AELSO ROCHA BRITO
CARLOS MAGNO DE SOUZA JUNIOR
RAFAEL CHIQUETTO NOGUEIRA
MONITORAMENTO DE TEMPERATURA EM SALA SMT
UTILIZANDO ARDUINO
ITATIBA
2013
AELSO ROCHA BRITO
CARLOS MAGNO DE SOUZA JUNIOR
RAFAEL CHIQUETTO NOGUEIRA
MONITORAMENTO DE TEMPERATURA EM SALA SMT
UTILIZANDO ARDUINO
Projeto de pesquisa referente ao Trabalho de Conclusão
do Curso de Engenharia de Computação da Universidade
São Francisco.
ORIENTADOR: PROF. DR. CLAUDIO KIYOSHI UMEZU
ITATIBA
2013
AGRADECIMENTOS
Agradecemos primeiramente a Deus por toda força e coragem recebidas durante
todo o tempo de aulas, avaliações e conclusão do curso de Engenharia da Computação.
Sabemos que nesta etapa nossos familiares são fundamentais e por esse motivo
agradecemos a cada um deles pela energia positiva enviada, pela confiança depositada e
pelas palavras de apoio.
Ao Professor Claudio Umezu que confiou em nossa proposta e nos guiou até aqui,
pelos ensinamentos, críticas e paciência durante todas as etapas deste trabalho.
E por ultimo, mas não menos importante, agradecemos a Universidade São
Francisco e todo seu corpo docente que nos guiou até este momento importante em nossas
vidas.
2
RESUMO
Atualmente, as empresas buscam investimentos em práticas que melhorem seus
processos com baixo custo e menor tempo obtendo, assim, uma maior competitividade no
mercado. Dessa forma, é apresentado um projeto utilizando arquitetura Arduíno onde é
possível realizar a medição de temperatura de uma sala SMT (Surface-Mount Technology),
utilizando sensores de temperatura para monitorar a temperatura do ar ambiente da mesma.
Tendo em vista a importância de manter a sala dentro de uma temperatura de segurança,
para que os componentes não tenham seu tempo de vida reduzido e para que as máquinas
SMT consigam operar normalmente, foi incorporado ao projeto uma interface web capaz de
exibir as medições realizadas, possibilitando um monitoramento visual, além de um aviso
sonoro para reforçar a segurança. Todas estas medidas visam garantir a integridade dos
componentes e das máquinas. Com o sistema em operação, foi possível observar as
leituras dos pontos e perceber a importância deste projeto para a empresa onde visualmente
ou sonoramente o sistema cumpre seu objetivo.
Palavras-chave: Arduino; Segurança;Temperatura; Web; SMT;
ABSTRACT
Currently companies seek investments in practices that improve their processes with
low cost and less time, thus obtaining a greater market competitiveness. This Project is
presented using Arduino Architecture where you can perform the measurement of
temperature of a SMT – Surface-Mount Technology with temperature sensors. Given the
importance of keeping the room within a safe temperature, so that the components do not
have their lifetime shortened and that SMT machines are able to operate normally, was
incorporated to the Project a web interface to view and record the measurements, enabling
visual monitoring, plus an audible warning to reinforce security. All of these medias are
intended to ensure the integrity of the components and machines. With the system in
operation, it was possible to observe the readings of the dots and realize the importance of
this project for the company where visually or sonically the system meets its objective.
Key-word: Arduino; Security; Temperature; Web; SMT;
3
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - ESPECIFICAÇÃO DO ARDUINO UNO R3 (ARDUINO, 2013) ............... 10
TABELA 2 - ESTIMATIVA DE CUSTO (LABGARAGEM, 2013) ................................. 26
4
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - ESQUEMA DO ARDUINO UNO (MACHADO, 2013)........................................ 11
FIGURA 2 - BIBLIOTECAS ARDUINO (SKETCH, 2013) ..................................................... 12
FIGURA 3 – MAPA DE PINOS MICROCONTROLADOR ATMEGA328 (ATMEL, 2013) ..... 13
FIGURA 4 - DIAGRAMA DE BLOCO ................................................................................... 16
FIGURA 5 - FLUXOGRAMA DO SISTEMA ......................................................................... 16
FIGURA 6 - SALA SMT ESTUDADA ................................................................................... 18
FIGURA 7 - FUNCIONAMENTO DO SOFTWARE (SKETCH, 2013) ................................... 19
FIGURA 8 - SELECIONANDO A PLACA (SKETCH, 2013) ................................................. 20
FIGURA 9 - SENSOR DE TEMPERATURA LM35 .............................................................. 21
FIGURA 10 - ESQUEMA ELÉTRICO .................................................................................. 22
FIGURA 11 - ESQUEMA DE LIGAÇÃO ENTRE AS PLACAS E COMPONENTES ............. 22
FIGURA 12 - COMPILAÇÃO DO CÓDIGO DEMONSTRANDO AS TEMPERATURAS
ACIMA DO LIMITE PERMITIDO .................................................................................. 23
FIGURA 13 - COMPORTAMENTO DO SISTEMA MEDINDO UMA TEMPERATURA ACIMA
DO LIMITE ................................................................................................................... 24
FIGURA 14 - COMPILAÇÃO DO CÓDIGO DEMONSTRANDO AS TEMPERATURAS
DENTRO DO PERMITIDO ........................................................................................... 24
FIGURA 15 - COMPORTAMENTO DO SISTEMA MEDINDO UMA TEMPERATURA
DENTRO DO LIMITE ................................................................................................... 25
FIGURA 16 - PAGINA WEB INFORMANDO OS RESULTADOS ........................................ 25
5
LISTA DE SIGLAS
CPU
Unidade Central de Processamento
GSM
Sistema Global para Comunicações Móveis
ICSP
In-circuit serial programming
I/O
Entrada/Saída
IDE
Ambiente Integrado de Desenvolvimento
IP
Protocolo de Internet
kB
Kilobyte
LED
Diodo emissor de luz
LCD
Display de cristal liquido
MAC
Media Access Control
MHz
Megahertz
mA
MiliAmpére
MIPS
Milhões de instrução por segundo
PCBA
Placa de circuito impresso montado
PWM
Modulação por largura de pulso
RAM
Memória de acesso aleatório
ROM
Memória apenas de leitura
RISC
Computador com um conjunto reduzido de informações
SMT
Tecnologia de montagem em superfície
ALU
Unidade Lógica Aritmética
USB
Barramento serial universal
V
Volt
WEB
Pagina Web
6
SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 8
2.
OBJETIVO ............................................................................................................... 9
3.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................................... 10
3.1 BIBLIOTECAS E SHIELDS......................................................................................... 12
3.2 MICROCONTROLADOR............................................................................................ 13
3.3 MICROCONTROLADOR ATMEGA328 ....................................................................... 13
4.
METODOLOGIA .................................................................................................... 15
4.1
CENÁRIO ............................................................................................................. 17
4.2
PROBLEMA DA SALA SMT.................................................................................. 17
4.3 AVALIAÇÃO GLOBAL DA SOLUÇÃO PROPOSTA .................................................... 17
5.
DESENVOLVIMENTO........................................................................................... 19
5.1
6.
ESQUEMA ELÉTRICO ......................................................................................... 21
RESULTADOS OBTIDOS ..................................................................................... 23
6.1 ESTIMATIVA DE CUSTO ........................................................................................... 25
7.
CONCLUSÃO ........................................................................................................ 27
8.
PROJETOS FUTUROS ......................................................................................... 28
9.
BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 29
7
1. INTRODUÇÃO
Segundo McRoberts (2011), de maneira geral, a utilização de placas de controle I/O
open-source, chamada Arduino, para projetos de automação, cresce de forma significativa
no mercado brasileiro onde a maior vantagem da utilização do Arduino sobre outras
plataformas de desenvolvimento de microcontroladores é a facilidade de sua utilização
podendo criar seus próprios projetos em um intervalo de tempo relativamente curto.
Dessa forma, neste projeto, pretendeu-se utilizar esta placa de controle para medir a
temperatura de uma sala de 628 m², possibilitando assim, informar ao responsável do
departamento em uma respectiva empresa, qual a temperatura ambiente de uma sala SMT
(Surface-Mount Technology).
Nesse sentido, a proposta de medição tem como objetivo maior manter a qualidade dos
serviços das máquinas na sala SMT, que contém micro componente para montagem de
pendrives, tablets e celulares, cujas máquinas para inserção de componentes podem
ultrapassar o valor de R$ 1.000.000,00/equipamento.
Atualmente, por uma restrição da diretoria, a empresa em questão não possui nenhum
controle de temperatura ambiente, por se tratar de um alto investimento, no que se refere ao
monitoramento de temperatura. Portanto, a proposta de algo prático e relativamente barato
para a empresa faz com que seja possível evitar danos causados por temperaturas elevada
e irregulares.
Sendo assim, propôs-se um sistema composto por quatro sensores que estarão
distribuídos dentro da sala SMT, colocados em pontos estratégicos para que seja possível
monitorar a temperatura a fim de identificar as medições no intervalo de tempo determinado
pelo responsável e também disponibilizar tais informações em uma pagina web local, para
fácil monitoramento.
Implantou-se ainda, com a intenção de ter outra forma de monitoramento, um alarme
para que o mesmo emita um aviso sonoro caso a temperatura limite esteja fora em algum
dos pontos. Assim será possível identificar, por demais funcionários do mesmo
departamento, anormalidades sem a necessidade de acesso direto as informações via web.
O aviso sonoro se manterá ativo até regularização da temperatura, Além disso, está incluso
um aviso visual disposto por um LED verde e um LED vermelho.
Levando em consideração as necessidades de monitoramento, fica evidente que por
uma falta de acompanhamento da temperatura, erros poderão acontecer nos processos ou
até mesmo falha funcional nas máquinas, causando assim um grande prejuízo para a
empresa. Através destes processos de monitoramento de temperatura foi possível observar
a redução riscos de acidentes e não menos importante a garantia de produtos feitos em
SMT com melhor qualidade.
8
2. OBJETIVO
Este projeto teve como objetivo desenvolver um sistema de monitoramento de
temperatura para uma sala de SMT utilizando a shield ethernet como web server tornando o
projeto com baixo custo de desenvolvimento.
9
3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Segundo Banzi (2005) o Arduino UNO é um sistema eletrônico concebido na Itália. Ele
é uma plataforma livre para prototipagem com linguagem própria baseado no wiring, que é
uma estrutura de programação que permite microcontroladores atuar sobre outros
dispositivos conectados a ele. Esse sistema tem o objetivo de incentivar os vários tipos
níveis de usuários a criar e compartilhar suas criações.
Utilizando de termos práticos, o Arduino é classificado com um pequeno computador
podendo ser programado para processar entradas e saídas entre dispositivos e os
componentes externos conectados a ele, como uma ethernet shield, por exemplo.
Segundo McRoberts (2011), o Arduino pode ser conectado a diversos componentes,
como LEDs, botões, motores, interruptores, receptores GPS, sensores de temperatura ou
até mesmo sensores de distância. Dados obtidos de 2005 até 2011 informam que mais de
150.000 placas originais Arduino foram vendidas em todo o mundo e se tornou popular
justamente por ser open-source criando projetos interessantes.
Segundo ARDUINO (2013) o Arduino UNO é composto pelo microcontrolador da
Atmel, modelo ATmega328 com 14 entradas e saídas dos quais 6 podem ser usados como
saídas PWM, composto também por um dispositivo de 8 bits da família AVR com arquitetura
RISC (Reduced Instruction Set Computer) avançada e trabalhando com informações
analógicas e digitais, com interface USB para comunicação, cristal oscilador de 16MHz,
conexão USB, entrada de alimentação, um cabeçalho ICSP (In-Circuit Serial Programming)
e um botão de reset. Essa placa contém todos os componentes necessários para suportar o
microcontrolador onde na tabela 1 podemos resumir e especificar melhor os demais
componentes:
Tabela 1 - Especificação do Arduino UNO R3 (ARDUINO, 2013)
DESCRIÇÃO
MICROCONTROLADOR
CONFIGURAÇÃO
ATmega328
VOLTAGEM OPERACIONAL
5V
VOLTAGEM DE ENTRADA (RECOMENDADO)
7-12V
VOLTAGEM DE ENTRADA (LIMITE)
6-20V
PINOS I/O DIGITAIS
14 (dos quais 6 oferecem saída PWM)
PINOS DE ENTRADA ANALÓGICA
6
CORRENTE CONTINUA POR PINO I/O
40 mA
CORRENTE CONTINUA PARA O PINO 3.3V
50 mA
MEMÓRIA FLASH
32 KB (ATmega328) dos quais 0.5 KB
utilizado pelo carregador
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
VELOCIDADE DE CLOCK
16 MHz
10
Para auxiliar e complementar a montagem dos circuitos elétricos utilizou-se também os
seguintes componentes eletrônicos:

LED: é um componente eletrônico semicondutor que quando energizado passa a
emitir luz;

Resistor: componente eletrônico passivo cujo objetivo é oferecer resistência à
passagem de corrente elétrica;

Capacitor: utilizado para armazenar energia elétrica na forma de campo elétrico;

Microprocessador: circuito eletrônico para realizar cálculos matemáticos;

Microcontrolador: possui um microprocessador e memória para armazenamento
dos cálculos, programas e periféricos de entrada e saída;

Sensor de temperatura: transforma a temperatura em tensão elétrica.
Conforme ARDUINO (2013) ressalta-se que, assim como a IDE (Integrated Development
Environment) que já vem com diversas funções pré-definidas, o Arduino possui também
outras bibliotecas para controle de servomotores, displays LCD, geração de áudio, recepção
de sinais de sensores e outros dispositivos (como teclado PS/2).
A Figura 1 representa todos os componentes do Arduino UNO onde se torna possível
observar sua distribuição:
Figura 1 - Esquema do Arduino UNO (MACHADO, 2013)
Sendo assim, é possível encontrar no mercado diversos modelos de placas Arduino
com diferentes especificações e tamanho, porém, fica o alerta que existem placas
falsificadas no mercado, portanto, é importante garantir a informação antes da compra de
que a placa adquirida seja compatível com as placas originais, com fabricação na Itália.
11
3.1 BIBLIOTECAS E SHIELDS
Segundo a ROBOCORE (2013) o Arduino pode ser utilizado junto com as diversas
shields Arduino disponíveis no mercado, isso faz com que seja possível agregar uma maior
funcionalidade com a placa principal. São vários tipos de shield, como por exemplo:
SHIELD GSM;
SHIELD ETHERNET;
SHIELD WIFI ;
SHIELD MOTOR.
Além disso, estas shields são placas que podem ser conectadas em cima do PCBA
(Printed Circuit Board Assembly) Arduino, dessa forma se torna possível realizar vários tipos
de comunicação.
Quanto às bibliotecas, a Figura 2 representa todas que estão contidas no software
Sketch e que também oferece a opção de adicionar novas caso seja necessário à utilização
de alguma biblioteca especial.
Figura 2 - Bibliotecas Arduino (Sketch, 2013)
12
3.2 MICROCONTROLADOR
De modo geral, pode-se considerar que microcontrolador é um pequeno componente
eletrônico, dotado de uma inteligência programável e usado para controlar circuitos, por
esse motivo, é comum encontra-lo dentro de outros dispositivos, conhecido como
controladores embutidos.
Inventado pela empresa Texas Instruments no início da década de 1970, os
processadores eram basicamente microcontroladores com memória incorporada, como
RAM e ROM.
Segundo Souza (2007), estima-se que no ano de 2010 uma pessoa, em média,
interagiu com até 350 dispositivos com microcontroladores diariamente.
3.3 MICROCONTROLADOR ATMEGA328
Segundo a ATMEL (2013) o microcontrolador ATmega328,
que é baseado na
arquitetura RISC de alta performance, é possível combinar memória flash com capacidade
de leitura e escrita ao mesmo tempo. Um microcontrolador geralmente é pequeno e barato e
projetado para ser robusto de alguma forma.
Ainda segundo a publicação da ATMEL (2013), o dispositivo opera de 1,8 até 5,5 volts.
Ao executar instruções poderosas em um único ciclo de clock, o dispositivo é capaz de
alcança processamentos que se aproximam em até 1 MIPS/MHz (Millions of Instructions per
Second) equilibrando assim o consumo de energia e velocidade de processamento.
Figura 3 – Mapa de Pinos Microcontrolador ATmega328 (ATMEL, 2013)
13
Conforme Silveira (2011), na CPU do ATmega328 existe um grupo de 32 registradores
de 8 bits conectados diretamente a ALU (Arithmetic Logic Unit), para armazenar
temporariamente os operandos usando assim os registradores de uso geral. Também é
possível armazenar as variáveis locais e ponteiros de programas durante a execução de
uma instrução, tornando assim o armazenamento do byte de controle, que representa uma
instrução, recebendo da memória de programa e passando para o decodificador de
instruções, que é uma matriz de portas lógicas programáveis cuja saída gera controles para
as várias partes do microcontrolador.
14
4. METODOLOGIA
Inicialmente, é importante definir as necessidades das empresas para que
investimentos para novos projetos sejam feitos de forma correta. Dessa forma, algumas
empresas que dependem de algum tipo de automação para aumento de produtividade ou
monitoramento de processos podem optar por soluções de baixo custo de implementação e
de preferência open-source, podendo ser alterado o código e ter o benefício de a licença de
utilização não ser cobrada.
Em relação aos custos, é possível encontrar um Arduino com o valor de até R$70,00,
possuindo software para plataformas Microsoft Windows, Mac OS X e Linux e possui
linguagem simples para que iniciantes possam desenvolver o código com maior facilidade.
Estima-se um custo para um projeto desse porte de até R$270,00.
Com a junção de baixo custo mais a praticidade de desenvolvimento o segundo
estudo será a avaliação da aplicação do projeto, tendo em vista a ausência do controle de
temperatura na sala SMT, o projeto em questão visa monitorar o ambiente em pontos
específicos para que seja possível identificação de pontos fora do limite de temperatura
estipulado em 20°C como temperatura ambiente aceitável. Temperaturas acima de 22°C e
abaixo de 18°C podem ser prejudiciais aos componentes e máquinas.
Para a montagem do sistema foi utilizando a placa Arduino UNO R3 que é responsável
por controlar todo o sistema a partir dos comandos enviados via USB do computador do
qual temos o Sketch, software de integração e desenvolvimento do sistema. Logo
acoplamos a placa de ethernet shield na placa Arduino UNO R3, transformando em um
único sistema devido à compatibilidade e interação das portas serem um grande diferencial
desde tipo de placa para prototipagem. Seguindo com o desenvolvimento do protótipo, os
sensores foram adicionados nas portas analógicas e medidos os resultados pelo serial
monitor do sketch. Com o resultado apresentado pelo sistema, foi alterada a programação
do sistema adicionando o LED vermelho para alertar quando o sistema estiver fora dos
parâmetros determinados, juntamente com o Buzzer que também é acionado ao acender o
LED vermelho, no mesmo raciocínio o LED verde foi adicionado ao sistema, esse LED será
responsável em informar quando o sistema estiver estabilizado. Toda a programação foi
feita em C/C++ no sketch e o upload desde código é feito de forma simples, via USB.
A última etapa será a montagem de um servidor dentro da shield ethernet, acoplada
na placa principal montando assim uma pagina a fim de monitorar as medições e informar
ao responsável da área as temperaturas ponto a ponto, desta forma, é possível identificar
exatamente qual o ponto com maior ou menor temperatura na sala para que o ar
condicionado sela regulado manualmente.
15
Conforme diagrama de bloco representado na Figura 4, é possível observar a
representação gráfica do processo indicando assim a relação entre cada subsistema e o
fluxo da informação.
Figura 4 - Diagrama de bloco
A Figura 5 apresenta a sequência lógica de procedimentos inter-relacionados,
orientando a execução das tarefas ou atividades que o sistema deverá cumprir.
Figura 5 - Fluxograma do sistema
16
4.1 CENÁRIO
Compreende-se que uma sala de SMT é um ambiente de acesso controlado, esse
ambiente é climatizado com ar condicionado para manter a temperatura dentro do permitido,
neste caso analisado com temperatura mínima de 18°C e máxima de 22°C.
Esse ambiente trabalha cerca de 40 pessoas por turno, com três máquinas para
inserção de componentes nas placas, e três fornos de alta temperatura responsáveis por
soldar os componentes no acabamento. Ou seja, este mesmo ambiente possui pontos de
reparo para os componentes deslocados durante a operação, com soldas calibradas em
350°C.
4.2 PROBLEMA DA SALA SMT
Identificou-se que a sala SMT, conforme Figura 5, necessitava de um ambiente com
temperatura monitorada, pois a produção desses componentes poderia ser afetada se o ar
ambiente atingisse uma temperatura inadequada comprometendo assim o processo e
danificando as máquinas.
Ressalta-se ainda, a sala não possuía nenhum tipo de monitoramento de temperatura
adequado com sensores, sejam eles de temperatura, portas ou janelas que também podem
acarretar anormalidades na temperatura ambiente.
4.3 AVALIAÇÃO GLOBAL DA SOLUÇÃO PROPOSTA
Em relação à avaliação global, o desenvolvimento e a implementação desde sistema
de monitoramento de temperatura em uma sala SMT tem como objetivo garantir a qualidade
dos componentes montados na PCBA evitando que com qualquer variação de temperatura
anormal cause danos na montagem dos componentes ou as máquinas.
Além das características apresentadas, cabe ressaltar que, o Arduino mostrou ser
eficiente diante do problema, com fácil programação e entendimento de seus periféricos, a
gravação do código foi feita de forma direta ao microcontrolador. Ou seja, conseguimos
fazer o upload utilizando um computador diretamente no Arduino.
17
Figura 6 - Sala SMT estudada
18
5. DESENVOLVIMENTO
A placa Arduino UNO REV3 foi escolhida devido a facilidade de encontrar
componentes e de ser construída, podendo ser montada com um kit básico de
componentes, no UNO, as informações fornecidas pelos componentes interligados a ela e,
em especial, os sensores LM35, são medidos e interpretadas pelo código C/C++ que é
encontrado no software Sketch, versão Arduino1.0.5, software este responsável por ler a
placa UNO interligada ao sensor através de uma protoboard, interpretar a leitura de acordo
com as linhas de códigos nele transcrita e retornar os valores necessários. Para a
comunicação entre a placa e um computador, basta conectar o cabo USB 2.0 na placa e no
computador que a instalação do drive será feita automaticamente. Já para a comunicação
com a shield ethernet, utilizamos um roteador da Multilaser, modelo RE040, para montarmos
uma rede local de monitoramento. Neste caso, basta configurar o MAC Address e
denominar o IP estático nas configurações do roteador.
O software Sketch utilizado é de fácil interpretação e tem como
responsabilidade compilar e enviar o código para a placa principal. A Figura 5 ilustra as
principais funções deste software.
Figura 7 - Funcionamento do software (Sketch, 2013)
19
Após indicação das principais funcionalidades, o primeiro passo será a configuração
do software, conforme utilização da placa escolhida, neste caso, o Arduino UNO conforme
Figura 6.
Figura 8 - Selecionando a placa (Sketch, 2013)
20
5.1 ESQUEMA ELÉTRICO
Sedundo a Texas Instruments (1999) o sensor LM35 representado pela Figura 7 não
requer nenhum tipo de calibração externa para que seja possível fornecer os dados com
precisão. Porém, para que o Arduino consiga realizar a leitura é necessária uma conversão
devido a leitura ser somente de valores inteiros entre 0 e 1023.
Conforme datasheeet revisado pela empresa Texas Instruments (2013) o LM35 possui
uma resolução de 10mV (milivolt) por cada 1°C lido, é necessário termos uma expressão
para a temperatura em função do valor lido. Como o Arduino fornece 5V e a composição das
entradas analógicas possui uma resolução de 10 bits, ou seja, 210 = 1024 e cada grau
corresponde a 10mV, logo: Temperatura = (valor lido * (5/1023)) * 100
Figura 9 - Sensor de Temperatura LM35
O esquema nas Figuras 8 e 9 mostraram como ficarão os sensores ligados a
protoboard e também no Arduino junto com o buzzer e os LEDs.
21
Figura 10 - Esquema elétrico
Figura 11 - Esquema de ligação entre as placas e componentes
22
6. RESULTADOS OBTIDOS
Considerando o desenvolvimento e execução de um sistema de medição de
temperatura em um processo produtivo, no caso analisado em uma área SMT, o medidor de
temperatura contribuí para a melhor segurança dos operadores assim como para um bom
rendimento de todo maquinário em operação e os componentes, visto que a variação
anormal de temperatura em uma área fechada pode causa danos aos componentes devido
ao calor dos fornos que trabalham na faixa de 180ºC à 235ºC.
Dessa forma, é possível garantir que uma anormalidade na temperatura seja
constatada de forma mais prática, onde teremos um monitoramento mais consistente, sendo
assim, o sistema estará ativado e pronto para sinalizar para que seja resolvido de imediato.
As temperaturas limite estabelecidas no código foi respeitada nos testes realizados.
Para simular de forma comum uma oscilação de temperatura foi utilizado um secador de
cabelo onde aplicamos uma temperatura de até 40ºC acionando o alarme e ascendendo o
LED vermelho, depois, foi aplicada uma nova temperatura de aproximadamente 22 ºC, o
LED verde foi acionado e o alarme desativado.
Como tempo de resposta para as medições foi estipulado 1,5 segundos para que seja
possível monitorar em curto prazo de tempo evitando assim um delay muito grande o que
ocasionaria uma possível falha.
É possível observar nas Figuras 12 e 13 o comportamento do sistema ao aplicar as
variações de temperatura acima do limite permitido:
Figura 12 - Compilação do Código Demonstrando as Temperaturas acima do limite
permitido
23
Figura 13 - Comportamento do sistema medindo uma temperatura acima do limite
Como mostra a Figura 13, o LED vermelho deverá ser acionado junto ao alarme
devido às temperaturas estarem acima do limite estipulado para o ambiente estudado.
Agora, é possível analisar outra situação para demonstrar o comportamento do
sistema com a temperatura dentro do limite aceitável, dessa forma, as Figuras 14 e 15
representaram o real comportamento do sistema para a outra condição:
Figura 14 - Compilação do Código Demonstrando as Temperaturas dentro do
permitido
24
Figura 15 - Comportamento do sistema medindo uma temperatura dentro do limite
Para que seja possível observar os resultados de forma diferente, foi criada uma
pagina utilizando a shield ethernet como web server a fim de mostrar os resultados em
demais dispositivos.
Figura 16 - Pagina web informando os resultados
6.1 ESTIMATIVA DE CUSTO
Estima-se que para a criação do sistema, foi necessário um investimento de
aproximadamente R$270,00. Os valores a seguir refletem apenas o custo total dos
componentes adquiridos, não foram calculados custos de frete e mão de obra.
25
Tabela 2 - Estimativa de Custo (LABGARAGEM, 2013)
QUANTIDADE
DESCRIÇÃO
MODELO
CUSTO
UNITÁRIO
CUSTO
TOTAL
4
SENSORES DE
TEMPERATURA
LM35
R$ 5,00
R$ 20,00
1
ALARME BUZZER
CONTINUO
5VCD
R$ 2,50
R$ 2,50
1
PLACA ARDUINO
R$ 69,00
R$ 69,00
1
ETHERNET SHIELD
R$ 155,00
R$ 155,00
1
PROTOBOARD
R$ 18,00
R$ 18,00
1
LES VERDE
R$ 0,90
R$ 0,90
1
LED VERMELHO
-
R$ 0,90
R$ 0,90
1
CABO
RJ45
R$ 4,50
R$ 4,50
UNO
REV3
R3
400
PINOS
-
3
MÃO DE OBRA / HORA
R$ 45,00
R$ 135,00
INVESTIMENTO TOTAL
R$
300,80 R$ 405,80
É possível encontrar no mercado brasileiro fornecedores de ar condicionado, como a
Carrier, que é líder mundial na fabricação de equipamentos de aquecimento, ventilação,
condicionamento de ar e sistemas de refrigeração, porém, não foi possível estimar custo
devido não termos referências de todos os produtos desta empresa.
De acordo com Furukawa (2013) levantamentos feitos para a empresa em questão
chegou-se a conclusão de que se gastaria aproximadamente R$1.000.000,00 para adequar
a sala com um sistema de ar condicionado a altura, onde pelo menos R$70.000,00 seria
dedicado para controle e automação.
26
7. CONCLUSÃO
Neste
trabalho
abordamos
temas
como
software,
hardware,
sensores
e
microprocessadores onde, diante dos resultados apresentados, é possível verificar que o
desenvolvimento da placa Arduíno foi eficaz para este sistema. Hoje, este é utilizado
amplamente em desenvolvimentos acadêmicos por todo o mundo, tendo fácil programação
e boa flexibilidade de hardware.
Cumprimos grandes objetivos no que se diz respeito ao desenvolvimento e aplicação
do projeto, conhecendo e integrando demais soluções ao longo deste trabalho, sendo assim,
este projeto contribuiu para a evolução da segurança e propagação de novas tecnologias,
como base nos pressupostos explanados em relação ao Arduíno. Apenas lamentamos o
fato de não conseguir cumprir um dos objetivos que era criar acessos diferenciados no
sistema web, contendo login e senha para nível administrador e nível usuário para que
possamos diferenciar os tipos de monitoramento. Tal fato não ocorreu devido nossa
dificuldade de transmitir estas funções nas linhas de código e também ao tempo destinado
para esta customização mesmo o Arduino sendo uma placa de fácil manipulação, sendo
necessário explorar tais funções de forma mais abrangente.
Portanto, é possível afirmar que este Trabalho de Conclusão de Curso contribuiu
muito para que pudéssemos aplicar vários conhecimentos adquiridos ao longo do curso,
onde assuntos como hardware e software fizeram parte do desenvolvimento, aprimorando
assim nossos conhecimentos contribuindo para o bem da empresa e paralelamente com
pesquisas relacionadas ao assunto em questão, tornando possível desenvolver soluções
residenciais e empresariais mais eficazes e construtivas.
. Agradecemos a empresa em que trabalhamos em nos permitir desenvolver este
importante trabalho em nossa vida pessoal, aperfeiçoando competências de investigação,
seleção, organização e comunicação da informação.
27
8. PROJETOS FUTUROS
Acredita-se que o sistema de monitoramento de temperatura pode ter diversas
utilidades, não somente para uma sala SMT, mas também para um ambiente onde a
temperatura deve ser controlada e monitorada constantemente. Este sistema pode ser
otimizado com a leitura de sensores ao abrir a janela, controle de acesso por RFid para
aumentar a segurança do ambiente, sensor de humidade, sensor de chamas, entre outros
sensores que podem agregar todo o sistema.
Aliado a esse monitoramento, uma placa de GSM, denominada shield GSM (Global
System for Mobile Communications), que ao entrar no sistema de alerta, dispara
imediatamente uma SMS para os responsáveis da área.
Além do conhecimento obtido para o desenvolvimento de um sistema de
monitoramento de temperatura para sala SMT, em controlar o Arduino e os sensores, é
possível colocar em prática todo esse sistema em uma automação residencial com sensores
de Gás, câmeras, além de atuar diretamente nas tomadas para ligar ou apagar lâmpadas,
televisão, maquina de café, dentre outras funções que o Arduino nos permite fazer.
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9. BIBLIOGRAFIA
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