Projetos Eletrônica 1. CIn UFPE

Transcrição

1 Projetos Eletrônica 1 CIn UFPE

2 Objetivo: ( requisitos mínimo) Desenvolver um projeto experimental utilizando componentes de hardware e software, tendo como plataforma computacional o kit do Arduino. O projeto visa dar ao aluno familiaridade básica com componentes tipo transdutores de grandezas físicas, como temperatura, luminosidade; entender na prática conversão AD e DA; acionar sistemas de baixa potência através de buffers/drivers; desacoplar cargas de alta potência do sistema de processamento, etc. Desenvolvimento: Implementar um sistema de controle considerando o esquemático sugerido no projeto (ver figura 1). A equipe de projeto deve considerar: Os sensores devem ser acoplados aso seus microcontroladore (kit Arduino) através de um de seus conversores AD. Implemente o conversor DA (R-2R) de 4 bits (considere que o sistema funciona de 0 a +5V) Implementar o circuito acionador de um motor DC de baixa potência, com PWM,com ponte H. Implementar o sistema de acionamento e monitoração de sistema AC/220V/380V com desacoplamento apropriado. Considere que todos os leds e acionadores externos devem ser acoplados ao Arduíno a partir de um sistrema seguro. Comportamento do circuito: O sistema de alimentação de água é feita através de um poço/tanque. O tanque deve ser alimentado através de uma bomba d água (3 CV/ 220V, trífásica), que é acionada quando o tanque estiver a 20% de sua capacidade e o poço estiver com água. Um sistema de bóias informa ao sistema de controle quando a bomba deve ser acionada (AC/220V). A temperatura da estufa deve ser mantida entre na faixa de 18 a 30 o C. Se a temperatura descer abaixo do limite a mesma deve ser fechada. Se acima, o sistema de ventilação natural deverá ser ativado, abrindo-se as janelas laterais. A irrigação deve ser feita à noite, se a umidade do solo cair abaixo dos 30%. Um sistema ótico visual deverá indicar, na estufa, os níveis de sua operação: amarelo, temperatura muito baixa; verde operação normal; vermelho temperatura acima da normal. Caso não seja apossível controle um sinal sonoro deve ser acionado. Para os vegetais expostos, o sólo deve ser monitorado, também quanto a sua umidade. Sua irrigação deverá ser feita preferencialmente à noite, se necessário. Todo sistema de irrigação é feito através de um controle de gotejamento, por gravidade, controlado por uma chave solenóide DC. Quando em operação um sinalização visual(led vermelho)de ver ser acionado no local. Metodologia: Suponha que cada sistema sensor (na estufa e no campo) deve ser controlado por um kit arduíno através de um placa fotovoltáica. Estime a potência de todo o sistema sensor de controele e a capacidade da placa fotovoltáica. Suponha que cada sensor no tem um IP, e que todas as informações podem ser monitoradas/controlados a distância via uma rede sem fio, por um servidor/base operacional do sistema. Todos os cálculos do projeto devem ser entregues impressos ou escritos à mão, e serem apresentados durante sua apresentação/ demonstração, com toda a equipe presente. O esquemático de todo o projeto deve ser entregue em uma folha de cartolina branca devidamente identificado. Deverá ser entregue também cópias dos datasheets dos principais componentes utilizadas no projeto. Associado ao projeto, um relatório final deverá ser entregue, no modelo de um pedido de depósito de patente, a ser desenvolvido no SysPat (

3 Requisitos: Exemplo de sistemas de monitoração e controle Alarme sonoro Amplificador Sensores +5V Condicionador de sinal Temperatura ADC DAC R-2R Buffer/diver Acoplamento ótico Lâmpada de emergência +5V Luz ADC Arduíno PWM Bargraph vermelho amarelo verde Acionador (Ponte H) Motor DC +5V M PWM Projeto Eletrônica 1 CIn/UFPE (2018.1) Figura 1.

4 - Sensor de nível d água (bóia) A casa??? (plus) - Placas fotovoltáicas (DC) - Inversor (CD/AC) - Inserção energia na rede (AC) Placas fotovoltáicas Inversor (DC/AC) A estufa - Cobertura móvel (abre e fecha) - Sensor de temperatura - Sensor de umidade - Sensor de intensidade luminosa - Atuador de irrigação (motor DC) Inserção da energia elétrica na rede pública Requisitos: Sensores alimentados por bateria, carregadas através de placas fotovoltáicas Acoplamtento ótico para proteção de cargas AC de alta tensão. Cada nó da rede tem seu próprio IP Sistemas de monitoramento e controle remotos Plantio externo - Sensor de intensidade luminosa - Sensor de umidade - Sensor de temperatura Bomba com motor elétrico de 3CV - Bóia de monitoração

5 Componentes Componentes diponibilizados: Kit Arduino Amplificador Opercional LM 741 Inversor open colector LS7406 Acoplador ótico TIL 111 Leds Sirene Motor DC Relé Resistores diversos Transistor BC 547 Protoboard Fonte de alimentação

6 Transistores NPN - BC546

7 Transistor BD 137

8 Amplificador operacional - LM741 +Vcc LM741 Esquemático -Vcc Ajuste de offset

9 Acoplador ótico - TIL 111 I CEO = β CC.I R B V S V 2 β CC Inversor TTL coletor aberto LS 7406

10 LED Exemplo Led vermelho de 5 mm Product ID Angle 20 Package Color L2-0-R5TH20-1 5mm Peak Wavelength in nm 630 Luminous Intensity Max Forward Current Max Forward Current Pulse Forward Voltage Max Reverse Voltage Power Dissipation Operating Temp Soldering Temp Max Reverse Current 10000mcd 20mA 30mA 150mA for <= 0.1ms, duty <= 1/10 2.2V typ. 2.8V 20mA 5V 120mW -40 to +85 C 260 C for 5 secs 10uA

11 Resistores