1aaa pim terminado! (salvo automaticamente)

29
UNIVERSIDADE PAULISTA GUILHERME HENRIQUE PELIZARI MATTOS JOSÉ NELSON RODRIGUES DE SOUZA JOSEMAR GOMES DE OLIVEIRA MARCOS SANTOS MONTEIRO PAULO DA SILVA CABRAL AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS PROJETO DE SISTEMA DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO 1

Upload: jonelson12

Post on 03-Aug-2015

66 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

UNIVERSIDADE PAULISTA

GUILHERME HENRIQUE PELIZARI MATTOS

JOSÉ NELSON RODRIGUES DE SOUZA

JOSEMAR GOMES DE OLIVEIRA

MARCOS SANTOS MONTEIRO

PAULO DA SILVA CABRAL

AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

PROJETO DE SISTEMA DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO

1

Page 2: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

SÃO PAULO

2012

UNIVERSIDADE PAULISTA

GUILHERME HENRIQUE PELIZARI MATTOS RA:B052GB-0

JOSE NELSON RODRIGUES DE SOUZA RA:A18JHH-5

JOSEMAR GOMES DE OLIVEIRA RA:A74015-5

MARCOS SANTOS MONTEIRO RA:A808GH-2

PAULO DA SILVA CABRAL RA:B047GD-2

AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

PROJETO DE SISTEMA DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO

Trabalho de aproveitamento das disciplinas

de Circuitos Elétricos, Eletrônica Digital,

Eletrônica Analógica, Linguagem de

Programação Aplicada e Cálculo II.

Complementar: Gestão Estratégica de

Recursos Humanos e Economia de

Mercado.

Automação Industrial 3º Semestre

Universidade Paulista.

Orientador: Prof. Marino

2

Page 3: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

SÃO PAULO

2012

UNIVERSIDADE PAULISTA

GUILHERME HENRIQUE PELIZARI MATTOS

JOSÉ NELSON RODRIGUES DE SOUZA

JOSEMAR GOMES DE OLIVEIRA

MARCOS SANTOS MONTEIRO

PAULO DA SILVA CABRAL

AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

PROJETO DE SISTEMA DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO

Aprovado em:BANCA EXAMINADORA

______________________________________________________Prof.

Universidade Paulista – UNIP

______________________________________________________Universidade Paulista – UNIP

______________________________________________________Universidade Paulista – UNIP

3

Page 4: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

RESUMO

Este trabalho é um protótipo de um circuito eletro-eletrônico com o objetivo

de acionar uma sequência de leds de maneira automatizada. Tal projeto irá

comandar uma sequência de seis leds automaticamente detectando o movimento

das pessoas nos corredores de um hotel. Este circuito foi desenvolvido e simulado

em um software para uma melhor definição dos componentes necessários á

construção do circuito. Na construção do circuito eletrônico foi necessário um

transformador com primário 127vac e secundário 12vac com uma fonte retificadora

para 12vdc, tensão necessária para trabalho, acionamento dos relés de potência,

para controle dos leds. Após definido o circuito, executamos a parte prática onde

incluiu a compra dos componentes, desenho do circuito da placa, solda dos

componentes, teste de funcionamento e avaliações finais.

4

Page 5: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

ABSTRACT

TRADUZIR O TEXTO A CIMA PARA O INGLES

5

Page 6: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

SUMÁRIO

1. Introdução··················································································07

2. Descritivo Técnico do Sistema······················································07

3. Circuito Eletrônico (Protheus) ······················································08

4. Lista de Materiais········································································09

5. Fonte de Alimentação··································································10

6. Circuito da fonte de alimentação ··················································11

7. Formas de ondas encontradas em uma fonte de alimentação linear· ·12

8. Funcionamento Monoástavel························································13

9. Modulação de Frequência ····························································14

10.CI-4017 Funcionamento·······························································15

11. CI-4017 Características ······························································15

12. Diodo Retificador·······································································16

13. LED··························································································16

14. Resistência···············································································17

15. Rele·························································································18

16. Capacitor··················································································18

17. Transistor BC548·······································································19

18. Potenciômetro···········································································19

19. Parte Prática·············································································20

20. Placa Eletrônica pronta······························································22

21. Conclusão················································································23

6

Page 7: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

1. Introdução

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um circuito

eletroeletrônico composto de um seqüencial de seis led 6vdc, controlado através de

relés. Este circuito foi desenvolvido em um software de simulação (Protheus), onde

possui diversas ferramentas de auxilio como: CIs, diodos, leds, resistores,

voltímetro, amperímetro entre outras essenciais no nosso projeto, nos possibilitando

efetuar vários testes para definição do circuito e dos componentes necessários para

o desenvolvimento do projeto. Após definido o circuito, começamos a parte prática,

onde tivemos que executar a montagem do circuito, adaptações e definições finais.

2. Descritivo Técnico do Sistema

O circuito tem como finalidade controlar uma seqüência de seis leds 6vdc

através de relés em uma placa eletrônica com um acionamento manual. Sendo

necessário um transformador com primário 110vac, secundário 12vac retificada para

12vcc, através de uma fonte reguladora de tensão.

Após definido a tensão de trabalho de nosso circuito, á posterior, definimos os

componentes necessários para montagem do projeto.

Em nossas pesquisas definimos que o CI-555 tem a característica necessária

em nosso projeto onde ele gera pulsos elétricos e que nos possibilita controlar a

freqüência de seus pulsos. Existe varias maneiras de variar essa freqüência

podendo ser através de capacitor interligado nos pinos 2 e 6 ou então mudando o

valor do resistor que fica no pino 7, em nosso trabalho definimos fixar o valor do

capacitor em 100uf e do resistor em 15 k em paralelo com isso o pulso do CI 555,

ficando com uma velocidade de 4ms por pulso e para podermos variar essa

velocidade usamos um potenciômetro de220k, que nos possibilita variar a

velocidade de 4ms a 1s por pulso podendo ser visualizado através de leds e

lâmpadas colocadas na parte superior do nosso projeto.

Definimos também que o CI-4017 seria necessário em nosso circuito, pois

ele recebe essa seqüência de pulsos em sua entrada e os divide em dez saídas nos

7

Page 8: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

possibilitando ligar até dez leds que serão acessos individualmente de acordo com a

freqüência dos pulsos elétricos.

A seqüência de nosso circuito foi definida, com seis leds, mas tivemos que

pegar os sinais de baixa potência e transformar em sinais de alta potência para

acionamentos dos relés. Definimos que para executar está função teríamos que

utilizar outros dois componentes tais como:

Transistor (BC 548), que recebe este sinal e energiza a bobina do relé de 12vcc.

Relé, componente que após estar energizado fecha o contato normal aberto de

potencia, onde poderá acionar as lâmpadas de 127vac, solicitada no escopo do

projeto.

3. Circuito eletrônico (protheus).

8

Page 9: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

4. Lista de materiais

01 capacitor eletrolítico 1000μF/25 V

01 capacitor cerâmico de 6,0nF/50V

06 Transistor BC548 NPN

06 Leds

06 Reles de potencia SONGLE - SRA-12DC-CL

01 CI integrado 555N

01 CI integrado 4017BE

05 Diodos 400uF

01 resistor 33k

01 resistor 10k

01 resistor 420k

01 resistor 68R

01 placa de cobre perfurada 100x100mm

Interruptor gangorra 125V/5A

01 porta fusível

01 fusível 1Amp

01 Plug macho 2P+T para alimentação

9

Page 10: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

5. Fontes de alimentação

Os circuitos integrados funcionam adequadamente com uma tensão na faixa

de 4,5 a 5,5v. São bastante sensíveis as variações fora dessa faixa. Já os circuitos

CMOS são muito menos sensíveis e podem operar numa faixa mais ampla de

tensões. Isso facilita bastante o projeto com fonte e até permite a alimentação direta

a partir de pilhas ou baterias. Veja que os circuitos integrados CMOS funcionam

perfeitamente com as tensões como 3, 6, 9 e 12 v, que são facilmente obtidas de

pilhas e bateria, que os torna ideais para aplicações com fontes com essas tensões.

Para circuitos que utilizam tecnologia CMOS podemos utilizar reguladores de

5,6,8,9,10,12 ou 15 v. Geralmente utilizamos estes circuitos reguladores em projetos

onde variações de tensão podem influenciar no funcionamento do circuito. Desta

forma a fonte se manterá regulada e estabilizada na tensão escolhida para o projeto.

10

Page 11: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

6. Circuito da fonte de alimentação

Diagrama de blocos:

a) Bloco ou etapa do transformador, que reduz a tensão da rede, 127 VAC para 06

+ 06 VAC, com 2A. O transformador apresenta "Center-tape" (derivação central) no

secundário; desses três terminais recolhemos diretamente as tensões alternadas

de 06 e 12 volts. Podemos ainda utilizar essas tensões para a energização de

lâmpadas, amperímetros térmicos, pequenos motores de indução, experiências

com correntes induzidas e muitos outros experimentos onde a corrente alternada,

com a frequência 60hz, for necessária.

b) Como demonstrado no diagrama de blocos, o segundo bloco efetua a retificação

da corrente. Usamos, uma ponte retificadora construída com 4 diodos de silício

1N4007, etc.

c) O bloco da filtragem incumbe-se de minimizar as flutuações na tensão contínua

obtida, constando de um capacitor eletrolítico de grande capacitância (adotamos

um de 1000 uF x 25 V).

d) O bloco seguinte ocupa-se da regulagem eletrônica da tensão de saída,

mantendo-a no nível desejado. Constitui-se de um transistor de potência (2N3055),

um diodo zener para referência de tensão (12 V x 400 MW) e um potenciômetro de

carvão (1k ou 2k2), no qual se efetua o ajuste da tensão de saída. Um voltímetro

de ferro móvel (mais barato) ou um de bobina móvel é ligado aos terminais de

saída da fonte, para a leitura do valor atual da tensão.

11

Page 12: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

e) O bloco de proteção contra curtos-circuitos emprega um transistor PNP de uso

geral (BC558) e dois diodos (BAX17 ou BAX18). Quando a ddp na saída cai à zero

(devido a um indesejável curto-circuito), essa etapa é acionada reduzindo

drasticamente a corrente que circula pelo transistor de potência, evitando assim

danos à ponte retificadora, no transformador e demais componentes sujeito a

sobrecarga.

7. Formas de ondas encontradas em uma fonte de alimentação linear.

8. CI-555 – Funcionamento

12

Page 13: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

CI 555

Pino 1 (Terra) - Alimentação negativa.

Pino 2 (Disparo) - Uma queda de tensão neste pino no valor de 1/3 de VCC

causa a mudança de estado do CI passando a saída (Pino 3) de zero volts a VCC.

Uma vez disparado, colocando-se o pino 4 (reset) aterrado ou o nível de tensão do

pino 6 acima de 2/3 de VCC, ocorre o desarme do CI, comutando o pino 3

novamente ao nível de zero volts.

Pino 3 (Saída) - Com o CI em estado desarmado se encontra em zero volts,

passando a VCC quando é disparado.

Pino 4 (Reset) - Uso normal em VCC. Quando ligado a terra provoca o

desarme do CI, passando a saída de VCC para terra.

Pino 5 (Tensão de referência) - É ligado internamente ao divisor de tensão

no ponto de nível 2/3 de VCC. Quando polarizado externamente provoca uma

variação no ponto de desarme, alterando o período de desligamento do circuito.

Geralmente é usado para modular em freqüência o circuito quando em

funcionamento como oscilador.

Pino 6 ( Limiar ) - Ponto da coleta de amostragem de tensão na malha de

temporização externa. Usado para provocar o desarme da saída através do

acionamento do pino R do flip flop, quando sua tensão ultrapassa 2/3 de VCC.

Pino 7 (Descarga) - Ligado internamente ao coletor do transistor T, este

entra em saturação quando o CI é resetado, é capaz de descarregar a tensão do

capacitor que se encontra na rede de temporização do circuito.

Pino 8 (VCC) - Alimentação de 4,5 a 18 v.

13

Page 14: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

8. Funcionamento Monoastável

O estado monoastável é conseguido colocando-se uma malha RC entre seu

pinos 6 e 7. Ao se acionar o circuito pela aplicação de um pulso negativo no pino 2,

após um certo período T a saída volta ao seu estado inicial de zero volts

("0").Podemos observar que o pino 4 se encontra diretamente ligado ao positivo da

alimentação fazendo com que o comando de reset do flip flop não seja usado. A

condição de reinicio está por conta do pino 6, que provocará o desativamento do

circuito logo que a tensão do capacitor ultrapasse 2/3 da tensão de VCC. Ao se ligar

o circuito, inicialmente o pino 2 e 4 se encontram no nível de VCC. O pino 6 estará

em nível 0, pois o capacitor se encontra descarregado. Esta condição faz com que o

FF mantenha o seu estado anterior, ou seja, a saída Q se mantém em zero "0"

mantendo a saída 3 também a "0" e o transistor T à saturação curto circuitando o

capacitor C2 (pino 7). Ao ser aplicado um pulso negativo com uma tensão abaixo de

1/3 de VCC no pino 2 o comparador CP2 será resetado acionando a entrada S do

FF, ocorre então o seu acionamento levando a saída Q ao estado "1" ou VCC, esta

condição leva também a saída ao estado ON através do buffer e coloca o transistor

em estado de corte, liberando assim a carga de C2. Agora um processo de carga se

inicia e a tensão no capacitor começa a crescer exponencialmente. Quando esta

tensão chega ao nível de 2/3 de VCC, através do pino 6 o comparador CP1 será

comutado a nível "1" fazendo com que o FF seja resetado, isto levará a saída Q do

FF a nível "0", levando a saída a "0", o transistor à saturação e provocando a

descarga de C2. Esta condição permanecerá até que um novo pulso seja aplicado

ao pino 2.·.

9. Modulação de freqüência

Polarizando externamente o pino 5 é possível fazer uma modulação de

frequência, pois o ponto de desarme será afetado fazendo com que o período do

sinal seja alterado. Na figura abaixo temos a forma de onda da saída do oscilador

acima modulado através do pino5 por um gerador de funções. No canal 1 o sinal da

saída no pino 3, no canal 2 o sinal da entrada no pino 5 proveniente do gerador e

14

Page 15: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

tensão, veja na próxima figura o nível a tensão aplicada no pino 5 medida pelos

cursores.

A tensão de entrada varia de 1,2 a 7,8V fazendo com que a frequência

também varie no tempo. Podemos observar pelo canal 1 que a duração dos pulsos

da saída 3 são desiguais.·.

Este é o comportamento básico deste CI que há vários anos vem sendo

aplicado nos projetos e processos, na indústria eletro eletrônicos, devido a sua

versatilidade. Este componente é utilizado até hoje em muitos projetos eletrônicos.

10. CI 4017- Funcionamento

O CI CMOS 4017 é um contador sequencial e divisor por 1 até o 10, que

funciona através de um sinal de clock (pulsos quadrados) na entrada via o pino 14 e

que tem as suas saídas operacionais de 1 a 10 (pinos 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9 e 11

respectivamente) e mais uma saída de pulso mais longo via o pino 12, a cada 10

pulsos na entrada (14). Os pinos 15 e 13 servem para resetar o contador, e para

manter o contador em funcionamento. Desse modo, os pinos 15 e 13 são mantidos

“negativados” para um funcionamento sequencial de 1 a 10; “positivando-se” o pino

15, o contador é resetado (volta ao estado + no pino 3) e fazendo o mesmo com o

pino 13 a contagem é congelada na saída que estiver habilitada na hora. Esse é um

dos CIs mais versáteis da família CMOS.

15

Page 16: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

11.CI 4017- Características

Contador divisor por 10 acionados por borda de subida, suas saídas 0 a 9 são

comutadas sequencialmente, permanecendo apenas uma por vez em nível 1. Em

qualquer saída encontra-se um sinal com 1/10 da frequência aplicada ao clock do

componente, já que uma determinada saída só será habilitada após a habilitação de

toda a sequência.

Invólucro DIP-16

EM – Em nível 1 inibe a contagem do sinal

RS – Em nível 1 zera a contagem, levando o pino de.

ordem 0 a nível alto

CK – Entrada de Clock

Cout – Saída de carry, usado para utilização de múltiplos estágios.

Gráfico das saídas em função do sinal de clock

12.Diodo Retificador de corrente

16

Page 17: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

O diodo é um componente elétrico que permite a passagem de corrente

elétrica em apenas um sentido, dependendo de tensão aplicada ele conduz em

sentido reverso (saturado), por isso é amplamente utilizado em circuitos

retificadores.

13.LED

O nome deste componente deriva das primeiras letras da sua designação

em inglês: Light Emitting Diodo. Em português chama-se Diodo Emissor de Luz.

Emite luz quando é percorrido por corrente. Só conduz num sentido. É muito usado

como indicador de algum acontecimento: circuito ligado, falha, etc.

14.Resistência

Uma resistência é um componente muito utilizado em circuitos eletrônicos.

As suas utilizações derivam de limitar o valor da corrente e produzir uma queda de

tensão. Há vários tipos de resistências, sendo de carvão a representada na figura.

15.Rele

17

Page 18: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

Um relé é um interruptor acionado eletricamente. A movimentação física deste

interruptor ocorre quando a corrente elétrica percorre as espiras da bobina do relé,

criando assim um campo magnético que por sua vez atrai a alavanca responsável

pela mudança dos estados dos contatos. Ao cessar a corrente da bobina o campo

magnético também cessa, fazendo com que os contatos voltem para a posição

original.

16.Capacitor Eletrolítico

O Capacitor eletrolítico internamente é composto por duas folhas de alumínio,

separadas por uma camada de óxido de alumínio, enroladas e embebidas em um

eletrólito líquido (composto predominantemente de ácido bórico ou borato de sódio).

Por ser composto por folhas enroladas, tem a forma cilíndrica(lembrando que o

cilindro não é perfeito,visto que possui uma área de Secção menor na parte de baixo

em relação a de cima). Suas dimensões variam de acordo com a capacitância e

limite de tensão que suporta. É um tipo de capacitor que possui polaridade, ou seja,

não funciona corretamente se for invertido.

18

Page 19: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

Os capacitores permitem armazenar pequenas quantidades de energia,

absorvendo variações na corrente e entregando um fluxo estável para os

componentes ligados á ele. 

17.Transistor BC548

O transístor é um componente eletrônico semicondutor com várias funções,

nomeadamente: amplificador de sinal (tensão), comutador de circuitos e amplificador

e regulador de corrente.

A palavra transistor resultou da justaposição das palavras transfer + resistor,

isto é, resistência de transferência, visto que poder ser considerado como uma

resistência fixa ou variável colocada entre o gerador e a carga.

18.Potenciômetro

Basicamente, potenciômetros são resistores com uma derivação central.

Assim, a resistência entre seus dois terminais extremos é fixa em seu valor nominal.

Como o valor de resistência entre uma das extremidades e a derivação central é

variável e dependerá do posicionamento do cursor. 

 

19

Page 20: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

19.Parte Pratica

Amostragem da montagem do circuito na placa

20

Page 21: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

21

Page 22: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

20.Placa eletrônica pronta.

Caixa com circuito montado

22

Page 23: 1AAA PIM Terminado! (Salvo Automaticamente)

21.Conclusão

Ao fazermos esse projeto, concluímos que foi o mais trabalhoso até então,

mas que nos proporcionou uma maior interatividade na elaboração e construção e

maior enfoque com a nossa formação. No desenvolvimento do projeto,com a troca

de experiência entre os componentes do grupo, adquirimos novos conhecimentos

em eletrônica, eletricidade AC/DC, potências, componentes suas aplicações e

funcionalidades, etc. Utilizando um software de simulação, pudemos verificar e testar

o funcionamento do sistema em construção. Facilitando assim a conclusão de nosso

projeto. Também podemos citar a parte pratica que nos possibilitou antever e

vivenciar a realidade da nossa formação, ou seja, o que vamos enfrentar

profissionalmente.

23