GUI versão final

Versão final do aplicativo TermoPic 1.0

Unidade Central de Processamento e Cúpula

É a Unidade Central de Processamento da Cúpula (UCPC) que, utilizando o microcontrolador PIC 18F2550, controla todas as funcionalidades desse ambiente, como por exemplo, a abertura ou não do duto de ventilação e exaustão para que conseqüentemente seja possível o ligar ou o desligar do sistema de resfriamento ou de aquecimento. Além de funcionalidades de controle é de responsabilidade da UCPC exibir em uma tela de LCD 2x16 (2 linha e 16 colunas), localizada na área frontal da UCPC, resultados menos complexos obtidos no decorrer do funcionamento do sistema. Por fim, é a UCPC que, utilizando a comunicação USB 2.0, faz a interface de comunicação entre um dispositivo com alto nível de processamento, como um notebook, e a Cúpula, possibilitando assim, o controle e/ ou monitoramento através de um aplicativo (instalado neste dispositivo com alto nível de processamento), responsável por gerar uma maior quantidade de informações e possibilitar a reconfiguração do sistema em tempo real.

A figura ilustra os conectores de transmissão/recepção de dados e os de alimentação. Pelos cabos que compõem o conector cinza além de trafegar sinal vindo do sensor LM35DZ referente aos valores da temperatura, percorrem tensões referentes ao controle dos sistemas de resfriamento, aquecimento e dos dutos de ventilação e exaustão. O conector preto é composto por um cabo USB e pelos cabos de tensão extra, responsáveis por qualquer aquisição de tensão que o sistema venha necessitar exceto para alimentação do LM35DZ e do MCU que são alimentados por uma tensão a parte, fornecido pelo conector cor prata. Encontra-se também, na lateral do UCPC, a chave de tensão que tem como funcionalidade liberar ou não corrente para o mesmo, proporcionando conseqüentemente o ligar ou desligar do sistema.

Houve um problema ao se desenvolver o esquema para as portas responsáveis pelo bloqueio e desbloqueio dos dutos de ventilação e exaustão. Os motores responsáveis por essas ações são componentes que possuem tensão continua em função do tempo, ou seja, enquanto o motor for alimentado não existirão interrupções no fluxo de corrente. Esses motores são conhecidos como Motores de Corrente Contínua (CC). Utilizando esses motores se torna impossível mover as portas por meio de uma quantidade voltas definidas. Uma solução seria usar motores de passos que são motores especiais que controlam os ângulos de giro de seus rotores, ou seja, em vez de girar continuamente, estes rotores giram em etapas discretas (em pulsos digitais) (NETTO, 2009). Para por em prática esta idéia seria necessário alterar todo o suporte de sustentação do esquema de movimentação das portas para só assim tornar possível a adaptação dos novos motores. Por esse motivo essa primeira solução foi descartada. A segunda solução foi a que se tornou definitiva já que não foi necessário alteração alguma na engenharia do suporte de sustentação das portas. Foi implementado um esquema com transistores TIP 122, denominado Ponte H, para tornar possível a mudança da polaridade dos motores CC sempre que necessário, como pode ser visto na figura, possibilitando assim bloquear e desbloquear os dutos. O problema referente à quantidade de giros que o motor CC tem que dar par abrir ou fechar completamente a porta foi resolvido em nível de software. Observou-se que o tempo necessário para que a porta do duto abra completamente e também feche foi de 3 s, dessa forma o microcontrolador foi programado para ativar o pino relacionado ao bloqueio e ao desbloqueio por três segundos e após esse período desativar este pino.


Referências

NETTO, Luiz Ferraz. Motores Elétricos. 2006. Disponível em: < http://www.feiradeciencias.com.br> Avesso em: 15 Ma. 2009.

Definições dos pontos encontrados na figura que ilustra a versão final da cúpula(estufa).
1 - Termistor LM35DZ;
2 - Lâmpadas incandescentes que representam o sistema de aquecimento do sistema;
3 - Dois coolers onde o inferior promove a ventilação, o superior a exaustão e ambos, em conjunto, correspondem ao sistema de resfriamento do sistema;
4 - Motor de Corrente Contínua (CC) responsável pelo bloquear e desbloquear dos dutos de ventilação e exaustão.

Como a maioria dos circuitos de baixa potência, o LM35 possui uma limitada habilidade em chavear (escoar) cargas capacitivas (cargas de um capacitor) pesadas. O LM35 é habilitado a chavear capacitâncias (quantidades de cargas armazenadas por influência de um ddp) (RAMALHO, NICOLAL, TOLEDO, 2000) de até 50pf sem precauções especiais. Cargas capacitivas pesadas tendem a gerar sinais com ruídos, comprometendo assim a qualidade e conseqüentemente a precisão desse sinal. Se houver antecipação do uso de cargas gerando cargas capacitivas pesadas para o termistor, o isolamento ou desacoplamento dessas cargas pode ser feito usando um resistor, ou o melhoramento da tolerância com o uso de um circuito amortecedor RC(NATIONAL SEMICONDUCTOR, 2009).
O esquema final da montagem do LM35DZ, no sistema proposto como estudo de caso.


Referências

- RAMALHO, Frâncico Júnior; NICOLAU, Gilberto Ferrado; TOLEDO, Paulo Antônio de Soares. Os fundamentos da Física: Volume 3 – Eletricidade. 7ª Ed. São Paulo: Moderna Editora, 2000.
- NATIONAL SEMICONDUCTOR. 2000. Disponível em: Acesso em: 13 Mai. 2009.

A National Semiconductor é uma empresa do ramo tecnológico especializada no desenvolvimento de Circuitos Integrados (ICs) e semicondutores. Dentre os vários componentes de sua “autoria” encontra-se o sensor LM35. Esse componente é um termistor de precisão que possui um output linear que varia de 10mv para cada Grau Celsius registrado de acordo com a temperatura do ambiente em que ele se encontrar, independente da alimentação ser simples ou simétrica. Seu input para alimentação é qualquer valor entre 4 e 30Vdcc tendo também para um dos seus três pinos o valor GND. Ele drena apenas 60μA para estas alimentações, o que faz com que seu auto-aquecimento seja de aproximadamente 0.1ºC ao ar livre. Quando comparado aos sensores térmicos de calibração em graus Kelvin ele se sobressai vantajoso já que não necessita de adaptação escalar alguma para que se possa obter a temperatura em graus Celsius (NATIONAL SEMICONDUCTOR, 2009).