Computador de BordoJeep Willys CJ3B - 1954

ELE 0622 – Instrumentação EletrônicaDocente: Luciano Fontes Cavalcanti

Discente: Walter Viana do Nascimento Gadelha – wgadelha.ufrn@gmail.com

Objetivos IniciaisDesenvolver um computador de bordo para um jipe Willlys CJ3B 1954, contando com os seguintes dados:

• Temperatura no capô• Temperatura ambiente• Nível de combustível do tanque principal• Nível de combustível do tanque auxiliar• Luminosidade ambiente

Modelo genérico de um instrumento

Ciclo de Desenvolvimento

Manutenção

EspecificaçãoDesign

Programação

Implementação

Desenvolvimento

Especificação do instrumentoEntes Físicos:• Temperatura• Luminosidade• NívelProcessamento do sinal:• Microchip PIC 16F877AInterface Máquina-Homem:• Display LCD Alfanumérico 16x2

Sensores utilizados• Temperatura:

– LM35DZ• Luminosidade:

– LDR (Light Dependent Resistor)• Nível Combustível:

– Bóia de nível

LM35DZSensor de temperatura centígrado de precisão• Alimentação: -0.2V a 35V• Tensão de saída: -1.0V a 6V (10mV/ºC)• Temperatura de operação: 0ºC a 100ºC• Precisão: ±0.6 ºC a ±0.9 ºC

Varia a tensão de acordo com a temperatura do encapsulamento(TO-92).

LDR (Light Dependent Resistor)• Resistência:

– Boa intensidade luminosa: ~150Ω– Baixa intensidade luminosa: ~15MΩ

Varia a resistência de acordo com a intensidade luminosa emseu elemento condutor, emformato de “serpentina”.

Boia de nível• Cronomac 421.033 Jeep Willys:

– Tanque Cheio: ~10 Ω– Meio Tanque: ~35 Ω– Tanque Vazio: ~70 Ω

Varia a resistência de acordocom o posicionamento da hastedetentora de uma boia comdensidade menor que a da água,para que haja flutuação.

Processamento do sinalMicrochip PIC 16F877A

– Alimentação: 2.0V a 5.5V– Memória de Programa: 14,7 KB– Memória SRAM: 368 B– Entradas/Saídas: 33– Canais AD: 8 (10 Bits)– Linguagem de Programação: C++

Interface Homem-Máquina• Display LCD Alfanumérico 16x2

– Alimentação: 5V– Luz de Fundo Azul– Letras Brancas– Padrão Hitachi HD44780

Estágio de desenvolvimento• Código C++ desenvolvido:

– Tratamento dos dados convertidos;– Comunicação com LCD;– Simulações;– Sistema em funcionamento;

• Avaliação do uso de conformadores:– Aumento da precisão da medida de temperatura;

• Fontes de corrente encomendadas extraviadas;– Adaptação com regulador de tensão LM7805;

• Criação de placa de circuito impresso;

DesignA integração de todos os sensores e

interface homem-máquina à unidade de processamento do sinal.

Verificação de datasheet’s e manuais de utilização dos dispositivos físicos, principalmente alimentação, entrada e saída;

Sistema integrado

Simulação ISIS Proteus 7 Professional (Integração do instrumento)

ProgramaçãoPara o processo de programação, foi utilizada inicialmente a ferramenta:

– MikroC (mikroElektronika)Porém devido incompatibilidade com a interface homem-máquina, foi substituída pela ferramenta:

– PCWH Compiler (CCS)A substituição demandou alteração em todo o código, sendo necessário aprendizado na nova ferramenta de desenvolvimento;

Interface PCWH

ImplementaçãoPara a implementação, era necessário

gravar a programação no dispositivo de tratamento, para isso foi utilizada a ferramenta:

– PICKIT2 (Sure Electronics)O kit realiza uma gravação “In-Circuit”,

sem a necessidade de remoção do PIC para uma placa de gravação.

PICkit 2

Testes em laboratórioApós programar o micro controlador, foi necessário alimentá-lo e gerar um clock externo, o que foi realizado utilizando os seguintes dispositivos:

– LM7805 ( Regulador de tensão 5V )– Cristal oscilador ( 4 MHz )– Capacitores ( Uso com oscilador e regulador )

Para a integração com o restante do sistema, foi adquirido uma prot-o-board.

Testes em laboratório

LM7805

Oscilador 4MHz

• Video

Testes em laboratório

LM35DZLDR

“Farol”

MasterReset

Contraste LCDPassar Medições

TemperaturaA saída do sensor foi ligada

diretamente à entrada do conversor analógico digital, com isso a precisão está em torno de:

– 0.48828 ºCComo a faixa de variação é, de certa

maneira, extensa, a precisão não é o mais importante, mas sim a sua ordem de grandeza.

LuminosidadeCom auxílio do LDR, foi criado um

divisor de tensão, que tem sua tensão reduzida quando com baixa iluminação e tensão próxima a nominal quando com boa iluminação.

É utilizado para o acionamento de um LED, que representaria um relé acionando o farol do veículo quando em situações de baixa luminosidade.

Foram realizadas medidas na boia de combustível do veículo, obtendo os seguintes resultados:

– Tanque Vazio: 82 Ω– Meio Tanque: 45 Ω– Tanque Cheio: 18 Ω

O que evidencia uma relação inversa da resistência com o nível de combustível e com os valores próximos aos nominais.

Boia de nível

Não foi implementada por impossibilidade na retirada do elemento sensor e indisponibilidade no mercado local e extravio das fontes de corrente que seriam utilizadas.

Durante a última semana foram testadas alternativas às fontes de corrente em circuito integrado, sendo a mais viável o uso de um regulador de tensão:

Boia de nível

Fonte de corrente• Alternativa as fontes de corrente extraviadas:

Simulação ISIS Proteus 7 Professional (Estabilidade da fonte de corrente)

Custos

Preços (Unit) QuantidadePIC 16F877A R$ 13,00 1

LCD 16x2 Azul/Branco R$ 18,00 1

LM35DZ R$ 4,50 2

LDR R$ 3,00 1

Prot-o-board R$ 22,00 1

Outros R$ 1,60 16

TOTAL R$ 90,00

ConclusõesCom o desenvolvimento do computador de

bordo, pode-se notar a interdisciplinaridade que existe na criação e implementação de um instrumento eletrônico.

As maiores dificuldades foram em relação a programação do micro controlador devido ser o contato inicial com tal dispositivo, que dispõe de muitas possibilidades em relação a utilização com instrumentos que não requerem muita velocidade entre suas medições.

Perspectivas• Implementar as medidas de combustível;• Finalizar placa de circuito impresso;• Adquirir gravador;• Verificar isolação a líquidos;• Verificar possíveis melhorias de código;• Instalar no veículo;

Obrigado!

Walter Viana do Nascimento Gadelha wgadelha.ufrn@gmail.com