INTER 6P VALVULA

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UNIÃO DAS FACULDADES DOS GRANDES LAGOS
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
SÃO JOSÉ DO RIO PRETO
TRABALHO INTERDISCIPLNAR
6° PERÍODO
VÁLVULA PNEUMÁTICA AUTOMATIZADA COM CONTROLADOR PWM
André Luis Rocha
Douglas Carvalho Barbosa
Eduardo Procópio Manfredo
Lucas Lourenço de Mello
SÃO JOSÉ DO RIO PRETO
2017
UNIÃO DAS FACULDADES DOS GRANDES LAGOS
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
SÃO JOSÉ DO RIO PRETO
VÁLVULA PNEUMÁTICA AUTOMATIZADA COM CONTROLADOR PWM
Trabalho Interdisciplinar apresentado ao curso de Engenharia Elétrica no segundo semestre de 2017 na União das Faculdades dos Grandes Lagos – UNILAGO.
Orientador (a): Prof. Eduardo Nascimento
SÃO JOSÉ DO RIO PRETO
2017
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1- Arduino Mega	10
Figura 2- Módulo Bluetooth HC-06	10
Figura 3- Conexão módulo Bluetooth ao Arduino UNO.	11
Figura 4- Parte gráfica do aplicativo.	13
Figura 5- Programação em blocos do aplicativo.	14
RESUMO
Existem vários tipos de indústrias que utilizam diversos tipos de válvulas em seus processos, grande parte dessas válvulas são de controle manual, que demandam uma grande quantidade de funcionários para o seu monitoramento, gerando custos e mão de obra que poderiam ser investidos em outros setores. A automatização da válvula pneumática vai facilitar esses processos, controlando remotamente essas válvulas demandará menos pessoal para o seu controle, e assim identificando problemas com mais facilidade, será controlada através de uma interface remotamente por um aplicativo criando para o sistema Android, que é o sistema operacional da maioria dos smartphones, através do controlador PWM.
	
ABSTRACT
There are several types of industries that use different types of valves in their processes, many of these are manual control valves, that require a large amount of employees for your monitoring, generating costs and labor that could be invested in other sectors. Air valve automation will facilitate these processes, controlling remotely these valves will require less personal for your control, and so identifying problems more easily, will be controlled through a remote interface for an application creating for the Android system, which is the operating system of most smartphones, via PWM controller.
	
			
						
INTRODUÇÃO
Atualmente o mundo gira em volta de novas tecnologias, vivemos uma revolução tecnológica, que nos ajuda no nosso cotidiano que vai desde um smartphone até peças automatizadas em grandes indústrias, que visa facilitar um trabalho, corrigir um problema e/ou diminuir custos com mão de obra humana. 
Temos atualmente vários tipos de indústrias, que utilizam muitos tipos de válvulas que são de controle manual, em seus processos industriais, essas válvulas demandam uma grande quantidade de funcionários para o seu monitoramento, gerando custos e mão de obra que poderiam ser investidos em outros setores. 
A automatização da válvula pneumática será através do controlador PWM, que é capaz de controlar a tensão e a corrente fornecidas pela fonte, para controlar o fluxo de ar que irá passar pela válvula com uma determinada taxa. Com isso as indústrias terão uma demanda menor de pessoal para o controle e monitoramento das válvulas, pois essa válvula automatizada será controlada remotamente de uma interface por um aplicativo criado para o sistema Android, que é o sistema operacional de grande maioria dos smartphones. O aplicativo será criado pela plataforma App Inventor 2, que é bastante didático e simples de programar, não necessitando de um alto conhecimento em programação. 
OBJETIVOS – GERAL E ESPECÍFICO 
 
Geral
O trabalho apresentado faz parte de um projeto de iniciação científica que visa a automatização de uma válvula pneumática com um controlador PWM, a criação de uma interface, que irá controlar essa válvula remotamente através de um aplicativo criando para sistemas Android. 
Específicos 
Na primeira etapa do projeto adaptada para o interdisciplinar é apresentada de forma simplificada a revisão bibliográfica dos seguintes conceitos:
Válvulas pneumáticas 
Controlador PWM 
Posicionador FY
Placa Arduino 
Modulo Bluetooth
App inventor 2
METODOLOGIA DO PROJETO
1 – (apresentado) O primeiro passo envolve o estudo e o levantamento bibliográfico sobre os componentes utilizados no projeto.
2 – (resultados parciais) A segunda parte é a criação da interface, criando um aplicativo através do App inventor 2 e simulando em ambiente virtual o seu funcionamento, utilizando a placa Arduino Mega e o Módulo Bluetooth. 
3 – (próximos passos) Na terceira parte, é montagem do esquema da válvula automatizada e os testes do seu funcionamento e fazer as adequações necessárias.
5 – (próximos passos) O último passo envolve a junção das duas partes e as últimas adequações, ver sua viabilidade e a redação de um artigo técnico.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
VÁLVULA PNEUMÁTICA
É um componente que tem a finalidade de orientar e controlar fluxos de ar. A válvula pneumática pode ser utilizada como controle de bloqueio, controle de direção para até 5 vias, controle de pressão e regulador de vazão ou pressão, de acordo com seu tipo. 
Existem quatro tipos de Válvulas pneumáticas que são classificadas como: 
Válvulas Direcionais: Controlam a partida, parada e sentido de movimento do atuador; 
Válvulas de Bloqueio: bloqueiam o fluxo de ar preferencialmente em um sentido e o liberam no sentido oposto; 
Válvulas de Fluxo: controlam a vazão de ar; 
Válvulas de Pressão: controlam a pressão do ar ou são controladas pela pressão.
Elas são utilizadas em diversos tipos de locais como maquinário de industrias, motores, entre tantos outros locais que necessitam de ar comprimido para suas atividades.
CONTROLADOR PWM 
É um dispositivo que é utilizado para gerar sinal analógico de um dispositivo digital em um condutor. Uma das suas principais aplicações é simular uma tensão estática variável. O PWM permite controlar a corrente e a tensão que é fornecida a um tipo de carga em chaveamento (liga/desliga) com o fornecimento de energia entre a fonte e a carga, em uma velocidade de tempo muito rápida. Quanto maior o tempo a alimentação ficar ligada, maior será a quantidade total de potência fornecida à carga.
POSICIONADOR FY-301
O FY-301 é um posicionador inteligente para válvulas de controle linear de ação simples (retorno por mola) ou ação dupla (globo, gaveta, diafragma) e para válvulas de controle rotativa (esfera, borboleta) ou para ser instalado em atuadores pneumáticos como: diafragma, pistão, etc. 
O FY-301 é baseado no princípio bico-palheta, consagrado pelo uso no campo e no sensor de posição por efeito hall, sem contato físico, que fornece alto desempenho e operação segura. A tecnologia digital usada no FY301 permite a escolha de vários tipos de curva de característica interessante que reduzem consideravelmente o custo de instalação operação e manutenção.
O FY 301, além das funções usuais oferecidas por outros posicionadores, oferece as seguintes funções: 
Tabela: Em adição as funções usuais, tais como: linear, igual porcentagem e abertura rápida (hiperbólica). O sinal de setpoint da válvula pode ser linearizado pelo usuário isso permite fazer a curva de caracterização parecer uma combinação de linear e igual porcentagem.
Ajuste local: Permite o ajuste do curso, da curva de caracterização da sintonia do modo de operação da indicação, setpoint e dos parâmetros PI (proporcional integral);
Senha: Possui três níveis para funções diferentes;
Contador de operação: Mostra o número de mudança em cada função;
Auto ajuste: Calibração automática do curso da válvula;
Diagnostico: Monitora permanente a condição da válvula para manutenção preventiva 
PLACA ARDUINO 
O Arduino é uma Plataforma física eletrônica de código aberto, utilizadacomo uma ferramenta fácil para prototipagem rápida, que é baseado em uma simples placa microcontroladora, de fácil manuseio no hardware e software. As placas são capazes de ler as entradas, como, um dedo em um botão ou a luz em um sensor e transforma-la em uma saída, como, ligar um LED, ou a ativação de um motor. Para controlar e dizer o que fazer ao seu bordo, basta fazer um envio de um conjunto de comandos e instruções para o microcontrolador na placa. A linguagem de programação utilizada no Arduino, é a linguagem C++.
Figura 1- Arduino Mega
Fonte: Autoria Própria.
MODULO BLUETOOTH
O módulo Bluetooth HC-06, Figura 1, é utilizado para comunicação wireless entre o Arduino e algum outro dispositivo com bluetooth, como por exemplo um telefone celular, um computador ou tablet. As informações recebidas pelo módulo são repassadas ao Arduino (ou outro microcontrolador) via serial.
Figura 2- Módulo Bluetooth HC-06
Fonte: Google Imagens
	O alcance do módulo segue o padrão da comunicação bluetooth, que é de aproximadamente 10 metros. Esse módulo funciona apenas em modo slave (escravo), ou seja, ele permite que outros dispositivos se conectem à ele, mas não permite que ele próprio se conecte à outros dispositivos bluetooth.
	O módulo possui 4 pinos: Vcc (alimentação de 3,6 à 6v), GND, RX e TX, os dois últimos utilizados para comunicação com o Arduino via serial.
	O nível lógico dos pinos RX e TX é de 3.3v, o que significa que, para o Arduino Uno, por exemplo, é necessário um divisor de tensão no pino RX para evitar que o módulo seja danificado. Isso é necessário pois o Arduino Uno trabalha com nível de sinal de 5v. O circuito utilizado para conectar o módulo ao Arduino pode ser visto na Figura 2.
Figura 3- Conexão módulo Bluetooth ao Arduino UNO.
Fonte: Autoria própria.
APP INVENTOR 2
Para a interação do aparelho celular com o módulo Bluetooth e consequentemente com o Arduino, foi desenvolvido um aplicativo Android pela plataforma App Inventor 2. Esta plataforma tem a vantagem de não necessitar de um alto conhecimento em programação, pois é bastante didático e simples de programar. Os aplicativos são projetados em uma página web, montando-se peças de blocos lógicos juntos na mesma página, sendo possível testar o aplicativo em um emulador ou até mesmo no telefone durante a fase de projeto. Todos os projetos são hospedados pelo Google [1].
	Para a criação do aplicativo, foram utilizados os seguintes componentes da plataforma:
Um botão para conectar e desconectar o aparelho no módulo Bluetooth.
Um botão de liga e desliga para ligar e desligar a válvula.
Um Slider para determinar o nível da válvula.
	A parte de gráfica pode ser vista na Figura 3.
Figura 4- Parte gráfica do aplicativo.
Fonte: Autoria própria.
	A programação foi simples do aplicativo, inicialmente o aplicativo verifica se o Bluetooth do aparelho está ligado, caso não esteja, o mesmo pede permissão para iniciá-lo. Quando o botão de conectar é pressionado, uma lista de endereços Bluetooth é aberta, e logo depois de um ser escolhido, é feita a conexão.
	Depois de conectado, quando o botão de “Liga e Desliga” é pressionado, é enviado o caractere “a” pelo Bluetooh, quando recebido pelo Arduino, o mesmo consegue ligar e desligar a válvula. Quando o Slider é movido, a posição de parada vai determinar o número enviado via Bluetooth para o Arduino, este número varia ente zero a cem, quando o Slider está na extrema esquerda o valor é zero, e caso esteja na extrema direita o valor é cem.
	A programação em blocos pode ser vista na Figura 4.
Figura 5- Programação em blocos do aplicativo.
Fonte: Autoria própria.
	A programação do Arduino também foi simples, logo depois de receber os sinais do aplicativo, ele interagia com a válvula. Quando a válvula é ligada e desligada, o Arduino se comunica com o aplicativo pelo módulo Bluetooth, mostrando que a válvula está ligada ou desligada.
RESULTADOS 
Os primeiros resultados são as revisões bibliográficas dos principais componentes da válvula e a programação do aplicativo contida neste trabalho.
CONCLUSÃO
Esse trabalho nos possibilitou o conhecimento aprofundado do funcionamento de uma válvula pneumática e de seus componentes para a sua automatização e também sua viabilidade nas empresas, que facilitara os processos de trabalho.