TCC-Ensino Técnico

8/17/2019 TCC-Ensino Técnico

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Instituto Nossa Senhora da Glória – ETEC

MAXIMIANO KANDA FERRAZ

ESTACIONAMENTO AUTOMÁTICO

MACAÉ, 2009


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Trabalho de conclusão de curso apresentado para a banca

examinadora do curso técnico de mecatrônica do Ensino

técnico do Instituto Nossa Senhora da Glória - ETEC, como

exigência parcial para a obtenção do Grau de técnico em

Mecatrônica, sob orientação do Prof. Jefferson e do Prof.

Alessandro;

MACAÉ, 2009


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TERMO DE APROVAÇÃO



Trabalho de conclusão de curso aprovado como requisito parcial para obtenção do grau de técnico

em mecatrônica do Curso Técnico de Mecatrônica do Instituto Nossa Senhora da Glória - INSG, pela

seguinte banca examinadora:

____________________________

Alessando Roberto de Oliveira

_____________________________

Jefferson Azevedo

_____________________________

Irineu Neto

_____________________________

Leonardo de Oliveira

MACAÉ, 2009


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Trabalho dedicado aos alunos do 4º módulo do curso

Técnico de Mecatrônica do Instituto Nossa Senhora da

Glória – Castelo e aos Professores do mesmo, que

demontraram grande companheirismo e

profissionalismo para com todos. Também dedico esse

trabalho à minha família.


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AGRADECIMENTOS

Agradeço a minha família e os amigos pelo apoio, pelo tempo doado para colaborar o

máximo com o projeto e pela confiança em mim depositada, seja com os investimentos feitos com o

curso técnico, seja com a compra de materiais necessários para o projeto. Em especial, agradeço à

Maximiano e Cristina, que proporcionaram a mim tudo que tenho até hoje.


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"Nunca fiz nada dar certo por acidente; nem

nenhuma das minhas invenções surgiram por

acidente; elas vieram do meu trabalho." - Thomas A.

Edison

"O primeiro requisito para o sucesso é a habilidade

de aplicar incessantemente suas energias física e

mental a qualquer problema, sem se cansar." -

Thomas A. Edison


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RESUMO

O projeto do Estacionamento Automatizado consiste em um protótipo de um sistema de

estacionamento de veículos automatizado, em escala reduzida. O sistema utiliza sensores de luz, na

entrada e saída do estacionamento - movimentando a cancela - e determina qual vaga está ocupada

ou não. Isso auxilia e é capaz de indicar ao motorista, da entrada do estacionamento, onde se

localiza uma vaga vazia (que são representadas por Leds). Tal projeto possui conceitos utilizados na

área de automação, agilizando e evitando perda de tempo no caso da ocupação do estacionamento.

Este projeto tem como objetivo não só contribuir de alguma forma para a sociedade atual, em que

há pouco tempo e grande velocidade de informação, como também demonstrar os conhecimentos

adquiridos durante o curso de mecatrônica (que abrange eletrônica, mecânica e informática), e

expandi-los, descrevendo como foi elaborada cada etapa, material utilizado (como componentes

eletrônicos), resoluções de problemas e a conclusão do mesmo.

Palavras-chave: Projeto, Automação, Estacionamento, Mecatrônica


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ABSTRACT

The project of the Automated parking consists in a prototype of a system of an automated parking

for vehicles in small-scale. The system uses light sensors, in the entrance and in the way out of the

park – moving the blocker - and determines what slot is being occupied or not. This helps and is able

to indicate to the driver in the car park entrance, where there is a place empty. This project has the

concepts used in the automation, streamlining and avoiding loss of time in case of occupation of the

park. This project aims not only to contribute in a certain way to the nowadays society, in where

there is so little time and great information velocity, but also to demonstrate the knowledge acquired

during the course of mechatronics (which includes electronics, mechanics and computer science) and

expand them, by describing how each step has been prepared, the material used (such as electronic

components), problem-solving and completion of such.

Keywords: Design, Automation, Parking, Mechatronics


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SUMÁRIO

1.

INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 111.1 DEFINIÇÃO DE MECATRÔNICA ......................................................................... 11

1.2 HISTÓRICO DA ELETRÔNICA ............................................................................. 12

1.3 AUTOMAÇÃO .......................................................................................................... 13

1.4 HISTÓRIA DA MECÂNICA .................................................................................... 15

1.5 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 16

1.6 OBJETIVO ................................................................................................................. 16

2. ESTACIONAMENTO AUTOMATIZADO .......................................................... 17

2.1 CONCEITO DE PROJETO ....................................................................................... 18

2.2 FUNCIONAMENTO DO PROJETO ....................................................................... 19

2.3 MATERIAL NECESSÁRIO ..................................................................................... 22

2.4 DIAGRAMAS ELETRÔNICOS ................................................................................ 24

2.4.1 LDR ......................................................................................................................... 24

2.4.2 Relé .......................................................................................................................... 26

2.4.3 Transistores .............................................................................................................. 28

2.4.4 Funcionamento dos Circuitos................................................................................... 30

3. CONCLUSÃO .......................................................................................................... 35

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 36


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ANEXOS ......................................................................................................................... 37

ANEXO 01 - TABELA DE CUSTOS .......................................................................... 38

ANEXO 02 – CRONOGRAMA ................................................................................... 39

ANEXO 03 – DIÁRIO DE BORDO ............................................................................. 40

ANEXO 04 – DATASHEETS ....................................................................................... 42


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1. INTRODUÇÃO

O projeto do Estacionamento Automatizado consiste na construção de um sistema

automatizado de estacionamento de veículos, em escala reduzida. O sistema utiliza sensores

de luz - para a automação do processo - na entrada e saída (onde a cancela se abre e se fecha,

quando o carro se posiciona em cima do sensor), e nas vagas (determinando qual vaga está

ocupada ou não). Cada vaga será representada por luzes LED, que estarão em um painel na

frente do estacionamento. Isso auxilia e é capaz de indicar ao motorista, da entrada do

estacionamento, onde se localiza uma vaga vazia.

1.1 DEFINIÇÃO DE MECATRÔNICA

O projeto realizado é intimamente relacionado a área de mecatrônica, que é um

conceito novo na área de tecnologia. Bishop (2002, p.18) afirma que ela está presente no

gerenciamento e controle da complexidade dos processos de uma indústria moderna(planejamento da produção, controle dos processos, segurança, entre outros) e incorpora

outros tipos de conhecimento, como gestão dos sistemas, sistemas mecânicos, elétricos e

eletrônicos, tecnologia de sensores e redes de computadores. Mecatrônica é, então, uma

disciplina integradora que utiliza as tecnologias de mecânica, eletrônica e informática para

fornecer produtos, sistemas e processos melhorados, conforme indica a fig. 01.


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Figura 01 – Áreas da Mecatrônica

É essa exatamente a proposta do projeto, melhoras na tarefa de estacionar,

automatizando (mesmo que parcialmente) o processo. É necessário, portanto, um histórico da

área mais envolvida no projeto, que é a eletrônica, para se relacionar com a automação de

sistemas.

1.2 HISTÓRICO DA ELETRÔNICA

A utilização de equipamentos e máquinas nas indústrias teve início na Revolução

Industrial, no século XVIII, onde eram utilizadas para realizar tarefas que outrora eram

manuais. Daquela época em diante, as máquinas e equipamentos utilizados na indústria

passaram por várias melhorias e modificações, a fim de tornarem a produção cada vez mais

rápida, precisa e confiável, reduzindo esforços dos operadores, como também aumentando a

precisão no controle do equipamento.


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Com o aperfeiçoamento da eletrônica, nos séculos XIX e XX, surgiram cada vez mais

invenções famosas (a lâmpada incandescente, o telégrafo, a televisão, os componentes

eletrônicos como diodos e capacitores, etc...), e os primeiros computadores industriais,

começaram a ser utilizados na indústria a partir de 1961, quando também surgiram os

primeiros robôs industriais. A partir daí, os computadores de base de válvulas já tinham sido

suplantados pelos transistorizados, que por sua vez, foram substituídos pelos computadores

atuais, com circuitos integrados, que executam 100 milhões de instruções por segundo.

Rosário (2009, p.11) afirma que “Esse crescimento dos sistemas de controle e a

modernização de equipamentos atingiu uma velocidade espantosa, passando a ser empregados

em diversos ramos da sociedade e da instrumentação industrial”. Ribeiro (2001, p.50) diz

ainda que o emprego de computadores CLP (Controlador Lógico Programável) na indústria

de processos “se justifica pelo fato de que o mesmo pode auxiliar no aumento da produção e

redução de gastos, através da automação das máquinas e efetuação de operações e controles

lógicos sobre os equipamentos com possibilidade de reprogramação de suas funções.” É aí

que entra a automação atual.

1.3 AUTOMAÇÃO

Ribeiro (2001, p.13) define a automação como “a substituição do trabalho humano ouanimal por máquina, com a mínima interferência do operador humano.” Ele prossegue,

concluindo que a automação é o “(...) controle de processos com mecanismo de atuação

própria, capaz de executar uma ação em certas condições”.

As primeiras iniciativas do homem para atividades manuais ocorreram na pré-história.

Invenções como a roda, o moinho movido pelo vento ou força animal e as rodas d’água

demonstram a criatividade do homem para poupar esforços. Rosário (2009, p.15) chega a


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analisar essa questão no âmbito contemporâneo, afirmando que nos últimos anos, com a

globalização, foi necessária a modernização de parques industriais, visando à competitividade

de produtos, por meio do aumento da qualidade, redução de custos e preços mais acessíveis,

dando origem a um conjunto de técnicas e procedimentos designados de automação.

Suas aplicações são diversas, e estão presentes nos produtos de consumo (Eletro-

Eletrônicos, como televisores e computadores), indústrias mecânicas (Robôs controlados por

computador, CAD/CAM, CNC), bancos (Caixas automáticos), comunicações, transportes

(Sistemas de radar, pilotos automáticos) e medicina. A fig. 02 mostra a ação de manipuladores

na linha de montagem de automóveis.

Figura 02 – Automação da linha de montagem de automóveis

Contudo, também há impactos na sociedade, como o aumento do nível de desemprego,

extinção de empregos (telefonistas), ausências no trabalho, falta de coleguismo, entre outros

fatores que alteram o comportamento dos indivíduos no ambiente de trabalho.

O processo de automação em diversos setores da atividade humana, ligada à

eletrônica, trouxe uma série de benefícios à sociedade, reduzindo custos e aumentando


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produtividade, possibilitando maior tempo livre e melhor salário para muitos profissionais da

área. Também livra pessoas de atividades monótonas, repetitivas, e até perigosas. O projeto

segue essa linha de tentar utilizar a automação, usando a eletrônica e se conectando com a

mecatrônica para a sua conclusão.

1.4 HISTÓRIA DA MECÂNICA

A mecânica está relacionada ao projeto em sua maioria na utilização de motores

elétricos, para a movimentação da cancela. Sua origem vem desde os primórdios, em que a

humanidade utiliza fontes motoras para obter trabalho, força sobre-humana, tração animal,

correntes de água, o vento e o vapor.

O grande avanço tecnológico da indústria atual deve-se ao motor elétrico, uma

máquina destinada a transformar energia elétrica em mecânica, mostrado na fig. 03. É o mais

usado de todos os tipos de motores, pois combina as vantagens da energia elétrica - baixo

custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade – com sua construção simples, custo

reduzido e melhores rendimentos. Seu funcionamento remete ao eletromagnetismo, ou seja,

ele também está intimamente relacionado à própria eletrônica. Os motores utilizados no

projeto são esses, de corrente contínua (menores e mais simples do que os de corrente

alternada).

Figura 03 – Motores Elétricos

http://pt.wikipedia.org/wiki/Humanidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Trabalhohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Tra%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_%28oceanografia%29http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81guahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ventohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Vaporhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9tricohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Motorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Motorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9tricohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Vaporhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ventohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81guahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_%28oceanografia%29http://pt.wikipedia.org/wiki/Tra%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Trabalhohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Humanidade


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1.5 JUSTIFICATIVA

Atualmente os grandes centros estão ficando pequenos em consideração à quantidade

de carros que circulam na área comercial, não existindo estacionamento para todos. Uma

solução simples é a construção de estacionamentos compactos e automatizados que poupem

tempo, dêem segurança e seja um bom investimento.

Um melhor gerenciamento significa que mais carros podem ser estacionados - o que se

traduz em mais lucros para os operadores de estacionamentos. Ao mesmo tempo, com a

diminuição do tempo gasto à procura das vagas, há uma menor emissão de gases.

1.6 OBJETIVO

O objetivo do estacionamento automatizado, que possibilita a rapidez no exercício de

estacionar em uma sociedade cada vez mais dinâmica e corrida, foi:

Mostrar a possibilidade de sua instalação em qualquer área comercial

(shopping centers) ou pública (terrenos).

A agilização na rotina de estacionar, tornando-a mais prática e simples

possível.

Fazer um projeto viável, com circuitos e sensores, que mostrasse o

conhecimento obtido do curso.

Como ele fará com que ocorra menos stress nas pessoas, menos poluição

(emissão de gases estufa), mais lucro por parte das empresas, etc.


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2. ESTACIONAMENTO AUTOMATIZADO

O projeto é um protótipo de um estacionamento automático, que facilitaria o encontro

de vagas pelos usuários através de sensores luminosos, tornando mais ágil a ocupação do

estacionamento, e reduzindo o tempo gasto pelas pessoas na procura de uma vaga para

estacionar dando elas o local onde se encontra uma vaga desocupada. Essa automação, e

consequentemente, redução de tempo, possibilita diversos benefícios, como a menor

circulação de carros procurando vagas, reduzindo o consumo de combustível e emissão de

gases estufa. Seu funcionamento se assemelha a estacionamentos de shoppings - conforme

mostra fig. 04 - mas pode ser empregado em qualquer local, já que não necessita de um

terreno especial, apenas uma luz ambiente contínua.

Figura 04 – Foto de um Estacionamento


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2.1 CONCEITO DE PROJETO

Projeto é um esforço temporário empreendido para criar um produto ou serviço único.

Desta forma, um projeto tem início e fim definidos e resulta em um produto ou serviço de

alguma forma diferente de todos os outros anteriormente produzidos, ou seja, quando se têm

uma idéia e se quer concretizá-la, se faz um projeto que possa de forma próxima atingir a

concepção original. A metodologia de um projeto consiste em cinco estágios de

desenvolvimento, a iniciação, planejamento de projeto, produção, monitoramento e

fechamento (conclusão) do projeto, conforme fig. 05. Um projeto mecatrônico, se relaciona

com esses passos, tendo como características, geralmente:

Especificação do sistema a ser projetado;

Divisão do sistema a ser projetado em subsistemas;

Geração de variantes de implementação de subsistemas;

Modelamento e simulação de variantes de implementação;

Confecção do protótipo do projeto.

O projeto do estacionamento automatizado foi concluído seguindo esses passos.


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Figura 05 – Esquema de Elaboração de um Projeto

2.2 FUNCIONAMENTO DO PROJETO

A fig. 06 representa um diagrama funcional do projeto, que mostra como cada elo se

encaixa perfeitamente entre si para o funcionamento de todo o complexo.

O funcionamento se inicia na entrada: Quando o carro parar sobre o sensor marcado

com azul, o motor marcado com amarelo, que move a cancela do estacionamento, é acionado

e ela sobe, permitindo a passagem do carro. Um led indicador que o motor está ligado e o

motorista deve aguardar também se encontra na entrada, quando o motor liga, o led também

liga. Quando o motor atinge um micro-switch no alto, ele desarma – “piscando” com o led –

que é o aviso para o motorista seguir em frente. A cancela só desce quando o carrinho passar


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pelo sensor marcado com vermelho, pois este aciona o motor marcado com marrom que

aciona no sentido inverso ao do primeiro, fechando a cancela, e desligando quando atinge um

micro-switch abaixo. Outro led indicador que funciona sincronizado com esse motor se

encontra em frente.

No fundo do desenho temos um painel de 6 leds, cada um representando uma vaga.

Cada vaga, portanto possui um sensor (numerado conforme a vaga que representa). O

motorista antes ou mesmo depois de entrar no estacionamento, olhará o painel para localizar

uma vaga livre, mostrada por um led aceso - isso se dá pois quando a luz incide sobre o sensor

de cada vaga, o LDR abaixa sua resistência, permitindo que o led acenda – ou ocupada,

mostrada pelo led apagado – pois quando o carro estacionar em cima, o LDR será coberto por

sombra, aumentando sua resistência. Dessa forma, quando estacionamento for aplicado em

larga escala, havendo muito mais do que 6 vagas, o motorista pode se guiar por essa

indicação. O LDR também poderia ser utilizado, porém, de forma amplificada, assim como os

motores e micro-switchs.

Na saída, o sistema é o mesmo da entrada, com o carro passando pelos sensores

marcado com azul e posteriormente o vermelho. A utilização de dois sensores na cancela se

dá como medida de segurança, já que se fosse temporizado, e o motorista se distraísse, um

acidente poderia ocorrer.


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Figura 06 - Diagrama Funcional do Projeto

Um outro esquema do funcionamento da entrada do estacionamento está representado

na fig. 07, onde o sensor se localiza embaixo do carro, e quando coberto por sombra, aciona o

motor que levanta a cancela conforma indica o sentido do funcionamento:


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Figura 07 – Esquema da entrada do estacionamento

2.3 MATERIAL NECESSÁRIO

Os principais constituintes do projeto são: 10 LDRs de 5 mm, 4 Transistores TIP120, 4

Potenciômetros 1M, 10 LEDs de 5mm, 8 resistores 1,2K, 4 diodos 1N4148, 4 Relés de 6V, 4

capacitores 100 µF, fios, 4 motores 6V do tipo RF-300C, 4 Micro-Switchs, uma estrutura de

madeira, isopor e um protoboard de 3260 furos. A maioria são componentes eletrônicos

constituintes dos circuitos de ativação dos motores e dos leds. E que funcionando em

conjunto, em uma união sinérgica (proveitosa), se consegue aproveitar o máximo do projeto.

Elas estão representadas nas figs. 08 e 09.


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Figura 08 – Componentes do Projeto

Figura 09 – Estrutura de Madeira


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2.4 DIAGRAMAS ELETRÔNICOS

Para melhor entendimento dos circuitos eletro-eletrônicos apresentados, se faz

necessário uma breve definição dos principais componentes utilizados, suas funções, e como

os mesmos se relacionam.

2.4.1 LDR

LDR (do inglês Light Dependent Resistor ou em português Resistor Dependente de

Luz ) é um tipo de resistor cuja resistência varia conforme a intensidade de radiação

eletromagnética do espectro visível que incide sobre ele, e é o componente principal do

projeto. A fig. 10 mostra sua simbologia e formato.

Figura 10 – LDR comum

Um LDR é um transdutor de entrada (sensor) que converte a (luz) em valores de

resistência. É feito de sulfeto de cádmio (CdS) ou seleneto de cádmio (CdSe). Sua resistência

diminui quando a luz é muito alta, e quando a luz é baixa, a resistência no LDR aumenta. Um

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sensorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Luzhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Luzhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Sensor


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multímetro pode ser usado para encontrar a resistência na escuridão ou na presença de luz

intensa. Estes são os resultados típicos para um LDR padrão:

• Escuridão : resistência máxima, geralmente acima de 1M ohms.

• Luz muito brilhante : resistência mínima, aproximadamente 100 ohms.

Um LDR é sensível das faixas: Infravermelho(IR), Luz visível e Ultravioleta (UV).

Um LDR pode ser soldado de maneira simples, nenhuma precaução especial é requerida ao

fazê-lo, apenas deve-se ficar atento com aquecimento excessivo, como com qualquer outro

componente. A fig. 11 mostra diversos tipos de LDR.

Figura 11 – Diversos tipos de LDR

O LDR é muito frequentemente utilizado nas chamadas fotocélulas que controlam o

acendimento de poste de iluminação e luzes em residências. Também é utilizado em sensores

foto-elétricos assim como foto-diodos. O LDR utilizado no projeto foi o de 5mm.


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2.4.2 Relés

Relé é um dispositivo eletromecânico, com inúmeras aplicações possíveis em

comutação de contatos elétricos, servindo para ligar ou desligar dispositivos. É normal o relé

estar ligado a dois circuitos. No caso do Relé eletro-mecânico, a comutação é realizada

alimentando-se a bobina do mesmo.

Quando uma corrente originada no primeiro circuito passa pela bobina, um campo

eletromagnético é gerado, acionando o relé e possibilitando o funcionamento do segundo

circuito, conforme ilustra a fig. 12. Sendo assim, uma das aplicabilidades do relé é utilizar-se

de baixas correntes para o comando no primeiro circuito, protegendo o operador das possíveis

altas correntes que irão circular no segundo circuito (contatos).

Figura 12 – Funcionamento do Relé

Os relés podem ter diversas configurações quanto aos seus contatos: podem ter

contatos NA, NF ou ambos, neste caso com um contato comum ou central (C). Os contatos

NA (normalmente aberto) são os que estão abertos enquanto a bobina não está energizada e

que fecham, quando a bobina recebe corrente. Os NF (normalmente fechado) abrem-se


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quando a bobina recebe corrente, ao contrário dos NA. O contato central ou C é o comum, ou

seja, quando o contato NA fecha é com o C que se estabelece a condução e o contrário com o

NF. A fig. 13 mostra esse esquema de contatos.

Figura 13 – Esquema de contatos de um relé

Os relés não se limitam ao uso em carros. Pelo contrário, são largamente utilizados na

indústria. Os tipos de relés existentes e suas aplicações tem uma grande diversidade em várias

áreas como no setor de energia. Há também aplicações em automações residenciais e

comerciais, como no caso do projeto. A fig. 14 mostra diversos tipos de relés.

Figura 14 – Diversos tipos de relé


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2.4.3 Transistores

A pesquisa que levou à descoberta do transístor buscava um substituto para as válvulas

eletrônicas. O transístor é justamente isto: um substituto das válvulas. O transistor é

considerado por muitos uma das maiores descobertas ou invenções da história moderna, tendo

tornado possível a revolução dos computadores e equipamentos eletrônicos. A chave da

importância do transistor na sociedade moderna é sua possibilidade de ser produzido em

enormes quantidades usando técnicas simples, resultando preços irrisórios.

É conveniente salientar que é praticamente impossível serem encontrados circuitos

integrados que não possuam, internamente, centenas, milhares ou mesmo milhões de

transistores, juntamente com outros componentes como resistências e condensadores. São

utilizados principalmente como amplificadores e interruptores de sinais elétricos. A fig. 15

mostra diversos transistores presentes no mercado.

Figura 15 – Diversos tipos de Transistores


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Os materiais utilizados na fabricação do transistor são principalmente o Silício (Si), o

Germânio (Ge) e o Gálio (Ga). O silício é purificado e passa por um processo que forma uma

estrutura cristalina em seus átomos. O material é cortado em finos discos, que a seguir vão

para um processo chamado de dopagem, onde são introduzidas quantidades rigorosamente

controladas de materiais selecionados (conhecidos como impurezas) que transformam a

estrutura eletrônica, introduzindo-se entre as ligações dos átomos de silício, roubando ou

doando elétrons dos átomos, gerando o silício P ou N, conforme ele seja positivo (tenha falta

de elétrons) ou negativo (tenha excesso de elétrons).

O transístor é montado justapondo-se uma camada P, uma N e outra P, criando-se um

transístor do tipo PNP. O transístor do tipo NPN é obtido de modo similar. A camada do

centro é denominada base, e as outras duas são o emissor e o coletor . No símbolo do

componente, o emissor é indicado por uma seta, que aponta para dentro do transistor se o

componente for PNP, ou para fora se for NPN. Esse esquema é representado na fig. 16.

Figura 16 – Simbologia dos Transistores

O Transistor TIP120, utilizado no projeto, é um transistor do tipo NPN, que serve

como amplificador da corrente no circuito dos motores.


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2.4.4 Funcionamento dos Circuitos

A base de todo o funcionamento do projeto vêm do LDR, foto-sensores, que fornecem

soluções muito interessantes para criação de circuitos, no entanto, estes dispositivos não

funcionam sozinhos, precisando de circuitos apropriados.

Para obter mais sensibilidade e diretividade na ação do LDR temos duas opções. A

primeira (a) consiste em empregar um tubinho opaco de modo que ele (LDR) receba luz

apenas de uma direção. A segunda (b) consiste em se usar uma lente convergente que vai

permitir focalizar uma fonte de luz distante, conforme mostra a fig. 17. A maneira utilizada no

projeto foi o tubo opaco.

Figura 17 – Opções para maior diretividade do LDR

O controle de motores de corrente contínua a partir desses sensores oferece uma

possibilidade muita ampla de se automatizar projetos, podendo ser usados para ativar um

motor pela presença de luz ou por sombra. Porém, o sensor sozinho não pode acionar


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diretamente um motor, pois a corrente que ele controla é muito baixa. Assim, para que ele seja

usado com um motor ou amplifica-se essa corrente a ponto dela atuar sobre o motor

diretamente, utilizando um amplificador (capacitor) e um relé. Antes de se implantar o

circuito numa matriz de contatos, portanto, foi analisado seu princípio de funcionamento.

A grande vantagem de usar um relé no projeto está no fato de que isola-se o circuito

de controle (parte eletrônica) do motor. Evitando que o motor gere ruídos quando funciona,

devido à comutação de suas escovas ou interferência no funcionamento do circuito.

No projeto foi empregado como sensor um LDR (foto-resistor), que é um componente

que deixa passar mais corrente (sua resistência diminui) quando ele recebe luz. Para aumentar

a sua corrente usamos como amplificador um transistor que controla um relé. O ajuste da

sensibilidade do circuito é feito por um potenciômetro que determina exatamente o quanto de

luz necessita o sensor para mudar o estado do relé, e nesse ponto têm-se duas possibilidades

interessantes.

Na primeira, a corrente no transistor aumenta quando a luz que incide no LDR

aumenta e, portanto, sua resistência diminui. Isso significa que o relé será acionado com a luz,

fazendo com que o motor funcione. Mas o utilizado foi a segunda, na qual a corrente no

transistor aumenta quando a luz que incide no LDR é cortada ou diminui de intensidade. Isso

significa que o motor vai ser acionado pelo relé quando houver uma sombra sobre o sensor,

ou quando a luz for interrompida. Abaixo, a fig. 18 mostra os dois tipos de arranjo.


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Figura 18 – Os 2 tipos de acionamento

Na fig. 19, temos o diagrama completo do circuito de controle do motor. O relé

utilizado é de 6V, o LDR é do tipo redondo, comum, de qualquer tamanho e o potenciômetro

de ajuste pode ter valores entre 100 k ohms e 1 M ohms. Pelo fato do relé isolar o motor do

circuito eletrônico, podemos controlar motores ou cargas com qualquer tensão. O relé tem

dois contatos reversíveis, o que significa também que, ao ligar o motor, ele pode desligar

outra carga ou ainda acionar simultaneamente um LED, conforme foi feito.

Figura 19 – Circuito Eletrônico dos Motores


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Na fig. 20, temos o circuito das vagas, que será usado para todas as vagas (seis). É um

circuito simples, onde o LED indica caso a vaga esteje ocupada (Sombra sob o LDR,

causando alta resistencia, não possibilitando o acendimento do LED), ou livre (Luz sobre o

LDR, com pouca resistência, o LED acende).

O LED de 5mm utilizado funciona com 3V de tensão, contudo, se faz necessário uma

fonte de maior tensão pois o LDR, mesmo com baixa resistência (quando incide luz), ainda

produz uma resistência significativa. Portanto, o LED não precisa de uma resistência de

proteção.

Figura 20 – Circuito Eletrônico das Vagas

As figs. 21 e 22 mostram fotos do projeto: a primeira, o circuito das vagas, a segunda mostra

o circuito dos motores como foram feitos na matriz de contatos (protoboard);

Figura 21 – Vista frontal do circuito das vagas


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Figura 22 – Vista frontal do circuito do motor

A fig 23 mostra a concepção original do projeto:

Figura 23 – Parte Física planejada


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3. CONCLUSÃO

Com este trabalho, foi possível aprimorar e obter novos conceitos em relação à

automação, aplicando os conhecimentos adquiridos no curso de mecatrônica, e crescer como

um profissional em si. Também proporcionou a expansão dos conhecimentos em relação à

automação e mecatrônica em geral, na execução de um trabalho de conclusão de curso.

Apesar dos vários problemas enfrentados, como o mal funcionamento dos circuitos

originais, dimensionamento da cancela, mal contato, curto-circuitos, manejamento do

protoboard embaixo da estrutura de madeira e etc. O aprendizado que se deu ao se superar

esses obstáculos foi merecedor.

O projeto do Estacionamento Automatizado tem exatamente este efeito: A expansão

dos conhecimentos sobre o assunto (eletrônica e mecânica) e a sua apresentação e mostra em

feiras pode estimular e estender o interesse de qualquer pessoa para essa área. O que deu o

caráter diferencial do projeto foi especificamente o uso da optoeletrônica em conjunto com

motores para articular a idéia do estacionamento.

Foi possível ver, inclusive, como um projeto, não muito complexo, pode se tornar algo

grande, que servirá de algum modo para a sociedade e vida cotidiana. Conclui-se que, criando

um protótipo, podendo ou não ser inovador, expõe a tecnologia e criatividade da pessoa.


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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BERTULANI, Carlos. A História da Eletrônica. Rio de Janeiro, 2005. Disponível em:

. Acesso em: 26/09/2009, 19:46

BISHOP, Robert. The Mechatronics Handbook. Nova York: CRC Press, 2002.

BRAGA, Newton. Como Funcionam os Relés. São Paulo, 2008. Disponível em:

. Acesso em: 28/10/2009, 14:35

BRAGA, Newton. Mecatrônica Atual nº48. 2008. Figuras 07, 10, 16, 17, 18 e 19

EMERICK, Adailton. Histórico da Automação Industrial. Belo Horizonte, dez. 2008.

Disponível em: .

Acesso em: 26/09/2009, 20:10

FERREIRA, Marcos. O que é Mecatrônica. Belo Horizonte, ago. 2009. Disponível em:

. Acesso em:

26/09/2009, 19:30

MATIAS, José. Fotos de Eletrotecnia. 2007. Figuras 03, 11, 12, 13, 14 e 15

RIBEIRO, Marco. Automação Industrial. Salvador: Tek, 2001.

ROSÁRIO, João. Automação Industrial. São Paulo: Baraúna, 2009.

ROSÁRIO, João. Princípios da Mecatrônica. São Paulo: Pearson, 2005.


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ANEXOS


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ANEXO 01 – TABELA DE CUSTOS

ITEM TIPO UNIDADE QUANT CUSTOUNITÁRIO

TOTAL

LDR Material Unidade 10 R$1,35 R$13,50

Resistor 1,2K Material Unidade 10 R$0,05 R$0,50

Diodo 1N4148 Material Unidade 6 R$0,20 R$1,20

Relé 6V Material Unidade 4 R$4,90 R$19,60

Led Difuso Material Unidade 10 R$0,89 R$8,90

Motor 6V Material Unidade 2 R$6,70 R$13,40

Protoboard 3260furos

Material Unidade 1 R$75,60 R$75,60

Fio Material Metro 8 R$1,25 R$10,00

Capacitor 100µF Material Unidade 8 R$0,25 R$2,00PotenciômetroLinear 1M

Material Unidade 4 R$1,50 R$6,00

Madeira 1x1m Material Dimensão 1 R$30,00 R$30,00

Técnico emMecatrônica

Pessoal Horas 120 R$7,36 R$883,20

Total R$1063,90

Tabela 01 - Custos


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ANEXO 02 – CRONOGRAMA

Gráfico 01 - Cronograma


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ANEXO 03 – DIÁRIO DE BORDO

Semana 1

Nesse fim do mês de agosto, ocorreu-se a finalização da idealização do projeto final (que

havia sendo pensado já a algum tempo), com a organização de um planejamento ‘superficial’

da montagem e execução do projeto.

Semana 2

No início de setembro, eu pesquisei preços de componentes do projeto na Internet,formulando a relação de materiais constituintes do projeto, e a elaboração do estudo de

viabilidade. O Circuito eletrônico do projeto (sensores que acionam motores e leds) foi

conseguido, adiantando bastante o projeto.

Semana 3

Essa semana foi dedicada ao desenvolvimento do Desenho construtivo do projeto e do

estudo e formatação do esquema elétrico-eletrônico do projeto. Houve também a compra dosmateriais necessários no site do Solda Fria (avaliado como melhor opção de compra),

confirmando os custos relatados no estudo de viabilidade.

Semana 4

Nessa semana se decorreu a chegada dos materiais comprados no Solda Fria na

semana anterior, e dimensionamento da base de madeira do estacionamento. As atividades

estão se dando conforme o planejamento inicial.

Semana 5

O início da montagem dos circuitos do projeto, com o auxílio do professor Alessandro, foi

a principal tarefa desempenhada na semana. Outros componentes eletrônicos pendentes foram

adquiridos, assim, apenas a própria montagem e realização do projeto é o que falta pra sua

conclusão.

O desenvolvimento da Introdução da parte escrita do projeto foi iniciada (relatando aquestão histórica relacionando-a com o projeto), assim como a Capa, folha de rosto, e resumo.


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Semana 6

Prosseguimento da montagem dos circuitos do projeto e revisão do esquema eletrônico, a

Introdução da parte escrita do projeto, juntamente com a capa, folha de rosto e resumo foram

concluídos. Houve também a compra de fios na eletrônica Elite, para posterior uso no projeto.

Semana 7

Os circuitos das vagas foram concluídos, apenas faltando os circuitos dos motores (que

devem funcionar com sombra e não com luz, como os leds das vagas). Se decorreu o início da

elaboração do desenvolvimento da mesma parte escrita. Também se adquiriu a madeira para amontagem da “maquete” do estacionamento.

Semana 8

A madeira para a montagem da “maquete” do estacionamento foi montada, com furos

localizados onde os componentes eletrônicos entrarão. O desenvolvimento da parte escrita

está sendo concluída, contendo revisão bibliográfica e os diagramas do projeto.

Foi adquirido componentes para testes no circuito, e uma nova pesquisa sobre o LDR foi

feita, tudo afim de solucionar o circuito.

Semana 9

A madeira para a montagem da “maquete” do estacionamento foi ‘pintada’ de branco,

dando uma melhor aparência a ela. A cancela da entrada do estacionamento está sendo feita

Finalização da montagem dos circuitos do projeto, o que foi possível pela adição de

componentes como relés e capacitores. Os LDR foram envolvidos em tubinhos opacos (de

cartolina preta), para não sofrer interferência dos seus lados. A parte escrita foi concluída, já

contendo os circuitos e o diagrama funcional do projeto.

Semana 10

Conclusão do Projeto.


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ANEXO 04 – DATASHEETS

DIODO 1N4148


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TRANSISTOR TIP120


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LDR


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RELÉ


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Motor RF-300C 6V

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