Trabalho apresentado como exigência parcial para obtenção do certificado de conclusão do curso técnico de Mecatrônica Integrado da ETEC JORGE STREET.

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1 ETEC JORGE STREET CENTRO PAULA SOUZA Allan Soares dos Santos Gerson Guimarães Guilherme Moura Rodrigues Gustavo Corado de Gois Lucas Emanoel Brandão Pietro Pessona GELATA SÃO CAETANO 2015

2 Allan Soares dos Santos Gerson Guimarães Guilherme Moura Rodrigues Gustavo Corado de Gois Lucas Emanoel Brandão Pietro Pessona GELATA Trabalho apresentado como exigência parcial para obtenção do certificado de conclusão do curso técnico de Mecatrônica Integrado da ETEC JORGE STREET. Orientador: Profº Ms. Ricardo Arroio. SÃO CAETANO, SÃO PAULO NOVEMBRO de

3 TERMO DE APROVAÇÃO ETEC JORGE STREET CURSO TECNICO DE MECATRONICA INTEGRADO AO ENSINO MÉDIO GELATA MONOGRAFIA PARA OBTENÇÃO DO CERTIFICADO DE CONCLUSÃO DO CURSO TECNICO DE MECATRONICA INTEGRADO AO ENSINO MÉDIO SÃO CAETANO DO SUL, NOVEMBRO

4 DEDICATÓRIA Aos Familiares dos integrantes do grupo que deram todo suporte necessário para a realização do projeto e aos Professores que nos capacitaram a realizar o projeto. E que jamais deixaram de nos incentivar, por menor que fosse a contribuição. Que sempre souberam que a única forma de conhecer é descobrir, e que fazer descobrir é a única forma de ensinar. 4

5 AGRADECIMENTOS A realização deste trabalho só foi possível graças à colaboração direta ou indireta de muitas pessoas. Manifestamos nossa gratidão a todas elas e de forma particular, aos professores orientadores Ricardo Arroio, Carlos Marcelo e Salomão, aos colegas de classe que sempre se dispuseram a ajudar com o que fosse possível, aos pais de todos, os integrantes do grupo que ajudaram com apoio para o desenvolvimento prático e teórico do projeto, bem como, seus custos, a Dian Cley, proprietário da loja Ibitirama Parts que forneceu sem custo algum, componentes utilizados no projeto. 5

6 RESUMO O projeto que foi desenvolvido pelo grupo durante o ano, traz um método que é pouco utilizado no meio de aplicação escolhida. A pastilha de peltier, que é o foco do projeto, é muito utilizada na refrigeração de água em filtros caseiros e, em alguns casos, pode ser utilizada de maneira contraria a sua função principal. Para isso basta que a alimentação tenha a corrente invertida e desta forma aquecendo o lado em questão. No trabalho a pastilha de peltier é utilizada para refrigerar um ambiente fechado dentro de um carro para manter líquidos em temperaturas agradáveis, e assim, proporcionar um conforto para os passageiros do veiculo que não se tinha anteriormente. Outro ponto sobre o projeto que deve ser exaltado, é que, toda a alimentação necessária é obtida a partir da bateria do carro, sem prejudicar o seu funcionamento, mantendo assim todas as outras funções exercidas. 6

7 SUMÁRIO AGRADECIMENTOS... 5 RESUMO... 6 SUMÁRIO... 7 INTRODUÇÃO PELTIER Quem Foi Peltier? Efeito Peltier Pastilha De Peltier ALIMENTAÇÃO MICROCONTROLADOR 8051 E LCD SENSORES DS FLUXOGRAMA CRONOGRAMA E PLANILHA DE CUSTO ENSAIOS PROGRAMAÇÃO MONTAGEM CONSIDERAÇÕES FINAIS CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

8 INTRODUÇÃO No inicio do ano, o grupo teve dificuldades em escolher o projeto, o primeiro projeto a ser analisado foi o estacionamento vertical, que foi descartado por apresentar um alto custo, e um nível de dificuldade muito alto, já que o grupo teria de buscar conhecimento não adquirido em aula, que exigia pesquisa de campo que demanda tempo não disponível. do Gelata. Por fim o grupo conheceu a pastilha de Peltier, de onde surgiu a ideia O GELATA consiste no uso da pastilha de Peltier para o resfriamento de uma lata de 350 ou 269 ml, cujo projeto foi escolhido por apresentar um nível de dificuldade média e uma aplicação direta no mercado automobilístico, por meio da adaptação do sistema em um painel automotivo. Outra aplicação comercial para a pastilha utilizada no projeto é o módulo de resfriamento de filtros de água e bebedouros. O Projeto engloba conhecimentos da área eletrônica, e da área mecânica na parte estrutural. 8

9 1 PELTIER 1.1 Quem Foi Peltier? Jean Charles Athanase Peltier nasceu em 22 de Fevereiro de 1785 em Ham na França e faleceu em 27 de Outubro de 1845, trabalhava como relojoeiro porem com 30 anos retirou-se dessa atividade para focar nas pesquisas no campo físico. Em 1834 ele descobriu o efeito peltier, tendo como base para suas pesquisas o efeito seebeck que foi descoberto em 1821 por Thomas Johann Seebeck. Esse efeito trabalha com a geração de eletricidade a partir da diferença de temperaturas, o oposto do efeito peltier que libera calor pela diferença de potencial encontrada. É usual aos livros científicos se referirem a ambos os efeitos como duas faces de um mesmo fenômeno denominado de efeito Peltier-Seebeck

10 1.2 Efeito Peltier O efeito consiste no fenômeno de libertação ou absorção de calor, juntando dois metais ou semicondutores diferentes, produzido uma corrente elétrica através deles. Este efeito ocorre por causa da existência de uma força eletromotriz no conjunto, originada pela diferente composição de cada um dos lados da junção. Os primeiros metais descobertos para esse fenômeno foram o bismuto e o cobre, com a corrente deslocando-se do bismuto para o cobre a temperatura aumenta. Se o sentido da corrente é invertido a temperatura diminui. Assim, a quantidade de calor trocada depende do tipo de materiais utilizados e da direção da corrente. A natureza da mudança (libertação ou absorção de calor) depende do sentido da corrente. A voltagem aplicada aos pólos de dois materiais distintos cria uma diferença de temperatura. A pastilha de Peltier conterá uma série de elementos semicondutores do tipo-p e tipo-n, agrupados como pares (ver Figura 1), que agirão como condutores dissimilares. 10

11 Essa série de elementos é soldada entre duas placas cerâmicas, eletricamente em série e termicamente em paralelo. Quando uma corrente DC passa por um ou mais pares de elementos de tipo-n a tipo-p, há uma redução na temperatura da junta ("lado frio"), resultando em uma absorção do calor do ambiente. Este calor é transferido pela pastilha por transporte de elétrons e emitido no outro lado ("quente") via elétrons que movem de um estado alto para um estado baixo (ver Figura 2). A capacidade de bombeamento de calor de um refreador é proporcional à corrente e o número de pares de elementos tipo-n e tipo-p. 11

12 1.3 Pastilha De Peltier Módulos Peltier, também é chamada de pastilhas termoelétricas que são pequenas unidades de que utilizam tecnologia de matéria condensada para operarem como bombas de calor. Uma unidade típica tem espessura de alguns milímetros e forma quadrada (e.g. 4x40x40 mm). Esses módulos são essencialmente feitos com duas placas de cerâmicas, no qual, há pequenos cubos de Bi2Te3 (telureto de bismuto). 12

13 2 ALIMENTAÇÃO A alimentação do projeto se baseia em uma bateria automotiva simples da marca Cral 12V - 60Ah - RC:90min CCA:400. Regulamentada pela ABNT NBR 15914/

14 3 MICROCONTROLADOR 8051 E LCD Um microcontrolador é um componente que tem, num único chip, além de uma CPU, elementos tais como memórias ROM e RAM, temporizadores/contadores, PWM, conversor AD, canais de comunicação e conversores analógico-digitais. Esta característica diferencia os sistemas baseados em microcontroladores daqueles baseados em microprocessadores, onde normalmente se utilizam vários componentes para implementar essas funções. Com isso, os microcontroladores permitem a implementação de sistemas mais compactos e baratos do que aqueles baseados em microprocessadores. Para executar a programação do projeto o grupo optou por utilizar os quites de LCD e do microcontrolador 8051 por alguns motivos principais. O primeiro motivo é o conhecimento sobre ambos que o grupo adquiriu durante o curso. Como segundo motivo o baixo custo e a facilidade de acesso aos componentes já que podem ser encontrados no bazar da escola. Além disso, os componentes escolhidos apresentam características que suprem todas as necessidades do projeto. 14

15 LCD mostrando funcionamento do programa (sem DS1620) 15

16 Microcontrolador 8051 Microcontrolador 8051 e LCD 16