Este documento descreve um projeto de automação para contar peças de diferentes tamanhos utilizando um Arduino DUE. O sistema permitirá controlar funções básicas como ligar/desligar a esteira, reiniciar a contagem e monitorar a quantidade de peças grandes, médias e pequenas por meio de um LCD. Todas as atividades poderão ser monitoradas via Bluetooth ou computador.
Este documento descreve um projeto de automação para contar peças de diferentes tamanhos utilizando um Arduino DUE. O sistema permitirá controlar funções básicas como ligar/desligar a esteira, reiniciar a contagem e monitorar a quantidade de peças grandes, médias e pequenas por meio de um LCD. Todas as atividades poderão ser monitoradas via Bluetooth ou computador.
Este documento descreve um projeto de automação para contar peças de diferentes tamanhos utilizando um Arduino DUE. O sistema permitirá controlar funções básicas como ligar/desligar a esteira, reiniciar a contagem e monitorar a quantidade de peças grandes, médias e pequenas por meio de um LCD. Todas as atividades poderão ser monitoradas via Bluetooth ou computador.
Este documento descreve um projeto de automação para contar peças de diferentes tamanhos utilizando um Arduino DUE. O sistema permitirá controlar funções básicas como ligar/desligar a esteira, reiniciar a contagem e monitorar a quantidade de peças grandes, médias e pequenas por meio de um LCD. Todas as atividades poderão ser monitoradas via Bluetooth ou computador.
O objetivo desse trabalho foi criar um sistema de automação para contagem de
peças de tamanhos diferentes, utilizando o Arduino DUE, onde poderão ser controladas funções básicas pelas teclas do LCD, como: Ligar/desligar a esteira, reiniciar contagem, monitorar via LCD quantidade de peças grandes , médias, pequenas, monitorar toda a atividade via comunicação rs232, por meio de celular utilizando o Bluetooth ou computador.
Palavras chave: Automação, Arduino.
Abstract
The aim of this study was to create an automation system for counting different sizes of parts using the Arduino DUE where basic functions can be controlled by the LCD keys , such as on / off the treadmill , restart count, with LCD monitor amount of large pieces , medium, small , monitor all communication activity via rS232 through mobile using Bluetooth or computer.
Keywords: Automation, Arduino.
INTRODUÇÃO
A automação industrial é o campo de estudo dos automatismos e a
interação entre eles, numa automação equipamentos elétricos e/ou mecânicos controlam seu sua própria sequencia de funcionamento praticamente sem a intervenção do homem, diferentemente da mecanização que consiste no uso de maquinas e atuadores para executar determinado trabalho substituindo o homem em determinadas tarefas. A ideia de criar um contador automatizado vem da necessidade de auxiliar empresas de logística como os correios para aferição de dados relacionados ao numero de pacotes que transitam com o fluxo de pacotes em determinado terminal, ou mesmo empresas de peças automotivas onde existe a necessidade de separação de peças numa eventual evolução do sistema demonstrado neste trabalho, o conceito apresentado tem por finalidade mostrar de forma geral como é possível otimizar um processo produtivo ou de logística por meio da automação industrial. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
O desenvolvimento do protótipo se deu por algumas etapas, a primeira etapa foi
verificada quais equipamentos seriam usados no trabalho, após essa verificação foram adquirido o kit arduino, shield LCD 16x2 keypad, sensor ultrasonico, modulo relé, relé de estado solido, modulo bluetooth, e motor dc 12V.
Arduino Due
Segundo McRoberts(2011, p.22). ”O Arduino é o que chamamos de plataforma
de computação física ou embarcada, ou seja, um sistema que pode interagir com seu ambiente por meio de hardware e software.”
O Arduino surgiu em 2005, na Itália, criado por um professor chamado
Massimo Banzi,que desejava ensinar a seus alunos um pouco de eletrônica e programação de dispositivos. Como seus alunos eram de um curso de design, ensiná-los eletrônica sem uma base construída não era uma tarefa simples. A inexistência de algo barato no mercado e que tivesse ferramentas poderosas, também dificultavam as ideias de Massimo. Devido a esses fatores, o professor, com o auxílio de David Cuartieles, decidiram criar sua própria placa, com a ajuda do aluno de Massimo, David Mellis, que ficou responsável por criar a linguagem de programação do Arduino. De acordo com BOEIRA( 2013)
A figura abaixo mostra o Arduino Due, o modelo mais avançado do mercado.
Arduino Uno (ARDUINO. CC 2013).
Características do Arduino Uno
Segundo o site oficial do produto (ARDUINO-1,2013).
-Microcontrolador: ATMEL 3X8E
-Tensão de operação: 3,3 v
-Tensão de Entrada (recomendada): 7-12V
-Tensão de Entrada (limites): 6-16V
-Pinos de entrada/ saídas digitais: 54 (12 podem fornecer saída PWM (Modulação por saída de Pulso))
-Pinos de entrada analógica: 12
-Corrente DC por pino de E/S: 800 mA
-Memória Flash: 512 KB
-SRAM: 96 KB
-Frequência de clock: 84 MHz
A figura abaixo mostra em detalhes as características do Arduino DUE:
(Reference design. Arduino.cc, 2013)
Com capacidade para aplicações de grande porte, e alta capacidade de
processamento, baixo consumo e número razoável de portas digitais e analógicas, o Arduino Due é uma grande ferramenta para vários tipos de aplicações inclusive para uma possível atualização e adequação do projeto poderá ser utilizado os pinos de reserva não havendo necessidade de uma eventual substituição. INTERFACE DE PROGRAMAÇÃO
O arduino possui uma interface de programação amigável, e comunicação com o
microcontrolador. Essa conexão é feita do computador com o arduino por cabo USB, assim é feito o upload de programas para o processador ATMEL 3X8E.
Arduino se programa em uma linguagem de alto nível semelhante a C/C++ e
geralmente tem os seguintes componentes para elaborar o algoritmo:
- Estruturas - Variáveis - Operadores booleanos, de comparação e aritméticos. - Estrutura de controle - Funções digitais e analógicas
Abaixo a figura da Interface de Programação:
(www.baixaki.com.br) Relé Shield
O rele shield fornece a maneira mais fácil de controlar dispositivos de alta tensão. O relé é um dispositivo eletromecânico ou não, com inúmeras aplicações possíveis em comutação de contatos elétricos. Servindo para ligar ou desligar dispositivos. É normal o relé estar ligado a dois circuitos elétricos. No caso do Relé eletromecânico, a comutação é realizada alimentando-se a bobina do mesmo. Quando uma corrente originada no primeiro circuito passa pela bobina, um campo eletromagnético é gerado, acionando o relé e possibilitando o funcionamento do segundo circuito. Sendo assim, uma das aplicabilidades do relé é utilizar-se de baixas correntes para o comando no primeiro circuito, protegendo o operador das possíveis altas correntes que irão circular no segundo circuito.
(http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Relay_Shield) Transceptor Bluetooth Para Arduino
Definição Bluetooth
Bluetooth é o nome dado à tecnologia de comunicação sem fio de que permite
transmissão de dados e arquivos de maneira rápida e segura através de aparelhos de telefone celular, notebooks, câmeras digitais, consoles de videogames digitais, impressoras, teclados, mouses e até fones de ouvido, entre outros equipamentos.
Como Funciona o Bluetooth
Este sistema utiliza uma frequência de rádio de onda curta, possui baixo alcance e consome pouca energia. Quando estão dentro do raio de alcance, os dispositivos podem ser encontrados independentemente de sua localização, permitindo até que estejam em ambientes diferentes, dependendo da sua potência para que isso ocorra. Classes de Bluetooth.
Existem três classes diferentes de Bluetooth, cada uma com potência e alcance diferentes:
• Classe 1: alcance de 100 metros / potência máxima de 100 mW (miliwatt).
• Classe 2: alcance de 10 metros / potência máxima de 2,5 mW. • Classe 3: alcance de 1 metro / potência máxima de 1 mW.(www.tecmundo.com.br,2014)
Características: • Protocolo Bluetooth: v2. 0+EDR • Frequência: 2.4GHz Banda ISM • Modulação: GFSK • Potência: ≤4dbm, Class. 2 • Sensibilidade: ≤-84dbm at 0.1% BER • Velocidade: Assíncrona: 2.1Mbps (Max) / 160 kbps, Síncrona: 1Mbps/1Mbps. • Segurança: Autenticação e criptografia • Tensão: +1,8 a +3,6Vcc 50mA • Temperatura de trabalho: -20°C ~+75° • Tipo de comunicação: USART - Serial RS232 nível TTL • Velocidade de comunicação: 9600 (padrão), mas pode ser configurado para: • 38400, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400,460800 Senha padrão: 1234 • Comandos: AT • Dimensões: 26.9mm x 13mm x 2.2 m (www.msseletronica.com,2014)
Modulo LCD shield keypad
Este modulo tem função de conectar o LCD ao arduino por meio de um shield (“escudo”) que liga os pinos do arduino ao LCD. A principal finalidade do shield Keypad é eliminar qualquer tipo de solda em placa de circuito impresso ou uso de proto-board no projeto deixando o projeto mais confiável e mais ergonômico.
A montagem do LCD deve ser feita de acordo com as especificações do (datasheet),
pois cada pino tem sua função determinada dentro do processador que faz todas a matemática dentro do LCD, o processador citado acima precisa de entrar em sincronismo com o arduino por isso deve ser ligado conforme as especificações dos pinos abaixo.
Sequencia de pinos e suas funções (FATECINO)
Shield LCD (www.vetco.net)
Na shield LCD os pinos do arduino que serão utilizados são (pino 9,8,4,5,6,7) sendo 9 e 8 para direcionar os caracteres na tela e 4,5,6,7 os pinos responsáveis pelos dados enviados para a tela.
Sensor ultrassônico HC-SR04
O sensor ultrassônico HC-SR04 será utilizado no projeto para medir a distancia do
ponto de medição até o topo do objeto aferindo assim seu tamanho para a contagem, o HC-SR04 detecta objetos a distancias entre 1cm e 200cm possibilitando ao projeto adequar-se a melhor condição e parâmetro do equipamento ou objeto a ser medido. Seu funcionamento é de simples compreensão mais ao mesmo tempo complexa no contexto da eletrônica, ele enviar um sinal ultrassônico que reflete na peça e retorna para o sensor permitindo que ele calcule a distancia da peça baseando se na velocidade do sinal (340m/s) e no tempo que o sinal leva do sensor até a peça e da peça até o sensor novamente é baseado na formula abaixo. DIST = (340M/S) X 2 TEMPO
Principio de funcionamento (FATECINO).
Pinagem do sensor ultrassônico
•VCC - alimentação de 5V TRIG - pino de gatilho (trigger) ECHO - pino de eco (echo) GND – terra
Sensor ultrassônico (meetarduino.wordpress.com)
Moto DC 12 Volts
Motores DC são especificados em varias categorias, de acordo com a forma de
produção do magnético e conforme o projeto de construção da armadura, no projeto de automação fora escolhido para função de movimentação da esteira um motor de corrente continua que atendesse principalmente o requisito de torque pois a preocupação neste caso era sobre o peso das peças não foi utilizado um motor de alto desempenho pois para demonstração de funcionamento o modelo TRS- 545RH/SH atende plenamente os requisitos do projeto
Motor TRS-545RH/SH (tsinymotor.com/uploads/140522/1-1405221PK2625.jpg)
Especificações (tsinymotor.com/uploads/allimg/140516/1_140516121739_1.jpg) Abaixo esta os dados técnicos que foram utilizados no projeto.
-Tensão de operação: 12- 34 Volts
-Tensão nominal: 12 Volts
-Rotação: 4200 rpm
-Corrente de trabalho: 0,63 A
-Torque: 12,5 mN/m
-Potencia: 4,36W
-escovas: 2 polos
Construção
Na fase inicial do projeto a maior dificuldade que fora encontrada esteve na
adaptação de cada peça do projeto sendo necessário aprender a utilizar cada um dos componentes do projeto (ex: shield relé, shield lcd keypad, shield bluetooth) no qual gerou algumas dificuldades pois o grupo estava exatamente aprendendo conceitos iniciais de programação no ambiente IDE do arduino.
Na segunda fase e talvez a mais difícil a fase de juntar todo o esquema inicialmente imaginado pelos integrantes do grupo nesta montagem do esquema previamente projetado a ideia foi ganhando sua forma e alguns itens saíram e outros componentes foram anexados ao projeto como por exemplo o shield de interface do LCD para o arduino e a incorporação do arduino Due ao invés do arduino MEGA que iria ser utilizado.
Na construção do programa criado para o projeto ouve quatro modificações finais
dado os acertos necessários para o bom funcionamento do equipamento e uma infinidade de erros foram corrigidos desde o inicio do projeto como adequação da pinos do arduino aferição das medidos das peças contadas. Com essas atualizações e correção de erros no programa inicial veio a ideia de inserir a comunicação via bluetooth pelo celular ideia que ainda esta em adaptação até o exato momento.
O processo de construção recebeu auxilio da empresa onde trabalho pois
forneceram material e equipamento para construção da estrutura de aço do projeto mas com o pouco conhecimento em mecânica foram gasto a maior parte do tem nesta etapa do processo. Abaixo esta o programa que ainda passara por modificações até o dia da apresentação do projeto.
Cronograma
Etapas Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
jul
ago Compra dos 20/01/15 materiais
Construção 21/02/15 programa
Montagem 14/03/15 elétrica
Testes 25/04/15
Correção de 02/05/15 02/06/15
falhas
Apresentação 26/06/15 Esquemático de funcionamento
O esquema acima tem a finalidade de mostrar a forma como as peças
interagem, neste caso o sensor ultrassônico lê um valor da altura o arduino manda a esteira parar e grava a altura recebida pelo sensor calcula o tamanho do objeto e enviar a informação na tela do LCD e via rs232 RX/TX para o computador ou celular, voltando a ligar a shield ele o motor e por consequência movimentando a esteira e dando continuidade ao processo onde tudo recomeça. CONCLUSÃO
Diante do enunciado apresentado podemos concluir que o desempenho será
satisfatório, tendo em vista os materiais de baixo custo utilizados. O aplicativo desenvolvido é intuitivo e fácil de usar. O artigo descreveu os conceitos fundamentais e materiais necessários para o desenvolvimento do projeto. O sistema como um todo teve o objetivo principal de mostrar o lado intuitivo do processo criativo que foi experimentado pelos colegas que fizeram parte deste projeto, mostrou também que nenhum projeto nasce pronto muito menos funciona instantaneamente, foi possível aprender que o projeto criado neste curso foi somente o começo do desenvolvimento profissional de cada um que participou desta criação, e por ultimo e mais importante que é possível automatizar de forma sistêmica qualquer processo industrial residencial ou comercial com a automação aprendida neste curso. REFERÊNCIAS BIBLIOFRAFICAS
