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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

Sidney Fernando Chila

PROJETO DE DATALOGGER COM TRANSMISSÃO DE DADOS VIA SATÉLITE PARA ESTAÇÃO HIDROLÓGICA

CURITIBA 2013



Trabalho de Conclusão de curso de Engenharia Elétrica, Departamento de Engenharia Elétrica, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof. Dr. Oscar da Costa Gouveia Filho

CURITIBA 2013



TRABALHO APRESENTADO AO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA, DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ, COMO REQUISITO À OBTENÇÃO DO TÍTULO DE GRADUAÇÃO.

COMISSÃO EXAMINADORA

PROF. DR. OSCAR DA C. GOUVEIA FILHO

PROF. M.SC. ADEMAR LUIZ PASTRO

PROF. PH.D. ANDRÉ AUGUSTO MARIANO

CURITIBA 2013

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus. À minha família e namorada pelo apoio e

paciência durante essa etapa da minha vida. Ao Prof. Dr. Oscar Gouveia Filho por ter

aceitado me orientar nesse trabalho e aos amigos que me auxiliaram de forma direta ou

indireta na elaboração desse projeto.

RESUMO

As empresas que operam usinas hidrelétricas são obrigadas a monitorar e

fornecer à Agência Nacional de Águas informações referentes ao nível do reservatório e

quantidade de chuva que incide sobre a região. Dois dos equipamentos responsáveis por

automatizar essa tarefa são o datalogger e o transmissor de dados.

Esse trabalho de conclusão de curso tem por objetivo construir o projeto de um

equipamento capaz de coletar as informações dos sensores de nível e chuva, armazenar

esses dados e transmiti-los via satélite.

Palavras chave: datalogger, ORBCOMM, satélite, transmissor.

ABSTRACT

Companies that operate hydroelectric power plants are required to monitor and

provide the National Water Agency information regarding the reservoir level and amount

of rain falling on the region. Two equipment, which are responsible for automating this

task, are the datalogger and data transmitter.

This work aims to build the design of a device able to collect the information of

level and rain sensors, store this data and transmit it via satellite.

Keywords: datalogger, ORBCOMM, satellite, transmitter.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Linímetros ........................................................................................................ 5

Figura 2 - Báscula de um pluviômetro. ............................................................................. 6

Figura 3 - Topologia da interface SDI-12.......................................................................... 8

Figura 4 - Kit EVAL - ADuC 834. .................................................................................... 10

Figura 5 - Modem GPRS modelo SIM 900 ..................................................................... 11

Figura 6 - Rede ORBCOMM .......................................................................................... 12

Figura 7 - Interface do Digi m10. .................................................................................... 13

Figura 8 - Disposição de satélites mostrada pelo software ............................................ 14

Figura 9 - Kit de Desenvolvimento m10. ........................................................................ 15

Figura 10 – Interface I²C................................................................................................. 16

Figura 11 - Interface SPI. ............................................................................................... 16

Figura 12 - Topologia inicial. .......................................................................................... 18

Figura 13 - Segunda topologia. ...................................................................................... 18

Figura 14 - Topologia final. ............................................................................................. 19

Figura 15 - Topologias para DVDD e AVDD. ................................................................. 21

Figura 16 - Fluxograma básico do programa executado pelo microcontrolador. ............ 31

Figura 17 - Menu exibido pelo programa. ....................................................................... 33

Figura 19 - Circuito do protótipo da fonte de 5V ............................................................. 34

Figura 18 - Protótipo da fonte de 5 V ............................................................................. 34

Figura 20 - Medição de corrente. ................................................................................... 35

Figura 21 - Multímetro de bancada. ............................................................................... 36

Figura 22 – Fonte de alimentação .................................................................................. 36

Figura 23 - Protótipo do circuito de alimentação de 12 V. .............................................. 37

Figura 24 - Circuito conversor bidirecional 5/3,3 V ......................................................... 38

Figura 25- Circuito SDI-12 .............................................................................................. 40

Figura 26 - Circuito de multiplexação. ............................................................................ 41

Figura 27 - Circuito RTC (I²C) ........................................................................................ 42

Figura 28 - Fonte de tensão de precisão. ....................................................................... 43

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Pacote de Dados Transmitido .......................................................... 17

Tabela 2 - Tabela verdade do CI 4052. ............................................................. 25

Tabela 3 - Periféricos e portas. .......................................................................... 26

Tabela 4 - Níveis TTL e RS-232 ........................................................................ 26

Tabela 5 - Níveis SDI-12 e TTL ......................................................................... 27

Tabela 6 - Resultados de ensaio para a fonte de 5 V. ....................................... 35

Tabela 7 - Resultados do ensaio para o circuito de alimentação de 12 V. ........ 38

ABREVIAÇÕES

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

ANA – Agência Nacional de Águas

PCH – Pequena Central Hidrelétrica

UHE – Usina Hidrelétrica de Energia

CI – Circuito Integrado

RS-485 - Recommended Standard 485

SDI-12 - Serial Data Interface at 1200 Baud

GSM - Groupe Spécial Mobile

A/D – Refere-se ao circuito conversor Analógico para Digital

ADC – Analogic to Digital Converter

RTC – Real Time Clock

CTS – Clear To Send

RTS – Request To Send

UART – Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

GPRS - General Packet Radio Service

PWM – Pulse Width Modulator

DAC – Digital to Analogic Converter

I²C – Inter-Integrated Circuit

SPI – Serial Peripheral Interface

VHF - Very High Frequency

UHF - Ultra High Frequency

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 1

1.1 OBJETIVO ............................................................................................. 2

2 RECURSOS E METODOLOGIA .................................................................. 2

3 EMBASAMENTO TEÓRICO ......................................................................... 3

3.1 DATALOGGER ...................................................................................... 3

3.2 ESTAÇÃO HIDROLÓGICA .................................................................... 3

3.3 LINÍMETRO ............................................................................................ 4

3.3.1 Sensor de nível baseado em célula de pressão ................................ 4

3.3.2 Sensor de nível por deslocamento de roldana .................................. 4

3.3.3 Sensor por radar ............................................................................... 5

3.4 PLUVIÔMETRO ..................................................................................... 5

3.4.1 Contador de amostras ....................................................................... 6

3.4.2 Sensor de massa .............................................................................. 6

3.5 SDI-12 .................................................................................................... 7

3.6 CONVERSÃO A/D ................................................................................. 8

3.7 MICROCONTROLADOR ADUC 834 ..................................................... 9

3.7.1 Kit de Desenvolvimento EVAL-ADuC834 .......................................... 9

3.8 GPRS ................................................................................................... 10

3.9 SIM900 ................................................................................................. 11

3.10 REDE ORBCOMM ............................................................................... 11

3.11 MODEM M10 ....................................................................................... 12

3.11.1 Kit de Desenvolvimento Digi m10 ................................................. 13

3.12 SPI e I²C .............................................................................................. 15

4 ESPECIFICAÇÕES DO EQUIPAMENTO .................................................. 16

5 PROJETO E DESENVOLVIMENTO DO CIRCUITO .................................. 17

5.1 CIRCUITO DE ALIMENTAÇÃO ........................................................... 19

5.2 MICROCONTROLADOR ..................................................................... 23

5.3 CIRCUITO DE COMUNICAÇÃO .......................................................... 25

5.3.1 Comutação da UART ...................................................................... 25

5.3.2 Comunicação com computador e GPS ........................................... 26

5.3.3 Comunicação com Modem Satelital ................................................ 27

5.3.4 Comunicação com o Barramento SDI-12 ........................................ 27

5.3.5 Comunicação I²C e SPI ................................................................... 28

5.4 CIRCUITO do Modem .......................................................................... 28

5.5 CIRCUITO SDI-12 ................................................................................ 29

5.6 CIRCUITO RTC ................................................................................... 29

5.7 CIRCUITO A/D ..................................................................................... 30

5.8 CIRCUITO CONTADOR ...................................................................... 30

6 PROGRAMA DO MICROCONTROLADOR ................................................ 31

7 TESTES E RESULTADOS ......................................................................... 34

7.1 CIRCUITO DE ALIMENTAÇÃO DE 5 V ............................................... 34

7.2 CIRCUITO DE ALIMENTAÇÃO 12 V ................................................... 37

7.3 REGULADOR DE 3,3 V ....................................................................... 38

7.4 CIRCUITO DE REFERÊNCIA DE 2,5 V............................................... 39

7.5 CIRCUITO SDI-12 ................................................................................ 39

7.6 CIRCUITO DE COMUTAÇÃO DA UART ............................................. 40

7.7 CIRCUITO RTC ................................................................................... 41

7.8 CIRCUITO A/D ..................................................................................... 42

7.9 CIRCUITO CONTADOR ...................................................................... 43

7.10 TRANSMISSÃO DE DADOS ............................................................... 44

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS SOBRE O PROJETO ..................................... 44

CONCLUSÕES ................................................................................................. 46

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 47

1

1 INTRODUÇÃO

Existe uma resolução1 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e da

Agência Nacional de Águas (ANA) que estabelece condições e procedimentos a serem

observados pelos concessionários e autorizados de geração de energia hidrelétrica para

a instalação, operação e manutenção de estações hidrométricas visando ao

monitoramento pluviométrico, linimétrico, fluviométrico, sedimentométrico e de qualidade

da água associado a aproveitamentos hidrelétricos.

Um dos serviços de monitoramento necessário para operar Usinas Hidrelétricas

(UHE) e Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH) consiste na coleta, armazenamento e

disponibilização para a ANA dos dados de precipitação e nível do reservatório, e

dependendo do caso deve-se ainda monitorar as mesmas variáveis em um ponto da

jusante e/ou montante do rio ligado ao reservatório. Esse monitoramento é feito por

estações hidrológicas.

Após quase três anos em contato direto com prestação de serviço de

monitoramento hidrológico e pluviométrico em usinas do Paraná, Santa Catarina,

Tocantins, Mato Grosso e Espírito Santo, pode-se notar uma carência do mercado

nacional em equipamentos que componham soluções para o referido serviço. Dessa

forma, a maior parte dos equipamentos usados hoje são importados, o que implica em

elevados custos e dificuldade ou até mesmo impossibilidade de manutenção.

Paralelamente a isso, a crescente demanda por energia o mercado passou a ser

muito atrativo para investimentos no setor, sendo as PCHs um deles.

Dado o cenário citado percebe-se que o desenvolvimento de um equipamento

capaz de atuar na coleta e envio de dados é, no mínimo, interessante, principalmente se

o efeito no custo for vantajoso, aos que devem cumprir a regulamentação já citada.

1 Resolução Conjunta ANEEL/ANA nº 03, de 10 de agosto de 2010, publicada em 20 de outubro

de 2010 [1]

2

1.1 OBJETIVO

O objetivo desse trabalho é desenvolver o projeto de um equipamento capaz de

coletar dados de sensores de nível de água (linímetro) e precipitação (pluviômetro),

armazenar esses dados e transmití-los com uma frequência que atenda à resolução

pertinente.

2 RECURSOS E METODOLOGIA

Para o desenvolvimento desse projeto foram usados os seguintes itens:

1 Notebook;

1 Kit de desenvolvimento para o microcontrolador usado;

1 Kit de desenvolvimento para o transmissor usado;

1 Osciloscópio;

1 Multímetro de bancada;

1 Gerador de sinais de referência;

Protoboards;

Placas protótipo;

Componentes que compõem o hardware;

Sensores analógicos e digitais diversos para testes;

Softwares diversos que serão citados nesse trabalho.

O projeto foi desenvolvido principalmente baseado nos kits de desenvolvimento

do microcontrolador (EVAL-ADuC834) e do transmissor satelital (Digi m10). Usando os

kits citados e montando pequenas placas de circuito impresso e alguns circuitos em

protoboards foi possível testar os recursos implementados no projeto sem a necessidade

de confeccionar a placa de circuito impresso do projeto, o que elevaria o custo de

desenvolvimento do projeto.

Assim, a metodologia usada foi de desenvolvimento do projeto em blocos,

aliando composição de código e implementação em hardware, quase que de forma

simultânea, garantindo assim o funcionamento de cada bloco inserido no projeto.

3

3 EMBASAMENTO TEÓRICO

Neste item será abordado de forma resumida o estudo teórico necessário para

entendimento e desenvolvimento do projeto.

3.1 DATALOGGER

É um equipamento eletrônico responsável por armazenar dados ao longo do

tempo, em geral atribuindo um horário às variáveis armazenadas. Estes dados podem

ser tanto internos (proveniente de sensores embarcados como temperatura por exemplo)

quanto externos (sensores analógicos e digitais externos, conectados ao datalogger).

Existem vários tipos de sensores e, consequentemente, várias interfaces para

conexão com o equipamento. Dentre as mais usadas estão as entradas contadoras,

analógicas, e seriais, especialmente RS-485 (Recommended Standard 485) e SDI-12

(Serial Data Interface at 1200 Baud).

O datalogger pode ainda realizar operações sobre os dados coletados, efetuando

por exemplo a média de uma certa variável.

3.2 ESTAÇÃO HIDROLÓGICA

Chama-se de estação hidrológica o conjunto de equipamentos necessários para

coletar, armazenar e transmitir dados referentes ao nível de um rio, ou reservatório, e a

quantidade de chuva que incide na localidade da estação.

As estações hidrológicas, de modo geral, são alimentadas por bateria e painel

solar, uma vez que são instaladas em regiões remotas onde não costuma haver outra

fonte de energia.

Um controlador de carga é responsável por gerenciar a energia proveniente do

painel e da bateria para alimentar os equipamentos da estação e ainda fornecer carga à

bateria quando a energia proveniente do painel solar permitir.

Para a aquisição dos dados de nível e chuva a estação hidrológica possui um

linímetro e um pluviômetro que são ligados a um datalogger.

O datalogger é responsável por coletar e armazenar os dados provenientes dos

sensores e enviar esses dados a um transmissor com uma frequência predefinida. O

4

datalogger deve ainda permitir que o usuário defina os valores de slope e offset a serem

aplicados sobre o sinal recebido do sensor de nível. Em outras palavras, o valor

armazenado será a medida obtida processada da seguinte forma:

𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 = 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 × 𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 + 𝑜𝑓𝑓𝑠𝑒𝑡

A transmissão de dados basicamente é feita de três formas nas estações, por

cabo, por satélite ou por rede GSM (Groupe Spécial Mobile). A transmissão por cabo é

incomum, pela questão de localização das estações, na maioria dos casos, é inexistente

um cabeamento e inviável a instalação do mesmo. Desse modo, a transmissão mais

adotada é a sem fio.

3.3 LINÍMETRO

O linímetro é um sensor destinado a medir o nível de água em um rio ou

reservatório.

Esse tipo de equipamento está disponível no mercado, em sua maior parte, em

versões com saídas analógicas de tensão (0 a 5 V) ou corrente (4 a 20 mA) e via

interfaces RS-485 e SDI-12.

Para atender à resolução pertinente, o sensor de nível usado nas estações de

medição devem possuir resolução de pelo menos 0,01 m, com incerteza de 0,005 m, para

mais ou para menos.

Há no mercado diversos tipos diferentes de sensores desse tipo, sendo os mais

comuns citados nos subitens a seguir e ilustrados na Figura 1.

3.3.1 Sensor de nível baseado em célula de pressão

Este sensor possui uma célula de pressão, que pode ser capacitiva ou resistiva,

e que gera uma tensão proporcional à pressão sobre ela exercida. Assim, de acordo com

a pressão exercida pela coluna da água situada acima do ponto onde o sensor está

posicionado, obtêm-se um valor de tensão que pode então ser usado para determinar o

nível do rio ou reservatório.

3.3.2 Sensor de nível por deslocamento de roldana

Este sensor possui uma bóia e um contra-peso interligados por um fio que por

sua vez apoia-se sobre uma roldana. Quando o nível do reservatório varia, a roldana

5

sofrerá uma rotação proporcional a essa variação. Desse modo, registrando o

deslocamento (rotação) da roldana o sensor permite determinar a variação do nível de

água medido.

3.3.3 Sensor por radar

Este sensor fica acima do nível da água, em um ponto fixo, e mede, por meio de

ondas ultrassônicas, a distância entre o ponto em que está e a superfície da água. Seu

ponto positivo consiste em não ficar submerso, entretanto, fica sujeito a interferências

externas, como folhas de árvores em suspensão, objetos flutuantes na superfície da água

etc.

3.4 PLUVIÔMETRO

Esse tipo de sensor mede a quantidade de chuva que incide sobre uma

determinada área. Diversos mecanismos são usados para isso, dentre os quais os

principais são citados a seguir.

A resolução que deve ser atendida determina que a resolução da medida de

chuva deve ser de 0.2 mm de chuva2.

2 1 mm de chuva equivale à quantidade de chuva capaz de preencher um recipiente com volume

de 10-3 m³, ou seja, corresponde a uma “lâmina” de água com 1mm de altura em uma área de 1 m².

Figura 1 - Linímetros

6

3.4.1 Contador de amostras

Neste tipo de sensor existe uma espécie de gangorra, chamada de báscula,

contendo um recipiente em cada lado. Acima dessa gangorra há um funil que direciona a

água coletada da chuva para o recipiente que está mais alto na gangorra. Quando esse

recipiente atinge determinada massa, volume de água, ele provoca o desequilíbrio da

gangorra, fazendo com que o recipiente que estava cheio desça e esvazie-se, deixando

assim o recipiente que estava vazio na posição de captação de água. Baseado na área

de captação do funil e no volume de água necessário para movimentar a balança, é

possível determinar quantos mm de chuva cada movimentação da báscula representa.

Assim, registrando quantas vezes a balança se movimentou é possível determinar

quantos mm de chuva caíram naquela área.

Esse tipo de sensor possui um reed switch (chave magnética), que permite

registrar a movimentação da gangorra por meio de um imã.

Devido à sua simplicidade apresenta o menor custo no mercado em relação aos

outros tipos de pluviômetros. É também o mais empregado atualmente.

A Figura 2 ilustra o sistema basculante deste tipo de pluviômetro.

3.4.2 Sensor de massa

Nesse tipo de pluviômetro um recipiente é colocado sobre uma balança. Esse

recipiente, por sua vez, fica abaixo de um funil para captação da água da chuva. Baseado

no incremento da massa do recipiente medida é possível determinar a quantidade de

Figura 2 - Báscula de um pluviômetro.

7

água que entrou no recipiente. Juntando essa informação à área de captação do funil é

possível converter o valor de massa em mm² de chuva.

Este pluviômetro deve ser esvaziado manualmente caso seu reservatório atinja

o volume máximo.

3.5 SDI-12

SDI-12 é uma interface de comunicação serial desenvolvido para e amplamente

utilizado em sistemas microprocessados destinados à aquisição de dados. É também

recomendado para sistemas de baixo consumo alimentados por bateria.

Os equipamentos de aquisição de dados (sensores) que utilizam essa interface

fornecem, em geral, dados de forma dita inteligente, pois são capazes de processar os

sinais do sensor e entrega-los em unidades de engenharia e em formato de valor médio.

É composta por três fios, sendo um para alimentação com tensão de 9,6 a 16V,

um para sinal de potencial 0 V (GND) e outro para o tráfego de dados com baudrate de

1200.

Nota-se desde já que o tráfego de dados é bidirecional e feito por um único fio.

Assim, a comunicação é half-duplex.

A cada dispositivo conectado à interface SDI-12 é atribuído um identificador

diferente, assim, é possível que vários sensores sejam conectados em uma mesma linha,

sendo essa uma das grandes vantagens desse tipo de interface.

Apenas um dispositivo pode ser o mestre nessa interface. No caso desse trabalho

será o microcontrolador.

Existem comandos definidos para a comunicação entre o dispositivo mestre e

seus escravos, a lista com todos os comandos pode ser encontrada no documento de

especificações dessa interface [2]. Da mesma forma, mais detalhes sobre as tensões,

temporização e outros detalhes técnicos dessa interface devem ser consultados.

Nesse projeto foram adicionados ao programa do microcontrolador apenas os

comandos necessários para leitura de um sensor de nível modelo PLS da OTT3. Ou seja,

3Pressure Level Meter model PLS http://www.ott.com/web/ott_de.nsf/id/pa_ott_pls_product_e.html

8

a porta SDI-12 disponibilizada nesse projeto pode não ser compatível com todos os

sensores existentes no mercado.

Os comandos implementados foram “Address Query [?!]”, “Start Measurement

[aM!]”, e “Acknowledge Active [a!]”.

A topologia de um circuito SDI-12 pode ser observada na Figura 3.

3.6 CONVERSÃO A/D

Trata-se da atribuição de um valor digital a um sinal analógico, sendo esse valor

proporcional à amplitude do sinal em questão.

A principal característica de um conversor A/D (Analógico/Digital) é a sua

resolução. A resolução do conversor indica a quantidade de valores que poderão ser

atribuídos ao sinal analógico dentro de uma determinada faixa. Como o valor atribuído

em geral tem formato binário a resolução é definida em bits. Por exemplo, um conversor

de 8 bits de resolução poderá atribuir um valor de 0 a 255 dependendo da amplitude do

sinal de entrada.

Figura 3 - Topologia da interface SDI-12

9

Há muitos mecanismos que podem ser usados para implementar um circuito A/D,

dentre os quais estão integrador, aproximações sucessivas, comparador de rampa,

Wilkinson, codificador delta etc. Nesse trabalho o microcontrolador escolhido possui um

circuito conversor que usa a topologia chamada de sigma-delta.

Existem muitos fatores que influenciam na precisão e no funcionamento de um

conversor A/D tais como linearidade, taxa de amostragem, ruídos, variação da resolução

por meio de altas frequências de amostragem etc. Por ser um assunto muito denso foi

abordado aqui apenas o básico, mas é de vital importância para o desenvolvimento desse

projeto um estudo mais profundo do funcionamento dos circuitos A/D.

3.7 MICROCONTROLADOR ADUC 834

O microcontrolador escolhido para esse projeto foi o ADuC 834 da Analog

Devices. Trata-se de um microcontrolador baseado na arquitetura 8052, com 62 kB de

memória flash, possui um conversor A/D integrado com resolução de até 24 bits, com

auto-calibração. Possui ainda diversos periféricos como interface SPI (Serial Peripheral

Interface), I²C (Inter-Integrated Circuit), UART (Universal Asynchronous Receiver

Transmitter), PWM (Pulse Width Modulation), DAC (Digital-to-Analog Converter) entre

outros. Maiores informações podem ser encontradas no datasheet do componente.

O principal motivo para o uso deste microcontrolador foi a familiaridade que o

autor desse trabalho possui com a família de microcontroladores 8052.

Além da leitura do datasheet do microcontrolador [3] em si, é de grande

importância para o desenvolvimento e melhor entendimento desse projeto tomar

conhecimento das literaturas AN-1139 [4], AN-1074 [5], UC-018 [6], UC-001 [7], UC-007

[8], AN-282 [9], UC-006 [10] e UC-008 [11], sendo ainda recomendável a leitura de UC-

002 [12]. Tratam-se de especificações, recomendações e notas de aplicações de

software e hardware para o ADuC 834.

3.7.1 Kit de Desenvolvimento EVAL-ADuC834

O microcontrolador ADuC834 possui um kit para auxiliar no desenvolvimento de

projetos e protótipos baseados nesse microcontrolador. O kit disponibiliza todos os pinos

do microcontrolador e possui ainda uma área destinada à montagem de circuitos. É

10

montado em PCB de 4” x 5”, alimentado por uma fonte ou bateria de 9V, possui um

regulador de 5 V, disponibiliza ainda a interface UART e um cabo conversor UART/RS-

232. Possui um oscilador de 32,768 kHz, um circuito de tensão de referência de 2,5 V

baseado no CI (Circuito Integrado) AD780. Permite ainda a conexão das portas

analógicas a circuito um RTD embarcado para medição de temperatura.

O kit possui ainda um CD com softwares que permitem escrever e compilar

códigos para o microcontrolador, pelo uVision, e gravar o arquivo correspondente (.HEX)

na memória de programa do ADuC, usando o Analog Devices Windows Serial

Downloader.

Maiores detalhes sobre esse kit podem ser vistos na Figura 4 e na literatura

disponibilizada pelo fabricante [13].

3.8 GPRS

GPRS é a sigla para General Packet Radio Service, ou seja, Serviço de Rádio

de Pacote Geral. Trata-se de uma tecnologia baseada na comutação por pacotes que

Figura 4 - Kit EVAL - ADuC 834.

11

permite o aumento das taxas de transferências de dados nas redes GSM. Sua taxa

teórica é de 170 kbps, que na prática chega próximo aos 40 kbps.

3.9 SIM900

Como inicialmente a ideia do projeto foi utilizar a transmissão de dados via GPRS,

foi definido e adquirido o módulo Sim900, da SimCom. Esse módulo, visto na Figura 5,

permite a comunicação com um microcontrolador, por meio de comandos AT,

possibilitando assim a transmissão de dados por meio da rede GSM.

3.10 REDE ORBCOMM

A Orbcomm é uma empresa que oferece serviço de monitoramento e

comunicação bidirecional por meio de sua rede de satélites. Esta rede é composta por 29

satélites de baixa órbita que possuem antenas VHF (Very High Frequency) e UHF (Ultra

High Frequency), operando em bandas de 137,0 a 150,05 MHz e 400,075 a 400,125 MHz.

Para o caso desse trabalho será utilizado a frequência VHF.

A rede da Orbcomm opera utilizando, além da rede de satélites, uma rede

terrestre de transmissão de dados. Uma breve ideia sobre a topologia dessa rede pode

ser vista na Figura 6.

Figura 5 - Modem GPRS modelo SIM 900

12

Existem três tipos de pacotes de dados que podem ser transmitidos por um

equipamento para um satélite da rede, sendo eles Data Report, Message, e Global

Gramm.

Para esse projeto utilizaremos a modalidade Data Report, por ser a mais barata,

e por consequência mais curta dentre as disponíveis, com no máximo 8 bytes.

3.11 MODEM M10

O modem Digi m10 opera dentro da faixa VHF da rede ORBCOMM. Possui uma

interface de 14 pinos, dentre os quais estão disponíveis dois pinos para comunicação

serial por uma interface UART de 3,3 V que serão usados para comunicação com o

microcontrolador. A interface do modem é mostrada na Figura 7.

Maiores detalhes sobre esse módulo devem ser consultados no datasheet do

mesmo [14].

Figura 6 - Rede ORBCOMM

13

3.11.1 Kit de Desenvolvimento Digi m10

O kit de desenvolvimento possui um modem “m10” e duas interfaces seriais RS-

232, que permitem a conexão através do computador com as portas de comunicação

serial e de debug do modem. Possui ainda, alternativamente à comunicação principal via

RS-232, uma porta USB para comunicação serial com o equipamento.

Junto com o kit é disponibilizado um software para testes de envios de dados por

meio do computador. O software, chamado de Satellite Dashboard Overview, permite

ainda observar o posicionamento dos satélites sobre o globo. A interface do programa

exibindo o posicionamento dos satélites pode ser visto na Figura 8.

Figura 7 - Interface do Digi m10.

14

Como a conexão entre o microcontrolador e o modem será feita pela interface

UART foram utilizados nesse projeto as interfaces diretas disponibilizadas na placa do kit

(“Host Port (TTL)”), ou seja, a interface RS-232 não foi usada para comunicação entre o

microcontrolador e o modem. Um desenho da placa desse kit pode ser visto na Figura 9.

Ao adquirir o kit o usuário recebe também um período de 90 dias para utilização

moderada dos serviços de transmissão de dados pela rede da ORBCOMM.

Figura 8 - Disposição de satélites mostrada pelo software

15

3.12 SPI E I²C

A interface I²C foi desenvolvida pela Philips para comunicação entre dispositivos,

de modo geral sendo um mestre e os demais escravos, utilizando apenas duas linhas.

Uma linha é responsável por comportar um sinal de clock para sincronizar a comunicação

e a outra linha para o tráfego de dados, bidirecional.

Figura 9 - Kit de Desenvolvimento m10.

16

Vários dispositivos podem ser ligados na mesma linha. Isso é possível graças a

um identificador único para cada um. Esse identificador é transmitido na mensagem,

fazendo com que o dispositivo que possui tal identificador passe a comunicar-se com o

mestre, enquanto os outros permanecem estáticos.

A topologia dessa interface pode ser vista na Figura 10.

Figura 10 – Interface I²C.

Desenvolvida pela Motorola, a interface de comunicação SPI utiliza linhas

auxiliares destinadas à seleção do dispositivo com o qual deseja-se estabelecer uma

comunicação.

Outro aspecto dessa interface reside em sua comunicação ser full-duplex.

Sua topologia é mostrada na Figura 11.

Figura 11 - Interface SPI.

4 ESPECIFICAÇÕES DO EQUIPAMENTO

Baseado no objetivo do projeto, resolução a ser atendida, sensores disponíveis

e demais fatores abordados, definiu-se que o equipamento deve possuir as seguintes

características:

Armazenar dados e transmiti-los em intervalos de uma hora;

17

Permitir a definição de slope e offset para os valores lidos pelo sensor

analógico;

Efetuar leituras de um sensor de nível pela interface SDI-12;

Registrar em um contador os dados de um pluviômetro do tipo contador

de amostras;

Operar com tensão de alimentação de 10,5 a 18 V;

Efetuar a leitura da tensão de alimentação.

Definiu-se também que o pacote de dados a ser transmitido pelo DATA REPORT

terá o formato apresentado na Tabela 1.

Byte 1 contador de 0 a 23 representando a hora de transmissão

Byte 2 nível da bateria medida no intervalo

Byte 3 precipitação registrada no intervalo

Byte 4 nível do reservatório medido no último intervalo

Byte 5 nível do reservatório medido no último intervalo

Byte 6 não usado

Byte 7 não usado

Byte 8 não usado

Tabela 1 - Pacote de Dados Transmitido

5 PROJETO E DESENVOLVIMENTO DO CIRCUITO

A primeira topologia adotada para o circuito pode ser vista na Figura 12. Nota-se

que inicialmente o circuito era composto por três fontes distintas de alimentação e

transmissor GRPS.

Como o local onde a instalação das estações é feita geralmente não possui boa

qualidade de sinal de celular ou até mesmo nem possui sinal e com uma oferta de serviço

de tráfego de dados pela rede ORBCOMM com custo muito próximo ao serviço de dados

GPRS oferecido pelas operadoras de telefonia optou-se então por mudar a topologia do

circuito usando um transmissor de dados via satélite, conforme mostra a Figura 13.

18

Além da mudança do transmissor implementada a topologia do circuito pôde

também ser alterada nas fontes de alimentação. Foi ainda acrescida ao projeto uma

interface de comunicação USB para conexão com computador, e passou-se a usar a

interface SPI no lugar da I²C usada até então. A topologia final adotada, um pouco mais

detalhada que as anteriores, pode ser vista na Figura 14.

Maiores detalhes acerca das fontes de alimentação e suas mudanças serão

abordados no item 5.1 a seguir.

Será descrita a partir de agora a escolha dos principais componentes, suas

conexões e funções no circuito desenvolvido. Maiores detalhes podem ser encontrados

Figura 13 - Segunda topologia.

Figura 12 - Topologia inicial.

19

no diagrama esquemático do projeto e nos datasheets de cada componente, anexados a

este trabalho ou referenciados nele.

5.1 CIRCUITO DE ALIMENTAÇÃO

Resumidamente o circuito necessita de duas tensões de alimentação distintas,

11 e 5 V. Essas foram escolhidas de acordo com o cenário apresentado a seguir.

Inicialmente o projeto foi pensado para fornecer três níveis de tensão distintas,

sendo elas 3,3 V, 5 V e 12 V que alimentariam, respectivamente, os circuitos digitais,

analógicos, e transmissor+SDI-12. Essa ideia, entretanto, foi alterada para otimizar o

projeto, eliminando-se a fonte de 3,3 V e reduzindo a tensão da outra fonte, de 12 para

10,8 V, garantindo maior estabilidade.

Os fatores que determinaram a alimentação necessária para todo o circuito do

projeto são apresentados a seguir.

Figura 14 - Topologia final.

20

Foi definido que o equipamento será alimentado por bateria com tensão nominal

de 12 V, que na prática varia entre 11,2 e 13,8 V, e a bateria por sua vez será conectada

a um controlador de carga alimentado por painel solar com uma tensão de saída máxima

de 17 V.

Com isso determinara-se a faixa de tensão de entrada para a qual o circuito fonte

foi projetado como sendo de 11,5 a 18 V.

O circuito correspondente ao transmissor satelital opera, conforme citado

anteriormente, em uma faixa de 9 a 18 V, com picos de consumo de até 2 A.

O circuito para conexão de sensores com protocolo de comunicação tipo SDI-12

necessita, de acordo com a padronização do referido protocolo, de uma linha alimentada

por uma tensão entre, com extremos incluídos, 9,6 a 16V.

Definiu-se então que uma mesma fonte forneceria energia aos dois circuitos

supracitados, com uma tensão de 12 V.

O microcontrolador possui duas entradas de alimentação denominadas de AVDD

e DVDD, que podem operar em tensões de 3,3 e 5V, sendo sua faixa de operação de 2

a 7 V. Essa separação é feita entre o bloco analógico e o bloco digital do microcontrolador.

De acordo com as recomendações do fabricante é desejável que essa separação seja

respeitada para evitar interferências entre os blocos, sendo principalmente para que

ruídos do circuito digital não interfiram na leitura do conversor A/D do microcontrolador.

No datasheet do ADuC834, na seção “Hardware Design Considerations”, é

possível observar duas soluções propostas para a alimentação dos referidos blocos. A

melhor solução para esse caso é que cada bloco possua um circuito de alimentação

independente. Alternativamente uma mesma fonte pode ser utilizada, desde que haja um

filtro entre AVDD e DVDD, as duas topologias podem ser observadas na Figura 15.

21

É importante notar ainda que a alimentação analógica (AVDD) do

microcontrolador definirá a faixa de operação do seu conversor A/D (tensão de entrada

permitida), que varia entre -0,3 V e AVDD+0,3 V. Com isso foi determinado que a tensão

AVDD seria de 5,0 V, para melhor atender aos sensores analógicos que já são

conhecidos como tendo esse range de saída de tensão.

Considerou-se ainda que a comunicação serial do modem satelital é feita em

3,3V. O que implicaria que alimentar DVDD com 3,3 V permitiria uma comunicação direta

entre o microcontrolador e o modem, sem representar, a princípio, prejuízos aos demais

componentes do projeto.

Com base nesse quadro de informações decidiu-se que o circuito fonte teria 3

blocos, sendo um para alimentar o circuito digital em 3,3V, outra para alimentar o circuito

analógico com 5,0 V e a terceira para alimentar o modem e a linha de alimentação do

barramento SDI-12. Todos operando com uma entrada de tensão de 12 V.

Dentre as topologias de fontes de tensão existentes optou-se por utilizar os

modelos de fontes chaveadas, por apresentarem melhor eficiência (devido à menor perda

térmica) se comparadas aos modelos dissipativos. Exigindo apenas um maior cuidado

com relação à interferência de ruídos sobre circuito analógico.

Durante o desenvolvimento do circuito de alimentação notou-se que para melhor

atender à faixa de operação de entrada definida, em especial no que diz respeito ao seu

valor mínimo de 11,5 V, seria possível e até mesmo aconselhável, que a alimentação do

barramento SDI-12 e do modem fosse feito com tensão de 10,8 V.

Figura 15 - Topologias para DVDD e AVDD.

22

Notou-se também que seria melhor optar por alimentar todo o circuito restante

com tensão de 5 V e converter a tensão de 5V para 3,3 V apenas no barramento de

comunicação entre microcontrolador. Adotando assim a topologia alternativa para

alimentação do ADuC834, com uma mesma fonte de tensão, ou seja, implementando um

filtro entre DVDD e AVDD.

Observou-se que os demais componentes operam tanto com tensões de 3,3V

quanto 5V, embora em alguns casos seja necessário a escolha de um modelo específico

conforme cada alimentação, entretanto essa mudança não afetaria o layout do circuito

uma vez que sua “pinagem” é compatível entre os modelos.

Assim foi possível eliminar a fonte de alimentação de 3,3 V.

A fonte chaveada de 10,8 V foi projetada com base no CI XL4005 da XLSEMI,

operando a 300 kHz. Os demais componentes do circuito foram dimensionados de acordo

com o guia apresentado no datasheet do XL4005. Com isso, a fonte deve suportar picos

de corrente de até 4 A, fornecendo uma tensão de saída de 10,80 V +/- 0,01 V, com uma

alimentação de entrada de 11,4 a 32 V. A saída desta fonte foi denominada como SVDD

e SGND, conforme mostrado no esquemático.

A fonte de 5 V foi projetada com base no CI LM2596-5.0 da Texas Instruments,

que opera a 150kHz. Os demais componentes do circuito foram selecionados de acordo

com orientações contidas no datasheet do LM2596. Desse modo o circuito deve operar

em uma faixa de tensão de 5,4 a 30 V com uma saída de 5,000 +/- 0,002 V, para uma

corrente máxima de até 1 A. o circuito no entanto suporta correntes de até 3 A, afetando

porém a precisão da tensão de saída. A saída desta fonte foi denominada como DVDD e

DGND (que na prática está conectado a SGND), conforme mostrado no esquemático.

Ao DVDD foi inserido um filtro, conforme recomendação contida no datasheet do

microcontrolador, cuja saída é a tensão de alimentação do circuito analógico, chamado

de AVDD. O terra do circuito analógico foi chamado de AGND, entretanto, o mesmo é

conectado a DGND.

Para fins de estudo e para flexibilizar o uso de um protótipo, o circuito da fonte

de 10,8 V foi projetado usando um resistor variável, que permite assim regular a tensão

de saída da fonte. Além disso, foi implementado um pequeno circuito limitador de

23

corrente, utilizando-se outro resistor variável e o CI LM358, constituído por amplificadores

operacionais de baixo consumo.

Seguindo a mesma tendência, circuito da fonte de 5 V também foi projetado

usando-se a versão ajustável do LM2596, contando com um resistor variável, permitindo

assim maior flexibilidade para outras aplicações.

O desenvolvimento das fontes em uma versão ajustável foi subsidiado por uma

empresa que está interessada em atuar na produção de lâmpadas a LED em Curitiba.

Com isso, foi possível produzir protótipos das duas fontes de modo mais rápido e com

custo reduzido.

Percebeu-se também que seria interessante que mesmo as versões definitivas a

serem implementadas no circuito possuam um resistor variável, permitindo assim futuros

ajustes nas tensões de alimentação.

Além da alimentação, o circuito analógico do microcontrolador pode contar com

uma tensão de referência de 2,5V, caso contrário o mesmo pode utilizar uma referência

interna de 1,25V, entretanto, para maior precisão é recomendado o uso de uma fonte

externa de referência. Com isso foi também projetado um circuito de 2,5 V de referência,

utilizando-se o CI AD780 da Analog Devices, alimentado por AVDD.

O circuito de conversão bidirecional de 3,3 para 5 V para ser usado entre a

comunicação do microcontrolador e do modem foi projetado baseado em um regulador

passivo de 5 para 3,3 V e transistores PNP, fazendo com que os pinos de RX e TX

estejam sempre em pull-up quando não utilizados. Este mesmo circuito pode ser usado

como interface entre o microcontrolador e um dispositivo que opere sob protocolo de

comunicação I²C em 3,3 V.

5.2 MICROCONTROLADOR

Aqui serão citadas as principais considerações no que se refere às conexões

usadas no microcontrolador.

Os pinos 32 e 33 do microcontrolador são destinados à conexão de um circuito

oscilador externo para referência de clock. Nesses pinos foi conectado um cristal

ressonador de 32,768 kHz. Conforme descrito na seção “Hardware Design

Considerations” do datasheet do microcontrolador, existem dois capacitores internos de

24

12 pF eliminando a necessidade de capacitores externos para o circuito contendo o cristal

acima descrito.

Todos os pinos do port 2 do microcontrolador são bidirecionais, permitindo assim

seu uso como entrada ou saída de sinal. Deve-se ficar atento durante o desenvolvimento

das conexões com esse port quando o mesmo for utilizado como entrada de sinal, pois

nessa situação os pinos configurados como entradas são atados à alimentação DVDD

por meio de um resistor interno, configuração essa denominada de pull-up. Isso implica

que os pinos em questão não devem ser conectados a um potencial de tensão mais baixo

por meio de cargas resistivas pois isso implicaria em um canal de dreno constante de

corrente.

O port 0 também é bidirecional, entretanto não possui resistores internos de pull-

up nem pull-down, sendo assim, podem ser usados como entradas de alta impedância, e

nesse caso é altamente recomendado o uso de resistores externos de pull-up quando um

sinal de nível alto for desejado.

Os pinos P1.0 e P1.1 podem fornecer correntes de até 10 mA sendo P1.0 ainda

responsável por incrementar o contador 2 quando habilitado. Por essa característica P1.0

foi escolhido como entrada para o circuito contador.

Os pinos de P1.2 a P1.3 constituem as entradas dos conversor A/D do

microcontrolador.

P3.0 e P3.1 foram usados como recepção e transmissão da porta serial UART.

O pino P3.5 também pode ser usado como contador, incrementando o contador

1.

Os pinos destinados à interface de comunicação SPI foram usados diretamente

a esse propósito, somente deixando o pino SS desconectado, considerando que o

mesmo possui um resistor de pull-up interno, já que o ADuC neste caso será o dispositivo

mestre desse barramento.

Os pinos P0.2 e P0.3 foram usados para selecionar periféricos que venham a ser

conectados no barramento SPI.

25

5.3 CIRCUITO DE COMUNICAÇÃO

O circuito de comunicação principal utiliza os pinos P3.0 e P3.1 do

microcontrolador, que representam, nessa ordem, os pinos receptor (RX) e transmissor

(TX) da porta de comunicação UART.

Alguns fatores da comunicação, tal como baudrate, serão de preocupação

apenas durante a escrita do programa para o microcontrolador, sendo assim vários

fatores que envolvem a comunicação entre os dispositivos serão deixados de lado nessa

seção enquanto não influenciarem o desenvolvimento do hardware.

Outro protocolo de comunicação utilizado foi o I²C, em um primeiro momento,

que logo após foi substituído pela comunicação SPI.

5.3.1 Comutação da UART

Inicialmente foi definido que 3 dispositivos utilizariam a porta de comunicação

UART, sendo eles o modem, a porta para comunicação com computador e o barramento

SDI-12. Posteriormente iniciou-se também a implementação de um dispositivo de GPS

(Global Positioning System) nessa mesma porta de comunicação.

Como o microcontrolador possui apenas uma porta de comunicação serial desse

tipo, para permitir a ligação de mais de um dispositivo foi necessário implementar um

circuito de multiplexação. Para isso foi utilizado o circuito integrado da série “4052”, que

permite a multiplexação de duas entradas em até oito saídas, sendo quatro para cada

entrada. A seleção é feita por meio dos pinos 9 e 10 desse CI, de acordo com a

combinação do estado lógico dos referidos pinos, conforme mostrado na Tabela 2.

Pino 9 Pino 10 Saídas Ativadas

0 0 X0 e Y0

0 1 X1 e Y1

1 0 X2 e Y2

1 1 X3 e Y3

Tabela 2 - Tabela verdade do CI 4052.

Desse modo foram então conectados os pinos P2.0 e P2.1 do microcontrolador

aos pinos 10 e 9, respectivamente, do CI 4052, permitindo assim a seleção via software

26

do periférico a ser conectado na UART do microcontrolador. Os pinos referidos foram

nomeados como UART_SL_A e UART_SL_B.

As portas de saída do 4052 foram nomeadas como uC_RXn e uC_TXn, onde n

representa um número de 0 a 3. A Tabela 3 mostra o periférico que foi conectado a cada

porta.

n periférico

0 RS-232/USB

1 modem

2 SDI-12

3 RS-232

Tabela 3 - Periféricos e portas.

5.3.2 Comunicação com computador e GPS

Para permitir a comunicação entre o equipamento e um computador, bem como

outro dispositivo que utilize o protocolo de comunicação RS-232, foi necessário

implementar um circuito para realizar a conversão de nível tensão TTL (Transistor-

Transistor Logic) da UART para RS-232. A representação de bits em níveis de tensão

para cada um é mostrado na Tabela 4.

Bit RS-232 TTL

0 +12 V 0 V

1 -12 V + 5 V

Tabela 4 - Níveis TTL e RS-232

Para essa tarefa foi utilizado o CI MAX3232 da MAXIM, que, com o auxílio de

alguns capacitores, realiza essa tarefa, permitindo a conversão de até dois dispositivos.

No MAX3232 foram conectados os pinos nomeados uC_RX0 e uC_TX0,

correspondente à conexão com o computador (RS232A), e posteriormente uC_RX3 e

uC_TX3, para comunicação com um GPS, ou outro dispositivo futuramente (RS232B).

Juntamente com a comunicação via RS-232 foi desenvolvido um circuito para

comunicação via USB entre o equipamento e o computador. Para essa comunicação

foram testados dois CIs distintos, o FT232RL da FTDI e o CP2102 da SILABS. Para

ambos foi possível encontrar placas de protótipo prontas, com custo baixo, que foram

importadas da China.

27

Devido ao menor custo e menor dimensão física, e dado que o funcionamento de

ambos foi satisfatório, foi optado por aplicar no projeto o CI da SILABS, CP2102.

A ideia inicial era substituir a comunicação via RS-232 pela USB, caso essa fosse

implementada com sucesso, entretanto, após o início dos testes que utilizariam o mesmo

CI MAX3232 para comunicação com o GPS foi decidido manter as duas opções de

comunicação.

Para que o microcontrolador reconheça que um computador foi conectado ao

equipamento foi utilizado o pino P0.0, chamado de PCC_DTC, conforme pode ser visto

no esquemático, quando a tensão desse pino é nula, significa que o pino 7 do DB9 (RTS)

foi ativado por um dispositivo nessa porta, nesse caso um computador. Ou ainda que a

porta USB foi energizada. Essa funcionalidade de detecção foi implementada

tardiamente, mas otimizou o código na parte de programação.

5.3.3 Comunicação com Modem Satelital

Conforme dito anteriormente, a comunicação serial com o modem Digi m10 é

feita em nível TTL de 3,3 V. Assim, foi utilizado o circuito conversor de tensão descrito na

subseção “Circuito de Alimentação” desse trabalho.

Os pinos RX e TX do modem foram conectados aos pinos uC_TX2 e uC_RX2,

nesta ordem, usando o conversor supracitado como interface entre os sinais.

5.3.4 Comunicação com o Barramento SDI-12

A comunicação no barramento SDI-12 ocorre por meio de uma única linha para

dados, assim é necessário que os pinos RX e TX do microcontrolador sejam comutados

para essa linha de dados. Além disso, é necessário que o nível do sinal seja convertido,

conforme mostra a Tabela 5.

Bit SDI-12 TTL

0 +5 V 0 V

1 0 V + 5 V

Tabela 5 - Níveis SDI-12 e TTL

Para isso foi desenvolvido um circuito utilizando os CIs 74LS126 e 74HC14 ou

similares.

28

Para adequar o circuito aos requisitos estabelecidos no protocolo SDI-12, foi

inserida uma resistência de 510 Ω em série com a linha de dados, linha esta denominada

no projeto como SDI_DATA.

Os pinos utilizados a partir do CI 4052 foram os denominados como uC_TX1 e

uC_RX1.

A comutação dos canais de recepção e transmissão do microcontrolador com a

linha bidirecional de dados do barramento SDI-12 é feita por meio dos pinos de enable

existentes no CI 74LS126. O controle da comutação é comandado por software pelo

microcontrolador e através do pino P2.3.

5.3.5 Comunicação I²C e SPI

O microcontrolador ADuC834 compartilha os mesmos pinos para serem usados

como interface SPI ou I²C, sendo assim, não é viável utilizar as duas ao mesmo tempo.

Inicialmente foi escolhido usar a interface I²C para interagir com o circuito RTC

(Real Time Clock). Posteriormente foi escolhido usar um circuito RTC com interface SPI,

para permitir uma futura utilização de cartão de memória que utiliza também a interface

SPI.

A comunicação, tanto para I²C quanto para SPI é feita diretamente pelos pinos

SCLOCK e MOSI/SDATA e ainda pelos pinos SS e MISO para a interface SPI.

5.4 CIRCUITO DO MODEM

O modem Digi m10 possui uma interface constituída por 14 pinos já citada.

Os pinos 1 e 3 foram conectados ao SVDD e os pinos 2, 4, e 6 foram conectados

à SGND. Entre SVDD e SGND, posicionado o mais próximo possível da interface do

modem, foi inserido um capacitor de 0.1 uF.

O pino 5, PWR_EN, tem como função habilitar o modem quando o referido pino

é energizado com uma tensão entre 3 V e 18 V. No circuito fio habilitado por meio de um

jumper a escolha entre conectar esse pino ao SVDD, deixando assim o modem sempre

ligado, ou conectá-lo ao pino P.0.1 do microcontrolador, permitindo assim ligar e desligar

o modem via programa. Um circuito RC garante que a tensão em PWR_EN leve pelo

29

menos 10 ms para atingir a tensão de 3,3 V a partir do momento em que SVDD é

estabelecida, tempo esse recomendado pelo fabricante.

O pino 8 foi conectado ao pino uC_RX1 e o pino 7 ao uC_TX1, por meio dos

quais é feita a comunicação entre o modem e o microcontrolador.

O pino 9 determina se o modem está conectado a um satélite. Esse pino foi

conectado ao pino P2.6 do microcontrolador para fins de controle dessa informação no

programa.

O pino 10 determina se existem dados disponíveis no modem provenientes da

rede, e foi conectado ao pino P2.7 do ADuC834 para aplicações futuras, já que em um

primeiro momento o uso do modem será apenas como transmissor.

Os pinos 12 e 13 são para debug do modem, e foram apenas deixados como

disponíveis na placa, sem uso no presente momento.

Os pinos 13 e 14, CTS e RTS foram conectados aos pinos P2.4 e P2.5,

respectivamente, passando por um jumper que permite ligar CTS com RTS, opção tida

como padrão nesse trabalho.

5.5 CIRCUITO SDI-12

O circuito SDI-12 é constituído, além do circuito de comunicação já relatado neste

trabalho, por uma linha de alimentação e uma de aterramento, sendo assim então

realizado sobre 3 fios.

A linha de alimentação é mantida sempre ativa enquanto o equipamento estiver

energizado. Futuramente pretende-se estudar a possibilidade e viabilidade de controlar o

tempo em que a linha de alimentação permanece ativa.

5.6 CIRCUITO RTC

Em um primeiro momento foi escolhido um circuito RTC composto pelo CI

DS1307, que é um circuito integrado destinado a esse propósito e que possui

comunicação via protocolo I²C. Posteriormente foi pensado para o projeto a utilização do

mesmo circuito, entretanto com interface SPI, com o CI DS1305. Essa mudança foi feita

para permitir uma futura implementação de circuito para gravar e ler dados em cartão de

memória SD.

30

O circuito RTC ficou então conectado diretamente aos pinos SCLOCK que

fornece, controlado por software, o clock para a comunicação, MOSI/SDATA responsável

pela transmissão de dados do dispositivo mestre para seus escravos, e MISO que realiza

a operação oposta ao MOSI/SDATA.

O pino 7 do DS1305 foi conectado ao pino P3.3 do microcontrolador para permitir

que um determinado estado do relógio dispare a interrupção 1 do ADuC834. Para fins de

controle em implementações futuras, o pino 6 do DS1305 foi conectado ao pino P0.4 do

microcontrolador, sendo possível assim identificar se o alarme 0 do RTC foi acionado.

A seleção do CI do RTC para comunicação serial é feita pelo pino P0.2 do

microcontrolador, chamado aqui de SPI_CS0.

Ao DS1305 é recomendado conectar um cristal oscilador com capacitância de 6

pF e frequência de 32.678 kHz. Desse modo foi escolhido o ABS25-32.678-6-1-T, que

possui as características citadas.

5.7 CIRCUITO A/D

O circuito A/D foi projetado para disponibilizar duas entradas analógicas cuja

faixa no microcontrolador foi ajustada para operar em modo diferencial de ±2,56 V.

As duas entradas diferenciais passam por um circuito ajustável divisor de tensão,

possibilitado a leitura de tensões superiores à faixa de ±2,56 V, entretanto deve-se levar

em conta que para esses casos a resolução da leitura será alterada e sua precisão

reduzida.

A quinta entrada analógica com faixa de 0 a 2,5 V foi conectada à alimentação

do equipamento, permitindo assim a leitura de sua alimentação, também sendo

intermediada por um resistor variável para permitir o ajuste da faixa de operação,

entretanto, não permitindo uma divisão maior que 1/4 da entrada, garantindo assim que

a tensão que vai para o microcontrolador seja inferior a 2,5 V.

5.8 CIRCUITO CONTADOR

Para registrar contagens foi utilizado o pino P1.0 do ADuC834. O circuito

contador é composto basicamente por uma porta lógica inversora, um resistor de pull-up

31

e um capacitor. Assim o circuito incrementará o contador a cada curto circuito que for

aplicado na entrada contadora, sem gerar contagens falsas por bouncing.

6 PROGRAMA DO MICROCONTROLADOR

Lado a lado à definição do hardware e dos circuitos foi iniciada a escrita do

programa para o microcontrolador. A programação foi feita em linguagem C com auxílio

da interface do programa uVision 4, para programação, compilação, debug e criação do

arquivo “.HEX” a ser gravado no microcontrolador.

Um diagrama simplificado com a estrutura de funcionamento do programa pode

ser visto na Figura 16.

Durante o desenvolvimento do programa foi atingido o limite de memória de

programa do ADuC 834. Com isso foi necessário separar o programa em duas versões,

uma para sensor de nível analógico e outra para sensor de nível com interface SDI-12,

pois não há memória suficiente para executar os códigos das duas funções.

Figura 16 - Fluxograma básico do programa executado pelo microcontrolador.

32

Após configurar os registradores do microcontrolador (direção das portas,

entradas analógicas, timers, watchdog, etc) o programa verifica, pelo estado do pino P0.0

do microcontrolador, se um dispositivo (um computador) foi conectado ao equipamento.

Em caso negativo o próximo passo é a leitura do horário. Essa leitura é feita pela

interface I²C/SPI, pela função “v_rtc_get_time()”, que converte os valores lidos do formato

hexadecimal para BCD e os armazena em uma struct chamada “rtc_lido”.

Após isso o programa analisa o valor dos minutos e segundos, tomando as ações

descritas a seguir.

Caso o valor correspondente aos segundos do relógio esteja entre 0 e 10 o

programa efetuará a leitura do nível, fará a média entre esse valor e o último valor lido

dentro do intervalo de 1h, e armazenará esse valor médio.

Caso o valor dos minutos do relógio seja igual a 2 e dos segundos maior que 29

o programa efetua a transmissão dos dados sujo “índice” é igual a hora atual decrescida

de uma unidade. Essa transmissão é comandada por meio da interrupção externa do

microcontrolador, que é acionada pelo circuito RTC. É também setado um “flag” indicando

que a transmissão foi ordenada, evitando assim que outra transmissão ocorra em caso

de um sinal falso de interrupção externa. Esse “flag” é resetado quando o relógio atinge

59 minutos e 30 segundos, momento no qual é realizada também uma leitura do nível de

tensão da alimentação do equipamento.

Conforme foi definido no projeto, o equipamento deve registrar os dados dos

sensores e separá-los em intervalos de 1 hora, iniciando-se em hora cheia. Deve ainda

transmitir esses dados também a cada hora. Assim, foi necessário criar uma “tabela” para

armazenar os dados separadamente de acordo com seu intervalo. Para isso foi criada

uma struct nomeada “dados”.

Os elementos da estrutura “dados” são vetores de tamanho 24, onde “n” é

numericamente igual ao índice, e são mostrados a seguir:

“índice[n]”: índice numérico (de 0 a 23);

“time[n]": hora correspondente ao intervalo de medição (0 a 23);

“prec[n]”: contador que representa a precipitação, em binário (0 a 11111111);

“nivelhigh[n]”: valor mais significativo da leitura do sensor de nível (metros);

“nivellow[n]”: valor menos significativo da leitura de nível (centímetros);

33

“bat[n]”: valor da leitura da alimentação do equipamento (0 a 255).

A quantidade de dados armazenados, conforme sugerido pelo campo “índice” foi

fixada em 24, após esse valor os dados passam a ser sobrescritos sobre os mais antigos.

O campo “time” recebe um valor de 0, para 00:00h, até 23, para 23:00h, sendo

que 0 por exemplo representa que os dados correspondem ao intervalo entre 00:00h até

00:59h.

A variável de precipitação é incrementada por meio da interrupção do contador

habilitada no microcontrolador e é armazenada em base binária para que valores de até

256 contagens possam ser transmitidas usando um único byte.

Caso as condições do relógio não se enquadrem nas ações descritas acima o

programa retorna ao ponto de leitura do relógio, reiniciando o ciclo.

Caso um computador seja detectado o equipamento passa então a usar a

comunicação exclusivamente para esse fim, ou seja, tanto a transmissão quanto a

interface SDI-12 permanecem desabilitadas enquanto o computador estiver conectado

ao equipamento.

Após executar as funções para configurar a comunicação com o computador o

equipamento exibe (envia para o computador) um menu, que pode ser visto na Figura 17.

Figura 17 - Menu exibido pelo programa.

34

7 TESTES E RESULTADOS

Conforme foi determinado na metodologia, o circuito foi testado separadamente

por blocos à medida em que foram desenvolvidos. Os circuitos usados nos principais

testes serão apresentados a seguir.

7.1 CIRCUITO DE ALIMENTAÇÃO DE 5 V

O circuito de alimentação de 5 V foi basicamente projetado conforme orientação

do datasheet do seu componente principal. Por ter ficado parecido com um circuito padrão

foi fácil encontrar um protótipo já pronto muito similar ao circuito projetado, apenas não

possuindo proteção contra inversão de polaridade na entrada do circuito.

O protótipo custou 4 dólares, e é mostrado na Figura 19, e seu esquema elétrico

na Figura 18.

Figura 18 - Circuito do protótipo da fonte de 5V

Figura 19 - Protótipo da fonte de 5 V

35

Ligando-se a entrada do circuito em uma fonte de tensão e a saída em cargas

ajustáveis foram realizados testes para medir a tensão e corrente de saída fornecida

pelas fontes em diferentes situações cujos resultados podem ser vistos na Tabela 6.

Tensão de Entrada (V) Tensão de Saída (V) Corrente de Saída (A)

12,0 5,000 0

12,0 5,000 0,504

12,0 5,000 1,022

12,0 4,999 2,205

12,0 4,998 3,015

5,4 5,000 0

5,4 4,999 0,508

5,4 4,998 1,002

5,4 4,852 2,301

30,0 5,000 0

30,0 5,000 0,507

30,0 4,999 1,015

Tabela 6 - Resultados de ensaio para a fonte de 5 V.

Desse modo pode-se afirmar que a fonte atende aos requisitos do projeto,

possuindo uma saída de 5,000 ± 0,001 V para correntes de saída até 1 A.

Para medição de corrente foi usado um multímetro Meterman 37XR, para medir a tensão

de saída foi usado um multímetro de bancada HP 34401A, e para medição da tensão de

entrada foi usada a própria medição da fonte de tensão usada para alimentar o circuito.

Fotos dos equipamentos usados foram tiradas durante a segunda medição mostrada na

Tabela 6 e são apresentadas na Figura 20, Figura 21 e Figura 22.

Figura 20 - Medição de corrente.

36

Figura 21 - Multímetro de bancada.

Figura 22 – Fonte de alimentação

37

7.2 CIRCUITO DE ALIMENTAÇÃO 12 V

Esse circuito, que na verdade deve fornecer 10,8 V, foi encomendado e teve sua

PCB produzida na China, os demais componentes também foram importados diretamente

desse mesmo país. Chegando aqui foram montados por uma empresa que está

começando a fabricar lâmpadas com LEDs em Curitiba. Esta empresa mostrou interesse

no circuito dessa fonte e subsidiou o custo de fabricação de 25 placas de protótipo. A

placa produzida é mostrada na Figura 23.

Como foi dito na seção “Hardware e Circuito”, esse circuito possui um controlador

de corrente, mas que nesse projeto não foi utilizado, assim seu ajuste, por meio de um

dos potenciômetros, foi colocado de modo a não limitar a corrente.

Da mesma forma como foi feito para o circuito de alimentação de 5 V os

resultados dos testes para esse protótipo são mostrados na Tabela 7.

Desse modo pode-se afirmar que a fonte atende aos requisitos do projeto,

possuindo uma saída de 10,80 ± 0,01 V para correntes de saída até 3 A.

Figura 23 - Protótipo do circuito de alimentação de 12 V.

38

Tensão de Entrada (V) Tensão de Saída (V) Corrente de Saída (A)

12,0 10,80 0

12,0 10,80 0,508

12,0 10,80 1,030

12,0 10,80 2,018

12,0 10,79 3,032

11,4 10,80 0

11,4 10,80 1,007

11,4 10,80 2,012

11,4 10,79 3,007

32,0 10,80 0

32,0 10,80 2,012

32,0 10,79 3,050

Tabela 7 - Resultados do ensaio para o circuito de alimentação de 12 V.

7.3 REGULADOR DE 3,3 V

O circuito regulador de 3,3 V foi encontrado pronto para venda, sendo um circuito

destinado à aplicações com Arduino, entretanto, pôde ser usado para esse projeto de

maneira satisfatória. O protótipo é mostrado na Figura 24.

Figura 24 - Circuito conversor bidirecional 5/3,3 V

39

Este circuito não foi testado separadamente em todos os aspectos desejáveis

tais como velocidade de atuação e capacidade de corrente, apenas mediu-se as tensões

de 3,3 V quando um sinal de 5 V era aplicado e vice-versa. Após isso foi conectado

diretamente entre o microcontrolador e o modem m10. Como a comunicação entre os

dois dispositivos ocorreu de forma satisfatória assumiu-se então que o circuito funcionou

adequadamente.

7.4 CIRCUITO DE REFERÊNCIA DE 2,5 V

Este circuito foi feito, em termos de diagrama elétrico, exatamente igual ao

circuito de referência presente no kit de desenvolvimento do microcontrolador, assim, não

foi necessário produzi-lo. Uma medição foi feita na placa de desenvolvimento e o

resultado da leitura foi de 2,5002 V. Ou seja, o circuito opera de modo adequado.

7.5 CIRCUITO SDI-12

O circuito SDI-12 foi montado em protoboard usando os componentes 74HC14N

da Philips e MC74HC126AN da ON Semi.

Do mesmo modo como ocorreu para o circuito conversor de 5 para 3,3 V, esse

circuito foi testado em aplicação, ou seja, nenhuma medição foi efetuada para garantir

todos os níveis necessários. Como o circuito SDI-12 funcionou de forma adequada

(apresentando apenas problemas devido à programação), assume-se aqui que este

circuito está apto a exercer a função a ele dedicada.

Uma foto do circuito pode ser visto na Figura 25.

40

7.6 CIRCUITO DE COMUTAÇÃO DA UART

O circuito de multiplexação da UART foi testada com auxílio do kit LaunchPad

com o microcontrolador MSP430G2553, que foi programado para executar o

chaveamento das portas e transmitir a cada 1s a string “Teste Serial Pela Porta

Multiplexadora”, com um baudrate de 9600. Nas 4 saídas do multiplexador foi conectado

um conversor UART/USB para que a mensagem pudesse ser lida no PC através de um

programa de comunicação serial, nesse caso foi usado o TeraTerm. O programa rodando

no microcontrolador executava o chaveamento das portas a cada 20 s, e a cada 2 s um

LED conectado na placa à porta P1.0, piscava de uma a quatro vezes com frequência de

0.25 s, de acordo com a combinação dos pinos de chaveamento, ou seja, quando as

portas X0 e Y0 estavam ativas o LED piscava uma vez, 2 vezes para portas X1 e Y1, três

para as portas X2 e Y2 e quatro para as portas X3 e Y3. Desse modo foi possível garantir

que as portas estavam ativas ou inativas de acordo com o esperado do circuito.

O teste foi feito usando esse microcontrolador porque o kit de desenvolvimento

do ADuC834 estava sendo usado no teste de transmissão de dados juntamente com o

kit do modem m10.

Figura 25- Circuito SDI-12

41

O circuito também foi montado em protoboards e pode ser visto na Figura 26.

7.7 CIRCUITO RTC

Inicialmente o circuito RTC foi projetado com o DS1307, que opera com interface

I²C. O teste para esse circuito foi feito utilizando-se um protótipo pronto, também

destinado a Arduino.

A programação foi desenvolvida e testada com esse protótipo, apresentando um

funcionamento satisfatório. Esse protótipo possui ainda um circuito de memória

EEPROM, também conectado à mesma interface I²C. Entretanto as tentativas de usar

esse CI foram falhas, mas como não era um dos objetivos desse projeto não foi dedicado

mais tempo em tentar fazer essa comunicação operar.

Uma foto do circuito I²C pode ser vista na Figura 27.

Posteriormente foi desenhado um circuito para utilizar um RTC pela interface SPI,

já que essa mesma interface é usada para gravação de dados em cartões SD, e essa é

uma implementação desejável em um futuro próximo para esse projeto. Entretanto este

Figura 26 - Circuito de multiplexação.

42

circuito não foi implementado nem testado. Todas as funções dentro do programa que

dependem do RTC foram testadas usando o RTC através da interface I²C.

7.8 CIRCUITO A/D

O circuito A/D foi um dos mais trabalhosos de colocar em funcionamento,

principalmente em termos de programação. Quanto ao hardware foi usado basicamente

o kit de desenvolvimento do microcontrolador e uma fonte de tensão de precisão modelo

DVC-350A, que pode ser vista na Figura 28.

O circuito foi testado fazendo com que o microcontrolador enviasse pela porta

UART os valores obtidos pela conversão A/D, e o valor após processado o

equacionamento de slope e offset, que podiam ser alterados por meio de comando do

teclado, digitando-se “s” para alterar slope e “o” para offset. Os valores de leitura eram

vistos na tela do computador.

Figura 27 - Circuito RTC (I²C)

43

7.9 CIRCUITO CONTADOR

O circuito contador foi testado também através do kit de desenvolvimento do

microcontrolador, por meio de um botão simples.

O teste também junto com o teste de transmissão de dados e disponibilidade de

satélites. Para isso, foi conectado à entrada contadora de pulsos uma das saídas P1.0

do MSP430 já citado nesse texto, e uma saída do ADuC834 foi conectada à uma entrada

(P1.6) do MSP430. Utilizando-se o RTC conectado ao kit do ADuC834, o mesmo foi

programado para emitir um pulso para o pino P1.6 do MSP a cada 10, 20, 38, e 59 minutos

cheios do relógio. Ao receber esse pulso o MSP430 gerava então um pulso negativo na

entrada contadora do ADuC834. Desse modo era possível verificar se todos os pulsos

estavam sendo corretamente adquiridos e tratados pelo ADuC. E ainda foi possível

verificar se a transmissão desses dados estava correta.

Figura 28 - Fonte de tensão de precisão.

44

7.10 TRANSMISSÃO DE DADOS

Conforme citado anteriormente, a transmissão de dados foi testada junto a um

circuito contador. Além do circuito contador foi também conectado um sensor de

temperatura analógico LM35 à entrada analógica do ADuC834.

O microcontrolador foi programado para transmitir os dados coletados 4 vezes a

cada hora, quando o relógio marcasse 2, 3, 4, e 5 minutos cheios. Após 1 dia operando

dessa forma essa configuração foi alterada para monitorar o pino Satellite Available, pois

supôs-se que as falhas de transmissão ocorridas durante o primeiro teste foram causadas

pela ausência de satélite no momento da transmissão. Nessa nova configuração foi

inserido no programa do microcontrolador uma função para que, a cada envio de dados

para o modem fosse impresso na tela de um computador o status do pino Satellite

Available. Com esse teste foi possível confirmar que a falha realmente ocorria devido à

falta de satélites.

Os dados transmitidos chegaram via email, como anexo, em arquivos com

extensão “att”. O remetente, conforme especificado nos manuais de referência da

ORBCOMM, é o número de série do modem que transmite os dados, com domínio

“orbcomm.net”. No caso desse projeto o remetente é [email protected].

O resultado do teste para o segundo modelo, no que se refere à transmissão,

pode ser observado na tabela anexada a esse trabalho.

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS SOBRE O PROJETO

O circuito apresenta ainda alguns erros e principalmente vulnerabilidades em seu

programa, como por exemplo a inserção de um caractere não numérico durante a

definição do slope, offset, ou horário do equipamento. Outro exemplo de vulnerabilidade

consiste na falta de uma rotina para identificar falhas na transmissão de um pacote para

posterior tentativa de re-envio do mesmo.

Durante a implementação de uma rotina de calibração das entradas analógicas

cometeu-se um erro na magnitude de tensão aplicada, sendo que um valor de 10 V foi

aplicado acidentalmente ao invés de um valor de 1V como era desejado. O resultado foi

45

a queima do microcontrolador do kit. Com isso percebeu-se a importância de implementar

um circuito de proteção nas entradas analógicas do microcontrolador.

Várias outras implementações ainda precisam ser feitas no projeto para que na

prática o produto seja mais versátil, robusto e confiável. Entretanto, e já percebendo

limitações do microcontrolador usado, o projeto começou a ser migrado para uma nova

versão, utilizando um microcontrolador com maior capacidade de processamento e

memória. Por esse motivo deixou-se de investir em melhorias do circuito até aqui

desenvolvido.

A nova versão não será detalhada nesse trabalho pois não faz parte do escopo

original e também por não estar concluída em termos de programa. Entretanto, o layout

e esquemático do novo circuito podem ser visualizados nos apêndices desse trabalho. É

possível perceber que o modem foi colocado em uma placa separada do datalogger na

nova versão do projeto. Outra novidade no novo projeto é a existência de mais interfaces

disponíveis, sendo 4 entradas analógicas, 3 entradas digitais, além das interfaces SDI-

12 e agora também RS-485, o que possibilitará a conexão de mais sensores ao

equipamento, tornando o mesmo mais versátil.

46

CONCLUSÕES

O projeto conseguiu cumprir os requisitos exigidos para o equipamento, sendo

capaz de coletar e transmitir variáveis de nível e chuva em intervalos de 1h, entretanto o

equipamento ainda não atingiu um nível satisfatório de robustez e operação prática.

Alguns itens não previstos nas especificações desse equipamento devem ser

implementadas para que tal nível seja alcançado.

Esse projeto foi considerado como finalizado no estado aqui atingido, mesmo

com todas as vulnerabilidades e limitações constatadas. Entretanto, foi de suma

importância toda a experiência adquirida durante esse projeto para a criação do novo

projeto que começou a ser executado. Tal experiência é indescritível, e todas as

incontáveis horas investidas nesse projeto, desde a leitura incessável de documentações

até o desenvolvimento de circuitos elétricos, passando, claro, por todas as dificuldades

encontradas durante a programação do microcontrolador, com certeza contribuíram, e

muito, para o desenvolvimento pessoal e profissional do autor desse trabalho.

Esse trabalho comprovou ainda a possibilidade concreta de desenvolver um

produto nacional para atender ao monitoramento e transmissão de dados em estações

hidrológicas.

47

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Agência Nacional De Energia Elétrica – ANEEL & Agência Nacional De

Águas – ANA - RESOLUÇÃO CONJUNTA Nº 3, DE 10 DE AGOSTO DE 2010 -

Disponível em:

http://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/ResolucaoConjunta_n_003-

2010.pdf

2. SDI-12 Support Group (Technical Committee) - SDI-12 A Serial-Digital

Interface Standard for Microprocessor-Based Sensors - Version 1.3 -January

26, 2013 - Disponível em:

http://www.sdi-12.org/current%20specification/SDI-

12_version1_3%20January%2026,%202013.pdf

3. Analog Devices - ADUC834 Data Sheet Rev A, 04/2003 - Disponível em:

http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADUC834.pdf

4. AN-1139: Understanding the Parallel Programming Protocol – Disponível em:

http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN-1139.pdf

5. AN-1074: Understanding the Serial Download Protocol (Formerly uC004) -

Disponível em: http://www.analog.com/static/imported-

files/application_notes/AN-1074.pdf

6. UC-018: Uses of the Time Interval Counter - Disponível em:

http://www.analog.com/static/imported-

files/application_notes/uC018_Uses_of_the_Time_Interval_Counter.pdf

7. UC-001: MicroConverter® 2C® Compatible Interface - Disponível em:

http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/uC001_-

_MicroConverter_I2C_Compatible_Interface.pdf

8. UC-007: User Download (ULOAD) Mode - Disponível em:


files/application_notes/uC007___ULOAD_Example_for_ADuC834__ADuC832.

pdf

9. AN-282: Fundamentals of Sampled Data Systems - Disponível em:


48

files/application_notes/604524360052208598727001151598293532572069742

59641368301086579520703792632610264805090AN282.pdf

10. UC-006: A 4-wire UART-to-PC Interface - Disponível em:


files/application_notes/uC006___A_4_wire_UART_to_PC_Interface.pdf

11. UC-008: Using the ADuC834 C-library - Disponível em:

http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/UC-008.pdf

12. UC-002: Developing in C with the Keil uVision2 IDE - Disponível em:


files/application_notes/uC002___Developing_in_C_with_the_Keil_uVision2_IDE

.pdf

13. UG-041 ADuC8xx Evaluation Kit Getting Started User Guide – Disponível

em: http://www.analog.com/static/imported-files/user_guides/UG-041.pdf

14. Digi m10 Satellite Modem Hardware Reference, 24 September 2009

ORBCOMM Messaging Services Description Rev_E

ORBCOMM Serial Specification Rev G

ORBCOMM System Overview Rev G

49

APÊNDICES

Apêndice 1 - Tabela com resultado do teste de transmissão de dados.

Hora Minuto Hora Minuto Hora Minuto Hora Minuto

16 2 2 22 6 2 4 2 - 10 2 1

16 3 3 22 6 - 4 3 2 10 3 2

16 4 1 22 6 - 4 4 1 10 4 0

16 5 2 22 6 2 4 5 1 10 5 1

17 2 2 23 7 2 5 2 3 11 2 3

17 3 3 23 7 1 5 3 2 11 3 3

17 4 1 23 7 0 5 4 2 11 4 2

17 5 1 23 7 4 5 5 4 11 5 3

18 2 3 0 8 3 6 2 2 12 2 3

18 3 4 0 8 3 6 3 4 12 3 6

18 4 2 0 8 2 6 4 3 12 4 8

18 5 5 0 8 1 6 5 2 12 5 5

19 2 2 1 9 2 7 2 1 13 2 1

19 3 1 1 9 2 7 3 2 13 3 0

19 4 2 1 9 2 7 4 2 13 4 0

19 5 3 1 9 6 7 5 3 13 5 1

20 2 2 2 10 2 8 2 3 14 2 2

20 3 2 2 10 3 8 3 2 14 3 3

20 4 3 2 10 3 8 4 2 14 4 -

20 5 4 2 10 1 8 5 1 14 5 -

21 2 3 3 11 0 9 2 0 15 2 3

21 3 2 3 11 0 9 3 0 15 3 3

21 4 2 3 11 1 9 4 1 15 4 3

21 5 1 3 11 1 9 5 3 15 5 4

Transmissão Latência

(minutos)


(minutos)


(minutos)


(minutos)

50

Apêndice 2 - Esquemático do projeto 1/4

51

Apêndice 3 - Esquemático do projeto 2/4

52

Apêndice 4 - Esquemático do circuito 3/4

53

Apêndice 5 - Esquemático do circuito 4/4

54

Apêndice 6 - PCB versão atual - Transmissor.

55

Apêndice 7 - PCB versão atual - Base

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