TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

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FUNDAÇÃO EDSON QUEIROZ UNIVERSIDADE DE FORTALEZA ENSINANDO E APRENDENDO PROJETO, IMPLEMENTAÇÃO E TESTES DE UMA PERSIANA AUTOMÁTICA. Sebastião Aguiar da Fonseca Dias Junior Fortaleza Jun-09

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FUNDAÇÃO EDSON QUEIROZ UNIVERSIDADE DE FORTALEZA

ENSINANDO E APRENDENDO

PROJETO, IMPLEMENTAÇÃO E TESTES DE UMA PERSIANA

AUTOMÁTICA.

Sebastião Aguiar da Fonseca Dias Junior

Fortaleza

Jun-09

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Sebastião Aguiar da Fonseca Dias Junior

PROJETO, IMPLEMENTAÇÃO E TESTES DE UMA PERSIANA

AUTOMÁTICA.

Monografia apresentada para a obtenção dos créditos da disciplina Trabalho de Conclusão de Curso do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade de Fortaleza, como parte das exigências para a graduação no curso de Engenharia de Controle e Automação.

Fortaleza jun-09

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AGRADECIMENTOS Agradeço,

Aos meus pais, não só por me proporcionarem a faculdade de engenharia, mas por toda a caminhada até aqui, que nao começou a apenas cinco anos. Aos meus Avós. Dentre eles, ao meu avô Adauto da Fonseca, que teve grande participacao nessa jornada mesmo não estando mais entre nós.

Aos meus irmãos. Ao professor Everardo Bessa, meu Orientador neste projeto. Ao Aluno José Ailton Leão. Por ultimo e não menos importante, a todos os professores e a todas as pessoas que contribuíram positivamente, seja direta ou indiretamente.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 1

1.1 Definição do problema. ............................................................................. 2

1.1.1 O que são persianas? ......................................................................... 2

1.1.2 Noções de controle e exposição do problema. ................................... 3

1.2 Objetivos ................................................................................................... 5

1.3 Metodologia ............................................................................................... 6

1.4 Organização do trabalho ........................................................................... 6

2. ANÁLISE DAS SOLUÇÕES EXISTENTES ................................................................. 7

2.1 Solução da marca Flávio Susse. ............................................................... 8

2.2 Solução da marca Somfy .......................................................................... 9

2.3 Conclusões do capítulo ............................................................................12

3. PROJETO DO SISTEMA DE ACIONAMENTO REMOTO DE CORTINAS

PERSIANA .................................................................................................................... 13

3.1 Projetos mecânico e de empacotamento .................................................14

3.1.1 Identificação do problema e nascimento da idéia ..............................14

3.1.2 Pesquisa por partes e componentes. .................................................16

3.1.3 Desenvolvimento do Projeto ..............................................................26

3.1.4 Fabricação Mecânica .........................................................................32

3.1.5 Testes mecânicos ..............................................................................37

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3.2 Projeto eletrônico. ....................................................................................41

3.2.1 Pesquisa por partes e componentes. .................................................42

3.2.2 Desenvolvimento do projeto ...............................................................46

3.3 Integração e testes ...................................................................................55

3.4 Conclusões do capítulo. ...........................................................................55

4. Resultados e discussões ........................................................................................... 56

5. Comentários finais e conclusões ............................................................................... 58

6. Referências Bibliográficas ......................................................................................... 60

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Persiana do tipo vertical. ............................................................................. 2

Figura 2: Detalhe para o sistema de abertura e fechamento da persiana . ................ 3

Figura 3: Diagrama de blocos do funcionamento de uma cortina automática. ........... 4

Figura 4: Diagrama de blocos do circuito de controle ................................................. 5

Figura 5: Desenho técnico do protótipo da marca Flávio Susse................................. 8

Figura 6: Produto acabado da marca Flávio Susse .................................................... 9

Figura 7: Sistema completo marca Somfy .................................................................10

Figura 8: Controle sem fio para parede .....................................................................11

Figura 9: Controle remoto simples. ............................................................................11

Figura 10: Controle sem fio para parede. Funções extras. ........................................12

Figura 11: Esboço à mão livre. ..................................................................................15

Figura 12: Rotor do motor DC ...................................................................................16

Figura 13: Desenho esquemático simplificado do funcionamento do motor DC .......17

Figura 14: Motor de passo .........................................................................................18

Figura 15: Servomotor com motor DC, utilizado em aeromodelos. ...........................20

Figura 16: Pulsos de controle do servomotor ............................................................21

Figura 17: Representação da relação torque/Força de tração. .................................22

Figura 18: Desenho técnico do motor Akiyama usado no protótipo. .........................25

Figura 19: Persiana reciclada para construção do protótipo......................................26

Figura 20: Desenho da estrutura principal que compõe a cortina. ............................27

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Figura 21: Desenho técnico da polia, feito no CATIA. ...............................................28

Figura 22: Desenho técnico da base do motor DC. ...................................................29

Figura 23: Desenho técnico da base do servomotor. ................................................29

Figura 24: Desenho técnico da roldana de condução do nylon. ................................30

Figura 25: Vista explodida, simplificada, da montagem dos componentes. ..............31

Figura 26: Folha de projeto, usada para fabricação. .................................................32

Figura 27: Motor Dc e sua chapa de fixação .............................................................33

Figura 28: Polia acabada. ..........................................................................................34

Figura 29: Roldana acabada. ....................................................................................34

Figura 30: Sequência de montagem do motor DC. ...................................................35

Figura 31: Fixação do servomotor ao eixo.................................................................36

Figura 32: Detalhe da montagem dos dois motores. .................................................37

Figura 33: Gráfico que representa o consumo de corrente na subida da persiana. ..40

Figura 34: Diagrama de blocos do controlador eletrônico. ........................................41

Figura 35: Chave fim de curso. ..................................................................................43

Figura 36: Espectro de ondas eletromagnéticas. ......................................................44

Figura 37: Esquema básico para transmissor/receptor por infravermelho ................45

Figura 38: Circuito do transmissor/receptor RF ligados a um

codificador/decodificador. ...................................................................................46

Figura 39: Demonstração da instalação da chave de fim de curso. ..........................47

Figura 40: Circuitos emissor(TX) e receptor(RX) de radio frequência. ......................48

Figura 41: Esquema base para produção do controle remoto. [10] ...........................50

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Figura 42: Controle remoto acabado .........................................................................51

Figura 43: Esquema do circuito montado no PROTEUS. ..........................................53

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LISTA DE QUADROS E TABELAS

Tabela 1 : Sequência de operação do motor de passo ........................................... 18

Tabela 2 : Especificações mecânicas para o motor DC........................................... 23

Tabela 3 : Especificações dinâmicas dos mecanismos ........................................... 24

Tabela 4 : Especificações do motor ......................................................................... 24

Tabela 5 : Tempo de subida e de descida com motor alimentado com 19V .......... 38

Tabela 6 : Teste dinâmico do sistema mecânico .................................................... 39

Tabela 7 : Custeio da matéria prima do produto final ............................................. 39

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LISTA DE ABREVIATURAS

PWM - Modulação por largura de pulso

DC – Corrente contínua (Do inglês Direct Current)

CC – Corrente contínua.

ASCII - American Standard Code for Information Interchange - código de caracters

LCD - Liquid Cristal Display ( Display de cirstal líquido)

CAD – Desenho Assistido por Computador

VCC - Tensão contínua que alimenta um circuito.

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Resumo

Este trabalho demonstra e registra o projeto e a implementação da automação

de uma cortina do tipo persiana com lâminas horizontais. Este tipo de persiana é

nomeada vertical porque a referência é a direção do movimento de fechar e abrir, e não o

posicionamento das lâminas. Esta automação foi projetada para persianas já existentes e

encontradas no mercado local. Aqui será registrado projeto mecânico do mecanismo de

subida e descida, o projeto mecânico para inclinação das lâminas, projeto elétrico de

acionamento local destes mecanismos e ainda o projeto eletrônico de controle e

acionamento remoto. O projeto deste dispositivo visa à relevância em seus aspectos

funcionais assim como nos financeiros possibilitando que sua implementação seja

comercialmente viável de tal forma que o desenvolvimento do protótipo prove a

possibilidade de sua transformação em um produto final totalmente acabado, testado e

capaz de ser comercializado. Para a implementação em questão procurou-se seguir da

forma mais fiel possível a metodologia de projetos ensinada na faculdade, onde tudo

inicia no surgimento da idéia e termina na concretização do protótipo ou do produto final.

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1. INTRODUÇÃO

A automação residencial no Brasil está tomando um campo cada vez mais

amplo. Quem não gostaria de ter uma casa mais confortável, mais segura, ou até

mesmo inteligente? A automação residencial proporciona isso através de sistemas de

controle de iluminação, controle de acesso, controle de temperatura, irrigação

automática, limpeza por aspiração central inteligente, etc. A cortina automática está

enquadrada dentro da categoria de controle de iluminação e temperatura, e quando

integrada a um sistema central, inteligente, pode ser comandada para proporcionar o

controle relativo ás variáveis citadas. A cortina projetada neste trabalho não terá

interação com outros sistemas, servirá apenas para proporcionar conforto ao usuário

através do seu acionamento remoto.

No mercado atual, praticamente não se encontram soluções de cortinas prontas

que podem ser instaladas diretamente pelo consumidor final, e sim mecanismos

vendidos separadamente, que são montados e adquiridos somente em lojas

especializadas, e que custam muito caro.

A evolução dos componentes eletrônicos e mecânicos e a sua produção em

grande escala proporciona atualmente um fácil acesso a baixo custo, porém estas

facilidades não estão sendo repassadas aos produtos encontrados no mercado local.

A explicação mais provável para isto é que o fato de este produto ser projetado para

uma classe com elevado poder aquisitivo, a margem de lucro que incide sobre eles é

muito elevada. Além da procura que ainda é muito pequena, tornando também o

custo do produto maior.

Para sobreviver meio à crise financeira mundial que está acontecendo

atualmente, a proposta deste trabalho é projetar um produto que tenha o menor custo

possível, produção em série e padronizada, visando atingir um mercado maior para

assim poder baixar o preço venda e manter a competitividade.

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1.1 Definição do problema.

A proposta deste trabalho é automatizar uma cortina do tipo persiana. Para o

entendimento do problema deve-se primeiramente falar sobre o que é e como

funciona este produto. Depois disso, ainda nesse capítulo será evidenciado o

problema a ser resolvido.

1.1.1 O que são persianas?

Persiana, também chamada de veneziana, é um artigo decorativo utilizado na

parte interna de janelas ou portas para vedar a entrada de iluminação ou controlá-la

parcialmente quando desejado. As persianas podem ser também consideradas como

um tipo de cortina. Também tem função térmica: podem bloquear entrada indesejada

de calor no verão e manter o calor em clima frio. Em ambos os casos, reduzem a luz

em grau variado, dependendo do design. Um exemplo de persiana esta na Figura 1.

Figura 1: Persiana do tipo vertical.

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A operação de persianas tradicionalmente vendidas no Brasil segue o seguinte

esquema, evidenciado na Figura 2:

1- Rotacionando o bastão plástico regula-se a inclinação das lâminas: Fechadas

inclinadas para baixo, fechadas inclinadas para cima, ou retas ou em posição

intermediaria.

2- Com o cordão ou fio pode-se abrir e fechar a persiana: Quando se deseja

levantar a trave de baixo (abrir a persiana), devemos, depois de deixar as lâminas na

horizontal, inclinar o cordão para a esquerda (lado do bastão) e puxá-lo. Quando ela

atingir a altura desejada, inclina-se no fio para a direita e ele trava.

Figura 2: Detalhe para o sistema de abertura e fechamento da persiana em questão.

1.1.2 Noções de controle e exposição do problema.

Um sistema de controle possui basicamente: Atuadores, que irão executar a ação

desejada em um sistema (planta), um controle destes atuadores, e por ultimo,

mecanismos sensoriais que fornecem ao sistema de controle informações sobre os

acontecimentos da planta. A esse retorno de informação se dá o nome de

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realimentação. No caso da Figura 3, que representa o diagrama de blocos da

automação da cortina, têm-se o controle da planta, a planta em si, os sensores (como

sensores fim de curso ou sensor de corrente elétrica) fornecendo a realimentação.

Tem-se ainda um segundo sistema de monitoramento e realimentação que seria o olho

do operador da cortina que manda o sinal de controle para a mesma parar assim que o

posicionamento da cortina for o desejado por ele. O sinal de saída desse sistema é o

posicionamento da cortina que pode ser monitorado tanto por sensores elétricos, como

exemplo tem-se o sensor fim de curso, como por sensores do corpo humano que como

exemplo tem-se olho do operador que determina a posição certa, ou ainda o ouvido, ao

ouvir um barulho inesperado [8].

Figura 3: Diagrama de blocos do funcionamento de uma cortina automática.

Em relação ao controlador presente na planta, a Figura 4 demonstra, através de

um diagrama de blocos, como deve ser basicamente o funcionamento desse

dispositivo.

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Figura 4: Diagrama de blocos do circuito de controle

1.2 Objetivos

- Objetivo Geral:

O objetivo deste trabalho é projetar, implementar e testar os automatismos de

uma cortina do tipo persiana.

- Objetivos específicos:

Os objetivos específicos deste trabalho são:

- Pesquisar no mercado duas marcas fabricantes de produtos parecidos.

- Projetar.

- Construir.

- Testar.

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1.3 Metodologia

Neste trabalho pretende-se seguir ao máximo os procedimentos padrões da

engenharia, utilizando de conhecimentos matemáticos, físicos, eletrônicos,

conhecimento sobre projetos, etc. Devem-se evitar adaptações, cópias ou algo do tipo.

A sequência a ser seguida por esse projeto deve ser a mesma ensinada na

universidade para a prática de projetos de engenharia, que é basicamente a seguinte, e

será detalhada mais a frente:

- Identificação do problema e nascimento da idéia.

- Pesquisa sobre o tema.

- Projeto

- Construção

- Testes

- Re-projeto e reconstrução se necessário.

Este ultimo item deve ser evitado. Isto é possível dando o máximo de atenção

possível ao item de projeto, pois aí serão previstas falhas, observadas todas as

variáveis, utilizadas as melhores soluções.

1.4 Organização do trabalho

Este trabalho conta inicialmente com o registro de uma pesquisa de mercado que

teve o objetivo de adquirir informações comerciais e técnicas a respeito da situação

atual de cortinas automáticas no mercado local e nacional

Depois disso o projeto foi dividido em duas partes bem separadas. A parte

mecânica do trabalho que seria a planta e posteriormente a parte eletrônica. Antes da

demonstração do projeto e construção de cada parte do trabalho têm-se registrado aqui

uma pesquisa

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sobre os principais componentes do projeto. Esta pesquisa registrada aqui tem o

objetivo de proporcionar entendimento sobre o sistema e ainda demonstrar o motivo da

escolha de cada componente, ponderando suas vantagens e desvantagens.

2. ANÁLISE DAS SOLUÇÕES EXISTENTES

O projeto demonstrado aqui trás aspectos diferentes dos encontrados no

mercado. O mercado atual trabalha principalmente com soluções personalizadas de

cortinas e persianas. Por exemplo, no mercado de Fortaleza, a forma mais barata e

simples de adquirir uma cortina a controle remoto é indo às lojas de cortina, e não a

lojas de automação residencial, pois nesta o foco é o sistema completo de automação,

onde a cortina figura em segundo plano. Em uma loja de cortinas eles irão estudar

cada caso e proporcionar uma solução personalizada, onde toda a parte mecânica será

fabricada de acordo com o peso e tipo de cortina desejado. A parte mecânica e

eletrônica é fabricada fora do mercado local e a cortina é fabricada pela loja, que faz a

montagem de todo o sistema.

A proposta do projeto em questão é trazer uma solução padrão que pode ser

vendida diretamente ao consumidor final. Além disso, o foco do mercado atual é mais

voltado pra cortinas, quando o produto mostrado aqui é uma persiana.

Apesar dessas diferenças, foram estudadas as soluções mais comuns

encontradas no mercado local e estas serão mostradas aqui. O intuito da pesquisa

demonstrada aqui não foi conhecer detalhadamente a construção mecânica e

eletrônica dos protótipos do mercado, e sim conhecer seu funcionamento macro, ver o

nível tecnológico encontrado no mercado local e a facilidade no acesso. Essas

informações são demonstradas a seguir para algumas marcas.

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2.1 Solução da marca Flávio Susse.

Esta solução é composta por um circuito microprocessado que recebe o sinal de

um controle RF, interpreta esse sinal e aciona um motor DC de 12v, o mesmo utilizado

em vidros elétricos de carro. O controle remoto pode controlar até 8 receptores e está

apto também a programar o fim de curso através de um sinal enviado quando a cortina

encontra-se parada. Este fim de curso pode também ser programado em uma chave

embutida no próprio aparelho. Além do fim de curso, o módulo é programado para subir

e baixar apenas com um toque no controle, e parar qualquer momento quando receber

outro toque. Ou subir e baixar com um toque em um interruptor ligado diretamente ao

módulo do motor.

O empacotamento dele é composto por uma chapa de aço dobrada de modo que

ela é fixada na parede e o motor também é fixado nela, sendo assim, constituem a

base do conjunto. Para abrigar os circuitos eletrônicos e dar boa aparência ao conjunto

existe uma capa branca fabricada em plástico injetado.

Em relação a custos, esse produto é vendido a 500 reais, o que é referente a

aproximadamente 2 vezes seu custo de fabricação.

Figura 5: Desenho técnico do protótipo da marca Flávio Susse

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A Figura 5 demonstra o desenho técnico da montagem enquanto a figura 6 já

demonstra a concretização do produto. Isso se dá por uma sequência de passo de

engenharia que torna viável a transformação de algo que um dia foi uma idéia e um

desenho, em um produto final.

Figura 6: Produto acabado da marca Flávio Susse

2.2 Solução da marca Somfy

Nesta marca o foco principal está na variedade de controles, onde existem

controles simples, com três botões, e controles mais complexos que serão detalhados

mais a frente.

O atuador mecânico mais comumente encontrado está mostrado na Figura 7 e é

composto pelo circuito receptor de RF e o conjunto mecânico, todos montados no

interior do cilindro rotativo da cortina, onde, diferente das outras soluções encontradas,

este conjunto se mantêm parado no interior do cilindro. Outra diferença deste fabricante

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é a utilização de um sistema que freia o conjunto na ausência de energia, para que

este, não seja movimentado manualmente e perca a informação do posicionamento.

Este sistema, porém, pode causar inconvenientes quando acontece a falta de energia.

Figura 7: Sistema completo marca Somfy

Quanto à variedade de controles, esta marca possui controles fixos, para serem

instalados na parede e diversos controles remoto. O controle fixo para ser colocado na

parede está demonstrado na Figura 8 e tem o mesmo princípio de comunicação (RF), e

a mesma forma de operação. A diferença está apenas no empacotamento que permite

fixação à parede por parafusos.

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Figura 8: Controle sem fio para parede

A Figura 9 demonstra o Controle remoto denominado Telis 1 RTS, que comanda

apenas uma cortina via rádio freqüência.

Figura 9: Controle remoto simples.

Além de controles remotos como simples controladores, a marca conta ainda com

soluções inteligentes onde se pode programar hora de baixar, subir, desligar, ou ainda

interpretar o nível de iluminação do ambiente. Este controle chama-se “Chronis RTS” e

está mostrado na Figura 10.

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Figura 10: Controle sem fio para parede. Funções extras.

Quanto ao preço, esta marca não fica por baixo. Tem um dos preços mais caros

do mercado, porém é a que tem mais qualidade de acabamento e confiabilidade de

funcionamento. Um controle para simples acionamento RF custa em média 330 reais,

enquanto um mais sofisticado custa 850 reais. Fazendo uma comparação grosseira,

um controle remoto RF para acionamento de portões elétricos, que possui 2 teclas,

custa apenas 30 reais.

2.3 Conclusões do capítulo

Com a pesquisa de mercado foi comprovada que realmente só existem no

mercado soluções de automação voltadas a profissionais. Nenhuma delas pode ser

comercializada diretamente ao consumidor final por causa da dificuldade de instalação.

Além disso, foi comprovado que existem soluções para todos os padrões de

exigência. Desde soluções mais baratas e com um acabamento ruim (mesmo assim

não são acessíveis à maioria das pessoas) até soluções mais sofisticadas, para

pessoas mais exigentes, onde o preço final é bem maior do que seu custo, ou seja, por

ser voltada à pessoas com alto poder aquisitivo permiti um percentual de lucro muito

alto.

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3. PROJETO DO SISTEMA DE ACIONAMENTO REMOTO DE CORTINAS

PERSIANAS

O engenheiro deve ter em sua mente uma idéia inicial para começar a formalizar

e detalhar essa idéia. Para poder transformar esta idéia em um projeto real, ou mesmo

para fazer com que algumas pessoas entendam sua idéia, esse engenheiro deve saber

se expressar graficamente.

Existem dois tipos de projeto, empírico e o científico. O empírico é aquele em que

os conhecimentos usados na sua execução provêm de fontes como manuais,

experiências vivenciadas, etc. O cientifico é aquele que utiliza conhecimentos básicos

de matemática, física, etc., inter relacionando-os para criação do projeto. O processo

de projeto em si é definido como a combinação de idéias, conceitos científicos

equipamentos disponíveis, para resolução de uma situação problemática proposta. O

projeto é composto das seguintes fases [9]:

- Identificação do problema: Identificação e formalização do problema que

necessita ser resolvido.

- Pesquisa bibliográfica: Nesta etapa deve-se buscar conhecimentos científicos,

informações praticas e tudo que vai ser útil na execução do projeto.

- Projeto: Deve-se selecionar as idéias mais viáveis e mais inteligentes para

garantir um projeto de sucesso.

- Modelos e/ou protótipos: Podem ser computacionais ou físicos.

- Produção do novo produto

Em relação à forma de se expressar graficamente, o engenheiro conta atualmente

com inúmeras formas, dentre elas:

-Desenho técnico: Qualquer desenho técnico utilizado para expressar idéias

técnicas em geral.

-Esboço técnico: Expressão rápida de idéias através de meios simples de

desenho.

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-Desenho feito mecanicamente: É aquele desenho voltado para a indústria

mecânica ou, um desenho feito mecanicamente, sem ferramenta computacional.

-Gráfica computacional: Desenhos criados através de programas especializados.

-CAD: Desenho Assistido por Computador.

-Desenho de engenharia: Comunicação gráfica técnica em geral.

-Leitura de Desenhos: Inclui a leitura e interpretação de desenhos com termos

técnicos.

Neste trabalho foi utilizado o esboço técnico, o desenho auxiliado por computador

(CAD) e a leitura de desenhos técnicos aprendidos na faculdade.

3.1 Projetos mecânico e de empacotamento

Seguindo a teoria de projetos de sistemas de controle [8], o projeto será iniciado

pela parte mecânica, considerada a planta a ser controlada. O projeto eletrônico trata

das partes de controle e acionamento dos atuadores mecânicos.

Este projeto mecânico trata da fixação de dois motores incluindo seus elementos

mecânicos de ligação e transmissão de movimento, utilizados para movimentar os dois

graus de liberdade da cortina.

3.1.1 Identificação do problema e nascimento da idéia

A criação de um novo produto passa por inúmeras fases, sendo a primeira delas a

identificação de uma necessidade e registro da idéia que ira suprir essa necessidade.

O problema proposto que deu início a este trabalho foi automatizar uma cortina

persiana. Esta necessidade foi caracterizada como um problema a partir do momento

em que o fato de ter que operar manualmente a cortina tornou-se um incômodo. Estava

identificado o problema.

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Depois de identificado o problema deve-se pensar na solução. É aí que nasce a

idéia que deve ser registrada para posteriormente ser estudada e desenvolvida. A idéia

tida neste momento foi a seguinte: Se para subir e baixar a persiana deve-se apenas

puxar ou soltar um cordão, este pode facilmente ser acoplado a uma polia que faça o

mesmo. Esta polia, obviamente deve ser acionada por um motor elétrico. Para a

inclinação das lâminas, deve-se girar uma haste, que quando girada no sentido horário

inclina as lâminas em uma direção e vice-versa. Este mecanismo giratório também

pode ser controlado por um motor. Como a idéia é eliminar a necessidade de operação

manual da cortina, deve também existir a possibilidade de controlá-la remotamente.

Esta foi a idéia inicial, que foi registrada em um papel, conforme a Figura 11. A partir

daí seguiram-se os passos já citados acima, até a criação de um protótipo.

Figura 11: Esboço à mão livre.

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3.1.2 Pesquisa por partes e componentes.

A primeira necessidade do projeto foi especificar as características dos motores a

serem utilizados. Partindo da idéia que os motores devem ser elétricos, foram

estudados todos os tipos que tinham possibilidade de aplicação através de uma

pesquisa relatada abaixo.

- MOTOR DC.

O motor de corrente contínua, tem como principal característica o que já está

expresso no seu nome. Contando com o estator, que é composto de uma estrutura

ferromagnética com pólos salientes aos quais são enroladas as bobinas que formam o

campo, ou de um ímã permanente, e com o rotor, que é um eletroímã constituído de

um núcleo de ferro com enrolamentos em sua superfície que são alimentados por um

sistema mecânico de comutação que estão mostrados na Figura 12.

Figura 12: Rotor do motor DC

A Figura 13 mostra o funcionamento simplificado do motor de corrente contínua.

Trata-se de um motor DC com apenas uma bobina, o comutador e as escovas.

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Figura 13: Desenho esquemático simplificado do funcionamento do motor DC

Vantagens

• · Ciclo contínuo mesmo em baixas rotações

• · Alto torque na partida e em baixas rotações

• · Ampla variação de velocidade

• · Facilidade em controlar a velocidade

• · Confiabilidade

Desvantagens

• · Maior necessidade de manutenção (devido aos comutadores)

• · Arcos e faíscas devido à comutação de corrente por elemento mecânico (não

pode ser aplicado em ambientes perigosos)

• Necessidade de medidas especiais de partida, mesmo em máquinas pequenas.

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- MOTOR DE PASSO

Um motor de passo, como o mostrado na Figura 14, é um motor elétrico usado

quando algo tem que ser posicionado precisamente ou rotacionado em um ângulo

exato. O motor pode ser controlado sem que nenhum sistema de correção de erro por

realimentação seja implementado. Os motores de passo possuem “dentes”

eletromagnéticos arranjados ao redor de seu eixo.

Figura 14: Motor de passo

A Tabela 1 demonstra sem maiores detalhamentos o funcionamento do motor de

passo.

Tabela 1: Sequência de operação do motor de passo

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Vantagens

• Seguem uma lógica digital

• Alta precisão em seu posicionamento / erro não cumulativo

• Precisão no torque

• Boa resposta à aceleração e desaceleração

Desvantagens

• Baixo desempenho em altas velocidades

• Complexidade de operação / controle

• Possibilidade de o motor operar em ressonância com sua frequência natural

• Custo

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20

- SERVOMOTORES

Os servomotores são mecanismos especiais compostos por motor DC, ou ainda

podem ser compostos por motores AC. Sua principal característica é manter o controle

de posição do seu eixo de saída através de um potenciômetro que fornece a

realimentação ao sistema de controle. A Figura 15 mostra os componentes internos do

servomotor, incluindo o potenciômetro citado.

Figura 15: Servomotor com motor DC, utilizado em aeromodelos.

Para acionamento e controle dos servos conta-se com três fios, sendo dois para

alimentação de cinco volts e um para o sinal de controle. O sinal de controle utiliza o

método de PWM (modulação por largura de pulso) que possui três características

básicas: Largura mínima, largura máxima e taxa de repetição.

A largura do pulso de controle determinará a posição do eixo:

• Largura máxima equivale ao deslocamento do eixo em + 90º da posição central;

• Largura mínima equivale ao deslocamento do eixo em -90º;

• Demais larguras determinam a posição proporcionalmente.

• A taxa de repetição é de aproximadamente 100HZ.

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Este parâmetro de controle está ilustrado na figura 16.

Figura 16: Pulsos de controle do servomotor

Vantagens

• Possuem uma realimentação que garante o posicionamento do eixo.

• Para ser controlado necessita apenas um fio.

• Tamanho e peso compacto

• Resistente

Desvantagens

• Custo

• Baixo torque

• Curso limitado a 180 graus

Page 34: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

22

De posse das características de cada tipo de atuador elétrico foi possível decidir

qual o melhor tipo para a aplicação em questão.

Para subir e baixar o conjunto foi decidido pelo motor de corrente contínua com

redução, pois para esta função não é necessário o controle exato da rotação, o que

seria atribuição do motor de passo, além disso, aquele apresenta baixo custo,

possibilidade de controlar a rotação simplesmente mudando a tensão de alimentação e

relação torque/tamanho melhor do que o motor de passo.

Para regular a inclinação das lâminas e assim regular a intensidade da luz foi

escolhido o servomotor. Os motivos para esta escolha foi que este tipo de atuador é o

único que possui uma realimentação, simplicidade no controle que ocorre apenas por

um fio, tamanho adequado, resistente, etc.

A escolha do motor DC com redução deve ser feita atendendo basicamente dois

quesitos mecânicos: Torque e rotação. Para saber qual o torque necessário, foi medido

primeiramente a tração necessária para subir a cortina. Este teste foi feito com o

mecanismo original, que deve ser o mesmo torque necessário com o automatismo,

considerando que a idéia do projeto é que o movimento manual seja substituído pela

rotação da polia do motor. A Figura 17 da uma idéia básica da relação tração/torque.

Figura 17: Representação da relação torque/Força de tração.

Page 35: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

23

O torque encontrado foi de 40N, ou 4Kgf. O tamanho máximo para a polia é de

raio igual a 2cm. De posse desses dados foi calculado o torque mínimo necessário

como especificação para o motor DC.

Tabela 2: Especificações mecânicas para o motor DC.

Depois de determinado o torque necessário para o motor deve-se agora

determinar a rotação. A variável que irá determinar a rotação necessária, neste caso é

o tempo desejado para a cortina subir. Levanto em conta o conforto sonoro e

considerando um tempo que não fosse muito longo para esperar a cortina abrir, foi

determinado que o tempo de subida deverá ser aproximadamente 30 segundos. Depois

de determinado o tempo foi medido o curso da cortina que é de 90 cm. Como já estava

determinado o raio da polia que irá tracionar o fio de subida da cortina, que é de 2 cm,

já é possível fazer os cálculos da rotação ideal do motor. Os valores calculados estão

na Tabela 3.

Tabela 3: Especificações dinâmicas dos mecanismo.

Page 36: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

24

O próximo passo depois da especificação foi ir à busca deste motor no mercado.

A primeira e mais eficiente busca foi na internet. Ao procurar por motores elétricos na

internet a empresa que melhor atendeu e que à primeira impressão tinha mais e

melhores produtos foi a akiyama. Foram estudadas as soluções desta marca e depois

de alguns contatos por e-mail e telefone decidiu-se pelo motor de corrente contínua

com redução modelo AK510/12 R-13. O quadro de especificações está expresso na

tabela 4 e foi o mais próximo das especificações de projeto encontrado. Conforme a

teoria de projeto primeiro encontra-se as especificações e depois se procura no

mercado a solução mais próxima da especificada, buscando aquela que atender as

especificações com folga. Por exemplo, o torque mínimo especificado foi 8Kgf/cm,

sendo assim deve-se buscar o mais próximo disso para evitar superdimensionamento,

porém com capacidade maior que a determinada, nunca menor, para evitar quebra do

componente ou baixa durabilidade ou rendimento. O torque do componente escolhido é

de 8.5Kgf/cm. Quanto ao número de rotações por minuto, como esta especificação não

causa danos ao sistema, causa apenas um atraso no movimento de subida, foi

admitido um motor com rotação pouco menor que a especificada, 11,7 RPM´s.

Com a velocidade de rotação diferente da especificada , a cortina deixará de subir

em 30 segundos e passará a subir em 36 segundos.

Tabela 4: Especificações do motor.

Page 37: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

25

O desenho técnico do motor está mostrado na Figura 18 abaixo. O pedido foi

feito pela internet, pago da mesma forma e sua chegada se deu em dois dias.

Figura 18: Desenho técnico do motor Akiyama usado no protótipo.

Esta compra do motor foi originada de uma sequência de passos de engenharia

que vão desde o rascunho, passando pela pesquisa por partes e componentes, projeto,

especificação e finalmente a compra. A partir daí o projeto começava a demonstrar

algo físico, ou seja, começava a se tornar real.

O servomotor já estava disponível, pois foi reciclado de um aeromodelo

inutilizado.

A cortina persiana que será usada no protótipo também foi reciclada. Foi

utilizada uma cortina descartada, mas que ainda tinha todos os seus mecanismos

funcionando. A cortina reciclada encontra-se na Figura 19.

Page 38: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

26

Figura 19: Persiana reciclada para construção do protótipo.

3.1.3 Desenvolvimento do Projeto

Depois de especificado e comprado os motores, a próxima etapa foi o projeto em

si. Nesta etapa deve-se planejar e formalizar a localização de todos os componentes, a

forma de encaixe, enfim, tudo que será executado na implementação, para que os

futuros problemas possam ser previstos da forma mais eficiente possível. Nesta etapa

o número de informações observadas e o número de variáveis monitoradas deve ser

máximo, para evitar que na fase de implementação seja necessário voltar ao projeto

para corrigir problemas não previstos. Por exemplo, se ao projetar o sistema que

detecta o fim de curso não for observado a variável “força” que tem bastante influência

nesse momento, depois da implementação irão surgir problemas por esta variável que

não foi considerada anteriormente. Neste caso, vamos supor que se deseje monitorar o

fim de curso por controle de corrente, onde a corrente do motor DC tem um pico

quando sofre um torque maior que é facilmente detectável por um sistema eletrônico.

Se ao projetar este sistema não considerarmos que o motor irá ser sobrecarregado

para depois parar, pode-se causar uma fadiga excessiva do componente ou até mesmo

a quebra. Quando esta solução foi analisada, esta variável foi monitorada. Para saber

se ela era viável ou não, o fabricante do motor foi contatado e informou que esta

sobrecarga momentânea não danificaria o componente. Sendo assim, seria possível

Page 39: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

27

levar o projeto a frente. Esta solução não foi adotada por outros fatores, que serão

citados em momento oportuno.

Depois de feitas todas as considerações iniciaram-se os desenhos dos

componentes. A primeira parte a ser desenhada foi a estrutura metálica do corpo da

cortina que já tínhamos. Neste caso, foi praticada a engenharia reversa, onde um

componente que já foi anteriormente planejado, desenhado e fabricado segue a

sequência contraria, sendo desenhado novamente a partir de medidas tiradas do

produto final acabado. Isso foi necessário para que possamos desenhar e planejar os

outros componentes. A reprodução deste desenho técnico esta expressa na Figura 20.

Figura 20: Desenho da estrutura principal que compõe a cortina.

Depois disso, o próximo componente projetado foi a polia que deverá tracionar o

fio de nylon responsável pela subida e descida da cortina. Os fatores que foram

levados em conta no projeto deste componente foram as variáveis referentes ao

momento da força aplicada (Raio da polia), o encaixe do motor e o local onde ela seria

Page 40: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

28

instalada. Como o motor aplica um torque de 8,5 kgf/cm e a força necessária para subir

a cortina é de 4kgf, a maior dimensão que a polia deve ter é um raio de 2,125cm. A

dimensão escolhida para o raio de aplicação da tração do fio foi de 2cm. O encaixe do

motor exige um parafuso transversal ao eixo, e o local onde ela será instalada admite

uma polia de até 50 mm de diâmetro, além disso, será necessário um furo passante

para fixação do fio de nylon com um nó. De posse desses dados foi desenhada a polia

demonstrada na Figura 21.

Figura 21: Desenho técnico da polia, feito no CATIA.

Agora de posse das dimensões da polia foi desenhada a forma de fixação do

motor à estrutura metálica da cortina. Foi admitido que a fabricação será em chapa

metálica de 3 mm e depois de planejada e desenhada o resultado está mostrado na

Figura 22.

Page 41: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

29

Figura 22: Desenho técnico da base do motor DC.

O mesmo procedimento foi feito para a fixação do servomotor (Figura 23):

Figura 23: Desenho técnico da base do servomotor.

Page 42: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

30

Após o desenho desses componentes surgiu outro problema. O fio de nylon

deverá ter uma mudança de direção de 90 graus. O componente responsável por esta

operação deve ser uma polia. O problema neste caso foi que o local disponível para a

colocação dessa polia é muito pequeno. Porém, como está sendo utilizado um software

computacional para desenho dos componentes mecânicos, foi mais fácil considerar as

medidas, as possibilidades de fixação, dentre outras variáveis, e assim projetar o

componente, que mais tarde deverá ser produzido. Deve-se lembrar que na etapa de

desenho devem ser considerados os conhecimentos adquiridos nas cadeiras de

“Fabricação mecânica e metalúrgica” e em “Tecnologia da usinagem” que se referem à

produção de componentes mecânicos. Além desses conhecimentos, deve ser

considerado o nível tecnológico local disponível para a produção das peças, para que

depois de desenhado, essa produção seja viável. Depois de feitas todas as

considerações o desenho foi executado conforme ilustrado na Figura 24.

Figura 24: Desenho técnico da roldana de condução do nylon.

Page 43: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

31

Depois de desenhado todos os componentes, foi feito uma montagem dos

mesmos computacionalmente. Nessa fase deve-se verificar o encaixe dos

componentes, verificar se as dimensões dos desenhos estão corretas, etc. Essa

montagem esta expressa na Figura 25.

Figura 25: Vista explodida, simplificada, da montagem dos componentes.

Nesse momento está finalizada a fase de desenho. Para que os componentes

desenhados computacionalmente possam ser produzidos deve-se gerar um documento

que contem vistas ortográficas, tolerâncias, materiais que devem ser utilizados, etc.

Esta deve ser a ferramenta de comunicação entre engenharia e setor produtivo. Um

exemplo deste documento está mostrado na Figura 26, os outros, utilizados na

fabricação dos demais componentes estão presentes de forma detalhada no Apêndice

1 deste trabalho. Deve-se lembrar que só as peças que deverão ser fabricadas devem

ser assim detalhadas. Os motores adquiridos prontos, por exemplo, não estarão

detalhados no anexo deste trabalho.

Page 44: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

32

Figura 26: Folha de projeto, usada para fabricação.

3.1.4 Fabricação Mecânica

De posse do projeto completo agora é possível iniciar a fabricação. Os primeiros

componentes a serem fabricados foram às chapas de fixação. Estas chapas foram

feitas pelo próprio autor deste trabalho, utilizando as ferramentas e equipamentos

existentes no laboratório produção mecânica da UNIFOR. Para fazer uma chapa como

esta, a sequência de operações deve ser respeitada na seguinte ordem: corte, furação

e dobra. Isso garante que uma operação não dificulte a outra. Por exemplo, na primeira

tentativa de produzir a peça foi cometido o erro de dobrar primeiro e depois tentar furar.

Desta forma não foi possível fazer a marcação exata do local do furo e a tentativa de

furá-lo depois de dobrado entortou a peça durante a fixação. Além disso, é necessário

também assegurar que cada operação seja feita com a ferramenta certa para não

tornar a operação difícil, ou deixar um acabamento ruim. Por causa da falta de prática,

Page 45: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

33

a fabricação dessas duas peças foi muito complicada e muito demorada, além disso, as

medidas finais não sairão exatamente como deveriam, o que posteriormente causou

dificuldade na montagem. Essas considerações fizeram com que para produzir a

próxima peça fosse procurada uma empresa apropriada para o serviço. O que até o

momento só existia como desenho de computador passou a se tornar concreto

conforme mostra a Figura 27.

Figura 27: Motor DC e sua chapa de fixação

Depois das chapas prontas foi procurada uma tornearia para fabricação da polia.

Desta vez o processo para fabricação foi feito conforme o padrão em projetos de

engenharia, onde o engenheiro só se envolve até o projeto e entrega a documentação

para a produção. Foi entregue para produção folha de projeto referente à polia feito o

pedido, e depois de dois dias a polia foi entregue. No ato do recebimento da polia

foram conferidas as medidas, que estavam todas exatamente como o projetado. A polia

fabricada está mostrada na Figura 28.

Page 46: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

34

Figura 28: Polia acabada.

O mesmo procedimento foi executado para a fabricação da pequena polia para o

fio de nylon. Que esta na Figura 29.

Figura 29: Roldana acabada.

De posse de todas as peças produzidas só resta agora fazer os furos na

estrutura principal para fixação dos componentes. Depois de feitos os furos será

executada a montagem.

Page 47: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

35

- MONTAGEM:

Como citado anteriormente, as chapas não ficaram com as medidas finais

perfeitas, o que resultou em alguns problemas na montagem. Dentre esses problemas

deve-se citar a fixação do motor Dc à chapa que deveria ter seis parafusos mas apenas

quatro encaixaram, e também, a fixação da chapa à parte principal. O fato de o motor

ser fixado por apenas quatro parafusos não compromete sua fixação. As peças foram

produzidas também de uma forma que necessita ter um sequência de montagem

respeitada. Tendo sido seguida essa sequência não aconteceram mais problemas na

montagem.

Primeiramente deve-se fixar a pequena roldana à estrutura principal. Sua fixação

se deu através de apenas um parafuso com porca. Depois disso, estando com a cortina

montada (a única coisa que foi retirada da cortina original foi o cordão de levantar, que

foi substituído por nylon) o próximo passo é montar o conjunto motor responsável por

levantar e puxar a cortina. Nesta etapa deve-se parafusar primeiro o motor à base,

depois a polia ao motor, depois deve-se fixar o fio de nylon na polia e só aí fixar todo o

conjunto à cortina através de quatro parafusos laterais, esta sequência está registrada

na Figura 30.

Figura 30: Sequência de montagem do motor DC.

Page 48: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

36

O próximo passo foi realizar uma operação semelhante à anterior com o objetivo

de fixar o servomotor. A sequência de operações iniciou com a fixação do servo à

chapa de aço inox e depois sua fixação à persiana. Depois de fixado verificou-se mais

um problema proveniente do mau dimensionamento e das falhas na produção das

chapas. O eixo do servomotor não ficou concêntrico em relação ao eixo sobre o qual

ele deve exercer a tração (Detalhe “X” da Figura 31). Isso fez com que o servomotor

mantivesse levemente suspenso este eixo fazendo com que ele suportasse uma força

que deveria ser suportada por um componente que está fazendo a função de mancal,

ou seja, fixando o eixo e suportando as forças que são aplicadas a ele. A junção do

eixo do motor ao eixo da cortina foi feita por “Durepox” (Expresso no detalhe Y da

Figura 31).

Figura 31: Fixação do servomotor ao eixo.

Depois de fixados os dois motores juntamente com o fio de nylon que irá

movimentar o conjunto a montagem está concluída e mostrada na Figura 32:

Page 49: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

37

Figura 32: Detalhe da montagem dos dois motores.

3.1.5 Testes mecânicos

O sistema mecânico deste projeto se refere às partes responsáveis pelo

movimento, não incluindo nenhum tipo de elemento de controle como chaves,

sensores, circuitos, etc.

O primeiro teste consistiu apenas em ligar o motor DC nos dois sentidos para ver

se funcionava o movimento de subida. Teste bem sucedido! A cortina subia e baixava

sem problemas. Isso significa que os cálculos referentes a torques, forças, etc foram

executados de forma correta. Além disso, todos os componentes mecânicos estão

trabalhando como deveriam. Depois disso, foram repetidos por inúmeras vezes o

movimento de subida e descida para observar a funcionamento de cada componente

e sua fadiga. Este teste foi exaustivo.

O resultado deste teste com varias repetições foi a fadiga excessiva no fio de

nylon, o que resultou na troca por um de maior espessura (0,8 mm quadrados). Além

disso, foi percebido também um ponto na pequena roldana onde o fio travava e sofria

pequenas lascas. Isto só acontecia quando o fio, que estava maior do que o curso da

cortina, ficava solto. O fato de continuar a rotação do motor mesmo a cortina já tendo

descido completamente causava essa folga no fio de nylon. Para solucionar este

Page 50: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

38

problema foi diminuído o fio e os próximos testes todos foram feitos obedecendo à

condição de desligar o motor antes da chegada do fim de curso aberto.

Depois dos testes mecânicos. Seguiram-se os testes dinâmicos, ou seja, testes

envolvendo o desempenho do sistema em relação ao tempo.

Para realizar esses testes foi utilizada uma fonte com opções de escolha da

tensão de saída selecionadas por uma chave, onde tinha a opção de 1,5 a 12 volts.

Como o motor opera em até 12 volts e esta será sua tensão de operação quando em

pleno funcionamento, esta foi a tensão selecionada. O tempo de subida/descida

encontrado e demonstrado na Tabela 5 estava claramente acelerado, pois segundo os

cálculos de projetos expressos no tópico referente a escolha do motor o tempo de

subida deveria ser 36 segundos. Como o motor estava com um funcionamento também

aparentemente mais acelerado do que o normal resolveu-se checar a tensão que

estava alimentando o motor. Ao medi-la com o multímetro constatou-se uma tensão 19

volts com o motor desligado e 17 volts com o motor ligado. Ou seja, uma fonte que

deveria fornecer 12 volts está fornecendo 19. Foi selecionada na fonte a posição da

chave para fornecer a tensão de saída de 7,5 volts, que na realidade forneceu 13,2.

Este foi o valor encontrado mais próximo de 12v. Deve-se ainda ressaltar que este

valor quando o motor estava em funcionamento caia para 10,9 volts.

Tabela 5: Tempo de subida e de descida com motor alimentado com 19 v.

Depois de regulada a tensão, iniciaram-se as medidas de tempo, em uma

sequência de cinco operações de baixar e subir, expressas na Tabela 6. Depois de

feitas as medidas, foram feitas as médias para que se possa definir o tempo de descida

e tempo de subida final da cortina. Deve-se ressaltar antes da leitura da tabela que a

“relação” expressa o consciente entre o tempo de subida e o tempo de descida. A

precisão do movimento de subida e descida não deve ser observado apenas no tempo

de subida/descida, pois o ponto de parada na descida não foi sempre o mesmo. Esta

precisão deve ser observada na relação, pois a cada descida e subida o curso foi o

mesmo para as duas.

Page 51: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

39

Tabela 6: Teste dinâmico do sistema mecânico.

Se observado comparado novamente com o tempo de subida especificado no

projeto nota-se que ele ainda está menor. Isto é fruto do curso considerado para

medida, que foi menor do que os 90 cm especificados no projeto.

Com estas medidas do tempo pode-se notar ainda que o movimento da cortina é

preciso, o que retrata não apenas o bom funcionamento do motor, mas o bom

funcionamento de todo o sistema, mostrando que este esta livres de paradas forçadas,

quebras, etc. A importância do teste dinâmico reside ai, na constatação do bom

funcionamento do sistema, e não somente na medição do tempo de funcionamento

O motor DC, assim como outros, expressa sua condição de funcionamento

através do consumo de corrente, quanto mais forçado está trabalhando este motor,

maior será o seu consumo de corrente, que não pode ultrapassar o valor máximo

determinado pelo fabricante. Para medição da corrente do motor foi utilizado um

multímetro na função amperímetro ligado em série com o motor. Com a medição da

corrente constatou-se que na descida da cortina ela permanecia constante, tendo

apenas uma pequena ondulação entre 129 e 134 mA. Observou-se ainda o

comportamento da corrente, e do sistema mecânico quando submetidos a um puxão

quando executava o movimento de descida. Constatou-se que enquanto submetido a

este puxão, a corrente diminuiu ainda mais, caindo pra 105 mA.

Ao medir a corrente de subida, constatou-se que esta variava expressivamente.

Como esta variação é grande decidiu-se colher os dados da subida e organizá-lo em

forma de gráfico. Uma das variáveis do gráfico já estava definida que era a corrente do

Page 52: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

40

motor. A outra variável decidiu-se que seria o número de lâminas que estavam

suspensas naquele momento. Como a cortina possui no total 19 lâminas, foram feitas

19 medidas de corrente, depois disso feito uma tabela no Excel e gerado um gráfico a

partir dessa tabela, que está representado na figura 33. Além de expressar o

comportamento da corrente na subida o gráfico demonstra duas regiões chamadas de

“Funcionamento normal” e “sobre corrente”. O fabricante do motor determina que a até

140mA é considerado que o motor esta funcionando livre, em 300mA o motor está em

máximo rendimento, a partir daí o motor esta numa zona de sobre corrente imprópria

para operação continua. Foi informado pelo representante dos motores Akiyama no

Brasil que essa sobre corrente pode ser utilizada para detectar o fim de curso sem

causar danos ao motor, porém, depois de detectado o fim de curso o motor deve

imediatamente ser desligado para evitar sobre aquecimento.

Figura 33: Gráfico que representa o consumo de corrente na subida da persiana.

Page 53: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

41

3.2 Projeto eletrônico.

O Hardware eletrônico inclui os dispositivos responsáveis pela comunicação entre

o circuito emissor e o circuito receptor inclui também os microcontroladores

responsáveis pela interpretação dessa informação, os dispositivos responsáveis pela

identificação do fim de curso e os dispositivos de potência responsáveis pelo

acionamento dos atuadores.

A Figura 34 cria, através de um diagrama de blocos, uma visão geral do que deve

estar presente no controlador/receptor. Posteriormente será brevemente detalhado

cada um dos componentes.

Figura 34: Diagrama de blocos do controlador eletrônico.

Page 54: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

42

3.2.1 Pesquisa por partes e componentes.

Nesta pesquisa devem-se obter conhecimentos sobre o problema e sobre as

formas e componentes existentes para solucioná-lo.

O primeiro problema da parte eletrônica a ser resolvido foi como detectar o fim

de curso. Este problema se tornou um pouco mais complexo do que o comum a partir

do momento em que foi percebido que não era possível determinar o fim de curso

baixo da cortina por nenhum evento mecânico. Neste momento se iniciou a pesquisa

sobre os sensores. Depois da pesquisa sobre sensores segue a pesquisa sobre a

forma de comunicação e depois sobre os demais componentes eletrônicos.

- SENSOR.

Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe um estímulo e

responde com um sinal. Normalmente, os sensores respondem com um sinal elétrico.

Um transdutor por sua vez é um dispositivo que converte um tipo de energia em outro,

não necessariamente em um sinal elétrico.

Muitas vezes um sensor é composto de um transdutor e uma parte que converte

a energia resultante em um sinal elétrico. Um instrumento de medida, por exemplo,

pode ser um sensor/transdutor com indicação direta (como um termômetro de mercúrio

ou um medidor elétrico) ou um sensor/transdutor em conjunto com um indicador de

modo que o valor detectado se torne legível pelo homem (como um conversor de

analógico para digital, um computador, um display).

Como o sinal é uma forma de energia, os sensores/transdutores podem ser

classificados de acordo com o tipo de energia que detectam. Por exemplo:

- Sensores de luz: células solares, fotodiodos, fototransitores, tubos fotoelétricos,

- Sensores de temperatura: termômetros, termopares, resistências sensíveis à

temperatura, termômetros bi-metálicos e termostatos.

- Sensores de calor: instrumento elétrico p/ a detecção do calor

radiante, calorímetro.

Page 55: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

43

- Sensores magnéticos: Reed switch, bússola magnética, bússola de fluxo de porta.

- Sensores de pressão: barômetro.

- Sensores mecânicos: chaves, sensor de posição, selsyn, strain gauge.

- Sensores de proximidade: um tipo de sensor de distância porém menos sofisticado,

apenas detecta uma proximidade específica.

- Sensores de distância (sem contato): uma série de tecnologias pode ser

aplicadas para captar as distâncias:

- Sensor de corrente elétrica: Uma resistência de valor mínimo transforma a corrente

em tensão, amplifica e trata este sinal para que esta possa ser lido.

Figura 35: Chave fim de curso.

Foram citados aqui vários sensores, mas devido ao mecanismo da cortina

decidiu-se aprofundar a pesquisa em apenas os sensores mecânicos e magnéticos,

pois com certeza um desses dois tipos seriam utilizados. Não cabem aqui maiores

detalhes sobre sensores e a escolha e justificativa está evidenciada mais a frente, na

execução projeto eletrônico.

Page 56: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

44

Depois dos sensores, o próximo problema foi decidir qual a forma de

comunicação sem fio seria utilizada. Infravermelho ou rádio freqüência? Para tirar essa

duvida também foi feito uma pesquisa sobre o tema.

- TRANSMISSÃO DE DADOS POR INFRAVERMELHO

A comunicação por infravermelho se dá por um led emissor de luz com

frequência invisível ao olho humano (Frequência abaixo da luz vermelha) e um receptor

que recebe este sinal. Estes receptores podem ser fotodiodos ou fototransitores. A

Figura 36 demonstra o espectro de frequência das ondas e suas utilizações.

Figura 36: Espectro de ondas eletromagnéticas.

O circuito básico para compor esse tipo de comunicação está expresso na Figura

37. Neste tipo de esquema, quando o led está acionado, polariza o fotodiodo fazendo

com que este conduza e que a saída seja aterrada. Quando o fotodiodo não recebe luz

e está funcionando como um circuito aberto a saída está conectada ao “vcc”. Dessa

forma é possível enviar a informação através de nível de tensão alto e baixo. Para que

esta informação seja interpretada deve existir um protocolo de comunicação. Um

protocolo é uma convenção ou padrão que controla e possibilita uma conexão,

comunicação ou transferência de dados entre dois sistemas. De maneira simples, um

protocolo pode ser definido como "as regras que governam" a sintaxe, semântica e

sincronização da comunicação. Os protocolos podem ser implementados pelo

Page 57: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

45

hardware, como no caso do servomotor mostrado anteriormente, que transforma a

razão cíclica em tensão e o circuito faz uma comparação de tensão e realiza a devida

ação. Podem ser interpretados ainda pelo software e também por uma combinação dos

dois.

Figura 37: Esquema básico para transmissor/receptor por infravermelho

- TRANSMISSÃO POR RÁDIO FREQUÊNCIA

A comunicação por rádio freqüência, muito conhecida por comunicação “RF”

necessita de um hardware um tanto quanto mais complexo do que o representado na

Figura 37. Para este tipo de comunicação não foi feito uma pesquisa muito

aprofundada sobre a tecnologia de comunicação em sim, e sim sobre um par de

transmissor e receptor muito conhecido no meio profissional e acadêmico. Trata-se de

um par transmissor e receptor que já vêm emparelhados de fábrica e trabalham em

total sintonia. Além disso, sua ligação é simples. No emissor, o nível lógico que está

presente no pino de sinal será recebido fielmente pelo receptor e emitido no pino de

saída de sinal, portanto neste tipo de comunicação não se tem problemas com falhas a

transmissão do sinal. Sua modulação é em ask.

Na Figura 38 têm-se um exemplo de circuito transmissão e recepção através dos

módulos rt433 e tx 433 ligados a um codificador e um decodificador que recebem este

sinal em série e o emitem em uma saída paralela.

Page 58: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

46

Figura 38: Circuito do transmissor/receptor RF ligados a um codificador/decodificador.

Depois de tiradas as dúvidas sobre os sensores e a comunicação não

aconteceram mais pesquisas significativas que devam ser relatadas aqui. De posse de

todo o conhecimento adquirido na faculdade em matérias como “eletrônica”, “eletrônica

digital”, “microprocessadores”, “eletrônica para automação industrial”, etc, iniciou-se o

projeto.

3.2.2 Desenvolvimento do projeto

Nesta fase do trabalho o tempo disponível já era muito pequeno. Decidiu-se

realizar o projeto de forma empírica onde o roteiro traçado para obter sucesso no

funcionamento do circuito foi o seguinte: Realizar a escolha dos componentes com

base nas necessidades básicas de funcionamento do circuito e com base no tempo

necessário para adquiri-los. Depois disso, testar o funcionamento de algumas partes

separadas, como a comunicação primeiro, depois os drivers de potência, depois

Page 59: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

47

integrá-los, juntamente com o microprocessador. Como o circuito não é de grande

complexidade iniciou-se o desenvolvimento do mesmo sem maiores planejamentos.

Esse desenvolvimento será relatado aqui.

- ESCOLHA DOS COMPONENTES

Primeiro componente a ser escolhido foi a chave fim de curso, para saber qual

tipo de informação seria passada o sistema microcontrolado quando esse evento

acontecesse. Levando em conta o empacotamento do projeto, decidiu-se que o sensor

deveria ser uma chave mecânica fixada na estrutura principal da cortina e que fosse

acionado quando as lâminas da mesma chegassem ao topo. Após essas decisões foi-

se em busca desta chave no mercado local. Este componente foi adquirido, montado e

testado no mesmo dia. Sua instalação está representada na Figura 39.

Figura 39: Demonstração da instalação da chave de fim de curso.

Esta chave é de contato normalmente fechado e ao primeiro toque a mesma abre

o circuito. Depois de algumas considerações percebeu-se que esta chave seria ideal

porque seu curso mecânico não termina assim que se abre o circuito, portanto essa

chave não seria forçada, pois depois que ela emite o sinal de “chave aberta” ainda

permite que seja pressionada mais alguns milímetros, diferente de uma chave do tipo

botão, por exemplo, que é normalmente fechada e depois que ela verifica o contato já

não tem mais flexibilidade no movimento.

Page 60: TCC SEBASTIAO Versao Final Corrigida

48

Depois de instalada, o acionamento da chave foi testado ligando a mesma em

serie com o motor. Com o motor acionado para subir esperava-se que a chave, como é

normalmente fechada, abrisse o circuito ao detectar o fim de curso. Foi exatamente

isso que aconteceu, sem forçar a estrutura mecânica. A forma como a folga do curso

da chave se comportou, aconteceu conforme o planejado, permitindo que o motor

fosse desligado alguns milissegundos depois do toque da chave sem forçá-la.

Como o fim de curso baixo não podia ser detectado por nenhum evento, decidiu-

se monitorá-lo por software onde o tempo de descida seria controlado. Neste caso, a

chave de fim de curso alto servirá de referência (zero-máquina) e a descida será

monitorada por uma variável da memória do microcontrolador que será decrementada

a cada instante em que a saída responsável pelo acionamento do motor no sentido de

descida estiver ligada. Este tipo de sensor que conta com uma referência e um controle

que cresce ou decresce a partir desta referencia chamasse “Controle Incremental”.

A próxima escolha foi o meio de comunicação. Escolheu-se a transmissão por

rádio frequência, pois entendeu-se que sua comunicação, de posse do circuito tx e rx

que já vêm calibrados de fábrica para uma perfeita comunicação, seu uso seria mais

simples. Os componentes foram comprados no mercado local e sua ilustração está na

Figura 40.

Figura 40: Circuitos emissor(TX) e receptor(RX) de radio frequência.

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49

O funcionamento deste sistema já foi detalhado na pesquisa biblliográfica e não

cabem aqui mais considerações sobre o mesmo.

Depois de escolhido o meio de comunicação veio a pergunta: Como fazer para

que haja uma troca de comunicação, que dispositivos usar. Vamos abrir aqui um

“parênteses” para explicar o funcionamento da cortina e o motivo da escolha dos

componentes e da forma de comunicação.

Essa comunicação deve comandar dois movimentos, a subida e descida das

lâminas e sua inclinação. Baseado nos controles já existentes em sistemas comerciais

estudados na pesquisa de mercado se decidiu que são necessários cinco botões de

comando. Um para baixar a cortina até o final com um toque, outro para subir a cortina

até o final com um toque, outro para parar a cortina durante o movimento, e outros dois

para girar as lâminas no sentido horário e anti-horário.

- O CONTROLE REMOTO

Decidiu-se que o controle remoto deve ser composto por cinco chaves tipo “push

boton”, um transmissor de RF modelo rt4, e um pic para interpretar essas chaves e

realizar a comunicação. A escolha deste pic foi imediata, baseada no pic que o autor

tinha disponível no momento, que era o PIC16F628. Além disso, o circuito deve ter um

cristal de 4mhz, resistores de pull-up e um suporte para a bateria. Para produção deste

controle remoto foi seguido o esquema Base abaixo.

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Figura 41: Esquema base para produção do controle remoto. [10]

Como o controle possui um microcontrolador, que é versátil por poder ser

posteriormente programado e executar qualquer função que se deseje, este circuito foi

imediatamente montado. Ou seja, o hardware foi desenvolvido primeiro e o software

deverá ser desenvolvido em seguida. No momento da programação devem-se cumprir

as exigências do parágrafo anterior, onde cada tecla deve realizar uma função citada. A

foto deste controle está representada na Figura 42 .

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Figura 42: Controle remoto acabado

Neste momento tínhamos em mãos a planta com as entradas e saídas (sensores

e atuadores) e um controle remoto. O que nos falta agora é desenvolver o hardware

que irá receber o comando do controle remoto e irá controlar a planta.

- RECEPTOR E CONTROLADOR.

A “planta” produzida e que deve ser controlada tem dois motores, um motor DC e

um servomotor. Para o controle do motor DC deve-se ter um circuito muito conhecido,

chamado de ponte H, que é controlada por duas entradas, onde uma faz o motor girar

pra um lado e a outra faz o motor girar para o outro. Isso significa que precisamos de

duas saídas do micro para esta função. Para o papel de ponte H será utilizado o CI

L293, muito conhecido e facilmente encontrado. O controle do servomotor é feito por

PWM conforme detalhado na pesquisa bibliográfica sobre servomotores, na página 17,

isto significa que necessitamos de um pino de saída do micro para este controle. Neste

momento observa-se um detalhe: Para manter o servo na mesma posição deve-se

continuar emitindo o pulso de controle durante dias e dias? Não. A alternativa adotada

aqui para solucionar este problema e economizar energia foi utilizar outro pino do micro

para ligar e desligar a alimentação do servo. Outro detalhe deve ser considerado, se o

servo estiver alimentado sem o pino de controle, seu posicionamento se dá de forma

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52

aleatória, para solucionar esse problema deve-se, ao ligar, primeiro enviar o pulso de

controle e depois ligar a alimentação, e ao desligar, primeiro desligar a alimentação e

depois desligar o PWM de controle, para que o servo não fique descontrolado. São

esses tipos de considerações que não são fáceis de serem percebidas e que a primeira

impressão, podem parecer fáceis mais exigem testes exaustivos e demorados.

Será necessário ainda outro pino para leitura da chave fim de curso. Têm-se

como conclusão que serão necessários 5 pinos para todo o controle da planta, dois

para controle indireto do motor DC, dois para controle do servo e 1 para leitura da

chave.

Além do controle remoto sem fio, foi decidido implementar um controle local que é

basicamente composto por cinco teclas ligadas à entrada do micro que devem ser

interpretadas da mesma forma que as cinco teclas que compõem o controle remoto

sem fio. Para isso, serão utilizados mais cinco pinos de entrada/saída do micro.

Depois de definidas a entradas e saídas vamos fazer uma listagem dos outros

componentes e por ultimo do micro necessário para realizar a função que queremos.

Para começar deve-se ter a placa receptora do sinal RF modelo rr3, que vem em

par com o emissor, já adquiridos. Além dessa placa sabemos que precisamos de

transistores para chavear o servo, de uma ponte H (que será o CI L293, já citado).

Esses materiais são os principais, porém serão também utilizados, resistores,

capacitores, fios, placa de fenolite, dentre outros que não têm funcionamento

expressivo, portanto não serão detalhados aqui, e sim na lista de materiais, se

possível. Por fim, vem a escolha do micro. De acordo com o número de portas

necessárias ao funcionamento total do sistema concluiu-se que o mesmo micro

utilizado no emissor poderia ser utilizado no receptor, que é o PIC16f628A.

Depois de desenvolvidas algumas pesquisas, surgiu a idéia de implementar um

display LCD. Este pode ser utilizado para mostrar o status da cortina, como também

para programar hora de subir, baixar, alarmar, etc. Para este protótipo, este sistema

servirá apenas para mostrar o status da cortina, incluindo confirmação de recebimento

de comando, informação de subida, descida, cortina elevada, etc. Serve como uma

forma a mais de controle, onde o usuário confere o correto funcionamento e verifica

falhas.

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53

De posse de todas essas informações, o próximo passo foi realizar sua

montagem computacionalmente para simulação dos softwares de comunicação. A

montagem realizada no Proteus esta mostrada na Figura 43 .

Figura 43: Esquema do circuito montado no PROTEUS.

De posse da montagem computacional, neste momento foi necessário pensar no

software que interpretaria a comunicação e efetuaria o controle. Para isso, seria

necessário criar um protocolo de comunicação. Primeiramente pensou-se em um

protocolo simples, baseado apenas na duração do pulso alto, ou seja, variação de

largura de pulso (PWM). Com o primeiro teste realizado na prática descartou-se essa

possibilidade, pois até mesmo a energia estática da mão que se aproximava do

receptor RF fazia o receptor emitir nível alto e assim o micro interpretava como um

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54

pulso de comando. Depois disso foi testado um protocolo mais complexo, baseado no

seguinte: No controle remoto programa ficará fazendo a varredura das teclas e se

alguma delas for pressionada o sistema enviará um pacote de bits com um período de

2ms. Por exemplo, se a tecla um está pressionada ele envia “10000000” que na tabela

asc se refere a 80, esse byte será enviado para ser lido no receptor. O

receptor/controlado ao receber e interpretar essa informação deve ligar o pino 12 ou 13

para acionar o motor DC, ou ligar o servomotor e incrementar ou decrementar a largura

de pulso. Como estamos aqui detalhando a produção de todo o sistema eletrônico

maiores detalhes sobre a programação não estão sendo dados para não desviar o foco

da leitura. Deve-se ressaltar ainda que o hardware receptor deve ter ligado a cinco

pinos, da porta B, cinco chaves que deveram funcionar como se fossem as cinco

teclas do controle remoto sem fio. Estas teclas irão compor o controle local para evitar

contratempos na hora de manusear a cortina sem ter que procurar o controle, na hora

de abrir uma janela por exemplo.

Depois de testados o software no proteus o circuito foi montado na protoboard.

Deve-se ressaltar que neste momento o controle remoto já estava montado numa placa

e com o programa gravado no micro. O controle remoto nesse momento serve apenas

para enviar cinco códigos diferentes com um protocolo conhecido. Sendo assim foi

montado na protoboard somente o circuito receptor. Inicialmente os testes foram feitos

com as saídas que deveriam acionar a ponte H ligada a dois leds. O funcionamento foi

perfeito, ao interpretar uma tecla acionava o pino 12 e ao interpretar outra tecla

acionava o pino 13, ate que fosse recebido o sinal de fim de curso dado pela chave

mecânica ou até que a variável que controla a posição e é decrementada com o valor

do timer chegasse a zero. Depois disso foram ligados as portas às entradas da ponte H

no CI L293.O motor não funcionou. Depois de alguns testes foi percebido que não a

ponte H não estava alimentada com 12 v para o funcionamento do motor. Depois de

alimentada a ponte H e feitas as ligações corretamente para o motor, este passou a

girar nos dois sentidos conforme o comando do micro. O próximo passo agora seria

produzir a placa de circuito impresso, montar os componentes e testar o seu

funcionamento. Provavelmente não existirão mais problemas.

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55

3.3 Integração e testes

Os testes do circuito já tinham sido feitos com motores iguais ao utilizados no

protótipo mecânico, porém estes não estavam instalados nos devidos lugares.

Com o teste do sistema eletrônico completamente integrado ao sistema mecânico

percebeu-se que a subida se deu sem problemas, porém com um tempo maior do que

o constatado pelo teste unicamente mecânico. No teste mecânico com o motor ligado

diretamente à fonte com capacidade de 1ª a subida se deu em 31 segundos, já com o

circuito eletrônico de acionamento essa subida se deu em 35 segundos. A chave fim de

curso funcionou perfeitamente. Como já tinha sido testada antes, esse fato não foi

surpresa.

Em relação à descida, a cortina não desceu até o final. O que ocasionou isso foi o

tempo programado para a descida que foi de 25 segundos, menor do que o tempo

medido. Isso foi planejado, para evitar que no fim de curso o fio de nylon enganchasse

no ponto crítico citado no texto, porém este tempo de descida poderia ser maior,

mesmo mantendo a margem de segurança.

3.4 Conclusões do capítulo.

Todo o projeto mecânico foi executado de forma plena e sem grandes problemas.

Alguns problemas foram apresentados quando o autor desse trabalho realizou a

produção de algumas peças sem a ajuda de um profissional. As conclusões tiradas do

projeto e da produção mecânica, com isso, foram que o engenheiro deve cumprir muito

bem a parte que se refere ao projeto, para que a realização do mesmo possa ser feita

com sucesso por um profissional da área. Não se pode esperar que um engenheiro

esteja apto a realizar com sucesso todas as fases de um projeto, incluindo a produção.

O projeto e fabricação da parte eletrônica foram feitos sem o planejamento

necessários à um projeto profissional de engenharia. O cronograma nesta etapa foi

seguido corretamente, porém com muito sacrifício. O problema aconteceu no

planejamento, onde o nível de complexidade da parte eletrônica foi subestimado e o

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56

tempo alocado para essa atividade foi pequeno. Diante dessa questão considerasse

que o resultado do projeto foi satisfatório.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

O resultado de todo o trabalho, no que se refere a projetar, implementar e testar o

protótipo foi considerado bom. Pode-se dizer isso porque o objetivo do trabalho foi

atingido com total fidelidade ao que foi planejado.

Quanto à análise econômica, foi gerada uma tabela que demonstra

aproximadamente o custo final da matéria prima necessária à produção em série deste

protótipo. Estes dados são demonstrados na Tabela 7.

Tabela 7: Custeio da matéria prima do produto final.

Com este custeio foi possível concluir que a produção em série deste componente

, economicamente falando, é viável, pois seu custo está bem abaixo do apresentado no

mercado. Porém, o produto projetado até o momento é inviável para produção em

série, pois possui algumas falhas que ainda p ser corrigidas para comercialização ao

consumidor final.

Neste trabalho, desde o começo, foi bem diferenciado o projeto mecânico e

eletrônico. Em relação ao projeto mecânico pode-se comentar que a teoria de projetos

ensinada na matéria “Projeto assistido por computador”, dada pelo professor Rui

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57

Barbosa foi bastante útil, principalmente no que se refere ao uso do software de

desenho CATIA e às terias de projeto. Nesta matéria aprende-se a seguir uma linha de

projeto e execução correta que melhora a eficiência e a qualidade do trabalho. Esta

linha ideal de criação de um produto mostra a importância da fase de projeto do

produto em si, sendo importante para prever os problemas, verificar facilidades,

simplificar o produto e tornar a produção mais simples e eficiente. Na produção e

montagem do trabalho expresso aqui foi possível sentir na pele a importância de se ter

um projeto exaustivo que leve em considerações todas as variáveis do sistema, pois

quanto menos variáveis for observada mais problemas na implementação elas

causarão. Além desta consideração em relação ao planejamento, deve-se ressaltar

aqui também as dificuldades e facilidades quanto a produção. A produção das chapas

de fixação dos motores que foi feita pelo próprio autor do trabalho, como já foi citado no

tópico que registra a produção mecânica, trouxe alguns problemas de montagem e sua

produção foi muito demorada e complicada, pela falta de conhecimentos na área. Mais

uma vez deve-se mostrar as fases de projeto devem ser respeitada onde o trabalho do

engenheiro deve ser focado no projeto, até a produção do desenho final do produto e

determinação de todas as especificações. Sua produção deve ser desenvolvida por

pessoal qualificado. A outra face desta moeda também foi mostrada neste trabalho

onde a produção da polia, que foi terceirizada não trouxe nenhum problema,

funcionando perfeitamente e saindo conforme o projetado. Depois de todos os

componentes prontos, sua montagem foi feita sem maiores complicações e o sistema

funcionou logo no primeiro teste. Depois deste primeiro teste foram feitos vários outros,

verificados algumas falhas, que foram corrigidas e finalmente a parte mecânica estava

totalmente pronta. Como manda a teoria de projeto de sistemas de controle, deve-se

primeiro produzir a planta a ser controlada e depois o seu sistema de controle. Sendo

assim, a próxima etapa foi o projeto e implementação do sistema eletrônico de controle

[8].

Em relação ao sistema eletrônico encontraram-se várias dificuldades. A primeira

delas foi sobre a comunicação sem fio. Depois de muitas pesquisas escolheu-se pela

transmissão por rádio freqüência, pois sua comunicação através de uma placa

emissor/receptor que já existe pronta no mercado é mais simples de se criar um

protocolo próprio para comunicação. Depois de escolhido a forma de comunicação e o

protocolo a ser utilizado foi desenvolvido o sistema eletrônico do controle remoto e do

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receptor que deve receber o sinal do controle e realizar a tarefa relacionada, como

subir baixar a cortina, etc. O que cabe ao controle remoto é somente enviar o sinal.

Para estas etapas de projetos foram utilizados exaustivamente a matéria aprendida na

disciplina de microprocessadores com o professor Flavio Lins.

Depois disso, como a teoria de projeto foi seguida corretamente, não existiram

mais complicações. O fato de ter sido construída a planta completamente e de ter

deixado a mesma funcionando perfeitamente fez com que a integração do controle com

a planta não tivesse grandes complicações e o sistema operou em total harmonia.

Maiores detalhes sobre os testes estão na sessão sobre “Integração e testes”

5. COMENTÁRIOS FINAIS E CONCLUSÕES

A principal conclusão tirada deste trabalho foi que a fase de projeto de um produto

deve ser muito bem feita. Nesta fase deve-se monitorar o número máximo de variáveis

e o número máximo de situações deve ser prevista para que os problemas não venham

a ser detectados somente na fase de construção e assim seja necessário refazer uma

grande parte do processo. Além disso, percebeu-se também que toda idéia à primeira

impressão parece simples, mas (mais uma vez pela questão das variáveis não

consideradas), ao iniciar seu estudo e desenvolvimento percebe-se que é mais difícil

do que se pensava.

Foi possível perceber também nesse trabalho a diferença entre praticar

engenharia da “forma correta” e praticar engenharia da ”forma errada”, que também é

muito praticada. A engenharia da “forma correta” pode-se explicar como a engenharia

com um bom planejamento, um projeto robusto e eficiente e com isso uma execução

ótima. A engenharia da “forma errada” seria aquela onde muitas vezes é necessário

implementar para testar, ao invés de simular ou projetar antes, somente depois disso

se produz a documentação do que foi feito. Além disso a falta de planejamento da

“engenharia praticada da forma errada” causa muitas falhas que causam perda de

tempo quando é necessário refazer algo.

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De forma resumida, foram às seguintes as atividades desenvolvidas durante o

projeto:

- Pesquisa de duas marcas existentes no mercado.

-Pesquisa por partes e componentes.

- Projeto mecânico e produção mecânica.

-Projeto eletrônico e produção eletrônica.

- Integração e testes.

Como principais conclusões pode-se citar:

- Foi praticado a engenharia de forma plena.

- Uma dedicação exaustiva à fase de planejamento é fundamental ao sucesso do

projeto.

- A multidisciplinaridade presente neste trabalho de conclusão de curso dificultou

o trabalho, mas foi considerado ideal para o curso de engenharia mecatrônica, que

também é multidisciplinar.

- Em um trabalho profissional esse projeto seria desenvolvido por uma equipe, e

não somente por uma pessoa.

- Toda idéia parece simples enquanto não se consideram todas as variáveis que

irão influenciar na prática.

- Quanto mais variáveis são monitoradas na fase de planejamento, mais simples e

eficiente será a construção do protótipo

- Cada profissional tem sua devida importância dentro da sua área de atuação,

não sendo o engenheiro superior ou inferior ao técnico.

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60

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] BOYLESTAD, R. Teoria dos circuitos e dispositivos eletrônicos. 6. ed. Rio de

Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1999.

[2] MALVINO, Albert Paul. Eletrônica digital: princípios e aplicações. Colaboração de

Donald P Leach. São Paulo: McGraw-Hill, 1988. v.1.

[3] TAUB, Herbert. Circuitos digitais e microprocessadores. São Paulo: McGraw-Hill do

Brasil, 1984.

[4] SHIGLEY, J. E. Elementos de máquinas. Rio de Janeiro: LTC, 1984. v. 1 e 2

[5] MALVINO, Albert Paul. Eletrônica Volume 1 [livro]. Editora: Makron Books, 4ª

edição, São Paulo, 1995.

[6] BRAGA, Newton C. Fontes de Alimentação [livro]. Editora: Saber, 1ª edição, São

Paulo, 2005.

[7] SOUZA, David José de. Desbravando o PIC [livro]. Editora: Érica, 8ª edição, São

Paulo, 2003.

[8] OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno [Livro].Editora: Pearson

Prentice Hall, 4ª edição, São Paulo 2003.

[9] GIESECKE, Frederick e. Comunicação gráfica moderna. Bookman, Porto Alegre,

2002.

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Apêndice I

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