Integrar sistemas de controlo electrónico com os sistemas de comunicação TRABALHO FINAL

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República de Moçambique 
Ministério da Ciência e Tecnologia, Ensino Superior Técnico Profissional 
Direcção Nacional do Ensino Técnico Profissional Vocacional 
 
 
Instituto Médio dom Bosco 
Electricidade Industrial Nível-4 
 
Modulo: Integrar sistemas de controlo electrónico com os sistemas de comunicação 
 
 
 
 
Sistema de controle em Malha fechada de monitoramento de temperatura em sala 
SMT utilizando u Arduíno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tete aos 22 de Outubro 
2019 
2019 
 
IchateBitone Ibraimo 
 
Electricidade Industrial Nível-4 
 
Modulo: Integrar sistemas de controlo electrónico com os sistemas de comunicação. 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de controle em Malha fechada de monitoramento de temperatura em sala 
SMT utilizando u Arduíno. 
 
 
 
Projecto a ser apresentado 
no módulo Integrar sistemas 
de controlo electrónico com 
os sistemas de comunicação 
como requisito a avaliação. 
 
 
 
 Formador: Novile Genito Soares 
 
 
 
Tete aos 22 de Outubro 
2019 
 
Agradecimentos 
Todo o ser humano possui sonhos! Sonhos grandes, sonhos pequenos, sonhos…Sonhos 
nascem a cada dia, a cada hora, a cada minuto. Sem percebermos, um sonho nasce 
dentro do nosso coração. Sonhos motivam-nos a viver, a continuar, a caminhar. Na 
verdade, vivemos na busca da realização dos nossos sonhos. A vontade de se tornar algo 
melhor a cada dia que passa, faz do ser humano uma máquina de sonhar. Projectar 
ideias e desejos pode transformar um simples pensamento em uma situação real. O ser 
humano sonha! No entanto, se apenas sonhássemos nunca saberíamos do que somos 
capazes, é preciso conquistar os sonhos. Nunca devemos desistir das nossas 
ambições.Durante toda a minha vida muitas pessoas compartilharam comigo muitos dos 
meus sonhos. A todas as pessoas que estiveram comigo e as que permanecem ao meu 
lado, o meu profundo agradecimento. Especialmente quero agradecer e dedicar o 
resultado deste trabalho:Ao Técnico foward Tapuia, por toda a disponibilidade em 
ouvir-me e ajuda nos momentos de dúvida e incerteza.Aos Tutor Betinho Mirione e 
Nolive Genito soaress pela preocupação no desenvolvimento do meu trabalho e pelos 
concelhos nos momentos mais precisos.Aos meus Pais e irmãos pelo apoio 
incondicional em todas as minhas decisões, pela Confiança depositada, pelos concelhos 
e pela presença em todos os momentos da minha vida.Aos meus amigos e companheiros 
do Instituto médio dom Bosco, por todas as risadas, conversas, apoio e encorajamento, 
destacando Mandinho Armando, Cristóvão Ernesto, Sadate grine, Eugenio dos santos, 
Aujane Daurete, Martinho Leandro, Amino Alido e Erasmo mbewe. 
 
 
 
2019 
 
Declaração de honra 
Eu,IchateBitone Ibraimo electricista, devidamente inscrito no Instituto Médio Dom 
Bosco de Tete, presto este termo de responsabilidade nos termos da norma NBR, pelo 
qual assumo a inteira responsabilidade, pela elaboração do projecto eléctrico e 
assinatura para a aquisição da licença. 
Este termo de responsabilidade é assumido para todos os efeitos legais que inclui todos 
os processos de instalação, bem como a segurança, solidez e a qualidade da instalação. 
Declaro ainda que o presente relatório de prova de aptidão profissional (PAP) nunca foi 
apresentado em nenhuma instituição para fins de certificação académica e estou 
disposto a defendê-lo. 
 
 
 
 
 
 
 Tete, Outubro de 2019 
 __________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tec0. IchateBitone Ibraimo 
 
 
Resumo 
Atualmente, as empresas buscam investimentos em práticas que melhorem seus 
processos com baixo custo e menor tempo obtendo, assim, uma maior competitividade 
no mercado. Dessa forma, é apresentado um projeto utilizando arquitetura Arduíno onde 
é possível realizar a medição de temperatura de uma sala SMT (Surface-Mount 
Technology), utilizando sensores de temperatura para monitorar a temperatura do ar 
ambiente da mesma. Tendo em vista a importância de manter a sala dentro de uma 
temperatura de segurança, para que os componentes não tenham seu tempo de vida 
reduzido e para que as máquinas SMT consigam operar normalmente, foi incorporado 
ao projeto uma interface web capaz de exibir as medições realizadas, possibilitando um 
monitoramento visual, além de um aviso sonoro para reforçar a segurança. Todas estas 
medidas visam garantir a integridade dos componentes e das máquinas. Com o sistema 
em operação, foi possível observar as leituras dos pontos e perceber a importância deste 
projeto para a empresa onde visualmente ou sonoramente o sistema cumpre seu 
objetivo. 
Palavras-chave: Arduino; Segurança;Temperatura; Web; SMT; 
 
Abstract 
Currently companies seek investments in practices that improve their processes with 
low cost and less time, thus obtaining a greater market competitiveness. This Project is 
presented using Arduino Architecture where you can perform the measurement of 
temperature of a SMT – Surface-Mount Technology with temperature sensors. Given 
the importance of keeping the room within a safe temperature, so that the components 
do not have their lifetime shortened and that SMT machines are able to operate 
normally, was incorporated to the Project a web interface to view and record the 
measurements, enabling visual monitoring, plus an audible warning to reinforce 
security. All of these medias are intended to ensure the integrity of the components and 
machines. With the system in operation, it was possible to observe the readings of the 
dots and realize the importance of this project for the company where visually or 
sonically the system meets its objective.Key-word: Arduino; Security; Temperature; 
Web; SMT; 
 
 
2019 
 
Indice 
 1.Sistema de Controle em Malha Fechada ...................................................................... 1 
2.Objectivos ...................................................................................................................... 2 
3.Fundamentos teóricos .................................................................................................... 3 
4.Microcontrolador .......................................................................................................... 5 
5.Microcontrolador atmega328 ....................................................................................... 5 
6.Metodologia ................................................................................................................... 6 
7.Desenvolvimento ........................................................................................................... 8 
8.Esquema elétrico............................................................................................................ 9 
9.Conclusão .................................................................................................................... 11 
10.Bibliografia ................................................................................................................ 12 
1 
 
Introdução 
Segundo McRoberts (2011), de maneira geral, a utilização de placas de controle 
I/Oopen-source, chamada Arduino, para projetos de automação, cresce de forma 
significativa no mercado brasileiro onde a maior vantagem da utilização do Arduino 
sobre outras plataformas de desenvolvimento de microcontroladores é a facilidade de 
sua utilização podendo criar seus próprios projetos em um intervalo de tempo 
relativamente curto. Dessa forma, neste projeto, pretendeu-se utilizar esta placa de 
controle para medir a temperatura de uma sala de 628 m², possibilitando assim, 
informar ao responsável do departamento em uma respectiva empresa, qual a 
temperatura ambiente de umasala SMT (Surface-Mount Technology). Nesse sentido, a 
proposta de medição tem como objetivo maior manter a qualidade dos serviços das 
máquinas na sala SMT, que contém micro componente para montagem de pendrives, 
tablets e celulares, cujas máquinas para inserção de componentes podem ultrapassar o 
valor de R$ 1.000.000,00/equipamento. Atualmente, por uma restrição da diretoria, a 
empresa em questão não possui nenhum controle de temperatura ambiente, por se tratar 
de um alto investimento, no que se refere ao monitoramento de temperatura. Portanto, a 
proposta de algo prático e relativamente barato para a empresa faz com que seja 
possível evitar danos causados por temperaturas elevada e irregulares. Sendo assim, 
propôs-se um sistema composto por quatro sensores que estarão distribuídos dentro da 
sala SMT, colocados em pontos estratégicos para que seja possível monitorar a 
temperatura a fim de identificar as medições no intervalo de tempo determinado pelo 
responsável e também disponibilizar tais informações em uma pagina web local, para 
fácil monitoramento. Implantou-se ainda, com a intenção de ter outra forma de 
monitoramento, um alarme para que o mesmo emita um aviso sonoro caso a 
temperatura limite esteja fora em algum dos pontos. Assim será possível identificar, por 
demais funcionários do mesmo departamento, anormalidades sem a necessidade de 
acesso direto as informações via web. O aviso sonoro se manterá ativo até regularização 
da temperatura, Além disso, está incluso um aviso visual disposto por um LED verde e 
um LED vermelho. Levando em consideração as necessidades de monitoramento, fica 
evidente que por uma falta de acompanhamento da temperatura, erros poderão 
acontecer nos processos ou até mesmo falha funcional nas máquinas, causando assim 
um grande prejuízo para a empresa. Através destes processos de monitoramento de 
2 
 
temperatura foi possível observar a redução riscos de acidentes e não menos importante 
a garantia de produtos feitos em SMT com melhor qualidade. 
1.Sistema de Controle em Malha Fechada 
Sistema de Controle em Malh Fechada é um sistema em que os sensores verificam o 
esta do atual do dispositivo a ser controlado e esta medida é Comparada comum valor 
predefinido. Desta comparação resultará numerro, ao qual o sistema de controle fará os 
ajustes necessários para que o erro seja reduzido a zero. 
As vantagens de realimentação e, portanto,um sistema em malha fechada sobre um 
sistema em malhaaberta são: 
 Maior precisão na combinação dos valores desejado e real Para a variável 
controlada; 
 Menos sensível à distúrbios; 
 Menos sensível avariações nas características dos Componentes; 
 Aumento na velocidade de resposta e também na faixa de passagem ,isto é, faixa 
de freqüência sobre a qual o sistema responderá. 
2.Objectivos 
Objectivo geral 
 Desenvolver um sistema de monitoramento de temperatura para uma sala de 
SMT utilizando um Arduíno. 
 
Objectivo Especifico 
 Aplicar um shield Ethernet como Web server tornando o projecto com baixo 
custo de desenvolvimento; 
 Apresentar o diagrama em boco do sistema; 
 Apresentar o fluxograma de todo o funcionamento do sistema. 
3 
 
3.Fundamentos teóricos 
Segundo Banzi (2005) o Arduino UNO é um sistema eletrônico concebido na Itália. Ele 
é uma plataforma livre para prototipagem com linguagem própria baseado no wiring, 
que é uma estrutura de programação que permite microcontroladores atuar sobre outros 
dispositivos conectados a ele. Esse sistema tem o objetivo de incentivar os vários tipos 
níveis de usuários a criar e compartilhar suas criações. Utilizando de termos práticos, o 
Arduino é classificado com um pequeno computador podendo ser programado para 
processar entradas e saídas entre dispositivos e os componentes externos conectados a 
ele, como uma ethernet shield, por exemplo.Segundo McRoberts (2011), o Arduino 
pode ser conectado a diversos componentes, como LEDs, botões, motores, 
interruptores, receptores GPS, sensores de temperatura ou até mesmo sensores de 
distância. Arduino foram vendidas em todo o mundo e se tornou popular justamente 
por ser open-source criando projetos interessantes.Segundo o Arduino UNO é composto 
pelo microcontrolador da Atmel, modelo ATmega328 com 14 entradas e saídas dos 
quais 6 podem ser usados como saídas PWM, composto também por um dispositivo de 
8 bits da família AVR com arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer) 
avançada e trabalhando com informações analógicas e digitais, com interface USB para 
comunicação, cristal oscilador de 16MHz, conexão USB, entrada de alimentação, um 
cabeçalho ICSP (In-CircuitSerial Programming) e um botão de reset. Essa placa contém 
todos os componentes necessários para suportar o microcontrolador onde na tabela 1 
podemos resumir e especificar melhor os demais componentes: 
 
 
10 
: 
Tabela 1 - Especificação do Arduíno UNO R3 (ARDUINO, 2013) 
DESCRIÇÃO CONFIGURAÇÃO 
MICROCONTROLADOR ATmega328 
VOLTAGEM OPERACIONAL 5V 
VOLTAGEM DE ENTRADA (RECOMENDADO) 7 - 12V 
VOLTAGEM DE ENTRADA (LIMITE) 6 - 20V 
PINOS I/O DIGITAIS 14 (dos quais 6 oferecem saída PWM) 
PINOS DE ENTRADA ANALÓGICA 6 
CORRENTE CONTINUA POR PINO I/O 40 mA 
CORRENTE CONTINUA PARA O PINO 3.3V 50 mA 
MEMÓRIA FLASH 
32 KB (ATmega328) dos quais 0.5 KB 
Utilizado pelo carregador 
SRAM 2 KB (ATmega328) 
EEPROM 1 KB (ATmega328) 
VELOCIDADE DE CLOCK 16 MHz 
4 
 
Para auxiliar e complementar a montagem dos circuitos elétricos utilizou-se também os 
seguintes componentes eletrônicos:LED: é um componente eletrônico semicondutor 
que quando energizado passa a emitir luz;Resistor: componente eletrônico passivo cujo 
objetivo é oferecer resistência à passagem de corrente elétrica;Capacitor: utilizado para 
armazenar energia elétrica na forma de campo elétrico; Microprocessador: circuito 
eletrônico para realizar cálculos matemáticos; Microcontrolador: possui um 
microprocessador e memória para armazenamento dos cálculos, programas e periféricos 
de entrada e saída;Sensor de temperatura: transforma a temperatura em tensão 
elétrica. 
Conforme ARDUINO (2013) ressalta-se que, assim como a IDE (Integrated 
Development Environment) que já vem com diversas funções pré-definidas, o Arduino 
possui tambémoutras bibliotecas para controle de servomotores, displays LCD, geração 
de áudio,recepçãode sinais de sensores e outros dispositivos (como teclado PS/2).A 
Figura 1 representa todos os componentes do Arduino UNO onde se torna possível 
observar sua distribuição: 
 
 
 
5 
 
4.Microcontrolador 
De modo geral, pode-se considerar que microcontrolador é um pequeno componente 
eletrônico, dotado de uma inteligência programável e usado para controlar circuitos, por 
esse motivo, é comum encontra-lo dentro de outros dispositivos, conhecido como 
controladores embutidos.Inventado pela empresa Texas Instruments no início da década 
de 1970, os processadores eram basicamente microcontroladores com memória 
incorporada, como RAM e ROM. Segundo Souza (2007), estima-se que no ano de 2010 
uma pessoa, em média, interagiu com até 350 dispositivos com microcontroladores 
diariamente. 
5.Microcontrolador atmega328 
Segundo a ATMEL (2013) o microcontrolador ATmega328, que é baseado na 
arquitetura RISC de alta performance, é possível combinar memória flash com 
capacidade de leitura e escrita ao mesmo tempo. Um microcontrolador geralmente é 
pequeno e barato e projetado para ser robusto de alguma forma.Ainda segundo a 
publicação da ATMEL (2013), o dispositivo opera de 1,8 até 5,5 volts.Ao executar 
instruções poderosas em um único ciclo de clock, o dispositivo é capaz de alcança 
processamentos que se aproximam em até 1 MIPS/MHz (Millions of Instructions per 
Second) equilibrando assim o consumo de energia e velocidadede processamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Mapa de Pinos Microcontrolador ATmega328 (ATMEL, 2013) 
6 
 
6.Metodologia 
Inicialmente, é importante definir as necessidades das empresas para que investimentos 
para novos projetos sejam feitos de forma correta. Dessa forma, algumas empresas que 
dependem de algum tipo de automação para aumento de produtividade ou 
monitoramento de processos podem optar por soluções de baixo custo de 
implementação e de preferência open-source, podendo ser alterado o código e ter o 
benefício de a licença de utilização não ser cobrada. Em relação aos custos, é possível 
encontrar um Arduino com o valor de até R$70,00, possuindo software para plataformas 
Microsoft Windows, Mac OS X e Linux e possui linguagem simples para que iniciantes 
possam desenvolver o código com maior facilidade. Estima-se um custo para um 
projeto desse porte de até R$270,00.Com a junção de baixo custo mais a praticidade de 
desenvolvimento o segundo estudo será a avaliação da aplicação do projeto, tendo em 
vista a ausência do controle de temperatura na sala SMT, o projeto em questão visa 
monitorar o ambiente em pontos específicos para que seja possível identificação de 
pontos fora do limite de temperatura estipulado em 20°C como temperatura ambiente 
aceitável. Temperaturas acima de 22°C e abaixo de 18°C podem ser prejudiciais aos 
componentes e máquinas.Para a montagem do sistema foi utilizando a placa Arduino 
UNO R3 que é responsável por controlar todo o sistema a partir dos comandos enviados 
via USB do computador do qual temos o Sketch, software de integração e 
desenvolvimento do sistema. Logo acoplamos a placa de ethernet shield na placa 
Arduino UNO R3, transformando em um único sistema devido à compatibilidade e 
interação das portas serem um grande diferencial desde tipo de placa para prototipagem. 
Seguindo com o desenvolvimento do protótipo, os sensores foram adicionados nas 
portas analógicas e medidos os resultados pelo serial monitor do sketch. Com o 
resultado apresentado pelo sistema, foi alterada a programação do sistema adicionando 
o LED vermelho para alertar quando o sistema estiver fora dos parâmetros 
determinados, juntamente com o Buzzer que também é acionado ao acender o LED 
vermelho, no mesmo raciocínio o LED verde foi adicionado ao sistema, esse LED será 
responsável em informar quando o sistema estiver estabilizado. Toda a programação foi 
feita em C/C++ no sketch e o upload desde código é feito de forma simples, via USB. A 
última etapa será a montagem de um servidor dentro da shield ethernet, acoplada na 
placa principal montando assim uma pagina a fim de monitorar as medições e informar 
7 
 
ao responsável da área as temperaturas ponto a ponto, desta forma, é possível identificar 
exatamente qual o ponto com maior ou menor temperatura na sala para que o ar 
condicionado sela regulado manualmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Figura apresenta a sequência lógica de procedimentos inter-relacionados, 
Orientando a execução das tarefas ou atividades que o sistema deverá cumprir. 
Figura 5 - Fluxograma de todo funcionamento do sistema 
Figura 4 - Diagrama de bloco 
8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7.Desenvolvimento 
A placa Arduino UNO REV3 foi escolhida devido a facilidade de 
encontrarcomponentes e de ser construída, podendo ser montada com um kit básico de 
componentes, no UNO, as informações fornecidas pelos componentes interligados a ela 
e, em especial, os sensores LM35, são medidos e interpretadas pelo código C/C++ que é 
encontrado no software Sketch, versão Arduino1.0.5, software este responsável por ler a 
placa UNO interligada ao sensor através de uma protoboard, interpretar a leitura de 
acordo com as linhas de códigos nele transcrita e retornar os valores necessários. Para a 
comunicação entre a placa e um computador, basta conectar o cabo USB 2.0 na placa e 
no computador que a instalação do drive será feita automaticamente. Já para a 
comunicação com a shield ethernet, utilizamos um roteador da Multilaser, modelo 
RE040, para montarmos uma rede local de monitoramento. Neste caso, basta configurar 
o MAC Address e denominar o IP estático nas configurações do roteador.
Figura 6 - Sala SMT estudada 
9 
 
8.Esquema elétrico 
Sedundo a Texas Instruments (1999) o sensor LM35 representado pela Figura 7 não 
requer nenhum tipo de calibração externa para que seja possível fornecer os dados com 
precisão. Porém, para que o Arduino consiga realizar a leitura é necessária uma 
conversão devido a leitura ser somente de valores inteiros entre 0 e 1023. Conforme 
datasheeet revisado pela empresa Texas Instruments (2013) o LM35 possui uma 
resolução de 10mV (milivolt) por cada 1°C lido, é necessário termos uma expressão 
para a temperatura em função do valor lido. Como o Arduino fornece 5V e a 
composição dasentradas analógicas possui uma resolução de 10 bits, ou seja, 210 = 
1024 e cada grau corresponde a 10mV, logo: Temperatura = (valor lido * (5/1023)) * 
100. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
protoboard e também no Arduíno junto com o buzzer e os LEDs 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 - Sensor de Temperatura LM35 
O esquema nas Figuras 8 e 9 mostraram como ficarão os sensores ligados a 
10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 - Esquema elétrico 
Figura - Esquema de ligação entre as placas e componentes 
11 
 
9.Conclusão 
neste trabalho abordamos temas como software, hardware, sensores e 
microprocessadores onde, diante dos resultados apresentados, é possível verificar que o 
desenvolvimento da placa arduíno foi eficaz para este sistema. hoje, este é utilizado 
amplamente em desenvolvimentos acadêmicos por todo o mundo, tendo fácil 
programação e boa flexibilidade de hardware. cumprimos grandes objetivos no que se 
diz respeito ao desenvolvimento e aplicação do projeto, conhecendo e integrando 
demais soluções ao longo deste trabalho, sendo assim, este projeto contribuiu para a 
evolução da segurança e propagação de novas tecnologias, como base nos pressupostos 
explanados em relação ao arduíno. apenas lamentamos o fato de não conseguir cumprir 
um dos objetivos que era criar acessos diferenciados no sistema web, contendo login e 
senha para nível administrador e nível usuário para que possamos diferenciar os tipos de 
monitoramento. tal fato não ocorreu devido nossa dificuldade de transmitir estas 
funções nas linhas de código e também ao tempo destinado para esta customização 
mesmo o arduino sendo uma placa de fácil manipulação, sendo necessário explorar tais 
funções de forma mais abrangente.portanto, é possível afirmar que este trabalho de 
conclusão de curso contribuiu muito para que pudéssemos aplicar vários conhecimentos 
adquiridos ao longo do curso, onde assuntos como hardware e software fizeram parte do 
desenvolvimento, aprimorando assim nossos conhecimentos contribuindo para o bem da 
empresa e paralelamente com pesquisas relacionadas ao assunto em questão, tornando 
possível desenvolver soluções residenciais e empresariais mais eficazes e construtivas. 
agradecemos a empresa em que trabalhamos em nos permitir desenvolver este 
importante trabalho em nossa vida pessoal, aperfeiçoando competências de 
investigação, seleção, organização e comunicação da informação. 
 
 
 
 
 
. 
12 
 
10.Bibliografia 
Arduino. (s.d.). Arduino. Acesso em 19 de Novembro de 2013, disponível em 
http://arduino.cc/ATMEL. (Fevereiro de 2013). ATMEL. Acesso em 24 de Novembro 
de 2013, disponível em ATMEL:http://www.atmel.com/Images/Atmel-8271-8-bit-AVR 
MicrocontrollerATmega48A-48PA-88A-88PA-168A-168PA-328 
328P_datasheet_Summary.pdf 
Instruments, T. (August de 1999). Texas Instruments. Acesso em 24 de November de 
2013, disponível em TI: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf 
LABDEGARAGEM. (2013). LABDEGARAGEM.Acesso em 19 de Novembro de 
2013, disponível em http://www.labdegaragem.org/loja/ 
McRoberts, M. (2011). Arduino Básico. São Paulo: Novatec 
Monk, S. (2013). Programação com Arduino. Tekne. 
ROBOCORE. (2013). Robocore Net. Acesso em 22 de Novembro de 2013, disponível 
em Robocore: http://www.robocore.net/ 
Timmis, H. (s.d.). Practical Arduino Engineering. Apress. 
 
 
 
 
 
 
http://www.robocore.net/