modelo de monografia - jardineira
DESCRIPTION
Prototipo de jardineira automatizadaTRANSCRIPT
FACULDADE ANHANGUERA DE SÃO CAETANO DO SUL
Aretha Prieto
José Marcio
Marcos Souza
Patrick Silva
Wilton Campos
Jardineira AutomatizadaJardineira Automatizada
SÃO CAETANO DO SUL
2010
FACULDADE ANHANGUERA DE SÃO CAETANO DO SUL
Aretha Prieto
José Marcio
Marcos Souza
Patrick Silva
Wilton Campos
Jardineira AutomatizadaJardineira Automatizada
Monografia apresentada à Faculdade
Anhanguera de São Caetano do Sul.
Área de concentração:
Tecnologia em Eletrônica Industrial
Orientador:
Profª Paulo Cesar Correa
SÃO CAETANO DO SUL
2010
Dedicamos este trabalho a nossos
familiares que sempre nos apoiaram.
AGRADECIMENTOS
A Deus, pelas nossas vidas.
Aos professores da Faculdade Anhanguera de São Caetano do Sul pelo apoio
e dedicação.
À empresa Irbas Ltda. pela doação do material para a confecção da
Jardineira.
A todos que de alguma forma contribuíram para o desenvolvimento deste
trabalho, o nosso sincero agradecimento.
“Aprendi que um homem só tem o direito
de olhar um outro de cima para baixo para
ajudá-lo a levantar-se”.
Gabriel Garcia Marquez
RESUMO
Este trabalho apresenta a confecção de uma jardineira automatizada.
O objetivo do projeto é criar espécies de plantas onde o ambiente não é
propicio para cultivo das mesmas, sejam elas plantas que necessitam de pleno sol
ou as de meia sombra.
Através de um sistema de reconhecimento da luz solar, a esteira irá a favor
ou contra a incidência solar dependendo apenas da necessidade da planta. Há
também o sistema de irrigação automatizado, propiciando água na medida certa
para a planta.
No capítulo 2 é apresentado a base cientifíca para realização do projeto, onde
será observado incidência solar, movimento do planeta Terra, assim como as
estações do ano.
O capítulo 3 apresenta as idéias iniciais com o método Brainstorming.
O capítulo 4 apresenta a montagem e considerações gerais.
ABSTRACT
This paper presents the construction of an automated bib.
The project goal is to create plant species where the environment is not conducive to
growing them. Whether they are plants that need full sun or half shade.
Through a system of recognition of sunlight, the treadmill will for or against the
sunlight depending only on the needs of the plant. There is also the automated
irrigation system, providing the right amount of water to the plant.
In chapter 2 we describe the scientific basis for implementing the project, which will
be seen sunlight, the movement of planet Earth, as well as their seasons.
Chapter 3 presents the initial ideas to the brainstorming method.
The fourth chapter presents the assembly and general considerations.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Rotação do planeta Terra..........................................................................17
Figura 2 - Translação do planeta Terra.....................................................................17
Figura 3 - Estações do ano........................................................................................18
Figura 4 - eixo do motor.............................................................................................19
Figura 5 - Estator.......................................................................................................20
Figura 6 - Ligação do motor.......................................................................................24
Figura 7 - Funcionamento do motor de passo...........................................................25
Figura 8 - Micro Motor de passo................................................................................31
Figura 9 - Controle por computador...........................................................................32
Figura 10 - Micro Motor de Passo ligado em um telescópio......................................33
Figura 11 - Tira de matéria termo retrátil...................................................................36
Figura 12 - base para o vaso de planta.....................................................................37
Figura 13 - Caixa de transmissão com motor acoplado.............................................37
Figura 14 - Carenagem inferior..................................................................................39
Figura 15 - Carenagem do suporte de eixo traseiro..................................................39
Figura 16 - Carenagem externa.................................................................................40
Figura 17 - Carenagem do suporte de eixo mais transmissão..................................40
Figura 18 - Suporte do eixo traseiro..........................................................................41
Figura 19 - Motor de passo fixado no suporte do eixo frontal mais transmissão.......41
Figura 20 - Guia de fixação das carenagens.............................................................42
Figura 21 - Rolamento de roletes dos eixos..............................................................42
Figura 22 - Eixo e rolamentos de rolete.....................................................................43
Figura 23 - Drive 3540i..............................................................................................43
Figura 24 - Conjunto de transmissão e suporte do eixo dianteiro .............................44
Figura 25 - Junção entre suporte dianteiro e traseiro................................................45
Figura 26 - Suporte traseiro com eixo e rolamentos de rolete...................................45
Figura 27 - Montagem da carenagem inferior............................................................46
Figura 28 - Montagem das guias de sustentação das carenagens externas.............46
Figura 29 - Montagem das guias de sustentação das carenagens externas.............47
Figura 30 – Montagem da carenagem do suporte traseiro........................................47
Figura 31 - Montagem da carenagem do suporte dianteiro.......................................48
Figura 32 - Montagem da carenagem externa...........................................................48
Figura 33 - Jardineira montada..................................................................................49
Figura 34 - Painel de variáveis do programa.............................................................50
Figura 35 - Programa da jardineira automatizada......................................................51
Figura 36 - Circuito do sensor de luminosidade.........................................................51
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO...................................................................................................14
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..............................................................................15
2.1.Plantas e luminosidade......................................................................................15
2.2. O movimento do planeta terra ........................................................................17
2.3. Motor de passo..................................................................................................19
2.4. Definição para motores de passo....................................................................19
2.5. Parâmetros importantes ..................................................................................21
2.6. Tipos de motores de passo..............................................................................23
2.7. Estados e funcionamento de motores de passo............................................24
2.8. Aplicações com motor de passo.....................................................................31
3. IDÉIAS INICIAIS ................................................................................................34
4. DESENVOLVIMENTO........................................................................................36
4.1. Planejamento.................................................................................................36
4.2. Lista de materiais..........................................................................................38
4.3. Montagem das peças....................................................................................44
4.4. Programação do drive 3540i.........................................................................50
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS...............................................................................52
6. ANEXOS............................................................................................................53
Anexo 1- Manual de programação do Driver ........................................................5
3Anexo 2- Manual do Driver......................................................................................55
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 54
14
1. INTRODUÇÃO
Esta monografia tem como objetivo descrever todas as etapas de projeto,
desenvolvimento e confecção de uma jardineira automatizada utilizando recursos
para monitorar a intensidade luminosa.
Para a escolha desse projeto o grupo utilizou o método de Brainstorming que
consiste em analisar 3 idéias de projeto levando em consideração alguns critérios
que serão descritos nesta monografia de forma detalhada mostrando o porquê da
escolha do projeto apresentado.
.Após a escolha do projeto, a próxima etapa foi pesquisar sobre os materiais
adequados, a quantidade e o preço de alguns componentes,
Para a montagem o grupo seguiu algumas etapas de construção básicas
como o circuito de monitoramento, a fixação do motor de passo, fixação do driver
controlador e toda a carenagem.
Ao termino da montagem foram feitos alguns testes para verificar possíveis
pontos falhos tanto na montagem quanto no programa de acionamento do motor de
passo.
A seguir será apresentado algumas informações importantes que foram
pesquisadas para dar início ao projeto, descrever todos os processos de construção,
montagem e considerações finais.
A seguir, são descritos o processo de desenvolvimento e construção da
jardineira automatizada, as normas do projeto de pesquisa, bem como as
considerações finais.
15
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. Plantas e Luminosidade
Água e luz é obviamente de toda importância a vida e beleza de qualquer
planta. A intensidade luminosa mínima que uma planta necessita varia de 700 a 1
000 lux, porém, muitas plantas não têm seu metabolismo ativo enquanto a
luminosidade não atinge 10 000 lux. Um dia nublado, com nuvens baixas, pode ter a
luminosidade de 400 a 500 lux. Um dia ensolarado a luminosidade chega a 90 000
lux.
As plantas se desenvolverão melhor, se estiverem em uma situação próxima
àquela experimentada em seu habitat natural, o qual se adaptou durante milhares de
anos. Pelo tipo de folha - órgão que sempre busca a luz, pode-se saber qual a
luminosidade necessária visualizando as folhas (existem exceções).
Folhas carnosas ou com espinhos: pleno sol. Exemplos: Cactos,
suculentas, Sanseveria ., flor-de-maio, Euforbiáceas.
Folhas coriáceas: Muita luz sem nada de sol. Exemplo: Flor - de cera;
Folhas pequenas: sol. Exemplo: Asparagus .;
Folhas grandes: meia-sombra e sombra: Monstera , Filodendro,
antúrio;
Folhas coloridas: Meia-sombra e sombra. Exemplo: Marantas
(Calathea), begônias.
Folhas variegadas: Muitas apreciam apenas a meia-sombra, evitando o
sol pleno. Exemplo: Heras;
16
Tabela 1: Relação de Lux
Posição do sol Descrição Luminosidade
SOL PLENOO dia inteiro com iluminação solar
direta:
Acima de 90000 á 20000 lux
MEIA SOMBRA
Variando de iluminação de poucas
horas na parte da manhã e mais
algumas poucas horas de iluminação na parte
da tarde.
Variando de 5000 á 2000 lux;
SOMBRASombra: Iluminação
indireta. De 250 á 500 lux.
17
2.2. O Movimento do Planeta Terra
O movimento da terra em torno do seu próprio eixo é chamado de rotação,
este período de rotação é de um dia, isto é, 24 horas. Isso quer dizer que a Terra
demora 1 dia para completar uma volta em torno de si mesma.
O movimento de rotação da Terra explica a existência dos dias e das noites.
Figura 1 – Rotação do planeta Terra
Já o movimento da Terra em torno do Sol é chamado de translação.
O tempo que a Terra demora a dar uma volta completa em volta do Sol é de
aproximadamente um ano, mas precisamente 365 dias e 6 horas, é por isso que de
quatro em quatro anos, existe um ano com um dia a mais no calendário, sempre o
último de Fevereiro. Esses anos são chamados bissextos.
Observem nesta imagem os movimentos de rotação e translação da Terra.
Figura 2 – Translação do planeta Terra
18
È de conhecimento que os vários meses do ano têm climas diferentes, devido
às estações do ano, Primavera, Verão, Outono e Inverno.
No Verão, está mais quente e no Inverno mais frio. Mas o Verão e o Inverno ocorrem
em épocas diferentes do ano no hemisfério Norte e no hemisfério Sul, pois a Terra
mantém sempre a mesma inclinação enquanto gira em torno do Sol. No hemisfério
Norte, o Verão vai de 21 de Junho a 23 de Setembro e o Inverno de 21 de
Dezembro a 21 de Março. Mas, no hemisfério Sul, o Verão vai de 21 de Dezembro a
21 de Março e o Inverno de 21 de Junho a 23 de Setembro.
O mesmo acontece com as outras estações, quando é primavera em um hemisfério,
no outro é outono.
Figura 3 – Estações do ano
19
2.3 Motor de Passo
O motor de passo é um transdutor que converte energia elétrica em
movimento controlado através de pulsos, o que possibilita o deslocamento por
passo, onde passo é o menor deslocamento angular.
Com o passar dos anos houve um aumento na popularidade deste motor,
principalmente pelo seu tamanho e custo reduzidos e também a total adaptação por
controles digitais. Outra vantagem do motor de passos em relação aos outros
motores é a estabilidade. Para se obter uma rotação específica de certo grau, é
necessário calcular o número de rotação por pulsos o que possibilita uma boa
precisão no movimento .
Os antigos motores passavam do ponto e, para voltar, precisavam da realimentação
negativa. Por não girar por passos a inércia destes é maior e assim são mais
instáveis.
2.4 Definições para Motores a Passo
Antes da explicação sobre os tipos de motores e o funcionamento em si, é
necessário a definição de algumas outras expressões a fim de tornar o texto mais
claro.
Rotor = É denominado rotor o conjunto eixo-imã que rodam solidariamente na parte
móvel do motor .
Estator = Define-se como estator a trave fixa onde as bobinas são enroladas.
Abaixo segue uma figura onde pode se ver as partes mencionadas (o rotor à
esquerda e o estator à direita) .
Figura 4 - eixo do motor
20
Figura 5 – Estator
21
2.5 Parâmetros Importantes
Graus por Passo = sem dúvida a característica mais importante ao se escolher
o motor, o número de graus por passo está intimamente vinculado com o número de
passos por volta. Os valores mais comuns para esta característica, também referida
como resolution, são 0.72,1.8, 3.6, 7.5, 15 e até 90 graus.
Momento de Frenagem = momento máximo com o rotor bloqueado, sem
perda de passos.
.
Momento (Torque) = efeito rotativo de uma força , medindo a partir do
produto da mesma pela distância perpendicular até o ponto em que ela atua partindo
de sua linha de ação.
.
Taxa de Andamento = regime de operação atingido após uma aceleração
suave.
Momento de Inércia = medida da resistência mecânica oferecida por um
corpo à aceleração angular
.
Auto-Indutância = determina a magnitude da corrente média em regimes
pesados de operação, de acordo com o tipo de enrolamento do estator: relaciona o
fluxo magnético com as correntes que o produzem
.
Resistências Ôhmicas = determina a magnitude da corrente do estator com
o rotor parado.
Corrente máxima do estator = determinada pela bitola do fio empregado nos
enrolamentos.
22
"Holding Torque" = é mínima potência para fazer o motor mudar de posição
parada.
Torque Residual = é a resultante de todos os fluxos magnético presente nos
pólos do estator.
.
Resposta de Passo = é tempo que o motor gasta para executar o comando.
Ressonância = como todo material, o motor de passos tem sua freqüência
natural. Quando o motor gira com uma freqüência igual a sua, ele começa a oscilar e
a perder passos.
.
Tensão de trabalho = normalmente impresso no próprio chassi do motor, a
tensão em que trabalha o motor é fundamental na obtenção do torque do
componente. Tensões acima do estipulado pelo fabricante em seu datasheet
costumam aumentar o torque do motor, porém, tal procedimento resulta na
diminuição da vida útil do mesmo. Destaca-se que a tensão de trabalho do motor
não necessariamente deve ser a tensão utilizada na lógica do circuito. Os valores
normalmente encontrados variam de +5V à +48V.
23
2.6 Tipos de Motores de Passo
Relutância Variável = Apresenta um rotor com muitas polaridades
construídas a partir de ferro doce, apresenta também em estator laminado. Por não
possuir imã, quando energizado apresenta torque estático nulo. Tendo assim baixa
inércia de rotor não pode ser utilizado como carga inercial grande.
Imã Permanente = Apresenta um rotor de material alnico ou ferrite e é
magnetizado radialmente devido a isto o torque estático não é nulo.
Híbridos = É uma mistura dos dois anteriores e apresenta rotor e estator
multidentados . O rotor é de imã permanente e magnetizado axialmente. Apresenta
grande precisão (3%), boa relação torque/tamanho e ângulos pequenos (0,9 e 1,8
graus). Para que o rotor avance um passo é necessário que a polaridade magnética
de um dente do estator se alinha com a polaridade magnética oposta de um dente
do rotor.
24
2.7 Estados e funcionamento de motores de passo
Normalmente os motores de passo são projetados com enrolamento de
estator polifásico o que não foge muito dos demais motores. O número de pólos é
determinado pelo passo angular desejado por pulsos de entrada. Os motores de
passo têm alimentação externa. Conforme os pulsos na entrada do circuito de
alimentação, este oferece correntes aos enrolamentos certos para fornecer o
deslocamento desejado, como veremos em breve.
E apresentado agora, mais um pouco sobre motores com imã permanente. Além do
número de fases do motor, existe outra subdivisão entre estes componentes, a sua
polaridade.
Motores de passo de imã permanentes são caracterizados por possuírem um
Center - tape entre o enrolamento de suas bobinas. Normalmente utiliza--se este
Center - tape para alimentar o motor, que é controlado aterrando-se as extremidades
dos enrolamentos.
Diferentes dos imãs permanentes, os motores híbridos exigem circuitos mais
complexos. A grande vantagem em se usar os híbridos é prover maior torque, além
de ter uma maior proporção entre tamanho e torque. Fisicamente os motores têm
enrolamentos separados, sendo necessária uma polarização reversa durante a
operação para o passo acontecer. A figura 6 mostra um exemplo de um motor
hibrido
Figura 6 – Ligação do motor
25
Um motor de corrente contínua, quando alimentado, gira no mesmo sentido e
com rotação constante, ou seja, para que estes motores funcionem, é necessário
apenas estabelecer sua alimentação. Com o auxilio de circuitos externos de
controle, estes motores de corrente contínua poderão inverter o sentido de rotação
ou variar sua velocidade.
Para que um motor de passo funcione, é necessário que sua alimentação seja
feita de forma seqüencial e repetida. Não basta apenas ligar os fios do motor de
passo a uma fonte de energia e sim ligá-los a um circuito que execute a seqüência
requerida pelo motor.
Existem três tipos básicos de movimentos o de passo inteiro e o de meio
passo e o micro passo, tanto para o motor bipolar como para o unipolar. O de micro
passo tem sua tecnologia não muito divulgada, e baseia-se no controle da corrente
que flui por cada bobina multiplicado pelo numero de passos por revolução.
Internamente, os motores têm seus enrolamentos similares a figura 7.
Figura 7 - Funcionamento do motor de passo
A energização de uma e somente uma bobina de cada vez produz um
pequeno deslocamento no rotor. Este deslocamento ocorre simplesmente pelo fato
de o rotor ser magneticamente ativo, e a energização das bobinas criarem um
campo magnético intenso que atua no sentido de se alinhar com as pás do rotor.
Assim, polarizando de forma adequada as bobinas, podemos movimentar o rotor
somente entre as bobinas (passo inteiro), ou entre as bobinas e alinhadas com as
26
mesmas.
Para que se obtenha uma rotação constante é necessário que a energização
das bobinas seja periódica. Esta periodicidade é proporcionada por circuitos
eletrônicos que controlam a velocidade e o sentido de rotação do motor.
A pequeno ângulo deslocado pelo rotor depende do número de dentes do mesmo
assim como o número de fases do motor. Preferimos não explicar mais
detalhadamente este tópico minuciosamente, por ser de grande dificuldade de se
explicar à movimentação dos dentes do rotor pelo estator bidimensional mente. Em
geral, o número de dentes do rotor multiplicado pelo número de fases revela o
número de passos por revolução .
Por se tratar de sinais digitais, fica fácil compreender a versatilidade dos
motores de passo. São motores que apresentam uma gama de rotação muito ampla
que pode variar de zero até 7200 RPM; apresentam boa relação peso/potência;
permitem a inversão de rotação em pleno funcionamento; alguns motores possuem
precisão de 97%; possuem ótima frenagem do rotor e podem mover-se passo-a-
passo. Mover o motor passo-a-passo resume-se ao seguinte: se um determinado
motor de passo possuir 170 passos, isto significa que cada volta do eixo do motor é
dividida 170 vezes, ou seja, cada passo corresponde a 2,1 graus e o rotor tem a
capacidade para mover-se apenas estes 2,1 graus .
Didaticamente falando, o sistema de controle se baseia em um circuito oscilador
onde seria gerado um sinal cuja freqüência estaria diretamente relacionado com a
velocidade de rotação do motor de passo. Esta freqüência seria facilmente alterada
(seja por atuação em componentes passivos seja por meio eletrônico) dentro de um
determinado valor assim, o motor apresentaria uma rotação mínima e uma máxima.
A função "Freio" se daria simplesmente pela inibição do sinal gerado pelo
oscilador.
O próximo passo seria providenciar um circuito amplificador de saída, pois algumas
aplicações exigem uma demanda de corrente relativamente elevada. Caberia ao
circuito amplificador de saída fornecer estas correntes de forma segura, econômica
e rápida. O circuito amplificador de saída seria constituído de transistores e/ou
dispositivos de potência que drenam corrente em torno de 500 mA ou mais. Motores
de passo geralmente suportam correntes acima de 1,5 Ampère. O amplificador de
saída é o dispositivo mais solicitado em um projeto de controle de motor de passo.
Devido às variações de trabalho a que pode ser submetido o motor de passo, um
27
amplificador mal projetado pode limitar muito o conjunto como um todo. Um exemplo
destas limitações pode ser facilmente entendido. Um motor de passo girando a altas
rotações, repentinamente é solicitado a inverter sua rotação (como ocorre em
máquinas CNC e cabeçotes de impressão). No momento da inversão as correntes
envolvidas são muito altas e o circuito amplificador deve suportar tais drenagens de
corrente.
O torque do motor de passo depende da freqüência aplicada à alimentação.
Quanto maior a freqüência, menor o torque, porque o rotor tem menos tempo para
mover-se de um ângulo para outro.
A faixa de partida deste motor é aquela na qual a posição da carga segue os
pulsos sem perder passos, a faixa de giro é aquela na qual a velocidade da carga
também segue a freqüência dos pulsos, mas com uma diferença: não pode partir,
parar ou inverter, independente do comando.
Três estados de um motor de passo
Desligado:Não há alimentação no motor.Não existe consumo de energia, e todas as bobinas estão desligadas.Na maioria dos circuitos este estado ocorre quando a fonte de alimentação é desligada.
Parado:Pelo menos uma das bobinas fica energizada e o motor permanece estático num determinado sentido. Nesse caso há consumo de energia, mas em compensação o motor mantém alinhado numa posição fixa.
Rodando:As bobinas são eletrizadas em intervalos de tempos determinados, impulsionando o motor a girar numa direção.
28
Modos de operação de um motor de passo
Passo completo 1 (Full-step)-Apenas uma bobina é eletrizada a cada passo;-Menor torque;-Pouco consumo de energia;-Maior velocidade.
Passo completo 2 (Full-step) -Duas bobinas é eletrizado a cada passo;-Maior torque;-Consome mais energia que o Passo completo 1;-Menor velocidade.
Meio passo (Half-step)
-A combinação do passo completo1 e do passo
completo 2 gera um efeito de meio passo;
-Consome mais energia que os passos anteriores;
-É muito mais preciso que os passos anteriores;
-O torque é próximo ao do Passo completo 2;
-A velocidade é menor que as dos passos
anteriores.
A forma com que o motor irá operar dependerá bastante do que se deseja
controlar. Há casos em que o torque é mais importante, outros a precisão ou a
velocidade. Essas são características gerais dos motores de passos. Ao trabalhar
com motores de passos, é preciso saber algumas características de funcionamento
como a tensão de alimentação, a máxima corrente elétrica suportada nas bobinas, o
grau (precisão). As características mais importantes que devem ter atenção para
controlar um motor de passo são a tensão de alimentação e a corrente elétrica que
suas bobinas suportam.
29
Tabelas sobre a seqüências de chaveamento para se controlar um motor de passo:
Passo Completo 1 (Full-step)Nº do passo
B3 B2 B1 B0 Decimal
1 1 0 0 0 8
2 0 1 0 0 4
3 0 0 1 0 2
4 0 0 0 1 1Passo Completo 2 (Full-step)
Nº do passo
B3 B2 B1 B0 Decimal
1 1 1 0 0 12
2 0 1 1 0 6
3 0 0 1 1 3
4 1 0 0 1 9Meio Passo (Half-step)
Nº do passo
B3 B2 B1 B0 Decimal
1 1 0 0 0 8
2 1 1 0 0 12
3 0 1 0 0 4
4 0 1 1 0 6
5 0 0 1 0 2
6 0 0 1 1 3
7 0 0 0 1 1
8 1 0 0 1 9
30
A velocidade de um motor de passo
Para se controlar a velocidade de um motor passo - a - passo envia-se uma
seqüência de pulsos digitais (ver tabelas) num determinado intervalo. Quanto menor
o intervalo, maior será a velocidade a que o motor irá rodar.
O intervalo não deve ser inferior a 10ms entre cada passo, o motor perderá o torque
e em vez de rodar, irá vibrar.
A direção (esquerda / direita) de um motor de passo
Para mudar a direção de rotação do motor, simplesmente inverte-se a
seqüência dos passos.
Tabela sobre o passo completo 1 (direita)
Nº do passo
B3 B2 B1 B0Decimal
Direita
1 1 0 0 0 8
2 0 1 0 0 4
3 0 0 1 0 2
4 0 0 0 1 1
Tabela sobre o passo completo 1 (esquerda)
Nº do passo
B3 B2 B1 B0Decimal
Esquerda
1 0 0 0 1 1
2 0 0 1 0 2
3 0 1 0 0 4
4 1 0 0 0 8
31
2.8 APLICAÇÕES COM MOTOR DE PASSO
Como os motores de passos têm movimentos precisos, qualquer
equipamento que precise de precisão no movimento utilizaram estes motores.
Pode se citar pôr exemplo o controle de micro câmeras num circuito interno de
vigilância, em clínicas radiológicas no auxílio de operadores para os mesmos
orientarem o posicionamento das pessoas submetidas a uma radiografia,
posicionamento de uma mesa de trabalho em duas dimensões, furação automática
de acordo com instruções em fita sobre as posições dos furos. A seguir serão
apresentadas algumas aplicações mais detalhadamente.
Aplicação 1
A primeira aplicação relatada é de um scanner óptico. O projetista do laser
utilizado para o scanner tem que rotacionar precisamente uma rede de difração com
o controle do computador para ajustar a freqüência do laser. A rede precisa ser
posicionada com um erro máximo de 0.05º. A alta resolução do micro motor de
passo e a ausência de movimentos não previstos quando este pára o tornam ideal.
Figura 8 - Micro Motor de passo
32
A solução encontrada: como a inércia da rede é igual a 2% da inércia do
motor ela pode ser ignorada. A situação exigia um pequeno motor. Um micro motor
de passo, que produzia um grande torque foi selecionado. Através da interface
utilizando o protocolo IEEE-4888 controlada por um simples programa escrito em
BASIC, o micro motor funcionou de forma satisfatória. A figura 9 ilustra o problema
Figura 9 – Controle por computador
Aplicação 2
Esta segunda aplicação tem por objetivo mostrar o uso dos motores de passo,
acoplado a engrenagens, na movimentação de telescópios. Comparadas às
aplicações que utiliza apenas micro motores, as engrenagens apresentam baixa
eficiência, desgaste e podem ser barulhentas.
As engrenagens são justamente úteis, para romper grandes inércias, pois a
inércia refletida de volta para o motor através das engrenagens é dividida pelo
quadrado da inércia aplicada a elas. Desta maneira, grandes cargas inerciais podem
ser movimentadas enquanto o rotor manter uma carga menor.
33
No caso descrito era necessário vasculhar fenômenos celestiais em
velocidade baixa de 15º por hora e em velocidade alta em 15º por segundo.
Assim, utilizando uma caixa de engrenagens que reduz de 30:1, 30 revoluções
dadas pelo motor equivalem a uma rotação de 360º dada pelo telescópio, foi
desenvolvido o projeto.
A velocidade de tracking de 15º por hora corresponde 1.25 revoluções por
hora, ou em torno de 9 passos por segundo para uma resolução de 25000 passos
por revolução. A velocidade de 15º por segundo requere 1.25 RPS para o mesmo
motor. A lei do inverso do quadrado faz com que o motor sofra uma carga de 1/900
da inércia rotacional do telescópio. A figura 10 mostra o esquema do projeto.
Figura 10 - Micro Motor de Passo ligado em um telescópio
34
3 Idéias iniciais
Neste capítulo será descrito os processos utilizados para a escolha do
projeto.
O método de Brainstorming foi utilizado para que o grupo pudesse definir qual
o projeto que atendesse as necessidades do grupo e se sobressaísse em relação
aos outros projetos analisados.
A seguir serão apresentados 3 idéias escolhidas pelo grupo para uma análise
através da matriz de decisão.
Idéia 1: Automação residencial. Projetar uma pequena automação residencial
para melhor comodidade e segurança do proprietário.
Idéia 2: Uma esteira que separa diversos materiais para reciclagem como
papel, vidro e plástico.
Idéia 3: Jardineira Automatizada: Projetar um sistema que posicione jardim
onde estiver maior incidência solar ou sombra
Analisando os critérios como custo, confiabilidade, originalidade e grau de
dificuldade, foi escolhido o melhor projeto como mostra a matriz de decisão abaixo
(Tabela 1 ).
Tabela 1 – Matriz de decisão
Critérios
Estabelecidos
Idéia 1 Idéia 2 Idéia 3
Custo 5 3 2
Eficiência 4 3 4
Dificuldade 5 3 3
Originalidade 5 3 2
Total 19 13 11
35
Custo: Todos os critérios têm uma nota de 0 a 5.No item custos, a variação de
preço de um projeto para outro não é muito grande já que todos utilizam
equipamentos que custam quase o mesmo valor.
Eficiência : Mostra o quanto é confiável o projeto em relação ao que ele se
propõe a fazer.
Dificuldade: Este item mostra o grau de dificuldade com relação à execução
do projeto.
Originalidade: Tem por objetivo apresentar o grau de inovação e criatividade
dos projetos.
Analisando os itens acima o grupo optou por desenvolver a idéia 3.
36
4. DESENVOLVIMENTO
A seguir são apresentadas as etapas de desenvolvimento do projeto, a lista
de materiais utilizados, a montagem de cada peça, o tempo gasto e dicas do projeto.
Após a escolha do projeto a ser desenvolvido, o método de pesquisa
bibliográfica sobre conceitos científicos e motores de passo, os quais forneceram
conhecimentos de quando a jardineira deveria funcionar para o melhor
aproveitamento da luz solar, assim como a melhor utilização do material disponível.
4.1 Planejamento
Primeiramente foi definido o material a ser utilizado para servir como esteira.
Foi escolhida uma tira de material termo retrátil.
Figura 11 – Tira de matéria termo retrátil
37
Figura 12 – Base para o vaso de planta
Ao verificar que o vaso não ficaria equilibrado sobre a tira, foi confeccionado
uma base para comportá-lo, conforme a figura acima.
A próxima etapa consistiu em desenvolver a transmissão do eixo do motor
para a esteira. A caixa de transmissão contem 4 engrenagens sendo todas do
mesmo tamanho e relação, não havendo portanto nenhuma redução ou aumento de
torque, e sim apenas transmissão de movimento.l
Figura 13 – Caixa de transmissão com motor acoplado.
38
4.2 Lista de materiais
A Tabela 2 apresenta a lista de materiais utilizados na confecção do projeto.
Tabela 2 - Lista de materiais.
Item Quant. Uni.
Motor de passo 1 Pç
Tira de material Termo retrátil 1,7 m
Chapa de aço 1 mm esp 1x1 m
Drive 3540i 1 Pç
Engrenagem 4 Pç
Rolamentos por rolete 4 Pç
Led 1 Pç
Relê 24 v 1 contato reversível 1 Pç
Transistor BC548 1 Pç
LDR 1 Pç
Potenciômetro 1Mohms 1 Pç
Resistor 1k ohms 1 Pç
Diodo 1N4007 1 Pç
Placa universal 20x20 mm
Eixo 2 Pç
Arruelas 2 Pç
Parafuso Allen 4x15mm 14 Pç
Parafuso Allen 10x35mm 1 Pç
Parafuso Allen 6x35mm 6 Pç
As Figuras de 14 a 23 apresentam algumas imagens das peças para melhor
visualização.
39
Figura 14 – Carenagem inferior .
Figura 15 –Carenagem do suporte de eixo traseiro
.
40
Figura 16 – Carenagem externa.
Figura 17 – Carenagem do suporte de eixo mais transmissão
.
41
Figura 18 – Suporte do eixo traseiro
Figura 19 -- Motor de passo fixado no suporte do eixo frontal mais transmissão
42
Figura 20 – Guia de fixação das carenagens.
Figura 21 – Rolamento de roletes dos eixos.
43
Figura 22 – Eixo e rolamentos de rolete.
Figura 23 -- Drive 3540i
44
4.3 Montagem das peças
4.3.1 Estrutura (Jardineira)
Após definir a dimensão das respectivas peças. Foi realizada a montagem
das mesmas.
Para melhor compreensão será apresentado a montagem em conjuntos pré
montados.
Figura 24 – Conjunto de transmissão mais suporte do eixo dianteiro com o
motor de passo
A junção entre o suporte dianteiro e o traseiro é feito através de dois furos na
extremidade, como demonstra a figura 25.
45
Figura 25 – Junção entre suporte dianteiro e traseiro (peça co furo abilongada
para esticar a esteira)
Após esta etapa, é montado à esteira no eixo traseiro e o mesmo é montado
no suporte traseiro juntamente com os rolamentos. Figura 26
Figura 26 – Suporte traseiro com eixo e rolamentos de rolete.
46
Com a montagem entre o dois suportes, iniciou – se a montagem das
carenagens.
Figura 27 – Montagem da carenagem inferior
Figura 28 – Montagem das guias de sustentação das carenagens externas
47
Figura 29 – Montagem das guias de sustentação das carenagens externas
Figura 30 - Montagem da carenagem do suporte traseiro
48
Figura 31 -- Montagem da carenagem do suporte dianteiro e carenagem externa
Figura 32 -- Montagem da carenagem externa
49
Figura 33 – Jardineira montada
50
4.4 Programação do drive 3540i.
Para programação do drive foi utilizado o software SI.programer versão 2.7.1
Figura 34 – Painel de variáveis do programa
O programa é bem intuitivo o que possibilita uma rápida e fácil programação.
51
Figura 35 – Programa da jardineira automatizada
Figura 36 – Circuito do sensor de luminosidade
52
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base no conteúdo abordado no semestre e na boa experiência
profissional dos integrantes do grupo, foi possível desenvolver um projeto
relativamente simples e criativo.
Durante as etapas realizadas durante o processo foi possível ver na prática
alguns fundamentos estudados em teoria na sala de aula.
Após a montagem da estrutura básica foi possível realizar o teste da esteira e
observar o comportamento do motor de passo controlado pelo driver. Foi observado
que a carga a ser movimentada tem grande importância na escolha do driver.
Um dos problemas encontrados foi a maneira como o material termo-retrátil
poderia ser fixado a fim de garantir um correto deslocamento sem sair do eixo que
envolve o motor e as engrenagens.
Após alguns ajustes foi acertado seu alinhamento com uma base fixando nas
duas extremidades da base deslizante.
Finalizando, conclui-se que a jardineira automatizada pode ter muitas
melhorias no que diz respeito a acabamento e versatilidade, mas cumpre seu
objetivo no que se refere ao cultivo de plantas.
O projeto permitiu aprimorar o trabalho em equipe, respeitando as
individualidades de cada integrante, procurando aproveitar ao máximo a
especialidade de cada um, conseguindo assim um aprendizado coletivo .
53
6 ANEXOS
Anexo 1 - Manual de programação do Driver
54
55
Anexo 2 – Manual do Driver
56
57
58
59
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS