velocímetro digital

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Departamento de Engenharia Elétrica

VELOCÍMETRO DIGITAL

Docente: Luciano Fontes CavalcantiDiscente: Gildenir Soares B. da Silva 2009.2

Instrumentação Eletrônica

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1. ASPECTOS GERAIS1.1 Introdução (Definição)

Este trabalho tem por objetivo elaborar o projeto de um Velocímetro Digital para Bicicletas, que possa medir velocidades de até 59 km/h.

Os pulsos digitais serão gerados pela passagem de um imã permanente em um sensor magnético (Reed-Switch), acoplado ao garfo da bicicleta.

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1.2 Estudo Físico • Comprimento da roda;• Modelar o movimento linear;• Contabilizar os Pulsos Digitais;• Período de Tempo;• Velocidade linear da bicicleta.

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1.2 Estudo Físico • Comprimento da roda (C)

C = π x dC = π x 0,64mC ≈ 2 metros

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1.2 Estudo Físico • Modelar o movimento linear;• Contabilizar os Pulsos Digitais.

1 PULSO DIGITAL → 1 METRO PERCORRIDO PELA BICICLETA

C = 2 metros

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1.2 Estudo Físico • Período de Tempo;• Velocidade linear da bicicleta.

Então, a velocidade linear do pneu pode ser facilmente calculada se forem contabilizados a quantidade de pulsos gerados pelo sensor em um determinado período de tempo.

, onde p é o número de pulsos ou múltiplos de 1 metro num intervalo de tempo ∆t, em segundos.

1 PULSO DIGITAL → 1 METRO PERCORRIDO PELA BICICLETA

V(p) = p / ∆t (m/s)

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1.2 Estudo Físico • Período de Tempo;• Velocidade linear da bicicleta.

→ Precisamos encontrar a relação entre km/h e m/s.

Portanto, o valor de ∆t deve ser igual 3,6 segundos para se ter, de forma direta, a velocidade em quilômetros por hora.

1 km / 1 h = 1000 m / 3600 s 1 km/h = 1 m / 3,6 s

* V(p) = p (km/h)

1 Pulso Digital = 1 metro * Válido apenas para 3,6s

de observação.

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1.3 Planejamento Estratégico

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1.3 Planejamento EstratégicoA) Sinal Habilitador de Pulsos

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1.3 Planejamento EstratégicoB) Habilitador de Pulsos

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1.3 Planejamento EstratégicoC) Sinal do Sensor Magnético

Este sinal será obtido através do sensor magnético, denominado de “Reed-Switch.

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1.3 Planejamento Estratégico

D) Sinal de Clear (PULSO)Este sinal tem a finalidade gerar um pulso em nível ALTO que irá zerar os contadores, possibilitando assim uma nova contagem para cada período de 3,8 s.

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1.3 Planejamento EstratégicoE) Contadores

Neste caso utilizaremos o contador binário de 4 bits, de referência DM7493AN, disparável à CLOCK.

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1.3 Planejamento EstratégicoF) Registrador

Neste caso utilizaremos como um registrador, o CI SD74LS273, que é um Flip-Flop tipo “D”, com oito entradas e oito saídas.

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1.3 Planejamento EstratégicoG) Decodificador BCD/7SEG

Neste caso iremos utilizar o CI SN74LS47N.

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1.3 Planejamento EstratégicoH) Displays

Utilizaremos dois displays de 7 segmentos.

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1.3 Planejamento EstratégicoI) Porta Inversora

Utilizaremos portas inversoras (74HC04N), de forma a obter os sinais desejados:

Inverter sinais; Defasar sinais; Gerar o pulso de CLEAR.

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1.3 Planejamento EstratégicoJ) Porta “OU”

Utilizaremos portas “OU” (SN74ALS32N), de forma a auxiliar na condição de reinicialização dos contadores, pois essa possibilita a somas de sinais, evitando assim o conflito entre os sinais de entrada nos pinos MR1 e MR2, do CI contador.

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2. MODELAGEM DOS CONTADORESProjetamos um gerador de Clock (astável) com instantes de tempo t1 = 0,2s e t2 = 3,6s.

Adotamos C

= 100µF e

Encontramos:

Ra ≈ 49kΩ Rb ≈

2,8kΩ

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3. ESQUEMA DE MONTAGEM DO VELOCÍMETRO

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4. IMPLEMENTAÇÃO DO VELOCÍMETRO

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5. CONCLUSÃOEste projeto teve como objetivo projetar e realizar a montagem de um velocímetro digital para bicicletas, que atinjam velocidades de até 59 km/h.

O perfeito funcionamento deste dispositivo, se deu graças a todo um planejamento estratégico, através do fracionamento dos circuitos em blocos funcionais menores e bem definidos, sem contar com a realização de testes individuais de cada uma das partes.

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6. REFERÊNCIAS[1] Thomazella, Rogério, UNESP-FEB, DEPARTAMENTO DE

ENGENHARIA ELÉTRICA, Laboratório de Circuitos Digitais I, Velocímetro Digital, 2009, http://www.thomazella.info/aberto.htm

[2] DIGITAL SPEEDO,

http://martybugs.net/electronics/speedo.cgi [3] MEDER ELECTRONIC, http://www.meder.com/index.php?

id=176 [4] Reed-Switches,

http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/51 [5] Tocci, Ronald J., Sistemas digitais: princípios e aplicações,

10ª edição, Editora Pearson Prentice Hall, 2007.

fontescavalcanti@uol.com.brgildenirsoares@yahoo.com.br