Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza
GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO
Etec “JORGE STREET”
TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM ELETRÔNICA
M.A.O
Arnaldo Souza Santos Jr
Felipe Sarmento de Araújo
Gabriel Micke Felisberto
Gustavo Catarino de Brito
Rocky Bruno Gomes Maschian
Professor Orientador:
Salomão Choueri Junior
São Caetano do Sul / SP
2014
M.A.O
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como pré-requisito
para obtenção do Diploma de
Técnico em Eletrônica.
São Caetano do Sul / SP
2014
AGRADECIMENTOS
Agradecemos aos professores: Eduardo Cesar Alves Cruz, Salomão Choueri
Júnior, Cláudio Filipputti, Cristina de Moura Ramos, Luiz Carlos da Cunha e
Silva e Alessandra Brito por nos aconselhar e auxiliar neste projeto,
agradecemos também às pessoas que disponibilizaram o sensor flex,
Anderson Costa e Cristiano Aragão.
Agradecemos também, à escola, por disponibilizar espaços para a
realização do projeto e por oferecer-nos o conhecimento necessário para o
mesmo e para nossa formação.
RESUMO
M.A.O (Múltiplo Acesso Otimizado), é um dispositivo que oferece facilidade na
execução de tarefas, tudo isso através de uma tecnologia sem fio,
proporcionando conforto e praticidade nesse controle, que inclui ligar
eletrodomésticos apontando para este de uma forma simples e rápida.
Palavras-chave: Acessibilidade; Comodidade; Eficiência.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – LUVA ............................................................................................... 11
Figura 2 – Funcionamento do sensor flex ........................................................ 12
Figura 3 – Arduino Pro Mini .............................................................................. 13
Figura 4 – Tabela Verdade Flip flop JK ............................................................ 14
Figura 5 – Esquema Elétrico TSOP382 ........................................................... 14
Figura 6 – Receptor infravermelho TSOP382 .................................................. 15
Figura 7 – LED Emissor infravermelho ............................................................. 15
Figura 8 – Interface de potência Robocore ...................................................... 16
Figura 9 – Transistor BS170 MOSFET ............................................................. 16
Figura 10 – Esquema de terminais do Transistor BS170 MOSFET ................. 17
Figura 11 – Diagrama em Blocos ..................................................................... 19
Figura 12 – Fluxograma do Software ............................................................... 20
Figura 13 – Fluxograma do Processo .............................................................. 21
Figura 14 – Croqui do Projeto .......................................................................... 22
Figura 15 – Cronograma do Projeto ................................................................. 23
Figura 16 – Testes da montagem do módulo ................................................... 24
Figura 17 – Testes sem o sensor Flex ............................................................ 25
Sumário
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................... 9
1 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..................................................................................................... 11
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
1.1.6
1.1.7
1.1.8
–Sensor Flex ( Resistivo ) ................................................................................................... 12
– Arduino Pro Mini............................................................................................................. 12
– Flip-Flop JK (CI 4027).................................................................................................... 13
–Receptor Infravermelho (TSOP382) ................................................................................. 14
- Emissor infravermelho (led infravermelho) ..................................................................... 15
– Interface de potência ...................................................................................................... 15
– Transistor BS170 ............................................................................................................. 16
– Retificador de Tensão ...................................................................................................... 17
2 – PLANEJAMENTO DO PROJETO ............................................................................................... 18
2.1– Descrição de Funcionamento ................................................................................................... 18
2.2 – Estruturas do Hardware .......................................................................................................... 18
2.2 – Fluxograma do Software .......................................................................................................... 20
2.3 – Fluxograma do Processo ......................................................................................................... 21
2.4 – Croqui/Desenho ....................................................................................................................... 22
2.5 – Cronograma Geral................................................................................................................... 23
3
– DESENVOLVIMENTO DO PROJETO ................................................................................... 24
3.1 – Circuito Elétrico ...................................................................................................................... 25
3.2 – Programa ................................................................................................................................. 26
4 – RESULTADOS OBTIDOS ............................................................................................................... 27
CONCLUSÃO .......................................................................................................................................... 28
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................................... 29
APÊNDICE A ........................................................................................................................................... 30
9
Introdução
O projeto tem como objetivo realizar o controle de tarefas, no caso, ligar
eletrodomésticos. Estas ações são pré-estabelecidas para a apresentação deste
trabalho de conclusão de curso com um dispositivo, sem fios, confortável e
inteligente.
Tema e delimitação
O projeto enquadra-se, não somente na área de domótica(automação
residencial), mas também em qualquer situação, como um controle à distância, onde
o usuário não, necessariamente, precisa estar operando diretamente, isto é, em
contato com o dispositivo.
Objetivos

Substituir a operação manual por um controle automatizado à
distância;

Garantir acessibilidade a pessoas com deficiências físicas;

Oferecer facilidade
e
acessibilidade
na
realização
de
tarefas
estabelecidas pelo usuário
Justificativa
Fazer uso do conhecimento das teorias vistas ao longo desses anos e explorar
componentes e matérias além do curso de Eletrônica integrado ao ensino médio,
tendo a oportunidade de conhecer funções não vistas para a realização do projeto e,
com isso, adquirir uma experiência maior nesta área.
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Metodologia
A pesquisa sobre esse tema será feita, baseada em estudos feitos em sites
da internet, livros sobre o assunto, pesquisas em artigos, lojas específicas e mestres
do ramo.
Esta pesquisa será realizada focando nos componentes e suas funções, que
foram pouco ou não estudadas durante o curso. Os componentes que já foram
estudados serão revisados e suas aplicações serão feitas de acordo com o que o
trabalho de conclusão de curso exige.
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1 – Fundamentação Teórica
Trata-se de uma forma de acesso automático responsável por automatizar
uma residência qualquer baseada em um sistema de controle diferenciado, algo
prático que proporcione o bem estar de qualquer usuário.
M.A.O é uma luva que, por meio de um sinal enviado, executa operações que
facilitam o trabalho do usuário, comunicando-se com os módulos e realizando as
devidas funções.
Apresentando a tarefa de ligar algum aparelho da escolha do usuário, como
por exemplo, eletrodomésticos.
Figura 1 – LUVA
Para a implementação da luva utilizaram-se dispositivos e componentes
específicos descritos a seguir :
12
1.1.1 –Sensor Flex ( Resistivo )
É um resistor que varia sua resistência elétricade acordo com a distorção
aplicada sobre ele. Quanto maior a deformação do componente, maior se torna sua
resistência. E junto com um divisor de tensão essa variação de resistência levará a
uma variação de tensão, e esta será responsável por identificar quando e como o
movimento é feito.
Figura 2 – Funcionamento do sensor flex
1.1.2 – Arduino Pro Mini
O arduino Pro Mini é um microcontrolador baseado no ATMEGA328, diferenciando-o
pelo tamanho e aumentando a facilidade com que é instalada. O Arduino Pro Mini foi
planejado para utilizá-lo em instalações semi-permanentes, pois o seu tamanho
facilita o seu manuseio em projeto de pouca manutenção.
O Arduino Pro Mini, em nosso projeto, ficará acoplado à luva, precisamente
no pulso, para executar o programa que lhe foi inserido e de acordo com o que foi
programado no Arduino (ATMEGA328), para a melhor realização deste projeto.
Para os demais testes utilizamos o microcontrolador ATMEGA328 (Arduino), pois
possui entrada e um cabo conector USB, e isso torna possível o trabalho pelo
computador através do Software (Arduino) que programa o microcontrolador
ATMEGA328 (Arduino) e, assim, passamos a programação para o Arduino Pro Mini.
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Figura 3 – Arduino Pro Mini
1.1.3 – Flip-Flop JK (CI 4027)
Foi utilizada no projeto a seguinte operação de acordo com a tabela
verdade:
14
Figura 4 – Tabela Verdade Flip flop JK
Levou-se em consideração a quarta linha da tabela verdade, onde as
entradas J e K estão em nível alto e o Set e Reset estão em 0, invertendo,
assim, o estado da saída.
1.1.4 –Receptor Infravermelho (TSOP382)
Este dispositivo apresenta, internamente, três componentes, um filtro Infravermelho
responsável por atenuar a parte infravermelha que existe na luz artificial, um
receptor responsável por receber o sinal infravermelho e um amplificador,
amplificando o sinal. Nesta imagem, apresentam-se esses três componentes:
Figura 5 – Esquema Elétrico TSOP382
15
Figura 6 – Receptor infravermelho TSOP382
1.1.5 - Emissor infravermelho (led infravermelho)
É um dispositivo onde Quando acionado enviará uma onda quadrada de 50khz para
o transmissor bs170 canal N, incitando o led a comunicar-se de qualquer distância.
Figura 7 – LED Emissor infravermelho
1.1.6 – Interface de potência
Este módulo pode ser usado em diversos projetos a fim de acionar cargas de até
250VAC @ 7A ou 125VAC @ 10A. Com isso pode-se controlar o acionamento de
aparelhos que necessitam de uma corrente elevada. Este foi ligado em um
eletrodoméstico, visto que possui saída padrão de 03 vias (VCC – GND – Sinal
Digital), como existe um relé com bobina de 5v, para o seu acionamento.
16
Figura 8 – Interface de potência Robocore
1.1.7 – Transistor BS170
Este transistor é um componente no qual uma pequena tensão modificará o nível de
corrente na saída. Ele possui três terminais, o terminal Source(S), que ficará
aterrado (GND), o terminal Gate (G) que recebe o pulso a ser modulado e o terminal
Drain (D) que excitará o Emissor LED Infravermelho, aumentando assim o seu
alcance, tornando-o maior que o original.
Figura 9 – Transistor BS170 MOSFET
17
Figura 10 – Esquema de terminais do Transistor BS170 MOSFET
1.1.8
– Retificador de Tensão
Este retificador de tensão é composto por um diodo 1N4001, ligado com um resistor
de 10KΩ e um capacitor de 1µF em paralelo. Este circuito tem por objetivo
transformar o sinal de vários pulsos em um único pulso, facilitando o funcionamento
do módulo. O pulso retificado irá para o Clock do Flip-Flop JK para inverter o estado
da saída.
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2 – Planejamento do Projeto
Este capítulo apresentará toda a parte Elétrica e a parte de programação destinada
ao funcionamento do projeto e apresentará também as tarefas que cada integrante
do grupo executou ao longo do trabalho de conclusão de curso.
2.1– Descrição de Funcionamento
O sistema atua da seguinte maneira: Ao receber um sinal do microcontrolador
acoplado à luva (Arduíno Pro Mini), executa as tarefas conforme o programa. Esse
sinal será enviado pela luva para o módulo de controle acoplado a cada
equipamento apresentado, por meio de um emissor infravermelho. Quando o
receptor infravermelho receber o sinal, o módulo de controle habilitará a execução
das tarefas que precisarão de umainterface de potência e, assim,realizará a
operação comandada pelo usuário.
O módulo receberá o sinal infravermelho da luva através do receptor
infravermelho que será responsável por receber esse sinal, filtrá-lo e amplificá-lo, o
flip-flop JK inverterá o sinal da saída acionando o relé e, o relé, por sua vez ligará o
que a pessoa preferir desde que seja acessível.
2.2 – Estruturas do Hardware
1. Entrada
 Sensor Flex;
2. Saídas
 Módulos;
 Interface de Potência
 Receptor Infravermelho (TSOP382)

19

Diagrama em Blocos
O diagrama em blocos foi feito da seguinte maneira: a partir do momento em que se
dobra o dedo indicador, envia-se um comando através do microcontrolador para o
emissor infravermelho e este se comunica com o receptor, que após ser filtrado e
amplificado vai para o CI 4027 (Flip- Flop JK) e nele ocorre a inversão do estado da
saída acionando assim, a interface de potência que ligará o eletrodoméstico.








Figura 11 – Diagrama em Blocos

Pesquisa de Componentes/Tecnologias
Sensor flex(1 unidade);
ATMEGA328(Arduino Uno, Arduino Pro Mini);
Transmissor e Receptor Infravermelho.

Previsão de Custos (a unidade)
Sensor Flex – R$60,00
Arduino Pro Mini – R$70,00
Receptor Infravermelho – R$3,00
FlipFlop JK – R$0,60
Componentes em Geral – R$30,00
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2.2 – Fluxograma do Software
O fluxograma, como mostrado na figura 15, começa com definição de variáveis
presentes no circuito (o emissor infravermelho e o sensor Flex). Logo após, é feita a
verificação se o usuário apontou, isso é feito de acordo com o valor de tensão
medido no sensor flex( 0,4V para o dedo dobrado e 0,7V para o dedo esticado),
assim o sinal modulado é mandado para o circuito de excitação do emissor e um
pulso do led indicador e o processo se repete.
Figura 12 – Fluxograma do Software
21
2.3 – Fluxograma do Processo
Este fluxograma funciona da seguinte maneira: Ocorre a inicialização, depois
o sensor flex indica se o dedo foi dobrado ou não de acordo com a tensão.
Logo após, o emissor infravermelho enviará o sinal para o receptor e, nisto, o
programa verificará se o módulo recebeu este sinal. E por último, o Flip Flop
JK inverterá o estado da saída, fazendo com que acione a interface de
potência que ligará o eletrodoméstico.
Figura 13 – Fluxograma do Processo
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2.4 – Croqui/Desenho
O croqui deste projeto foi feito de acordo com a proposta do projeto e seu
funcionamento, tendo em mente a localização do sensor Flex (que ficará ao
longo do dedo indicador da luva), emissor LED Infravermelho( ficará na ponta
do dedo indicador) , o Arduino Pro Mini(que ficará atrás da palma da mão) e a
bateria de 6V (que ficará ao lado do Arduino Pro Mini).
Figura 14 – Croqui do Projeto
23
2.5 – Cronograma Geral
O Cronograma Geral foi estruturado para a melhor organização das tarefas do
projeto,
facilitando
o
desenvolvimento
do
projeto
e
a
sua
Figura 15 – Cronograma do Projeto
conclusão.
24
3 – Desenvolvimento do Projeto
Durante o desenvolvimento do projeto, houve algumas dificuldades, como
por exemplo, a demora em obter os sensores Flex e devido a isso, ocorreu um
atraso na montagem e nos testes dos circuitos. Outra dificuldade foi as mudanças no
projeto, pois ao montar o circuito precisou ser adequado à todas as funções prédefinidas pelo grupo, porém após testes só adequou-se à função de ligar o
ventilador e acender a lâmpada.
Nestes testes, utilizou-se o osciloscópio, para analisar a forma de onda
do circuito e conferir alguns valores e construir um circuito modificando componentes
de acordo com os resultados obtidos. Utilizou-se também, o software Arduino que
nos proporcionou uma visão melhor do funcionamento do componente sensor Flex e
na realização de testes com a programação.
Figura 16 – Testes da montagem do módulo
25
Figura 17 – Testes sem o sensor Flex
3.1 – Circuito Elétrico
O circuito elétrico da luva é dividido em duas partes : o circuito do
microcontrolador Arduino Pro mini e o circuito do Módulo. O circuito do
microcontrolador atua da seguinte forma : quando se aponta para o módulo, ou
seja,quando o dedo é dobrado o software faz a verificação e um LED ( acoplado ao
Arduino Pro Mini) é ligado para identificar se houve a comunicação da luva com o
módulo através do emissor LED Infravermelho e o receptor TSOP382. Já o circuito
do módulo tem por objetivo ligar um eletrodoméstico através de uma interface de
potência que junto com o Flip Flop JK( que inverte o estado da saída) e com o
retificador de tensão (modulação) ligarão o eletrodoméstico sem dificuldades.Veja o
circuito completo na página 30.
26
3.2 – Programa
A realização do programa foi feita de acordo com o objetivo real da luva
que é ao apontar com o dedo indicador o software faz a verificação se o sensor Flex
dobrou ou não e manda o sinal para o emissor e outra verificação é feita onde
pergunta-se se o recptor recebeu o sinal, se sim, inverte-se o estado da saída e liga
o eletrodoméstico, se não, espera até o o receptor receber o sinal.O programa
localiza-se na página 31
27
4 – Resultados Obtidos
O projeto obtido ficou da maneira que o grupo esperava, uma luva que ao apontar
em direção ao receptor infravermelho, se comunica com o módulo e aciona o
eletrodoméstico através da interface de potência, executando sua proposta inicial
que é a praticidade e a simplicidade do processo. Houve alguns problemas durante
a montagem do projeto e com o seu funcionamento, mas por fim, o projeto foi
concluído da maneira esperada.
28
Conclusão
Este Trabalho de Conclusão de Curso houve vários conflitos e agravantes
que dificultaram a realização do projeto, e o grupo conseguiu resolver todos esses
problemas que quase impediram a conclusão do trabalho. Estes problemas foram
solucionados com reuniões, divisões de trabalhos corrigidas e o trabalho em equipe
que o grupo apresentou ao decorrer do ano.
Vários componentes que estão no projeto eram desconhecidos por parte do
grupo que pesquisou e analisou o funcionamento destes e com isso, a contribuição
se torna maior pelos conhecimentos de novos componentes e a relação de trabalho
em equipe feito neste Trabalho de Conclusão de Curso.
29
Referências
Laboratório de garagem (21 de Maio de 2012) Tutorial de como utilizar o sensor flex.
Acesso em 15 de Maio de 2014, disponível em:
http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-de-como-utilizar-o-sensor-flex-comarduino
Funcionamento do arduino pro mini. Acesso em 25 de Junho de 2014, disponível
em:
http://www.filipeflop.com/pd-88d41-arduino-pro-mini-atmega328p.html
Logisim, Comportamento do Flip Flop JK. Acesso em 15 de Outubro de 2014,
disponível em:
http://www.cburch.com/logisim/docs/2.7/pt/html/libs/mem/flipflops.html
Robocore, Descrição da Interface de Potência. Acesso em 19 de Outubro de 2014,
Disponível em:
https://www.robocore.net/modules.php?name=GR_LojaVirtual&prod=258
Fairchildsemi (Março de 2010), Descrição do Transistor com efeito de campo.
Acesso em 01 de Novembro de 2014, disponível em:
https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BS/BS170.pdf
30
Apêndice A
Circuito Elétrico
31
Programa