projeto - máquina de lavar

CAMPUS PRAA ONZE DISCIPLINA MQUINAS ELTRICAS E ACIONAMENTOS

TTULO Projeto Mquina de Lavar Spartan Washing Machine

CURSO ENGENHARIA ELTRICA PERODO 8 PROFESSOR HELIO AMORIM PGINA 1 DE 25

Projeto

Mquina de Lavar Spartan Washing Machine

ALUNO MATRCULA

01 Jacques Stelzer Cardoso 2009.02.08674-2

02 Jos Renato Magalhes da Costa 2009.01.07072-9

03 Roberto Sampaio Monteiro 2011.01.27338-1




ndice de Figuras

Figura 1: Esquema de uma Mquina de Lavar Roupas __________________________________________ 6

Figura 2: Etiqueta do Motor da Mquina de Lavar Roupas _______________________________________ 7

Figura 3: Esquema do Arduino _____________________________________________________________ 9

Figura 4: Exemplo de uma Placa de Arduino _________________________________________________ 11

Figura 5: Algumas Peas da Mquina de Lavar _______________________________________________ 13

Figura 6: Kit Arduino ____________________________________________________________________ 15

Figura 7: Montagem do Arduino no Protoboard ______________________________________________ 16

Figura 8: Teste de Funcionamento do LCD do Arduino __________________________________________ 17

Figura 9: Placa Pronta para Utilizao na Mquina ____________________________________________ 17

Figura 10: Esquema de Funcionamento da Spartan Washing Machine ___________________________ 18

Figura 11: Croqui da Armao em Ferro da Spartan Washing Machine ___________________________ 19

Figura 12: Montagem da Spartan Washing Machine (Peas Mecnicas) _________________________ 20

Figura 13: Montagem da Parte Superior da Spartan Washing Machine (Arduino) __________________ 20

Figura 14: Spartan Washing Machine Finalizada e Testada ____________________________________ 21




Sumrio

1. OBJETIVO .......................................................................................................................................... 4

2. EMBASAMENTO TERICO ................................................................................................................. 4

2.1. MQUINA DE LAVAR ROUPAS ................................................................................................................ 4 2.2. ARDUINO ........................................................................................................................................... 7

3. PRINCIPAIS CARACTERSTICAS ......................................................................................................... 11

4. MATERIAL UTILIZADO ...................................................................................................................... 12

5. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO ................................................................................................... 15

6. CONCLUSO .................................................................................................................................... 22

ANEXO CDIGO-FONTE DO ARDUINO.............................................................................................23




1. OBJETIVO Projetar e implementar uma mquina de lavar contendo as seguintes funes bsicas de uma

mquina:

Encher

Bater

Esvaziar

Optou-se por uma mquina de lavar roupas, tendo como objetivo secundrio as funes Molho,

Enxague e Centrifuga.

2. EMBASAMENTO TERICO

2.1. Mquina de Lavar Roupas pode-se ver os componentes interiores de uma mquina de lavar roupa, na figura abaixo. Do

ponto de vista do consumo de energia, os componentes eltricos mais importantes so:

Motor

Resistncia Eltrica

Bomba

Vrias fases decorrem desde quem utiliza a mquina colocou o detergente na mquina, a roupa

dentro do tambor e escolheu o programa de lavagem, da seguinte forma:




i. O controlador abre a vlvula de entrada de gua, que passa pela caixa de sabo, misturando-

se com este, e desce pelo tambor, enchendo-o;

ii. O sensor de presso detecta o nvel de gua e desliga a vlvula de entrada de gua;

iii. Um outro sensor (sensor de temperatura) d a informao ao controlador da temperatura da

gua, se for o caso. O elemento eltrico activado se a temperatura da gua for inferior

temperatura programada. Quando esta temperatura atingida, o controlador desliga a

resistncia eltrica;

iv. O motor eltrico roda o tambor para lavar a roupa;

v. A vlvula de esgoto abre-se para escoar a gua e a bomba de gua esvazia completamente o

tambor;

vi. Nova entrada de gua limpa para o tambor, de modo a remover completamente o sabo da

roupa. O motor roda em ambos os sentidos e, ao fim de algum tempo, a gua sai do tambor

pela vlvula de esgoto. Este processo repetido vrias vezes para garantir que o sabo

removido da roupa;

vii. O motor eltrico roda o tambor a uma velocidade de rotao elevada para centrifugar a

roupa, retirando gua em excesso;

viii. No fim da centrifugao, a bomba retira o excesso de gua; e,

ix. As mquinas de lavar roupas com secador de roupa utilizam ar quente para secar a roupa. O ar

proveniente do exterior da maquina aquecido numa resistncia eltrica e o tambor circula a

roupa para que o ar aquecido evapore a gua da roupa. A resistncia eltrica ligada e

desligada vrias vezes para evitar temperaturas elevadas. O ar sai do tambor e retirado da

mquina para o exterior.

(Fonte: www.fixitnow.com)




Figura 1: Esquema de uma Mquina de Lavar Roupas

Como a cadeira deste projeto Mquinas Eltricas e Acionamentos, achou-se por bem detalhar o

motor utilizado na confeco da mquina de lavar, como denota a figura abaixo.




Figura 2: Etiqueta do Motor da Mquina de Lavar Roupas

2.2. Arduino O Arduino uma placa de controle I/O baseada no microcontrolador Atmega (Atmel), que serve

de controle para diversos outros sistemas, porm o diferencial desta placa que ela

desenvolvida e aperfeioada por uma comunidade que divulga as suas placas e seus cdigos de

aplicao, pois a concepo da placa open-source.

Esta placa foi projetada com finalidades educativas com o intuito de ajudar os designers e artistas

a criarem obras interativas sem terem muitos conhecimentos de eletrnica, mas pelo fato de ter o

seu esquema e software de programao open-source, ela acabou chamando a ateno dos

tcnicos de eletrnica, que comearam a aperfeio-la e a criar aplicaes mais complexas. A

idia bsica de uso instroduzir sensores ou chaves nos conectores de entrada, e LEDs, displays,

rels, motores e outros dispositivos que possam ser acionados pelos sinais de sada. Depois, s

programar o microcontrolador utilizando o software open-source desenvolvido pela equipe do

Arduino e fazer os testes.




O Arduino muito difundido fora do Brasil e aqui comea a ganhar fora, onde temos at uma

placa desenvolvida por um brasileiro e que tem carimbo oficial da equipe do Arduino - esta verso

se chama Severino, criada por Adilson Akashi. O Arduino foi primeiramente desenvolvido por

Massimo Banzi e Dave Cuartielles e o software por David Mellis e Nicholas Zambetti. As primeiras

verses eram com comunicao serial, USB e Bluetooth, todas com microcontrolador Atmega8, as

mais novas verses so com o ATMega168; porm a idia original de ter uma plataforma flexvel e

de fcil uso continua. Existe uma verso chamada Sanguino que utiliza um Atmega644P

(http://sanguino.cc/) para atender projetos que necessitem de mais memria flash e outros

recursos que o ATMega168 no atende.

Com ele possvel fazer algumas automaes que no excedam o nmero das portas disponveis.

A quantidade de aplicaes encontradas na internet utilizando o Arduino grande, cada uma mais

interessante que a outra, no site http://www.arduino.cc/playground/Main/People o leitor

encontra diversos links para blogs e sites que mostram essas montagens. Caso queira comear

com algumas aplicaes simples, no endereo http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage existem

aplicaes como acender um LED, trabalhar com chaves liga-desliga, sensores e at com

acelermetro.

Os interessados em ter um Arduino podem obter as placas de duas maneiras: a primeira

comprar dos diversos sites que o vendem (http://arduino.cc/en/Main/Buy), a outra o leitor

baixar os esquemas, placas e manuais. Uma boa dica para a montagem um dos projetos oficiais

do Arduino: Arduino Board - Serial Interface (Attribution-ShareAlike 2.5), o seu diagrama

apresentado na figura 1. O download dos arquivos em Eagle e Cad podem ser obtidos no

endereo http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardSerial.




Figura 3: Esquema do Arduino

Com a placa em mos, agora necessrio programar o microcontrolador, que ir receber e

trabalhar os sinais conforme a sua aplicao final, e para isto preciso instalar o software que

encontramos na pgina http://arduino.cc/en/Main/Software. A verso 13 se encontra para ser

baixada pelo Google no endereo http://code.google.com/p/arduino/downloads/list, e tanto no

primeiro link como no link do Google encontramos uma referncia para comear a digitar as

primeiras linhas de cdigo.



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O software para a programao do microcontrolador baseado em C/C++ (baseado em Wiring), e

o ambiente de desenvolvimento baseado em Processing, ambos open-source.

A possibilidade de escrever e apagar o cdigo do microcontrolador faz do Arduino uma tima

ferramenta de teste ou para usos especficos de curta durao ou futuras modificaes, ou at

mesmo para fazer atualizaes em um determinado produto, uma vez que s trocar o

microcontrolador em funcionamento por um novo microcontrolador com a programao nova.

Como o Arduino open-source, a documentao tambm colaborativa, ou seja, o leitor pode

obter a literatura necessria no prprio site da equipe criadora do software ou procurar a

documentao das variaes do Arduino e suas respectivas informaes. Por isto sempre bom

escolher bem o tipo de variao do Arduino, utilizando como critrio a documentao, pois sendo

uma comunidade aberta a documentao prati- camente necessria para cada projeto criado.

O Arduino mais uma ferramenta criada para atender a rea educacional, mas devido ao seu

aprimoramento graas comunidade que sempre busca atualiz-lo e s suas derivaes, acaba

tendo outras finalidades.

(Fonte adaptado: http://www.sabereletronica.com.br/secoes/leitura/1236)




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Figura 4: Exemplo de uma Placa de Arduino

3. PRINCIPAIS CARACTERSTICAS Para atender ao objetivo proposto com confiabilidade, estabilidade e segurana, o projeto

apresenta as seguintes caractersticas:

O controle da mquina de lavar feito a partir do Arduino e programao em sua linguagem

especfica para atender o solicitado no objetivo do projeto

O ciclo de funcionamento da mquina se traduz da seguinte forma:

o Enche d'gua;

o Entra em modo Molho;

o Executa uma lavagem longa;

o Esvazia;

o Enche novamente;

o Bate um pouco para o enxague;




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o Esvazia novamente;

o Centrifuga; e,

o Trmino do processo.

4. MATERIAL UTILIZADO Para termos o resultado esperado, utilizamos peas de mquina de lavar usada conseguidas

garimpando as assitncias tcnicas, onde algumas adquiridas e outras doadas ao projeto.

Tambm foi empregado um Kit Arduino para fazer o controle da mquina.

Para mquina de lavar:

o Motor

o Tambor

o Polia

o Solenoide

o Vlvula

o Bomba dgua

o Correia

o Suporte para fixao na armao

o Rel

o Integrado UNL2003A, atuando como driver para os rels

o Cabos, entre outra peas adicionais...




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Figura 5: Algumas Peas da Mquina de Lavar

Para o Arduino (Abaixo Kit completo, apenas foi utilizado o necessrio para o projeto):

o 1 - Arduino Uno REV3 Original

o 1 - Mdulo Rele Montado

o 8 - LED 3MM AM DIFUSO

o 8 - LED 3MM VD DIFUSO

o 8 - LED 3MM VM DIFUSO

o 1 - LED RGB 4 Terminais




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o 1 - LED TX/RX

o 10 - Resistor 330R

o 10 - Resistor 1K

o 10 - Resistor 10K

o 10 - Resistor 100K

o 5 - Capacitor Ceramico 100nF/50V

o 2 - Capacitor Eletrolitico - 100uF/25V

o 2 - Capacitor Eletrolitico - 10uF/25V

o 1 - CI CD4511 PDIP-16

o 2 - Transistor BC337-25 TO-92

o 2 - Transistor BC327-25 TO-92

o 8 - Chave Tactil 6X6X4,3mm

o 1 - LCD LCD 16x2 HD44780

o 1 - Display 7 Segmetos Catodo comum

o 1 - Potenciometro linear 10k

o 1 - Buzzer Contnuo 5VDC

o 1 - Sensor LM35 Temperatura TO-92

o 1 - Sensor LDR 5mm

o 1 - Sensor Elemento Piezo Eltrico

o 1 - Servo Motor 9g.

o 1 - Protobord 840P MSB-100




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o 25 - Jumper MM

o 1 - Cabo USB-A M X USB-B M 1,1/2,0 1,8M PT

Figura 6: Kit Arduino

5. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO O projeto se desenvolveu em trs fases.

A primeira fase foi a montagem do circuito controlador da mquina com o arduino, prototipando-o

em um protoboard (Figura 1).




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Figura 7: Montagem do Arduino no Protoboard

Aps a montagem no protoboard, iniciou-se o processo de programao do micro controlador para

que ele se despusesse a executar os comandos solicitados. Com o cdigo pronto, testou-se tendo

em vista a depurao do mesmo (Figura 2). Aprovado inicialmente o cdigo-fonte (Anexo) evoluiu-

se para a colocao do prottipo em placa adequada ao seu funcionamento (Figura 3) na mquina

de lavar roupas, como ser visto mais a frente.




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Figura 8: Teste de Funcionamento do LCD do Arduino

Figura 9: Placa Pronta para Utilizao na Mquina

Antes que se iniciasse a segunda fase do projeto, foi elaborado o esquema de como a mquina de

lavar roupas Spartan Washing Machine funcionaria. O diagrama encontra-se detalhado na figura

que abaixo se segue.




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Figura 10: Esquema de Funcionamento da Spartan Washing Machine

A segunda fase se iniciou com a confeco da armao em ferro que seria o suporte para a

montagem da mquina.




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Figura 11: Croqui da Armao em Ferro da Spartan Washing Machine

Com a armao pronta, deu-se incio a montagem das peas da mquina de lavar no suporte,

conforme figuras abaixo.




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Figura 12: Montagem da Spartan Washing Machine (Peas Mecnicas)

Figura 13: Montagem da Parte Superior da Spartan Washing Machine (Arduino)

A terceira e ltima fase consistiu em fazer os testes necessrio para averiguar se consegui-se

chegar ao objetivo proposto neste projeto. Num primeiro momento, houve de se ajustar

componentes da placa que continha o Arduino, parte do cdigo-fonte e, tambm, da parte

mecnica para que houvesse a sinergia que se queria entre eles.




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Figura 14: Spartan Washing Machine Finalizada e Testada

Aps esse estgio, pode-se se ver a mquina de lavar roupas Spartan Washing Machine

funcionando a pleno, demosntrando que todos dos componentes se encontravam ajustados, cada

um para a sua funo precpua.




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6. CONCLUSO Pode-se afirmar que aps os trs estgios de relatados no item Desenvolvimento do Projeto, a

Mquina de Lavar Roupas Spartan Washing Machine funcionou de acordo com os objetivos

propostos.

Outrossim, ressalta-se que este tipo de prtica muito interessante para demonstrar na realidade

como mquinas eltricas funcionam, fazendo com que o aprendizado se torne mais agradvel e

vislumbra a realidade do dia-a-dia do engenheiro e suas prticas inerentes a sua profisso.




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ANEXO CDIGO-FONTE DO ARDUINO




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projeto - máquina de lavar

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