TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM ELETRÔNICA M.A.O

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1 Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO Etec JORGE STREET TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM ELETRÔNICA M.A.O Arnaldo Souza Santos Jr Felipe Sarmento de Araújo Gabriel Micke Felisberto Gustavo Catarino de Brito Rocky Bruno Gomes Maschian Professor Orientador: Salomão Choueri Junior São Caetano do Sul / SP 2014

2 M.A.O Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como pré-requisito para obtenção do Diploma de Técnico em Eletrônica. São Caetano do Sul / SP 2014

3 AGRADECIMENTOS Agradecemos aos professores: Eduardo Cesar Alves Cruz, Salomão Choueri Júnior, Cláudio Filipputti, Cristina de Moura Ramos, Luiz Carlos da Cunha e Silva e Alessandra Brito por nos aconselhar e auxiliar neste projeto, agradecemos também às pessoas que disponibilizaram o sensor flex, Anderson Costa e Cristiano Aragão. Agradecemos também, à escola, por disponibilizar espaços para a realização do projeto e por oferecer-nos o conhecimento necessário para o mesmo e para nossa formação.

4 RESUMO M.A.O (Múltiplo Acesso Otimizado), é um dispositivo que oferece facilidade na execução de tarefas, tudo isso através de uma tecnologia sem fio, proporcionando conforto e praticidade nesse controle, que inclui ligar eletrodomésticos apontando para este de uma forma simples e rápida. Palavras-chave: Acessibilidade; Comodidade; Eficiência.

5 LISTA DE FIGURAS Figura 1 LUVA Figura 2 Funcionamento do sensor flex Figura 3 Arduino Pro Mini Figura 4 Tabela Verdade Flip flop JK Figura 5 Esquema Elétrico TSOP Figura 6 Receptor infravermelho TSOP Figura 7 LED Emissor infravermelho Figura 8 Interface de potência Robocore Figura 9 Transistor BS170 MOSFET Figura 10 Esquema de terminais do Transistor BS170 MOSFET Figura 11 Diagrama em Blocos Figura 12 Fluxograma do Software Figura 13 Fluxograma do Processo Figura 14 Croqui do Projeto Figura 15 Cronograma do Projeto Figura 16 Testes da montagem do módulo Figura 17 Testes sem o sensor Flex... 25

6 Sumário INTRODUÇÃO FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Sensor Flex ( Resistivo ) Arduino Pro Mini Flip-Flop JK (CI 4027) Receptor Infravermelho (TSOP382) Emissor infravermelho (led infravermelho) Interface de potência Transistor BS Retificador de Tensão PLANEJAMENTO DO PROJETO Descrição de Funcionamento Estruturas do Hardware Fluxograma do Software Fluxograma do Processo Croqui/Desenho Cronograma Geral DESENVOLVIMENTO DO PROJETO Circuito Elétrico Programa RESULTADOS OBTIDOS CONCLUSÃO REFERÊNCIAS APÊNDICE A... 30

7 9 Introdução O projeto tem como objetivo realizar o controle de tarefas, no caso, ligar eletrodomésticos. Estas ações são pré-estabelecidas para a apresentação deste trabalho de conclusão de curso com um dispositivo, sem fios, confortável e inteligente. Tema e delimitação O projeto enquadra-se, não somente na área de domótica(automação residencial), mas também em qualquer situação, como um controle à distância, onde o usuário não, necessariamente, precisa estar operando diretamente, isto é, em contato com o dispositivo. Objetivos Substituir a operação manual por um controle automatizado à distância; Garantir acessibilidade a pessoas com deficiências físicas; Oferecer facilidade e acessibilidade na realização de tarefas estabelecidas pelo usuário Justificativa Fazer uso do conhecimento das teorias vistas ao longo desses anos e explorar componentes e matérias além do curso de Eletrônica integrado ao ensino médio, tendo a oportunidade de conhecer funções não vistas para a realização do projeto e, com isso, adquirir uma experiência maior nesta área.

8 10 Metodologia A pesquisa sobre esse tema será feita, baseada em estudos feitos em sites da internet, livros sobre o assunto, pesquisas em artigos, lojas específicas e mestres do ramo. Esta pesquisa será realizada focando nos componentes e suas funções, que foram pouco ou não estudadas durante o curso. Os componentes que já foram estudados serão revisados e suas aplicações serão feitas de acordo com o que o trabalho de conclusão de curso exige.

9 11 1 Fundamentação Teórica Trata-se de uma forma de acesso automático responsável por automatizar uma residência qualquer baseada em um sistema de controle diferenciado, algo prático que proporcione o bem estar de qualquer usuário. M.A.O é uma luva que, por meio de um sinal enviado, executa operações que facilitam o trabalho do usuário, comunicando-se com os módulos e realizando as devidas funções. Apresentando a tarefa de ligar algum aparelho da escolha do usuário, como por exemplo, eletrodomésticos. Figura 1 LUVA Para a implementação da luva utilizaram-se dispositivos e componentes específicos descritos a seguir :

10 Sensor Flex ( Resistivo ) É um resistor que varia sua resistência elétricade acordo com a distorção aplicada sobre ele. Quanto maior a deformação do componente, maior se torna sua resistência. E junto com um divisor de tensão essa variação de resistência levará a uma variação de tensão, e esta será responsável por identificar quando e como o movimento é feito. Figura 2 Funcionamento do sensor flex Arduino Pro Mini O arduino Pro Mini é um microcontrolador baseado no ATMEGA328, diferenciando-o pelo tamanho e aumentando a facilidade com que é instalada. O Arduino Pro Mini foi planejado para utilizá-lo em instalações semi-permanentes, pois o seu tamanho facilita o seu manuseio em projeto de pouca manutenção. O Arduino Pro Mini, em nosso projeto, ficará acoplado à luva, precisamente no pulso, para executar o programa que lhe foi inserido e de acordo com o que foi programado no Arduino (ATMEGA328), para a melhor realização deste projeto. Para os demais testes utilizamos o microcontrolador ATMEGA328 (Arduino), pois possui entrada e um cabo conector USB, e isso torna possível o trabalho pelo computador através do Software (Arduino) que programa o microcontrolador ATMEGA328 (Arduino) e, assim, passamos a programação para o Arduino Pro Mini.

11 13 Figura 3 Arduino Pro Mini Flip-Flop JK (CI 4027) Foi utilizada no projeto a seguinte operação de acordo com a tabela verdade:

12 14 Figura 4 Tabela Verdade Flip flop JK Levou-se em consideração a quarta linha da tabela verdade, onde as entradas J e K estão em nível alto e o Set e Reset estão em 0, invertendo, assim, o estado da saída Receptor Infravermelho (TSOP382) Este dispositivo apresenta, internamente, três componentes, um filtro Infravermelho responsável por atenuar a parte infravermelha que existe na luz artificial, um receptor responsável por receber o sinal infravermelho e um amplificador, amplificando o sinal. Nesta imagem, apresentam-se esses três componentes: Figura 5 Esquema Elétrico TSOP382

13 15 Figura 6 Receptor infravermelho TSOP Emissor infravermelho (led infravermelho) É um dispositivo onde Quando acionado enviará uma onda quadrada de 50khz para o transmissor bs170 canal N, incitando o led a comunicar-se de qualquer distância. Figura 7 LED Emissor infravermelho Interface de potência Este módulo pode ser usado em diversos projetos a fim de acionar cargas de até 7A ou 10A. Com isso pode-se controlar o acionamento de aparelhos que necessitam de uma corrente elevada. Este foi ligado em um eletrodoméstico, visto que possui saída padrão de 03 vias (VCC GND Sinal Digital), como existe um relé com bobina de 5v, para o seu acionamento.

14 16 Figura 8 Interface de potência Robocore Transistor BS170 Este transistor é um componente no qual uma pequena tensão modificará o nível de corrente na saída. Ele possui três terminais, o terminal Source(S), que ficará aterrado (GND), o terminal Gate (G) que recebe o pulso a ser modulado e o terminal Drain (D) que excitará o Emissor LED Infravermelho, aumentando assim o seu alcance, tornando-o maior que o original. Figura 9 Transistor BS170 MOSFET

15 17 Figura 10 Esquema de terminais do Transistor BS170 MOSFET Retificador de Tensão Este retificador de tensão é composto por um diodo 1N4001, ligado com um resistor de 10KΩ e um capacitor de 1µF em paralelo. Este circuito tem por objetivo transformar o sinal de vários pulsos em um único pulso, facilitando o funcionamento do módulo. O pulso retificado irá para o Clock do Flip-Flop JK para inverter o estado da saída.

16 18 2 Planejamento do Projeto Este capítulo apresentará toda a parte Elétrica e a parte de programação destinada ao funcionamento do projeto e apresentará também as tarefas que cada integrante do grupo executou ao longo do trabalho de conclusão de curso. 2.1 Descrição de Funcionamento O sistema atua da seguinte maneira: Ao receber um sinal do microcontrolador acoplado à luva (Arduíno Pro Mini), executa as tarefas conforme o programa. Esse sinal será enviado pela luva para o módulo de controle acoplado a cada equipamento apresentado, por meio de um emissor infravermelho. Quando o receptor infravermelho receber o sinal, o módulo de controle habilitará a execução das tarefas que precisarão de umainterface de potência e, assim,realizará a operação comandada pelo usuário. O módulo receberá o sinal infravermelho da luva através do receptor infravermelho que será responsável por receber esse sinal, filtrá-lo e amplificá-lo, o flip-flop JK inverterá o sinal da saída acionando o relé e, o relé, por sua vez ligará o que a pessoa preferir desde que seja acessível. 2.2 Estruturas do Hardware 1. Entrada Sensor Flex; 2. Saídas Módulos; Interface de Potência Receptor Infravermelho (TSOP382)

17 19 Diagrama em Blocos O diagrama em blocos foi feito da seguinte maneira: a partir do momento em que se dobra o dedo indicador, envia-se um comando através do microcontrolador para o emissor infravermelho e este se comunica com o receptor, que após ser filtrado e amplificado vai para o CI 4027 (Flip- Flop JK) e nele ocorre a inversão do estado da saída acionando assim, a interface de potência que ligará o eletrodoméstico. Figura 11 Diagrama em Blocos Pesquisa de Componentes/Tecnologias Sensor flex(1 unidade); ATMEGA328(Arduino Uno, Arduino Pro Mini); Transmissor e Receptor Infravermelho. Previsão de Custos (a unidade) Sensor Flex R$60,00 Arduino Pro Mini R$70,00 Receptor Infravermelho R$3,00 FlipFlop JK R$0,60 Componentes em Geral R$30,00

18 Fluxograma do Software O fluxograma, como mostrado na figura 15, começa com definição de variáveis presentes no circuito (o emissor infravermelho e o sensor Flex). Logo após, é feita a verificação se o usuário apontou, isso é feito de acordo com o valor de tensão medido no sensor flex( 0,4V para o dedo dobrado e 0,7V para o dedo esticado), assim o sinal modulado é mandado para o circuito de excitação do emissor e um pulso do led indicador e o processo se repete. Figura 12 Fluxograma do Software

19 Fluxograma do Processo Este fluxograma funciona da seguinte maneira: Ocorre a inicialização, depois o sensor flex indica se o dedo foi dobrado ou não de acordo com a tensão. Logo após, o emissor infravermelho enviará o sinal para o receptor e, nisto, o programa verificará se o módulo recebeu este sinal. E por último, o Flip Flop JK inverterá o estado da saída, fazendo com que acione a interface de potência que ligará o eletrodoméstico. Figura 13 Fluxograma do Processo

20 Croqui/Desenho O croqui deste projeto foi feito de acordo com a proposta do projeto e seu funcionamento, tendo em mente a localização do sensor Flex (que ficará ao longo do dedo indicador da luva), emissor LED Infravermelho( ficará na ponta do dedo indicador), o Arduino Pro Mini(que ficará atrás da palma da mão) e a bateria de 6V (que ficará ao lado do Arduino Pro Mini). Figura 14 Croqui do Projeto

21 Cronograma Geral O Cronograma Geral foi estruturado para a melhor organização das tarefas do projeto, facilitando o desenvolvimento do projeto e a sua conclusão. Figura 15 Cronograma do Projeto

22 24 3 Desenvolvimento do Projeto Durante o desenvolvimento do projeto, houve algumas dificuldades, como por exemplo, a demora em obter os sensores Flex e devido a isso, ocorreu um atraso na montagem e nos testes dos circuitos. Outra dificuldade foi as mudanças no projeto, pois ao montar o circuito precisou ser adequado à todas as funções prédefinidas pelo grupo, porém após testes só adequou-se à função de ligar o ventilador e acender a lâmpada. Nestes testes, utilizou-se o osciloscópio, para analisar a forma de onda do circuito e conferir alguns valores e construir um circuito modificando componentes de acordo com os resultados obtidos. Utilizou-se também, o software Arduino que nos proporcionou uma visão melhor do funcionamento do componente sensor Flex e na realização de testes com a programação. Figura 16 Testes da montagem do módulo

23 25 Figura 17 Testes sem o sensor Flex 3.1 Circuito Elétrico O circuito elétrico da luva é dividido em duas partes : o circuito do microcontrolador Arduino Pro mini e o circuito do Módulo. O circuito do microcontrolador atua da seguinte forma : quando se aponta para o módulo, ou seja,quando o dedo é dobrado o software faz a verificação e um LED ( acoplado ao Arduino Pro Mini) é ligado para identificar se houve a comunicação da luva com o módulo através do emissor LED Infravermelho e o receptor TSOP382. Já o circuito do módulo tem por objetivo ligar um eletrodoméstico através de uma interface de potência que junto com o Flip Flop JK( que inverte o estado da saída) e com o retificador de tensão (modulação) ligarão o eletrodoméstico sem dificuldades.veja o circuito completo na página 30.

24 Programa A realização do programa foi feita de acordo com o objetivo real da luva que é ao apontar com o dedo indicador o software faz a verificação se o sensor Flex dobrou ou não e manda o sinal para o emissor e outra verificação é feita onde pergunta-se se o recptor recebeu o sinal, se sim, inverte-se o estado da saída e liga o eletrodoméstico, se não, espera até o o receptor receber o sinal.o programa localiza-se na página 31

25 27 4 Resultados Obtidos O projeto obtido ficou da maneira que o grupo esperava, uma luva que ao apontar em direção ao receptor infravermelho, se comunica com o módulo e aciona o eletrodoméstico através da interface de potência, executando sua proposta inicial que é a praticidade e a simplicidade do processo. Houve alguns problemas durante a montagem do projeto e com o seu funcionamento, mas por fim, o projeto foi concluído da maneira esperada.

26 28 Conclusão Este Trabalho de Conclusão de Curso houve vários conflitos e agravantes que dificultaram a realização do projeto, e o grupo conseguiu resolver todos esses problemas que quase impediram a conclusão do trabalho. Estes problemas foram solucionados com reuniões, divisões de trabalhos corrigidas e o trabalho em equipe que o grupo apresentou ao decorrer do ano. Vários componentes que estão no projeto eram desconhecidos por parte do grupo que pesquisou e analisou o funcionamento destes e com isso, a contribuição se torna maior pelos conhecimentos de novos componentes e a relação de trabalho em equipe feito neste Trabalho de Conclusão de Curso.

27 29 Referências Laboratório de garagem (21 de Maio de 2012) Tutorial de como utilizar o sensor flex. Acesso em 15 de Maio de 2014, disponível em: Funcionamento do arduino pro mini. Acesso em 25 de Junho de 2014, disponível em: Logisim, Comportamento do Flip Flop JK. Acesso em 15 de Outubro de 2014, disponível em: Robocore, Descrição da Interface de Potência. Acesso em 19 de Outubro de 2014, Disponível em: Fairchildsemi (Março de 2010), Descrição do Transistor com efeito de campo. Acesso em 01 de Novembro de 2014, disponível em:

28 30 Apêndice A Circuito Elétrico

29 Programa 31