Protótipo - Automação Industrial

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
UFAM – ICET 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Itacoatiara -AM 
2022 
EDUARDO SOARES DE AZEVEDO 
GABRIEL DE SOUZA BRUCE 
JOÃO VICTOR DE OLIVEIRA RAMOS 
MARIANE NEVES MARINHO 
STEFANY DA SILVA SANTOS 
SUELY RAYNARA PINTO NOGUEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROTÓTIPO DE ILUMINAÇÃO ACIONADA POR SENSOR ULTRASSÔNICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Itacoatiara -AM 
2022 
Trabalho em equipe solicitado pelo 
Profº. Vandermir João da disciplina 
automação industrial, para obtenção de 
notas parciais referente ao curso de 
Engenharia de Produção da universidade 
federal do Amazonas. 
INTRODUÇÃO 
Nos últimos anos o mercado de trabalho nas indústrias vem se adaptando mais e mais 
com o uso da tecnologia, fazendo uma grande mudança nos esquemas de produção. Um dos 
fatos dessas mudanças virem aumentando é a competitividade indústrias, pois com o uso da 
automação industrial aumentasse a competividade, reduz erros de trabalhos e ajuda na 
economia da empresa, consistente em manipular processos nas indústrias por meio da junção 
de mecânica e automação, que substituem trabalhos humanos por equipamentos de automação. 
Automação industrial engloba tecnologia, microprocessadores, robôs, inteligência artificial, 
rede de computadores e etc. Devido a esses custos e exigências de competitividade, estas 
empresas buscam estratégias de sobrevivência no mercado, pode-se destacar aquelas que 
buscam a melhoria da produtividade por meio da utilização da automação de processos 
industriais (FABRICIO; SOUZA, 2015). 
Um dos fatos que englobam na automação é o sensor ultrassónico, que é um 
dispositivo que utiliza ondas sonoras em alta frequência que serve para medir a distancia entre 
corpos. São mais utilizados os em detecção de presença de pessoas e objetos em ambiente 
públicos ou privado. Esses sensores operam semelhante a um sonar, de mineira parecida que os 
morcegos usam para detectar objetos. Sensor emite ondas sonoras em alta frequência, de modo 
que essas ondas mostrem no objeto e parte dela é refendida de volta para o sensor. Sendo assim 
o sensor calcula a distancia exata entre ele e o objeto. O sensor ultrassônico de distância é um 
item essencial para a medição de pequenas distâncias, bastante utilizado na eletrônica, pois 
trata-se de um dispositivo composto por um circuito que controla a saída e entrada de ondas 
sonoras de alta frequência (40 khz) por meio de um transmissor e outro receptor, chegando 
segundo o próprio fabricante fazer medidas entre 20 a 4000 mm com margem de erro de 3mm. 
( Nakatani, Guimarães e Neto (2013)). 
O funcionamento do sensor ultrassónico se estabelece através de estímulos elétricos, 
onde o transistor emite ondas sonoras que se propagam até se encontra com um objeto. Ao se 
encontra com um objeto as ondas sonoras refletem partes da sua onda em forma de eco e volta 
ao tradutor. A finalidade desse equipamento em indústrias é que, podem dimensionar o sensor 
que garante excelência em logo prazo, baixo consumo de energia, baixo custo, maior resistência 
e entre outras. É importante ressaltar algumas características importantes dos sensor 
ultrassónico que são: Variação de temperatura e alteração de área de cobertura pelo dispositivo 
com alterações de frequências e sensibilidade a ruídos sonoros. 
 
 
1.1 PROBLEMA 
Com o crescente aumento na tarifa de energia elétrica, há uma demanda cada vez maior 
por tecnologias que auxiliem na redução do consumo elétrico, principalmente em ambientes 
residenciais. Pensando nisso e juntando á ideia de automatizar sistemas elétricos residenciais, 
qual seria uma boa alternativa para que houvesse economia na conta de energia? 
 
1.2 Objetivo 
Este experimento tem por objetivo criar um protótipo funcional que realize o 
acionamento de uma lâmpada utilizando um circuito que contenha um Arduino e um sensor de 
presença ultrassônico, fazendo com que o consumo de energia elétrica seja reduzido com o 
desligar da lâmpada quando não houver pessoas no ambiente. 
 
2. MATERIAIS E METÓDOS 
Materiais 
Os componentes utilizados na montagem do protótipo foram: 
• 1 Arduino 
 
 Figura 1- Arduino 
• 1 Placa de ensaio pequena 
 
 Figura 2 - Placa de ensaio 
• 1 Sensor de distância ultrassônico (HC-SR04) 
 
 Figura 3 – Sensor ultrassônico (HC-SR04) 
• 1 Lâmpada 
 
Figura 4 - Lâmpada 
• 1 Resistor 220 Ω 
 
 Figura 5 - Resistor 220 Ω 
• Fios de conexão (jumper) 
 
 Figura 6 - Jumper 
Métodos 
Para iniciar o experimento, foi necessário realizar o cadastro na plataforma Tinkercad, 
já dentro da plataforma era necessário escolher a opção de trabalho “circuitos” e assim era 
iniciada a construção dos circuitos pedidos. 
Primeiramente foi conectado o sensor à placa arduino, lembrando que ele pode ser 
conectado em qualquer pino da placa de ensaio, pois o que irá influenciar será somente as portas 
abertas no arduino que foram utilizados no experimento. O VCC, quer dizer que o pino tem que 
ser ligado ao positivo dentro da placa, já o GND que é o terra será ligado ao negativo. 
Vale destacar que dentro da plataforma existe dois tipos de sensores, sendo eles: sensor 
de distância ultrassônico, e o outro sensor de distância porém de som diferente. No experimento 
têm-se dois receptores, onde o da esquerda (TRIG) é responsável por emitir o som em uma 
certa frequência, afim de obter um retorno. O TRIG é adicionado diretamente ao arduino, 
quando o TRIG sair pela parte esquerda a parte direita será responsável por fazer a coleta da 
volta dessa frequência, ou seja, desse som. 
Figura 7 – Circuito montado no Tinkercad 
 
Após a montagem do sensor, será colocado a lâmpada dentro do sistema, e para não ter 
nenhum tipo de problema de passar energia demais para a lâmpada, foi colocado um resistor de 
resistência 220Ω. Depois disso, pegou-se a lâmpada para fazer a ligação, sua primeira ligação 
será no terra e a outra parte será ligada no resistor e do resistor será ligado no pino 13 do arduino. 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Ao concluir a aplicação, o sensor ultrassônico foi utilizado para acender a lâmpada 
sem que necessite de contato ou interruptor. 
Com base nos resultados obtidos é possível observar que o sensor ultrassônico é 
utilizado na detecção da presença de pessoas ou animais em ambientes à uma determinada 
distância. O protótipo tem funções de detectar movimento em uma distância que foi 
determinada em 50 cm, e assim acender a lâmpada, que se apaga automaticamente após 5 
segundos sem detectar presença. Apenas com movimento já faz com que a lâmpada acenda, 
caso contrário a mesma permanece apagada. Logo, no momento em que o sensor captar 
movimento a 50 cm, o mesmo fará que haja luz no ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por meio do código inserido no Arduino, podemos controlar diversas ações para que 
ocorra o acionamento da lâmpada, o meio utilizado foi o sensor de presença ultrassônico que 
possui 4 pinos de conexão, o pino vcc que é responsável pela energização do sensor, o pino gnd 
que é o pino isolante terra, o pino trig que é responsável por emitir uma frequência para que o 
Figura 8 – Código de programação 
 
pino echo que é responsável por receptar a volta de onda da frequência e a assim o sensor poder 
mensurar a distância de pessoas ou animais do sensor, essa informação será levada ao Arduino 
que por meio da variável de distância inserido no código poderá ou não acionar a lâmpada. 
 
O código 
Dentro do programa tinkercad podemos inserir o código de programação no nosso 
Arduino e dessa forma configurá-lo da maneira correta e assim assegurar que o sistema de 
iluminação com sensor ultrassônico funcione como o esperado. Neste código iremos abrir 
bibliotecas,declarar variáveis e definir as ações que serão utilizadas no funcionamento das 
portas abertas do Arduino. O código pode ser visto na figura a seguir: 
 
 
Como variáveis definimos que a distância de acionamento da lâmpada será de 50 cm 
ou menos do sensor, e que após 5 segundos em que a presença não for mais detectada a lâmpada 
se apagará. Como resultado da simulação, podemos observar na simulação que, o leitor de 
sensor ultrassónico atendeu a todas as pré-condições definidas no código. Ao está em uma 
localidade de 50 cm ou menos a lâmpada automaticamente se acende conforme dito nas 
condições elaboradas, mas ao sair da área de 50 cm definida no sistema, cinco segundos depois 
a lâmpada irá se apagar automaticamente. 
4. CONCLUSÃO 
Em vista disso, pode-se concluir que o protótipo criado no simulador, gerou resultados 
satisfatórios e acredita-se que seja arquitetado com componentes reais e assim poderá gerar 
praticidade, conforto e acessibilidade, além da redução de gastos com energia elétrica, à medida 
que ele proporcionará um aumento na eficiente dos controles dos componentes elétricos de uma 
residência. Outro ponto a se destacar foi a utilização do simulador TinkerCad, que se mostrou 
uma excelente ferramenta de simulação e de aprendizado na área de automação de sistemas. O 
projeto também trouxe uma visão diferente sobre aceitar as tecnologias no cotidiano, cada vez 
mais levando as mesmas como ferramentas auxiliares em nossas ações. Como trabalhos futuros 
se recomenda a construção, com componentes reais, do protótipo desenvolvido, com a 
utilização do simulador TinkerCad, neste projeto. 
 
5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
NAKATANI, Alessandro Massayuki; GUIMARÃES, Anderson Valenga; NETO, Vicente 
Machado. Medição com Sensor Ultrassônico Hc-Sr04. 2013. 
TAVELLA, Anna Catarina; BURDELIS, Marcelo Jorge Parente; TENYI, Thomas Takats. 
Trena eletrônica autocalibrável baseada em módulo ultrasom de baixo custo. Revista de 
Engenharia de Computação e Sistemas Digitais, n. 3, p. 79-81, 2007.