atividade pratica automação industrial Arduino

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BACHARELADO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
ATIVIDADE PRÁTICA DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
 
 
 
ARDUÍNO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AUTOR: Jefferson Ribeiro RU 3194220 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Santa rosa Rio Grande Do Sul 
 
 
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1-INTRODUÇÃO 
Neste relatório descreveremos 4 experimentos realizados com Arduino para a disciplina 
de Automação Industrial. Analisando e correlacionando com os conceitos e técnicas 
estudados ao longo da disciplina, abordando as utilidades do Arduino na indústria e na 
solução de coleta de dados e informações . 
1.1 OBJETIVOS 
Os objetivos do relatório é mostrar como podemos montar o Arduino , descrevendo 
as práticas, relacionando aos princípios de funcionamento e demostrando sua importância 
nas atividades de automação implantada nas indústrias. 
1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
A automação industrial é a forma de buscar soluções e realizar trabalhos através de 
máquinas com controles automáticos. Atualmente a automação industrial controla processos 
materiais e auxiliam na tomada de decisão de maneira totalmente descentralizada. Com a 
era da internet das coisas, indústria 4.0 , os sistemas que geram automação ficam cada vez 
uteis , recebendo habilidades de se comunicar com diversos terminais simultaneamente 
enviando informações em tempo real para todos dentro de uma mesma empresa. 
A automação industrial moderna está formanda através dos seguintes princípios: 
• Interoperabilidade – Onde os sistemas ciber-físicos e humanos se comunicam 
utilizando-se da internet das coisas, dois sistemas que atuam em conjunto. 
• Virtualização – Quando há uma simulação virtual de um ambiente industrial 
utilizando-se de sensores de dados interconectados com o objetivo de 
monitoramento e rastreio de todo o campo e processo da fábrica. 
• Descentralização – A possibilidade de máquinas tomarem decisões sem 
auxílio humano e de acordo com as necessidades da fábrica. 
• Capacidade em tempo real – É feito através da coleta de dados, análises e 
insights dessas análises em tempo real. 
 
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• Orientação à serviço – Utilização da computação em nuvem para 
disponibilizar serviços. 
• Modularidade – Flexibilidade para adaptar a produção de acordo coma 
expansão, reposição, retirada ou transformação de módulos. 
Para eu haja uma interligação entre todos os princípios, a automação industrial 
abrange três áreas: 
• Eletrônica – Encarregada de criar e gerenciar a arquitetura de hardwares. 
• Mecânica – Que se compõe dos dispositivos atuadores. 
• Tecnologia da informação – Que traz consigo os softwares de controle de 
sistema. 
Atualmente possuímos uma ferramenta que engloba essas três áreas e auxilia na 
automação industrial para melhoras no processo de automação. 
O Arduino é uma ferramenta que auxilia na prototipagem eletrônica composto por 
um microcontrolador com suporte de entrada e saída e uma linguagem de programação 
padrão. O objetivo do Arduino é criar ferramentas acessíveis, de baixo custo, flexíveis e de 
fácil manuseio. 
Após feita a programação, o Arduino pode ser usado de maneira independente, 
podendo ser usado até mesmo para controlar um robô. 
 
 
Placa Arduino UNO Protoboard 
 
2 METODOLOGIA 
O Arduino tem seu funcionamento através de uma placa denominada controlador, 
funciona semelhante ao um pequeno computador algumas linhas de Entrada e Saída digital 
 
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e analógica e uma interface serial ou USB, para que possa ser ligado à um computador, 
onde será feito a programação e consequentemente a interação da interface. O Arduino não 
possui nenhum recurso de rede sozinho, mas pode-se combinar mais de um Arduino através 
de extensões apropriadas. 
Seguindo esses princípios de funcionamento do Arduino que serão feitos os 
experimentos apresentados nesse relatório. 
2.1 Experimento 1 – Sensor de temperatura e umidade 
 No experimento 1 queremos que seja impresso na tela do computador a temperatura do 
ambiente. 
 
Material Utilizado: 
• Placar Arduino UNO 
• Protoboard do Arduino 
• Cabo USB do Arduino 
• Sensor de temperatura e umidade 
• 1 Jumper amarelo grande 
• 1 Jumper vermelho grande 
• 1 Jumper azul grande 
• 1 Jumper vermelho pequeno 
• 1 Jumper azul pequeno 
 
Procedimentos da placa: 
Ligação de um lado do Jumper azul grande na entrada GND na placa Arduino e 
ligação do outro lado do Jumper na linha azul da Protoboard. Ligação de um lado do 
Jumper vermelho grande na entrada 5V na placa Arduino e ligação do outro lado do Jumper 
na linha Vermelha da Protoboard. 
Centralização do sensor de temperatura e unidade na Protoboard de maneira que 
ficasse no mesmo lado onde está localizado as saídas dos Jumpers grandes azul e vermelho. 
Ligação de um lado do Jumper azul pequeno na saída GND do sensor de temperatura 
e ligação do outro lado do Jumper azul na linha azul da protoboard. Ligação de um lado do 
Jumper vermelho pequeno na saída VCC do sensor de temperatura e ligação do outro lado 
do Jumper vermelho na linha vermelha da protoboard. 
 
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Ligação de um lado do Jumper amarelo pequeno na linha central do sensor de 
temperatura e ligação do outro lado do Jumper amarelo na saída 2 da placa do Arduino. 
Ligação do cabo USB na placa Arduino e ligação do outro lado do cabo USB no 
computador. Assim iniciamos a programação da placa. 
 
 
 Montagem do experimento 1 
 
Procedimentos da programação: 
Iniciamos o código de programação executando a instrução #include <DHT.h> que 
realiza a inclusão da biblioteca que permite manipular o sensor DHT. Além disso existem 
 
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alguns códigos a mais para declaração e inicialização de variáveis, incluíndo a declaração 
de uma variável para o sensor DHT conectado na porta digital 2 do Arduino. 
O programa possui duas funções principais: setup() e loop(). 
No setup(), os comandos de inicialização do programa são executados. É 
configurada a comunicação do Arduino com o computador através do comando 
Serial.begin(), com a velocidade de 9600. Também ocorre a inicialização do sensor DHT 
através do comando dht.begin() 
O loop() é uma função que é executada pelo Arduino repetidamente enquanto o 
programa estiver rodando. Para o experimento 1, o loop consiste em executar o comando 
delay() para paralisar a execução por 2 segundos e na sequência os comandos 
dht.readHumidity() e dht.readTemperature() que executam a leitura dos valores 
medidos pelo sensor. Esses valores são salvos em variáveis e usados para imprimir textos 
no console do computador através do comando Serial.print() 
Dessa forma, o programa a cada 2 segundos faz a leitura de humidade e temperatura 
do sensor e imprime na tela do computador 
 
 
 
 Parte da programação do experimento 1 
 
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2.2 Experimento 2 – Sensor de temperatura e umidade com indicador de 1 LED No 
experimento 2 , acrescentamos ao experimento 1 uma função adicional para que além de 
imprimir a temperatura do ambiente na tela o LED pudesse acender a partir do momento 
que chegasse em uma temperatura determinada. 
 
Material Utilizado: 
• Todos os materiais do experimento 1 
• 1 LED vermelho 
• 1 Resistor 
• 1 Jumper verde pequeno 
 
Procedimentos da placa: 
 Após o concluir o experimento 1 foi adicionado no mesmo lado da protoboard em 
que estão ligadas as conexões dos Jumpers oriundas da placa Arduino 1 LED vermelho, 
onde seu lado menor está ligado na conexão negativa da protoboard, ou seja, na linha azul, 
e o outro lado do LED está ligado na linha positiva da protoboard, ou seja na linha 
vermelha, assim, na mesma direção colocamos um resistor e ao final da linha ligamos um 
lado do Jumper verde pequeno e o outro lado do Jumper verdepequeno ligamos na saída 3 
do Arduino. 
 
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 Led vermelho acionado, ou seja, temperatura a partir 30º 
 
 
Procedimentos da programação: 
Utilizamos a programação do experimento 1 e fizemos algumas modificações, sendo 
elas descritas abaixo. 
Na função setup() foi incluído o comando pinMode() para configurar a porta 
digital 3 do Arduino como uma porta de saída (output). 
O loop() foi alterado para lermos a temperatura do sensor como antes (dht1.readTem- 
perature()) e feita uma checagem da temperatura recebida para caso ela seja maior ou igual 
a 30°C, enviar um sinal HIGH na porta 3 do Arduino através do comando digitalWrite(). 
No caso de a temperatura ficar abaixo dos 30°C, o sinal na porta 3 é desligado (com o 
mesmo comando digitalWrite() mas passando um parâmetro LOW de sinal) 
Dessa forma, o programa vai a cada 2 segundos, verificar a temperatura do sensor e 
ligar ou desligar o LED da placa (através da definição do sinal na porta digital) dependendo 
do valor de temperatura obtido. 
 
 
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Parte da programação do experimento 2 
 
2.3 Experimento 3 – Sensor de temperatura e umidade com indicador de 3 LEDs 
No experimento 3 iremos acrescentar ao experimento 2 mais dois LEDs para que seja 
determinado 3 temperaturas diferentes e a cada momento que uma temperatura determinada 
seja atingida, um LED diferente seja acionado. 
 
Material Utilizado: 
• Todos os materiais do experimento 2 
• 1 LED verde 
• 1 LED amarelo 
• 2 Resistores 
• 1 Jumper verde pequeno 
• 1 Jumper amarelo pequeno 
Procedimentos da placa: 
 Após o concluir o experimento 2 será refeito o mesmo processo para adicionar 
mais 2 LEDs, dessa vez um verde e um amarelo, sendo adicionado no protoboard 
 
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juntamente com um resistor e um Jumper, o Jumper amarelo irá alimentar o LED amarelo e 
será ligado na saída 5 da placa Arduino. O Jumper verde irá alimentar o LED verde e será 
ligado na saída 6 da placa Arduino. 
 
 Led amarelo acionado, ou seja, temperatura em 29º 
 
 
 Led vermelho acionado, ou seja, temperatura acima de 29º 
 
 
Procedimentos da programação: 
Utilizamos a programação do experimento 2 e fizemos algumas modificações, sendo 
elas descritas abaixo. 
Na função setup() foram incluídos dois comandos pinMode() adicionais para confi- 
gurar também as portas digitais 4 e 5 do Arduino como portas de saída (output). 
No loop() foram incluídas duas checagens adicionais da temperatura para definir o 
 
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sinal (HIGH ou LOW) das portas digitais 4 e 5. No caso foi incluído uma condicional da 
temperatura ser igual a 29°C para ligar a porta 4 e uma condicional da temperatura ser 
menor ou igual a 28°C para ligar a porta 5. Foi utilizado o mesmo comando digitalWrite() 
para definir o sinal HIGH ou LOW em ambas portas. 
Com essas condicionais, o programa a cada 2 segundos verifica a temperatura do sen- 
sor e deixa uma das 3 portas com o sinal em HIGH (dependendo do valor da temperatura) e 
as outras duas com sinal em LOW, o que na prática liga apenas um dos 3 LEDs montados 
na placa 
(LED Verde abaixo de 29ºC, Amarelo em 29°C e Vermelho acima de 29ºC) 
 
 
Parte da programação do experimento 3 
 
 
 
2.4 Experimento 4 – Sensor de ultrassom 
 No experimento 4 utilizamos o sensor de ultrassom para medir a 
distância entre o sensor e um objeto. 
 
 
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Material Utilizado: 
• Placar Arduino UNO 
• Protoboard do Arduino 
• Cabo USB do Arduino 
• Sensor de ultrassom 
• 1 Jumper azul grande 
• 1 Jumper vermelho grande 
• 1 Jumper azul pequeno 
• 1 Jumper vermelho pequeno 
• 1 Jumper verde pequeno 
• 1 Jumper amarelo pequeno 
 
Procedimentos da placa: 
Ligação de um lado do Jumper azul grande na entrada GND 
na placa Arduino e ligação do outro lado do Jumper na linha azul 
da Protoboard. Ligação de um lado do Jumper vermelho grande 
na entrada 5V na placa Arduino e ligação do outro lado do 
Jumper na linha Vermelha da Protoboard. 
Centralização do sensor de ultrassom e unidade na 
Protoboard de maneira que ficasse no mesmo lado onde está 
localizado as saídas dos Jumpers grandes azul e vermelho. 
Ligação de um lado do Jumper azul pequeno na saída GND 
do sensor de ultrassom e ligação do outro lado do Jumper azul na 
linha azul da protoboard. Ligação de um lado do Jumper 
vermelho pequeno na saída VCC do sensor de ultrassom e ligação 
do outro lado do Jumper vermelho na linha vermelha da 
protoboard. 
Ligação de um lado do Jumper amarelo pequeno na saída 
Trig do sensor de ultrassom e ligação do outro lado do Jumper 
 
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amarelo pequeno na saída 12 da placa do Arduino. Ligação de um 
lado do Jumper verde pequeno na saída Echo do sensor de 
ultrassom e ligação do outro lado do Jumper verde pequeno na 
saída 13 da placa do Arduino. 
Ligação do cabo USB na placa Arduino e ligação do outro 
lado do cabo USB no computador. Assim iniciamos a 
programação da placa. 
 
 Sensor de ultrassom em execução 
 
 
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Procedimentos da programação: 
Nesse experimento foi usado um sensor de ultrassom, por 
isso incluída a biblioteca com o comando #include 
<Ultrasonic.h> e além disso foi chamada a função ultrasonic() 
dessa biblioteca com os parâmetros configurando os pinos 12 e 13 
do Arduino para serem usadas com esse sensor. 
Na função setup(), além do comando Serial.begin() para a 
comunicação serial do Arduino com o computador, foram 
configurados as portas 12 como sinal de entrada e 13 como sinal 
de saída através do comando pinMode(). 
Na função loop() é usado o comando digitalWrite() 
alternando o sinal na porta 12 (trigPin) de LOW para HIGH e 
para LOW no final, com comandos de delayMicroseconds() 
entre essas mudanças de sinal. Com isso, o sensor de ultrassom 
consegue capturar o tempo de resposta e fazer a medição de 
distância. Na sequência é utilizado o comando 
ultrasonic.Ranging() para obter essa distância em centímetros e 
armazenar uma variável. Por fim a informação obtida é usada 
para ser impressa na tela com o comando Serial.print() e é 
chamado o comando delay() para o loop esperar e executar 1 vez 
por segundo. 
Com isso, o programa vai a cada segundo verificar a 
distância medida pelo sensor de ultrassom e escrever esse valor 
no console do computador. 
 
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Parte da programação do experimento 4 
4 CONCLUSÕES 
Para projetarmos sistemas automatizados faz-se necessário uso 
de tecnologias para que haja uma integração entre os dados, 
pessoas e processos, para que a troca de informação na integração 
seja em tempo real e oriente na tomada de decisão. 
Ao realizarmos os experimentos notamos que podemos utilizar 
do Arduino para automatizar funções rotineiras que não exijam 
demasiadas instalações e manter dados em tempo real através da 
programação dele. 
O Arduino é uma plataforma aberta, sendo possível o desenvolvimento de projetos 
mesmo que para fins comerciais. Como Arduino é possível criar protótipos que 
permitam a comunicação de um dispositivo móvel com elementos industriais e até 
mesmo uma integração total de uma empresa 
 
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
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Disponivel: http://arduino.cc/en/Reference/HomePage 
Acesso em 09/11/2022 
Disponivel: http://grobotronics.com/tcrt5000-
950nm.html?sl=en#.VCOQ0_idUfQ 
Acesso 10/11/2022 
Disponivel: 
http://solutions.3m.com.br/wps/portal/3M/pt_BR/SegPessoal/Ho
me/ProdutosServiços/8910_9910/ 
Acesso 10/11/2022 
 
 
 
 
 
 
 
http://arduino.cc/en/Reference/HomePage
http://grobotronics.com/tcrt5000-950nm.html?sl=en#.VCOQ0_idUfQ
http://grobotronics.com/tcrt5000-950nm.html?sl=en#.VCOQ0_idUfQ
http://solutions.3m.com.br/wps/portal/3M/pt_BR/SegPessoal/Home/ProdutosServiços/8910_9910/
http://solutions.3m.com.br/wps/portal/3M/pt_BR/SegPessoal/Home/ProdutosServiços/8910_9910/