Chuveiro microcontrolado

Transcrição

1 Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO Etec JORGE STREET TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM ELETROELETRONICA Chuveiro microcontrolado Filipe José Carretero José Marcio S. Cavalcante Marcelo de Oliveira Olavo Ubirajara Silva Machado Professor Orientador Salomão Choueri Junior São Caetano do Sul / SP 2012

2 CHUVEIRO MICROCONTROLADO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como pré-requisito para obtenção do Diploma de Técnico em Eletroeletrônica. São Caetano do Sul / SP 2012

3 AGRADECIMENTOS Agradecemos primeiramente a Deus por nos abençoar neste projeto e também aos nossos familiares que nos apoiaram e também a todo corpo docente de professores que nos ajudam nesta realização.

4 RESUMO Automatizar um chuveiro elétrico usando um microcontrolador que irá processar todas suas funções e modernizar o chuveiro usando um sensor ótico para Liga/Desliga e controle de temperatura, assim tento um projeto totalmente prático. Palavras-chave: Sensor ótico, Microcontrolador, Chuveiro.

5 Lista de Figuras Pagina Figura 1-Pesquisa... 9 Figura 2-Custos... 9 Figura 3-Banho Figura 4-Relogio Figura 5-Meio Ambiente Figura 6-Comando Elétrico Figura 7-Placa eletronica em 3D Figura 8-Desenho da placa eletrônica Figura 9-Desenho elétrico Figura 10-Fluxograma Figura 11-Desenvolvimento Figura 12-Montagem Figura 13-Caixa Figura 14-Testes Figura 15-Placa Eletrônica Figura 16-Acabamentos Figura 17-Acabamentos Figura 18-Acabamentos Finais Figura 19-Acabamentos Finais Figura 20-Finalização do Projeto Figura 21-Adequação de Cabos Figura 22-finalizações... 30

6 Sumário 1 Introdução Tema e delimitação Objetivo Justificativa Metodologia Graficos de custos Fundação teórica Temporizadores Meio Ambiente Planejamento do projeto Comando eletrico Placa eletrônica Circuito eletrico da placa eletrônica software do microcontrolador fluxograma Desenvolvimento do projeto Montagem dos componentes Caixa para deposito de agua Testes do projeto Placa eletrônica Resultado obtido Detalhes Acabamentos Acabamentos finais Acabamentos finais (modificação) Acabamentos final (adequação) _ Resultado obtido (testes) Conclusão Referencia Apêndice... 33

7 1-Introdução Nosso projeto se trata de um chuveiro automatizado. O grupo se reuniu e pensamos em várias ideias, discutimos sobre custos e dificuldade dos projetos como mecânica, por exemplo. Então decidimos fazer o projeto do chuveiro que envolve a matéria do nosso curso como eletrônica de potência, sensores e microcontrolador. A ideia inicial foi de um único sensor controlar tanto o liga/desliga como também o controle de temperatura, este era nosso desafio ao longo do desenvolvimento deste projeto, pensamos em usar um clp para isso, mas pesquisamos preços e observamos que iria encarecer nosso projeto então resolvemos fazer com o microcontrolador, no caso mais barato. 1.2-Tema e delimitação. Chuveiro microcontrolado No projeto usaremos um microcontrolador para efetuar todas as funções de controle, tanto liga/desliga como controle de temperatura, para isto usamos um sensor ótico de proximidade. Então compramos um chuveiro integrado com eletrônica de potência junto com um potenciômetro analógico, então retiramos este potenciômetro e adaptamos um controle digital usando reles que será comandado pelo microcontrolador que já estará com sua programação, que será acionado pelo sensor. 1.3-Objetivos gerais e específicos(s) Controle do chuveiro Através de um único sensor realizará o controle de liga/desliga e também controle de temperatura. Isso se realizará desta forma: - com uma aproximação breve de um segundo, o chuveiro liga. - com uma aproximação durante três segundos a temperatura aumenta em cinco etapas, caso essa aproximação pare, a temperatura para de aumentar. - com outra aproximação de três segundos a temperatura diminui -com uma aproximação breve de um segundo, o chuveiro desliga. 7

8 1.4-Justificativa A justificativa de nosso projeto é a questão do custo e também porque envolve o conteúdo de nosso curso como eletrônica de potencia, microcontrolador, sensores, contadores e solenoides Metodologia Em pleno século XXI a população brasileira não é conscientizada sobre a importância da água. Parece incrível quando falamos que nosso planeta é 75% de água, mas todo esse recurso que parece incrível tem seus lados ruins, apenas 3% de toda essa água é potável, significando que temos muito pouco desse liquido que precisamos tanto para sobreviver. Com isso nosso grupo que cursa o 4 módulo de Eletroeletronica pensamos em fazer um projeto INOVADOR que estará ajudando o meio ambiente. O foco principal desse projeto é a economia de água, pois nos dias de hoje os brasileiros tem habito de ficar de 20 à 30 minutos no banho, sendo que órgãos ambientais aconselham apenas 10 min. Com uma base nesses dados podemos ver a eficiência de nosso projeto; em um banho de apenas dez minutos gastaria cerca de 90 litros de água¹, fazendo os cálculos o brasileiro gasta certa de 180 à 270 litros de água em um banho, sendo que existem pessoas que tomam dois até mais por dia. Conseguindo ver a eficiência de nosso projeto, decidimos fazer uma pesquisa de campo para sabermos a aceitação do público. 8

9 Figura 1 Como podemos ver a grande maioria aceitaria o projeto, mas boa parte não comprariam ele, em academias muitos donos se queixaram da quantidade de produto que teria que comprar, ai entramos em outro dilema o preço, nosso projeto tem como base o custo para venda de R$: 210,00 reais, sendo que um chuveiro comum sairia R$:100,00 reais. Figura 2 9

10 Previsão de custos. - Componentes mecânicos e diversos. Nomes: Preços: Solenoide R$: 50,00 Marceneiro R$: 80,00 Caixa Steck R$: 33,00 Tubos de meia R$: 1,00 4 metros de Cabos de 4mm R$: 4,00 Espelhos e Tomadas R$: 4,00 4 rodinhas R$: 2,00 Conexão de redução R$: 2,00 Válvula de meia profilt R$: 10,00 3 cotovelos de meia R$: 1,50 Engate flexível de meia R$: 5,50 Acabamento Final R$:17,50 Total R$:268,00 - Componentes Eletrônicos. Nomes: Preços: Sensor ótico pepperl+fuchs R$: 80,00 7 Leds R$:5,60 6 Relês Sun Hold Ras 1210 R$12,00 5 Resistores de 9K1 R$:0,25 7 Diodos Zenner R$:21,00 16 Resistores de 10K R$: 0,80 Microcontrolador PIC R$: 20,00 5 conectores de duas vias R$:4,00 1 conector de três vias R$:1,00 4 Diacs R$: 0,80 Buzzer R$: 11,00 2 capacitores R$:0,60 1 Potenciômetro R$: 2,50 2 Disjuntor de 40A R$: 10,00 Chuveiro Zagonel R$: 99,00 Total R$: 268,55 10

11 1.7 Fundamentação Teórica Chuveiros elétricos Figura 3- Banho Segundo pesquisas o chuveiro é responsável por 45%do consumo de energia de uma residência, e isto pode aumentar ainda mais por existirem chuveiros cada vez mais potentes,na década de 80,usava se chuveiros de 4400watts, hoje o mais simples usado é de 5500watts a 8000watts. Digamos que o consumo dobrou para cada residência, mas o problema maior é consumidores mal informados ou leigos no assunto, compram chuveiros mais potentes, substituindo o anterior danificado sem verificar cabos e disjuntores, os primeiros problemas começam a aparecerem, por exemplo, o disjuntor desarmar, contratam alguém que não entende do assunto que acaba substituindo este disjuntor por um de maior potência para não desarmar mais, e não substitui os cabos podendo causar aquecimento e também até incêndio na residência. Com o aumento de potência do chuveiro este consumo de energia elétrica pode aumentar de 10%a 15%a mais, resultando em prejuízos para o consumidor.. 11

12 1.8 - Temporizadores Figura 4 - Relógio Temporizador em chuveiro tem sido uma forma de diminuir o consumo de energia pela metade, também alvo de nosso projeto que tem o objetivo de economia tanto de água como energia elétrica. 12

13 1.9 Meio Ambiente FIGURA 5-Meio ambiente Nosso objetivo maior é a economia de aguá e energia elétrica,preservando com isso o meio ambiente. 13

14 2-Planejamento do projeto 2.1- Comando elétrico FIGURA 6- Comando elétrico 14

15 2.2-Placa eletrônica FIGURA 7- Placa eletrônica em 3D 15

16 FIGURA 8- Desenho da placa eletrônica 16

17 2.3-Circuito elétrico da placa eletrônica FIGURA 9- Desenho elétrico 17

18 2.4- Fluxograma Start Botão Precionado? Não Inicia Contador de Tempo para chuveiro Ligado (lê Ajuste) Sim Chuveiro Ligado Não Liga Chuveiro Sim Botão Precionado por mais de 1,5s Não Desliga Chuveiro -Cancela Temporização -Tempo Chuveiro=min Sim Última Operação Aumentou Temperatura? Não Aumento a Temperatura do Chuveiro Gradativamente Sim Diminui a Temperatura do Chuveiro Gradativamente Interrupt Chuveiro Ligado? Não Sim Contador do chuveiro Ligado Estourou? Não Sim Toca Buzzer por 5 segundos Finais Desliga o chuveiro Figura 10 - Fluxograma 18

19 2.5- Desenvolvimento do projeto. Figura 11 - Desenvolvimento O primeiro item do projeto foi à caixa de madeira feita por um marceneiro, esta foi dividida em duas partes para ser transportada e também adaptamos quatro rodinhas para locomover de um lugar para outro. 19

20 2.6- Montagem dos componentes Figura 12-Montagem Depois da caixa pronta fixou o motor de meio cavalo da Ferrari, montamos as tubulações de meia polegada junto com uma válvula, colocamos a solenoide de 220V para liberar a água, fixamos o chuveiro e montamos as partes elétricas junto com contator e tomadas para acionar o motor e a solenoide. 20

21 2.7- Caixa para depósito de água Figura 13-Caixa Esta caixa foi preparada para receber a água que cai do chuveiro, usamos uma caixa simples, aquela usada pelos pedreiros, pois as abas encaixavam se em nossa caixa. 21

22 2.8- Teste do projeto Figura 14-Teste Nessa etapa começamos os testes de vazão e pressão da bomba, tivemos que colocar redutor de pressão para que não caísse água para fora da caixa, e também para que água não passasse muito rápida pela resistência do chuveiro e assim não a aquecesse. 22

23 2.9-placa eletrônica Figura 15 - Placa eletrônica 1. Temporizador 2. Buzer 3. Microcontrolador pic 4. Leds 5. Relés 6. Conectores 23

24 3-Resultado obtido Figura 16 - Acabamentos Nessa etapa estávamos dando acabamento com massa corrida para tirar pequenas imperfeições da madeira. 24

25 3.1- Detalhes Figura 17- Acabamentos Nessa etapa o projeto já esta montado, testado e realizado todos os acabamentos. 25

26 3.2- Acabamento. Figura 18 - Acabamentos final No acabamento final em vez de pintarmos a madeira resolvemos usar papel colante, por ser mais prático e proteger a madeira de umidade, escolhemos a cor branca. 26

27 3.3- acabamentos finais Figura 19- Acabamento final Projeto finalizado 27

28 3.4- Acabamento Final (Modificação) Figura 20-Finalizações do projeto Nessa etapa resolvemos modificar a parte interna (fiação) resolvemos colocar uma canaleta para embutir os cabos. 28

29 3.5- acabamento final (adequação) FIGURA 21- Adequação de cabos 29

30 3.6- Resultado obtido (testes) FIGURA 22-Finalizações Nesta etapa final estávamos testando o projeto na bancada da escola, mas encontramos dificuldade no ponto de energia que ligamos, havia muita queda de tensão por motivo da potencia do chuveiro e o ponto encontrado, a bitola do cabo era de dois e meio, quando ligamos a bomba nem funcionou. A solução encontrada foi se informar com os professores de algum ponto que suportaria a potencia de 6,5 KVA encontramos um ponto na quadra diretamente do quadro de distribuição. Ligamos neste quadro e fizemos nossos testes que foram todos positivos. 30

31 4- Conclusão A ideia inicial do projeto era um chuveiro temporizado, mas os orientadores dos projetos acharam muito simples para projeto de fim de curso, a partir daí o grupo reuniu se para melhorar a ideia, o resultado é que além de ser temporizado adaptamos um sensor de proximidade, para ser acionado sem contato manual. O sensor será acionado desta forma: - com uma aproximação breve de um segundo, o chuveiro liga. - com uma aproximação durante três segundos a temperatura aumenta em cinco etapas, caso essa aproximação pare, a temperatura para de aumentar. - com outra aproximação de três segundos a temperatura diminui -com uma aproximação breve de um segundo, o chuveiro desliga. Dificuldade encontrada como fazer este controle? Clp muito caro, comando elétrico não deu certo. Decidimos fazer com o microcontrolador, que por sua vez foi mais fácil de programar e com o custo bem reduzido para o projeto. Este trabalho contribuiu para o relacionamento pessoal do grupo, e também para aplicar o conhecimento adquiridos em nossos empregos assim ganhando mais respeito e quem sabe um aumento de salário. Como já falamos no começo tudo que nós propusemos a desenvolver no projeto, que seria a de um único sensor controlar tanto o liga/desliga como a temperatura do chuveiro e também adaptar o temporizador: conseguimos assim atingir nosso objetivo em 100%. O melhoramento do projeto pode ser a diminuição da placa eletrônica para colocar internamente no chuveiro junto com a placa de eletrônica de potencia, ficando assim mais discreto e mais seguro. 31

32 5- Referências Ahmed Ashfaq - Eletrônica de potencia. Editora Prendice Hall. Rashid H. Muhammad - Eletrônica de potencia. Editora Macro. Eng. Cipeli Antonio Marco vicari, Eng.Sandrini Waldir João - Teoria e desenvolvimentos de projetos de circuito eletrônicos. Editora Erica 15 Edição. Mamed filho João - instalações elétricas industriais: 6º edição. Editora L.T.C 6 Edição. (colocar apostila, livros, artigos e sites consultados em ordem alfabética) Exemplo: SEVERINO, Antonio Joaquim. Metodologia do Trabalho Científico. São Paulo: Ed. Cortez,

33 6- Apêndice 33

34 34

35 35

36 36

37 37