Computador de Bordo. Jeep Willys CJ3B ELE 0622 Instrumentação Eletrônica Docente: Luciano Fontes Cavalcanti

Transcrição

1 Computador de Bordo Jeep Willys CJ3B ELE 0622 Instrumentação Eletrônica Docente: Luciano Fontes Cavalcanti Discente: Walter Viana do Nascimento Gadelha wgadelha.ufrn@gmail.com

2 Objetivos Iniciais Desenvolver um computador de bordo para um jipe Willlys CJ3B 1954, contando com os seguintes dados: Temperatura no capô Temperatura ambiente Nível de combustível do tanque principal Nível de combustível do tanque auxiliar Luminosidade ambiente

3 Modelo genérico de um instrumento

4 Ciclo de Desenvolvimento Especificação Design Manutenção Desenvolvimento Programação Implementação

5 Especificação do instrumento Entes Físicos: Temperatura Luminosidade Nível Processamento do sinal: Microchip PIC 16F877A Interface Máquina-Homem: Display LCD Alfanumérico 16x2

6 Temperatura: LM35DZ Luminosidade: Sensores utilizados LDR (Light Dependent Resistor) Nível Combustível: Bóia de nível

7 LM35DZ Sensor de temperatura centígrado de precisão Alimentação: -0.2V a 35V Tensão de saída: -1.0V a 6V (10mV/ºC) Temperatura de operação: 0ºC a 100ºC Precisão: ±0.6 ºC a ±0.9 ºC Varia a tensão de acordo com a temperatura do encapsulamento (TO-92).

8 LDR (Light Dependent Resistor) Resistência: Boa intensidade luminosa: ~150Ω Baixa intensidade luminosa: ~15MΩ Varia a resistência de acordo com a intensidade luminosa em seu elemento condutor, em formato de serpentina.

9 Boia de nível Cronomac Jeep Willys: Tanque Cheio: ~10 Ω Meio Tanque: ~35 Ω Tanque Vazio: ~70 Ω Varia a resistência de acordo com o posicionamento da haste detentora de uma boia com densidade menor que a da água, para que haja flutuação.

10 Processamento do sinal Microchip PIC 16F877A Alimentação: 2.0V a 5.5V Memória de Programa: 14,7 KB Memória SRAM: 368 B Entradas/Saídas: 33 Canais AD: 8 (10 Bits) Linguagem de Programação: C++

11 Interface Homem-Máquina Display LCD Alfanumérico 16x2 Alimentação: 5V Luz de Fundo Azul Letras Brancas Padrão Hitachi HD44780

12 Estágio de desenvolvimento Código C++ desenvolvido: Tratamento dos dados convertidos; Comunicação com LCD; Simulações; Sistema em funcionamento; Avaliação do uso de conformadores: Aumento da precisão da medida de temperatura; Fontes de corrente encomendadas extraviadas; Adaptação com regulador de tensão LM7805; Criação de placa de circuito impresso;

13 Design A integração de todos os sensores e interface homem-máquina à unidade de processamento do sinal. Verificação de datasheet s e manuais de utilização dos dispositivos físicos, principalmente alimentação, entrada e saída;

14 Sistema integrado Simulação ISIS Proteus 7 Professional (Integração do instrumento)

15 Programação Para o processo de programação, foi utilizada inicialmente a ferramenta: MikroC (mikroelektronika) Porém devido incompatibilidade com a interface homem-máquina, foi substituída pela ferramenta: PCWH Compiler (CCS) A substituição demandou alteração em todo o código, sendo necessário aprendizado na nova ferramenta de desenvolvimento;

16 Interface PCWH

17 Implementação Para a implementação, era necessário gravar a programação no dispositivo de tratamento, para isso foi utilizada a ferramenta: PICKIT2 (Sure Electronics) O kit realiza uma gravação In-Circuit, sem a necessidade de remoção do PIC para uma placa de gravação.

18 PICkit 2

19 Testes em laboratório Após programar o micro controlador, foi necessário alimentá-lo e gerar um clock externo, o que foi realizado utilizando os seguintes dispositivos: LM7805 ( Regulador de tensão 5V ) Cristal oscilador ( 4 MHz ) Capacitores ( Uso com oscilador e regulador ) Para a integração com o restante do sistema, foi adquirido uma prot-o-board.

20 Testes em laboratório Oscilador 4MHz LM7805

21 Testes em laboratório Farol LDR Contraste LCD LM35DZ Master Reset Passar Medições Video

22 Temperatura A saída do sensor foi ligada diretamente à entrada do conversor analógico digital, com isso a precisão está em torno de: ºC Como a faixa de variação é, de certa maneira, extensa, a precisão não é o mais importante, mas sim a sua ordem de grandeza.

23 Luminosidade Com auxílio do LDR, foi criado um divisor de tensão, que tem sua tensão reduzida quando com baixa iluminação e tensão próxima a nominal quando com boa iluminação. É utilizado para o acionamento de um LED, que representaria um relé acionando o farol do veículo quando em situações de baixa luminosidade.

24 Boia de nível Foram realizadas medidas na boia de combustível do veículo, obtendo os seguintes resultados: Tanque Vazio: 82 Ω Meio Tanque: 45 Ω Tanque Cheio: 18 Ω O que evidencia uma relação inversa da resistência com o nível de combustível e com os valores próximos aos nominais.

25 Boia de nível Não foi implementada por impossibilidade na retirada do elemento sensor e indisponibilidade no mercado local e extravio das fontes de corrente que seriam utilizadas. Durante a última semana foram testadas alternativas às fontes de corrente em circuito integrado, sendo a mais viável o uso de um regulador de tensão:

26 Fonte de corrente Alternativa as fontes de corrente extraviadas: Simulação ISIS Proteus 7 Professional (Estabilidade da fonte de corrente)

27 Custos Preços (Unit) Quantidade PIC 16F877A R$ 13,00 1 LCD 16x2 Azul/Branco R$ 18,00 1 LM35DZ R$ 4,50 2 LDR R$ 3,00 1 Prot-o-board R$ 22,00 1 Outros R$ 1,60 16 TOTAL R$ 90,00

28 Conclusões Com o desenvolvimento do computador de bordo, pode-se notar a interdisciplinaridade que existe na criação e implementação de um instrumento eletrônico. As maiores dificuldades foram em relação a programação do micro controlador devido ser o contato inicial com tal dispositivo, que dispõe de muitas possibilidades em relação a utilização com instrumentos que não requerem muita velocidade entre suas medições.

29 Perspectivas Implementar as medidas de combustível; Finalizar placa de circuito impresso; Adquirir gravador; Verificar isolação a líquidos; Verificar possíveis melhorias de código; Instalar no veículo;

30 Walter Viana do Nascimento Gadelha