medidor de velocidade utilizando fototransistor - DEE

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE – UFRN
CENTRO DE TECNOLOGIA – CT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – DEE
ELE0622 – Instrumentação Eletrônica
Docente: Luciano Fontes
ANDERSON SAUNDERS BRIGIDO FERNANDES
FRANCISCO CARLOS GURGEL DA SILVA SEGUNDO
MEDIDOR DE VELOCIDADE UTILIZANDO
FOTOTRANSISTOR
NATAL/RN
NOVEMBRO/2010
ANDERSON SAUNDERS BRIGIDO FERNANDES
FRANCISCO CARLOS GURGEL DA SILVA SEGUNDO
MEDIDOR DE VELOCIDADE UTILIZANDO
FOTOTRANSISTOR
NATAL/RN
NOVEMBRO/2010
2
ANDERSON SAUNDERS BRIGIDO FERNANDES
FRANCISCO CARLOS GURGEL DA SILVA SEGUNDO
MEDIDOR DE VELOCIDADE UTILIZANDO
FOTOTRANSISTOR
Projeto apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica, da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, UFRN, da
disciplina Instrumentação Eletrônica, sob a orientação do
Professor Luciano Fontes como requisito para obtenção de
nota.
NATAL/RN
NOVEMBRO/2010
3
Sumário
INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 5
DESCRIÇÃO DO PROJETO............................................................................................................... 6
USANDO O FOTO TRANSISTOR MRD300....................................................................................... 9
MICROCONTROLADOR PIC 16F877A ........................................................................................... 10
SIMULAÇÃO ................................................................................................................................. 13
CONCLUSÃO ................................................................................................................................ 15
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................... 16
4
INTRODUÇÃO
Com o advento da automação, muitas atividades que eram desenvolvidas pela
mão de obra humana passaram a ser desempenhada por máquinas. Para essas máquinas
fazerem este trabalho e cada vez melhor, o uso de sensores é cada vez maior para
termos medidas de velocidade, posição, temperatura etc. que usados nessas máquinas
para garantir um desempenho cada vez mais satisfatório.
O nosso trabalho se restringe ao desenvolvimento de um medidor de velocidade
utilizando foto transistores. Nas páginas seguintes é mostrado como foi desenvolvido
este medidor e a utilização do PIC 16F877A da Microchip.
5
DESCRIÇÃO DO PROJETO
O projeto tem por objetivo desenvolver um medidor de velocidade através do
uso de foto transistores (MRD300). O princípio de funcionamento consiste em
direcionar um feixe de luz (laser point) para o transistor como mostrado na figura
abaixo:
Figura 1 - Layout utilizando lasers e foto transistores
Os lasers ficarão ligados apontando para os fotos transistores.
6
Figura 2 - Funcionamento do medidor de velocidade
Então uma vez que o objeto interrompa a transmissão do par laser_1/Sensor_1
um contador será disparado.
Figura 3 - Momento em que o contador é disparado
7
O objeto continua o movimento e assim que cortar o laser_2 o contador encerra
contagem.
Figura 4 - Momento em que o contador encerra contagem
Sendo conhecida a distância L e o tempo que o objeto levou para percorrer o
trecho. Podemos facilmente calcular a velocidade média do objeto.
A parte referente ao contador, cálculo da velocidade e interface homem/maquina
será feita através do micro controlador PIC 16F877A.
8
Figura 5 - Layout dos sensores conectado ao micro controlador
USANDO O FOTO TRANSISTOR MRD300
Ao iniciar o nosso projeto, primeiramente
fizemos testes com o foto transistor MDR300.
Realizamos um estudo através do datasheet e práticas
em laboratório e vimos que o foto transistor pode ser
chaveado através do feixe de luz gerando uma tensão
de 5 V. A configuração usada para o teste em
laboratório foi a seguinte:
Figura 6 - Conexão do transistor
9
Figura 7 - Circuito usado para teste do foto transistor
Inicialmente, tivemos problema, pois a resposta obtida pelo chaveamento,
usando como feixe de luz uma lanterna de celular, era um trem de pulsos retangulares.
Entretanto após realizar o mesmo experimento com um laser point, o que será usado no
projeto, a resposta foi a esperada, tivemos uma tensão contínua e quando bloqueamos o
feixe de luz a tensão caía para 0 V. Dessa forma, concluímos que a lanterna é chaveada.
Para termos uma boa precisão no disparo do temporizador para sabermos a
velocidade, o laser point deve estar bem direcionado para os foto transistores.
MICROCONTROLADOR PIC 16F877A
Como descrito anteriormente, usaremos um micro controlador da Microchip da
família PIC 16F877A para realizar a contagem do tempo e as operações matemáticas
necessárias para se calcular a velocidade média do objeto.
Inicialmente, iríamos usar o PIC 18F2550, mas devido o uso de uma porta para
interrupção, que é usada para enviar dados para serem mostrados no display LCD,
decidimos usar o PIC 16F877A. Dessa forma, colocamos os dois sensores em paralelo e
10
ligamos a uma porta usada para fazer a interrupção. O esquema do circuito será
mostrado mais adiante.
A figura abaixo mostra o esquema do PIC e a sua pinagem.
Figura 8 - Esquema dos pinos do PIC
Na programação do PIC foi usada a linguagem de programação C. O disparo do
contador, interno ao PIC, deve haver quando ocorrer uma variação da tensão no sensor
(foto transistor). Para isso, a gente precisou trabalhar com as interrupções externas do
PIC. Este foi uma das maiores dificuldades do projeto, pois nunca havíamos trabalhado
com interrupção.
Segue abaixo o código usado na programação do PIC.
11
12
SIMULAÇÃO
Com
o
trabalho
finalizado,
realizamos
algumas
simulações
antes
de
implementarmos o medidor de velocidade no laboratório. Abaixo segue uma simulação
usando o software PROTEUS.
Figura 9 - Esquema do Circuito
Para fazer o papel dos fotos transistores, na simulação, usamos duas chaves.
Primeiramente, clicamos em uma chave, assim, dispara o temporizador e na segunda
chave a gente clica para parar o temporizador. No final, no display LCD é mostrado o
tempo de duração, a distância e a velocidade em centímetros por segundo.
As figuras seguintes mostram o circuito implementado no laboratório e o
resultado do teste feito para garantir o funcionamento do circuito.
13
Figura 10 - Circuito implementado no laboratório
Figura 11 - Teste do circuito
14
CONCLUSÃO
Com o desenvolvimento desse projeto foi absolvido bastante conhecimento na
área de programação de PIC na linguagem C, já que foi necessário bastante estudo de
linguagem de programação. Outro fator importante foi aprender a usar interrupções no
PIC que foi fundamental para darmos prosseguimento ao projeto.
Os resultados das simulações estão coerentes com o que foi encontrado na
prática, pois o circuito foi montado em laboratório a fim de verificarmos os valores com
os encontrados na simulação.
15
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Datasheet do PIC16F877A
Datasheet do foto transistor MRD300
Help do software CSS
16