulador de voltagem pode superaquecer e danificar a placa”. (http://www.arduino.cc/)
Conforme a tabela 2 os pinos de energia da plataforma Arduino estão
apresentados como:
Tabela 2: Pinos de energia da Plataforma Arduino
Fonte: Elaboração própria, 2012.
Vin
Tensão de entrada para a placa Arduino quando se está usando uma fonte de energia externa (ao contrario de 5V a partir de conexão USB ou outra fonte de alimentação regulada). Pode-se fornecer tensão por este pino, ou se o fornecimento de tensão através da tomada de energia acessá-lo através desse pino.
5 V É um pino que gera uma tensão de 5 V regulada a tensão plataforma Arduino e pode ser alimentado com energia DC (7-20 V). O conector USB (5 V), ou pino Vin do conselho (7-12V). Fornecimento de tensão através dos pinos de 5 V ou
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3V3 se ignora o regulador, e pode danificar a placa.
3V3Entrada de 3,3V gerada pelo regulador on-board. Possui consumo de corrente máxima é de 50 m A.
GND Pinos de terra.
2.4.2.Memória
O Atmega 328 possui uma memória de 32KB (com 0,5KB usados pelo
bootloader). Ele também 2KB de SRAM e 1KB de EEPROM.
2.4.3.Entradas e Saídas
Segundo Camarão (1989) a entrada de um circuito pode ser conceituada
como: uma informação ou um dado transferido ou para ser transferido de um meio de
armazenamento externo para o armazenamento e armazenamento interno do
computador e conceitua saída como a informação transferida do armazenamento interno
(memória interna) de um computador para o armazenamento externo ou secundário ou
ainda para qualquer meio fora do computador.
Cada um dos quatorzes pinos digitais da placa Arduino modelo UNO pode
ser utilizado para uma entrada ou saída, usando pinMode(), digitalwrite(), e
digitalRead(), funções. Eles operam a 5 V. Cada pino pode fornecer ou receber uma
corrente máxima de 40 mA e tem um resistor pull-up interno (desconectado por padrão,
de 20-50 KΩ).
O UNO tem seis entradas analógicas rotuladas A0 e A5, cada um dos quais
com 10 bits de resolução (1024 valores diferentes). Por padrão, eles medem de terra
para 5 V, embora seja possível mudar o limite superior de sua faixa usando o pino
AREF (tensão de referência para as entradas analógicas).
2.4.4. Comunicação
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A comunicação do microcontrolador Atmega 328 permite a comunicação
UART TTL (5 V) de série, que esta disponível nos pinos digitais o (RX) e (TX).
2.4.5. Programação
“O ambiente de programação mais indicado é o software Arduino, que pode
ser encontrado no seguinte site: www.arduino.cc.en/main/sofware. Mais detalhes sobre
a programação no capitulo referencias de linguagens utilizadas na programação do
Arduino.” COUTO, 2006.
2.4.6. Programação C
Breve História Sobre Linguagem C criado em 1972 no
belltelephonelabioratories por dennisritchie com a finalidade de permitir a escrita de um
sistema operacional, utilizando uma linguagem de relativo alto nível, evitando assim o
assembly.
Conforme bibliografia de Damas (2007) rapidamente a linguagem
tornou-se conhecida por todos os tipos de programadores, essa dispersão levou a que
diferentes organizações desenvolvessem e utilizassem diferentes versões da linguagem
c, criando assim alguns problemas de portabilidade. Com isso em 1983 um comitê para
a definição padrão da linguagem C foi criado, visando um funcionamento padrão para
todos os compiladores da linguagem, com especificações muito precisas sobre aquilo
que a linguagem deve ou não fazer, seus limites, definições...
Linguagem C é a evolução da linguagem B desenvolvida por Ken
Thompson.
A linguagem se adapta a qualquer tipo de projeto, como sistemas
operacionais, interfaces gráficas, processamento de registros e outros.
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C é uma linguagem potente, flexível e rápida conseguindo obter
resultados semelhantes ao Assembly, através de instruções de alto nível, mesmo para
usar em mecanismos de baixo nível como o endereçamento de memória ou manipulação
de bits.
2.4.7. Compilação do programa
Feito o programa, o próximo passo é verificar se este foi corretamente
escrito, se a sintaxe das instruções está correta. Esse processo é denominado de
compilação e é realizado através de um compilador.
A estrutura da linguagem do Arduino. A estrutura básica da
linguagem de programação do Arduino é bastante simples, ela inclui dois blocos de
funções que são formados por outros blocos de funções escritas em linguagem C/C++.
O primeiro bloco de funções forma a função setup( ) o segundo é a função loop( ).
2.4.8. Funções
Em linguagens de programação são como sub-rotinas ou procedimentos.
São pequenos blocos de programas usados para montar o programa principal. Elas são
escritas pelo programador para realizar tarefas repetitivas, ou podem ser importadas
prontas para o programa em forma de bibliotecas.
Toda função deve ser declarada antes de ser chamada atribuindo-lhe um tipo
e um nome seguido de parênteses, onde serão colocados os parâmetros de passagem da
função. Depois do nome são definidos entre as chaves os procedimentos que a
função vai executar.
setup( ): Esta é uma função de preparação, inclui duas ou três outras
funções que ditam o comportamento dos pinos do Arduino e inicializam a porta serial. É
a primeira função a ser chamada quando o programa inicia e é executada apenas nessa
primeira vez.
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loop( ): Esta é a função de execução, ela inclui qualquer número de outras
funções que são executadas repetidamente; é chamada logo depois da função setup( ) e
fica lendo os pinos de entrada do Arduino e comandando os pinos de saída e a porta
serial.
Constantes e Variáveis: Constantes são valores pré-definidos que nunca
podem ser modificados. Na linguagem C para Arduino são utilizados três grupos de
constantes conforme tabela 3.
Tabela 3: Constantes utilizadas para programação em Linguagem C
Fonte: Autoria própria, 2012.
True/False (verdadeiro/falso) Constantes booleanas que definem estados lógicos.High/Low (alto/baixo) Constantes que definem as tensões nos pinos digitais do
ArduinoInput/Ouput Constantes programadas pela função pinMode() para os pinos do
Arduino, podendo ser entradas de sensores ou saídas de controle
Variáveis são posições na memória de programa do Arduíno, marcadas com
nome e tipo de informação que irão guardar. Essas posições podem estar vazias ou
podem receber um valor inicial. Valores de variáveis podem ser alterados pelo
programa.
Seguindo este contexto o escopo da variável é o limite ou abrangência da
variável. Uma variável pode ser declarada em qualquer parte do programa. Se for
declarada antes da função setup(), ela tem escopo de variável global, podendo ser vista e
usada em qualquer função no programa. Se for declarada dentro de uma função ela tem
escopo de variável local, só pode ser usada por essa função.
A tabela 4 apresenta os principais tipos de variáveis:
Tabela 4: Principais tipos de variáveisFonte: Autoria própria, 2012.
byte armazena 8 bitsint armazena números inteiros de até 16 bitslong armazena números inteiros de até 32bitsfloat armazena números fracionários de até 32bits
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Algumas funções
delay() - Essa função pausa o programa por um período de milisegudos
indicado pelo parametro entre parênteses.
pinMode() - Serve para estabelecer a direção do fluxo de informações em
qualquer um dos 14 pinos digitais. Dois parâmetros devem ser passados para a função: o
primeiro indica qual pino será usado, e o segundo se o pino será usado para entrada ou
saída de informações.
digitalRead() - Uma vez configurado um pino com a função pinMode(),a
informação presente no pino pode ser lida pela função digitalRead e armazena numa
variável qualquer.
digitalWrite() - Para enviar um nível lógico para qualquer pino digital do
Arduino utiliza-se essa função. Precisam ser passados dois parâmetros: número do pino
e estado lógico que deve permanecer.
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3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALVES, José Luiz Loureiro. Instrumentação, Controle e Automação de Processos -
Rio de Janeiro: LTC, 2005.
CAMARÃO, Paulo Cesar Bhering. Glossário de Informática – Rio de Janeiro: LTC –
Livros Técnicos e científicos, 1989.
COUTO, Gustavo Rios. Modelagem e desenvolvimento de controles de sistemas
termo-hidráulico, e Interfaces para aquisição e controle de dados. 2006 Monografia
(Graduação) Colegiado do Curso de Engenharia de Controle e Automação – Cecau,
Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP. Minas Gerais, 2006.
DAMAS, Luís – Linguagem C – Luís Damas; tradução João Araújo Ribeiro, Orlando
Bernardo Filho – 10º Edição – Rio Janeiro: LTC, 2007.
GONÇALVES, Marcelo Giglio. Monitoramento e Controle de Processos, 2º Edição.
Rio de Janeiro: Petrobras; Brasilia: SENAI/ DN, 2003.
INNMETRO. V ocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais
de Metrologia. Rio de Janeiro 2007
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MATIAS, Juliano. Teoria de Controle PID. Ed. Mecatronica Atual nº 3, 2012.
Disponível: <http://pt.scribd.com/doc/16955622/Teoria-de-Controle-PID> Acesso em:
12 de Nov. 2012 às 00h34min
MORITO, E. Carlos. Dicionário Termos Técnicos Informática. 3º Edição.
Disponível
:<ftp://ftp.softwares.ufv.br/softwares/tutoriais/Dicionario_de_Termos_de_informatica-
3ed.pdf>Acesso em: 08 de Nov. 2012 às 09h52min.
OGATA, Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno, 4º Edição. Local New York,
FIFTH EDITION, 2010.
OLIVEIRA, Adalberto Luiz de Lima. Instrumentação: Fundamentos de Controle de
Processo. 1990. Disponível em: < http://www.dequi.eel.usp.br/~felix/Controle.pdf >
Acessado em: 05 Nov. 2012 às 02h27min.
RIBEIRO, Marco Antonio. “Controle de Processos Teoria e Aplicação”
<http://pt.scribd.com/doc/23083616/Marco-Antonio-Ribeiro-Controle-de-Processo-
Teoria-e-Alicacoes> Acessado em: 16 Nov. 2012 às 01h04min.
ROSÁRIO, João Mauricio. Princípios de Mecatrônica – São Paulo e Hall, 2005.
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VARAJÃO, Fabrício. Interface Homem-máquina – 2012. Disponível em: <
http://ebookbrowse.com/apostila-interface-homem-maquina-pdf-d354301639> às
01h27min.
Disponível em: <http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage> Acessado em 05 de Nov.
2012 às 02h50min.
Disponível em: <http://linuxresort.blogspot.com.br/2011/12/atmega-328-na-
protoboard.html> Acesso em: 05 de Nov. 2012 às 14h06min.
Disponível em: <http://www.dicweb.com/> Acesso em: 09 de Nov. 2012, às
00h27min.
<http://dc146.4shared.com/doc/I06othFZ/preview002.png> Acesso em: 11 de
Nov. 2012, às 05h15min.
Disponível em: <http://www.dicio.com.br/serie/> Acesso em: 14 de Nov. 2012,
às 00h02min.
Disponível em: <http://eletricistamazinho.files.wordpress.com/2010/10/apostila-clp-
completa.pdf> Acesso em: 06 de out. 2012 às 10h15min.
Disponível em: <http://guriduino.blogspot.com.br/2012/08/ligar-um-led-pelo-controle-
remoto.html> Acessado em: 15 Nov. 2012 04h23min.
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Disponível em: <http://ordemnatural.com.br/estrutura_linguagem.html> Acessado em
15 Nov. 2012 04h30min.
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GLOSSÁRIO
Algoritmo – É uma sequencia de instruções ordenadas de forma lógica para a resolução
de uma determinada tarefa ou problema.
Bit - Qualquer circuito eletrônico é baseados em transístores, componentes
extremamente simples, que permitem apenas dois estados: podem estar ligados ou
desligados. Já que todo tipo de dado a ser processado precisa ser codificado em
sequencias destes dois valores, foi criado o sistema binário, que permite representar
qualquer tipo de informação, ou de operação aritmética através da combinação dos
números 1 e 0, chamados de bit. Um único bit permite apenas duas combinações (1 ou
0), dois bits permitem 4 combinações, 3 bits permitem 8 combinações e assim por
diante.
Boot – Inicialização de sistema. Procedimento, executado assim que se liga um sistema.
Pode, por exemplo, ser a execução de um programa que inicialize os parâmetros
fundamentais do sistema.
Built-in – Em inglês embutido.
Chave - É o dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos,
manualmente ou automático.
Calibração – É um conjunto de operações que se estabelecem, sob condições
especificas a relação entre valores indicados por um instrumento (calibrador)
ou sistema de medição e os valores representados por uma medida materializada ou um
material de referência, ou os correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões.
COM - Microfilme saída (direta) do computador.
Controlador - Dispositivo que tem por finalidade manter em um valor determinado
uma variável de processo.
Conversor - Dispositivo que emite um sinal de saída padronizado modificado em
relação à natureza do correspondente sinal de entrada.
Distúrbio – É um sinal que tende afetar de maneira adversa o valor da variável de saída
de um sistema. Se um distúrbio for gerado dentro de um sistema, ele será chamado de
distúrbio interno, enquanto um distúrbio externo é aquele gerado fora do sistema e que
se comporta como um sinal de entrada no sistema.
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Driver – condutor, controlador (rotina).
(1) - Rotina dentro de um programa operacional que dirige unidades periféricas
individuais no computador. E necessário que uma rotina desse tipo trate os
detalhes íntimos da estrutura de cada unidade e de seu comportamento em tempo
real.
(2) Excitador.
Circuito eletrônico normalmente utilizado em forma de porta lógica,
capaz de proporcionar grandes correntes e voltagens a outros circuitos
conectados a sua saída. Esse tipo de dispositivos é muito utilizado para colocar
sinais em linhas de enlace comuns ou “buses”, fato pelo qual são denominados
registros em laço (enlace) ou em “buses”.
Emissor – Transforma o sinal elétrico vindo de do oscilador em um feixe de luz
pulsante, sendo executada a emissão do sinal.
Estabilidade – Esta relacionada com a flutuação da saída do instrumento. Se a
flutuação for muito alta, ou seja, se o instrumento possuir uma baixa estabilidade, a
atuação do controlador que utiliza esse sinal pode ser prejudicada.
Exatidão– Consiste no erro da medida realizada por um transdutor em relação a um
medidor padrão, ou seja, exatidão é a aptidão de um instrumento de medição em dar
respostas próximas a um valor verdadeiro.
Loader – Carregador. Um programa de processamento que combina a edição básica,
funções de carga do linkake e o programa de extração ou busca em um “jobstep”.
Aceita módulos objetos, carrega módulos criados pelo (linkake editor) e gera códigos
executáveis diretamente na memória principal.
O carregador não produz módulos de carga para as bibliotecas do sistema.
Firmaware – Conjunto de instruções essenciais para o funcionamento do dispositivo.
Atualmente encontramos firmwares em vários dispositivos, como modems, gravadores
de CD, etc. O firmware é armazenado em um chip de memória ROM ou memória Flash
no próprio dispositivo. Em muitos, casos, o firmware pode ser atualizado via software,
com o objetivo de destravar um drive de DVD ou atualizar um modem de 33.6 para 56
K, por exemplo.
Hardware – Componentes (físicos).
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(1) – O equipamento físico ou dispositivo mecânico, elétricos ou eletrônicos com que é
construído o computador.
(2) – Suporte físico, componentes físicos, maquinas. Parte física de um computador
incluindo os componentes elétricos/eletrônicos (por exemplo, dispositivos e circuitos),
os componentes eletromecânicos (por exemplo, uma unidade de discos) e os
componentes mecânicos.
Histerese – Diferença da medição ascendente da variável com a medida de descendente
da mesma.
Indicador - Dispositivo que apenas indica o valor de uma determinada variável de
processo, sem interferir no processo.
Interrupções – É um sinal de um dispositivo que tipicamente resulta em uma troca de
contexto, isto é, o processador para de fazer o que está fazendo para atender o
dispositivo que pediu a interrupção.
Linguagens de Programação – São Softwares que permitem o desenvolvimento de
programas. Possuem um poder de criação ilimitado, desde jogos, editores de texto,
sistemas empresariais até sistemas operacionais. Existem várias linguagens de
programação, cada uma com suas características próprias.
Linearidade – É a curva obtida ao plotar valores medidos por um instrumento sob teste
contra os valores de um padrão. Se o comportamento deste instrumento for ideal, o
gráfico é obtido é representado por uma reta.
Memória – É a capacidade de um computador de armazenar e processar dados e
programas.
Memória Flash – Um tipo de memória RAM que não perde os dados quando desligada,
largamente usada para armazenar os dados do BIOS, não apenas da placa mãe, mas de
vários outros dispositivos. O uso de memória flash permite que estes dados possam ser
posteriormente modificados. Os chips de memórias flash também são largamente
utilizados em aparelhos portáteis, como celulares.
Memória RAM –[Ing. Sigla para RandomAcessMemory] (Memória de acesso
randômico), área da memória de um computador, cujo conteúdo pode ser lido e
gravado. Armazena temporariamente dados e instruções de que o processador necessita
para execuções das tarefas. É responsável pelos cálculos, busca de dados e execução de
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programas e aplicativos. Seu conteúdo é apagado sempre que o computador é desligado.
Quanto maior for a memória RAM maior será a velocidade de processamento do
computador .
Microcontrolador – (1) – Microprocessador de integração em grande escala projetado
especialmente para utilização no controle de dispositivos e da comunicação, ou ainda
em aplicações de controle de processo. Uma microplaqueta controlada típica pode
possuir um comprimento de palavra relativamente curta, um importante conjunto de
instruções para o tratamento (manejo) de bits e carecer de certas operações aritméticas e
de cadeias que são encontradas em microprocessamento de uso geral.Dispositivo
baseado em microprocessamento ou sistema projetado para aplicações de controle.
Otimização – O termo otimização, ou programação matemática, refere-se ao estudo de
problemas em que se busca minimizar ou maximizar uma função através da escolha
sistemática dos valores de variáveis reais ou inteiras dentro de um conjunto viável.
Precisão –É a característica relativa do grau de repetibilidade do valor medido pelo um
instrumento. Apesar de as definições serem atualmente padronizadas, existem autores e,
principalmente, fabricantes que se referem a essa característica como o erro relativo
Maximo que o dispositivo pode apresentar.
Plug – É um termo que significa encaixe pode ser utilizados em situações de cotidiano
como para aparelhos eletrônicos, elétricos e maquinas.
Pull-up – Resistor conectado entre a linha de provisão (fornecimento) de energia
elétrica e uma língua lógica que assegure que a linha seja normalmente cortada quando
da falta de energia. Podem ser conectados dispositivos lógicos de coletores abertos na
língua lógica e, nesse caso, cada um deles pode baixar na linha, ou seja, aterrá-la.
Processamento – O processamento envolve a transformação dos insumos em produtos.
Processos – Definem-se um processo como uma operação natural de progresso
contínuo ou um desenvolvimento caracterizado por uma série de modificações graduais
que se sucedem um ás outras de modo relativo estável, avançado a direção a
determinado resultado ou objetivo, ou uma operação contínua progressiva, artificial ou
voluntária, que consiste em uma série de ações ou movimentos controlados,
sistematicamente destinados atingir determinados fins e resultados.
Programa – É um algoritmo escrito em uma linguagem computacional.
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Range –Representa toda a faixa de valores de entrada de um sistema ou instrumento.
Receptor – converte o sinal de luz pulsante (modulado) em sinal elétrico modulado.
Registrador - Dispositivo destinado ao armazenamento dos valores de uma
determinada variável de controle.
Saída digital (binária) – a saída do dispositivo (transdutor ou sensor) é discreta, ou
seja, só assume dois valores “0” ou “1” lógicos (também denominada saída liga-desliga
ou on-off). Esse tipo de sensor é capaz de indicar se uma grandeza física atingiu um
valor predeterminado (por exemplo: pressostato, termostatos, chaves de níveis, e etc.).
Sensibilidade – Sensibilidade ou ganho é a razão entre o sinal de saída e de entrada
para um. A sensibilidade está ligada à relação entre uma variação na medida fornecida
pelo instrumento, por exemplo, um sensor muito sensível é aquele que fornece uma
variação na saída para uma pequena variação da grandeza medida.
Set Point - O valor a ser atingindo que um sistema de controle.
Sistemas – Um sistema é a combinação de componentes que agem em conjuntos para
atingir determinado objetivo. A ideia de sistemas não fica restrita apenas algo físico. O
conceito de sistemas pode ser aplicado a fenômenos abstratos dinâmicos, como aqueles
encontrados na economia. Dessa maneira, a ‘palavra sistemas’ pode ser empregada para
se referir sistemas físicos, biológicos, econômicos e outros.
Shields – Shields são placas que podem ser conectados em cima do PCB Arduino
estendendo as suas capacidades. Os escudos diferentes seguem a mesma filosofia que o
kit de ferramentas original: eles são fáceis de montar e barato de produzir.
Software – (1) – A totalidade de programas e rotinas usados para aumentar a
desempenho de um computador, como compiladores, assembladores, narradores, rotinas
e sub-rotinas.
Contrasta com: Hardware (2) – Num sentimento lato “software” é uma expressão que se
utiliza em contraste com “hardware”, para se referenciar todos os programas e
procedimentos relacionados que pode se utilizar num dados de sistema de computador,
para a sua exploração.
Transdutor: É a denominação que recebe um dispositivo completo, que contém o
sensor, usado para transformar uma grandeza qualquer em outra que pode ser utilizada
nos dispositivos de controle. Um transdutor pode ser considerado uma interface às
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formas de energia do ambiente e o circuito de controle ou, eventualmente, entre o
controle e o atuador. Os transdutores transformam uma grandeza física (temperatura,
pressão, e etc.) em um sinal de tensão ou corrente que pode ser facilmente interpretado
por um sinal de controle.
Muitas vezes o termo “sensor” e “transdutor” são indistintamente. Neste caso, o
transdutor é o instrumento completo que engloba o sensor e todos os circuitos de
interface capazes de serem utilizados numa aplicação industrial.
Transmissor - É o dispositivo que sente uma variável de processo por meio de um
sensor e que produz uma saída cujo valor é geralmente proporcional ao valor da variável
de processo.
Válvula de controle - É um elemento final de controle que manipula diretamente a
vazão de um ou mais fluidos de processo.
Velocidade de resposta–Trata-se da velocidade com que a medida for fornecida pelo o
instrumento alcança o valor real do processo. Em sistemas realimentados o ideal é que o
instrumento utilizado tenha uma resposta instantânea, pois uma resposta lenta pode
prejudicar muito a eficiência do sistema de controle e até impedir que o sistema
funcione a contento.
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ANEXOS
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ANEXO A – EXEMPLO DE PROGRAMA NA UTILIZAÇÃO DO
ARDUINO
#include
/* Esse programa escrito em C do Arduino aumenta e diminui
gradativamente o brilho de um LED conectado no pino PWM 10 do Arduino. */
int i=0; // declaração da variável global inteira i iniciada com 0
voidledOn( ); // declaração da função criada ledOn do tipo void
void setup( )
pinMode(10,OUTPUT); // aqui 2 parâmetros são passados à função pinMode( )
void loop( )
for (i=0; i <= 255; i++) ledOn( ); // aumenta o brilho do led
for (i=255; i >= 0; i--) ledOn( ); // diminui o brilho do led
voidledOn( ) // função que acende o led
analogWrite (10, i); // o nº do pino e o valor de i são passados à função
analogWrite( )
delay (10);
#include
/* Esse programa escrito em C do Arduinofaz ligar/desligar o LED
utilizando o mesmo botão do controle remoto. */
int RECEPTOR_IR = 8;//Pino onde esta ligado o receptor IR
int LED = 13; //Pino do led
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long VALOR_BOTAO = 16637983;//Valor do botao
boolean TESTADOR;//Variavel para testar se o led esta ligado ou
desligado
IRrecvirrecv(RECEPTOR_IR);
decode_resultsresults;
void setup()
Serial.begin(9600);
irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
pinMode(LED, OUTPUT);
TESTADOR = false;//inicia com o led desligado
void loop()
if (irrecv.decode(&results))
if((results.value) == VALOR_BOTAO) //Se o botao
for pressionado
if(TESTADOR) //Se ligado->desliga
digitalWrite(LED, LOW);
TESTADOR = false;
else //Se desligado->liga
digitalWrite(LED, HIGH);
TESTADOR = true;
irrecv.resume(); // Receive the next value