Relatorio de Estagio 1.1

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Campo Grande / MS 2015 Centro Universitário Anhanguera de Campo Grande – Unidade II ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO DIEGO SILVA SANTOS RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO I

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Relatório de estagio engenharia de controle e automação

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Campo Grande / MS2015

Centro Universitário Anhanguera de Campo Grande – Unidade IIENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

DIEGO SILVA SANTOS

RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO I

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RESUMO

Este relatório foi elaborado visando à conclusão da disciplina estagiosupervisionado I. O estagio foi realizado na empresa Hiperon, localizada em CampoGrande MS que atua no desenvolvimento de softwares e sistemas eletrônicosmicrocontrolados.

Neste período de estagio as atividades foram voltadas para a área deprogramação em microcontroladores, desenvolvimento de placas de circuito emáquinas CNC.

Palavras-Chave: Programação. Microcontroladores. Softwares embarcados.Circuito impresso. Fresa CNC. Comando Numérico Computadorizado. ComponentesEletrônicos. PCI. Circuito Impresso.

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 – DISPARO TRIAC...............................................................................................10

FIGURA 2 – ZERO CROSS...................................................................................................11

FIGURA 3: DRIVE TB6560..................................................................................................13

FIGURA 4: ARDUINO GRBL................................................................................................13

FIGURA 5: MOTOR DE PASSO............................................................................................14

FIGURA6: FUSOS CNC.......................................................................................................14

FIGURA7: FONTE CHAVEADA.............................................................................................15

FIGURA 7: CNC..................................................................................................................16

FIGURA 8: CNC2................................................................................................................17

FIGURA 9: CNC3................................................................................................................17

FIGURA 10: CABO PORTA PARALELA..................................................................................18

FIGURA 11: DISPLAY..........................................................................................................19

FIGURA 12: DISPLAY 2.......................................................................................................20

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

CNC Comando Numérico Computadorizado

PCI Placa de Circuito Impresso

CCS Custom Computer Services

PIC Peripherical Interface Controller

RISC Reduced Instruction Set Computer

IDE Integrated Development Environment

TRIAC Triode for Alternating Current

USB Universal Serial Bus

AC Alternating current

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SUMÁRIO1INTRODUÇ OÃ ............................................................................................6

2MICROCONTROLADORES.........................................................................7

2.1MICRO CONTROLADORES PIC.................................................................................72.2PLATAFORMA DE DESENVOLVIMENTO ARDUINO.........................................................7

3DESENVOLVIMENTO DOS PROJETOS NO ESTÁGIO.................................9

3.1DIMMER MICROCONTROLADO...................................................................................93.1.1Funcionamento do dimmer microcontrolado.................................................9

3.2FONTE: O PRÓPRIO AUTOR.MAQUINAS CNC..........................................................113.2.1Definiç o de maquinas CNCã .......................................................................113.2.2Uma maquina CNC microcontrolada...........................................................12

3.2.2.1O firmware GRBL..................................................................................123.2.2.2Desenvolvimento do projetos................................................................12

4CONCLUS OÃ ............................................................................................17

5CONSIDERAÇ ES FINAISÕ ........................................................................22

REFER NCIASÊ ...........................................................................................23

ANEXOS.....................................................................................................24

ANEXO A – CÓDIGO DIMMER PIC............................................................................24

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1 INTRODUÇÃO

Grande parte das atividades realizadas no período de estagio foi voltada para

programação em microcontroladores da família PIC e também para placas Arduino,

uma plataforma de desenvolvimento de código e hardware aberto. Tudo isso com o

intuito de aprender sobre programação em microcontroladores e fixar conceitos de

relevância dentro desse assunto.

Utilizou-se em quase todos os projetos linguagem de programação C,

utilizando a IDE CCS C compiler também o Atmel Studio para editar e criar

bibliotecas para o ambiente de desenvolvimento da plataforma arduino.

Será descrito nos próximos itens conceitos sobre microcontroladores, a

plataforma Arduino, linguagens de programação e também os projetos realizados no

período correspondente ao tempo de estágio.

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2 MICROCONTROLADORES

Um microcontrolador é um pequeno computador em um único circuito

integrado que contém um núcleo de processamento, memórias e saídas e entradas

de periféricos (sensores, botões, etc).

Hoje em dia esses dispositivos estão escondidos em boa parte dos aparelhos

que são utilizados diariamente pelas pessoas. Os microcontroladores tornaram o

processo de lavar roupas em uma máquina de lavar ou esquentar um alimento em

um micro-ondas muito mais simples e sofisticado, imagine ter que usar um relógio

para marcar um tempo toda vez que fosse esquentar um alimento.

Existem vários tipos, modelos e vários fabricantes de microcontroladores,

cada um tem suas particularidades e dependendo da aplicação um modelo e marca

se encaixa melhor que o outro. Os utilizados nos projetos desenvolvidos no período

de estagio foram microcontroladores da família ATMEL juntamente com a plataforma

arduino e também microcontroladores da família PIC 16f e 18f.

2.1 MICRO CONTROLADORES PIC

Fabricados pela Microchip Technology, os microcontroladores PIC possuem

geralmente arquitetura RISC (Computador com conjunto de instruções reduzido) e

processam dados de 8 e 16 bits. São controladores de baixo custo, fácil

programação e também têm uma alta velocidade de execução além de contar com

muito material virtual o que torna mais fácil a pesquisa e o aprendizado.

2.2 PLATAFORMA DE DESENVOLVIMENTO ARDUINO

A plataforma Arduino foi criada para facilitar o desenvolvimento de projetos

microcontrolados de baixo custo e fácil utilização. É também uma plataforma open

source e open hardware, ou seja, pode modificada e utilizada por qualquer pessoa

sem a necessidade de pagar nenhum direito autoral.

Uma das grandes sacadas da plataforma arduino foi colocar todo o hardware

necessário para seu funcionamento em uma única placa, tornando assim a vida do

desenvolvedor mais fácil pelo fato de não precisar montar todo o circuito eletrônico

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em uma proto board.

Existem vários modelos dessa plataforma, o que permite ao desenvolvedor

realizar tarefas das mais simples as que exigem um pouco mais de processamento.

Além disso o ambiente de desenvolvimento Arduino IDE conta com varias

bibliotecas para facilitar determinadas tarefas que demandariam mais tempo e

conhecimento do desenvolvedor. Possui ainda grande acervo virtual e muitos

exemplos.

A plataforma arduino é uma grande ferramenta tanto para projetos simples

como para os que são mais complexos.

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3 DESENVOLVIMENTO DOS PROJETOS NO ESTÁGIO

Foram desenvolvidos no período de estágio dois projetos relevância para o

processo de aprendizagem na área de programação em microcontroladores. Esses

projetos serão descritos a seguir.

3.1 DIMMER MICROCONTROLADO

Figueredo (2009, p48) define dimmer da seguinte maneira

O dimmer é um interruptor do tipo variador de luminosidade. Através dele épossível aumentar ou diminuir a iluminância de um ambiente, dentro doslimites da lâmpada. Nas escolas, podem ser utilizados nos auditórios e emsalas de vídeo, permitindo criar diferentes cenários. (FIGUEREDO, 2009, p.48).

Um dimmer microcontrolado tem a mesma função de variar a luminosidade de

uma lampada, porem realiza isso através de um microcontrolador, enquanto o

comum usa dispositivos eletrônicos em conjunto com um resistor variável

(potenciômetro) para realizar esse controle, o que limita seu uso, visto que não há

outra maneira de alterar a luminosidade do aparelho a não ser mecanicamente,

girando o potenciômetro do dimmer. Um dimmer microcontrolado no entanto, como

se trata de um dispositivo programável, pode ser utilizados das mais diversas

formas, desde controlado remotamente ou até mesmo automático.

3.1.1 Funcionamento do dimmer microcontrolado

O controle de potência proporcionado pelo dimmer se da pelo atraso de fase

criado pelo chaveamento de um dispositivo chamado TRIAC. Esta atraso ocorre no

momento em que a tensão da rede passo por zero, visto que se trata de uma tensão

alternada.(STMicroelectronics, 2009, pg. 1).

Essa passagem por zero é entendida pelo micro controlador atraves de um

circuito que chamamos de Zero Cross. Esse circuito manda a informação para o

microcontrolador de qual deve ser o momento para disparar o terminal de gatilho do

TRIAC liberando assim a tensão sobre a carga.

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Uma senoide possui 16,666 ms, sabendo dessa informação e sabendo

quando ela começou (passagem por zero) pode-se definir um valor em porcentagem

para a potencia, por exemplo quando disparado o TRIAC a 8,33ms teremos 50% da

tensão maxima na carga. (STMicroelectronics, 2009, pg. 4).

A figura 1 mostra 3 gráficos sendo o primeiro (Input sine wave) a senoide da

rede, o segundo (Triac gate trigger) o disparo no gatilho do TRIAC e o terceiro (Triac

output) a saida para a caraga. O controle de atraso de fase se da pelo atraso do

disparo do gatilho do TRIAC, o alfa da figura 1. Esse disparo só corre quando o

microcontrolador entende que a senoide passou por zero, só depois então contado

um determinado tempo.

Figura 1 – Disparo TRIAC

Fonte: LAZARIDIS (2009)

A figura 2 mostra o circuito de identificação de passagem por zero (zero

cross).

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Figura 2 – Zero Cross.

Fonte: O próprio autor.

3.2 FONTE: O PRÓPRIO AUTOR.MAQUINAS CNC

O segundo projeto desenvolvido no primeiro período de estagio teve relação

com maquinas do tipo CNC, pois a empresa em questão, a Hiperon Tecnologia

LTDA, possui projetos nessa área, logo materiais e conhecimentos foram de grande

proveito no processo de aprendizagem e compartilhamento de informações.

3.2.1 Definição de maquinas CNC

A sigla CNC significa: Comando Numérico Computadorizado. Uma maquina

CNC se trata de uma maquina comandada por computador, onde o computador

através de um código indica à maquina as posições, as quais ela deverá se

movimentar.

Esse tipo de maquina substitui o homem no processo de usinagem de peças,

tornando o processo mais rápido, uniforme e com menos erros de fabricação.

O coração de uma maquina desse tipo é computador, encarregado de

interpretar determinados códigos e transformá-los em impulsos elétricos que vão

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comandar os motores da maquina gerando assim o movimento desejado.

3.2.2 Uma maquina CNC microcontrolada

O projeto de uma maquina CNC microcontrolada proposto nesse período de

estágio tinha a ideia de substituir o computador por um simples microcontrolador, o

que reduziria custos e otimizaria o espaço em uma maquina.

3.2.2.1 O firmware GRBL

O interpretador de códigos para maquinas CNC que tomou a função do

microcomputador foi o firmware da Benger AS., o GRBL . A Benger AS. desenvolveu

um código para microcontroladores capaz de fazer o trabalho de um

microcomputador na interpretação de códigos para maquinas CNC e comando

dessas maquinas.

O GRBL é um firmware interpretador que é instalado em um microcontrolador

e recebe os dados de códigos de maquina através de uma comunicação serial e

envia impulsos elétricos aos drives dos motores da maquina através de seus pinos

de saída. Integrando esse sistema a um display gráfico com menu de configurações

é possível criar uma maquina CNC controlada apenas por microcontroladores, não

necessitando de softwares proprietários custosos e dispensando um

microcomputador geralmente grande.

3.2.2.2 Desenvolvimento do projetos

Para o desenvolvimento do projeto utilizou-se um drive para motores de

passo modelo TB 6560, um microcontrolador ATMEGA 328 e um micro controlador

PIC 16f628A.

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Figura 3: Drive TB6560

Fonte: O próprio autor

Figura 4: Arduino GRBL

Fonte: O próprio autor

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Figura 5: Motor de passo

Fonte: o próprio autor

Figura6: Fusos CNC

Fonte: O próprio autor

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Para a alimentação do circuito e da máquina utilizou-se uma fonte chaveada

de 12V e 10A.

Figura7: Fonte Chaveada

Fonte: O próprio autor

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4 CONCLUSÃO

Os teste indicaram boa precisão. O sistema foi montado operando apenas um

motor de passo operando um eixo, o qual possuía uma chave de fim de curso de

cada lado para evitar danos caso o sistema fosse indevidamente movido.

Figura 7: CNC

Fonte: O próprio autor

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Figura 8: CNC2

Fonte: O próprio autor

Figura 9: CNC3

Fonte: O próprio autor

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Figura 10: Cabo porta paralela

Fonte: o próprio autor

Utilizou-se, em um ambiente de desenvolvimento, um display gráfico para

implementar o projeto, esse porem não foi implementado da pratica.

O display foi comandado por um microcontrolador da família PIC, o 16f628A.

A função desse sistema é poder mandar códigos CNC gerados por um sistema

computacional para a maquina através de uma comunicação USB utilizando um

pendrive por exemplo.

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Figura 11: Display

Fonte: O próprio autor.

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Figura 12: Display 2

Fonte: O próprio autor

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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O período de estagio realizado na empresa Hiperon Tecnologia LTDA,

mostrou uma visão da realidade do trabalho voltado ao desenvolvimento de novas

tecnologias. Muitos dos conceitos teóricos visto em sala de aula puderam ser fixados

durante esse período.

Os supervisores tiveram um papel fundamental de apoio e incentivo a

pesquisa nas áreas tecnológicas.

Por fim o estágio agregou conhecimento e experiência profissional para o

futuro, trazendo uma visão mais abrangente sobre o mercado de trabalho que

aguarda o futuro engenheiro.

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REFERÊNCIAS

FIGUEREDO, Chênia Rocha Figueiredo. Equipamentos elétricos e eletrônicos. Brasilia: Universidade de Brasília, 2009.

STMicroelectronics. AN392 Application note. Microcontrollers and TRIAC-based dimmers. 2009. Dispoinvel em: <http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/application_note/CD00003820.pdf>. Acessado em: Outubro/2015.

LAZARIDIS, Giorgos Lazaridis. Dimmer Theory. What is a dimmer?. 2009. Disponível em: <http://pcbheaven.com/wikipages/Dimmer_Theory/>. Acesso em: outro/2015.

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ANEXOS

ANEXO A – Código Dimmer PIC

#include <16F877A.h>

#use delay (clock=4000000)

#fuses HS,NOWDT,PUT,NOLVP

/*===================================================

Dimmer AC utilizando interrupção de timer 0 e interrupção externa RB0

Setembro de 2014

Diego Silva Santos

Hiperon engenharia

===================================================

Calculos de TMR 0

tempo timer0

T= 4/Fosc

T=4/4M = 1us

Termpo de estouro do TMR0

Tes=256*T (contador de 8 bits = 256 posições)

Tes=256*1us

Tes=256us

O tempo de estouro do TMR seria nesse caso 256us, prorem para essa

aplicação

necessito de um tempo superior, preciso de um tempo que seja metade de

uma senoide

de 60Hz que é de 8.33 ms, por isso utilizo um divisor(prescaler) que sera de

32, pois

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256*32 = 8.1 que é mais proximo de 8,33

*/

int tempo=195; //começa o TMR0 em 195 e vai até no maximo 255

int a=0;// variavel que controla quantidade de vezes que botao1 e 2 foi

apertado

//====================================================

#define botao1 input(pin_b1) //botão de incremento

#define botao2 input(pin_b2)//botão de decremento

#define saida (pin_c2) //Pino de saida para o circuito de potência

#define desliga output_low //muda o estado do pino para ligado

#define liga output_high //muda o estado do pino para desligado

//====================================================

#int_ext

void Passagep0() //identifica se houve uma interupção no pino b0, se a

senoide passo por zero

{

set_timer0(tempo); //seta o tempo do timer

desliga saida; //começa a onda com a saida desligada

enable_interrupts(INT_TIMER0); //abilita a contagem de tempo TMR0

}

//=====================================================

#INT_TIMER0

void TIMER0 (void) //Estouro do tempo do TMR0

{

liga saida; //quando estourar o tempo liga a saida

}

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//=====================================================

void main()

{

set_tris_b(0b00000111); //seta os pino B0, B1, B2 como

entradas e B3,4,5,6,7 como saida

SETUP_TIMER_0(RTCC_INTERNAL| RTCC_DIV_32); //divida o

clock interno por 32, dessa forma posso term mais tempo em TMR0

enable_interrupts(GLOBAL);//necessario habilitar int. globais para que

TMR0 e INT_EXT funcione

enable_interrupts(INT_EXT);//habilitar interrupção externa(RB0)

disable_interrupts(INT_TIMER0);// incia o programa com TMR0

desabilitado para que ele so comece a

//contagem apartir da interrupção INT_EXT

//=====================================================

while(1) //loop infinto

{

if(botao1) //incrementa avarialvel tempo que é usada para valores de

TMR0

{

if(a < 30) // limite de incrementos, essa condição so permite que seja

{ // apertado o botão 1 30 vezes

a++; //controlando isso atraves da variav tempoel 'a'

tempo = tempo + 2; //incrementa 2 navariavel tempoenhuma tarefa

while (input(pin_b1)==1) {}//enquanto estiver apertado nao realiza

nenhuma tarefa

}

}

if(botao2)

{

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if(a > 0)//condição de limite de apertos descrito acima

{

a--;//decremeta 2navariaveltempo

tempo = tempo - 2;//decrem

while (input(pin_b2)==1){}//enquanto estiver apertado nao realiza

nenhuma tarefa

}

}

}

}