APS DE SEMÁFORO - Jovenal Silva Santos

Prévia do material em texto

p. 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I M P L E M E N T A Ç Ã O D E S E M Á F O R O 
 
 
GILMAR MARTINS RIBEIRO - B7355D5 
JOVENAL SILVA SANTOS - C14CFF-1 
RENAN FERREIRA M. AZEVEDO - C0664H5 
LEONARDO M. CAVALCANTE - C26JHD0 
AGENOR SILVA DE SOUSA - T776350 
PABLO IGOR DE SOUZA - C212474 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
M A N A U S 
MAIO - 2017 
p. 2 
 
GILMAR MARTINS RIBEIRO - B7355D5 
JOVENAL SILVA SANTOS - C14CFF-1 
RENAN FERREIRA M. AZEVEDO - C0664H5 
LEONARDO M. CAVALCANTE - C26JHD0 
AGENOR SILVA DE SOUSA - T776350 
PABLO IGOR DE SOUZA - C212474 
 
 
 
 
 
 
 
 
I M P L E M E N T A Ç Ã O D E S E M Á F O R O 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Trabalho apresentado à 
coordenação do curso de Engenharia 
Elétrica da Universidade Paulista 
como avaliação para a disciplina: 
Atividades Práticas Supervisionadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Paulista 
Manaus - 2017 
p. 3 
 
 SUMÁRIO 
 
 
1 – INTRODUÇÃO...............................................................................................4 
2 – OBJETIVOS GERAIS....................................................................................4 
2.1 – OBJETIVO ESPECÍFICO.......................................................................4 
3 - SURGIMENTO DO SEMÁFORO...................................................................5 
4– O CIRCUITO INTEGRADO CI555..................................................................6 
5– O CIRCUITO INTEGRADO CMOS 4017........................................................7 
6 – O SEMÁFORO DE TRÂNSITO COM CMOS 4017 E CI555 ........................9 
7 - OS DETALHES E FUNCIONAMENTO DO PROJETO...............................10 
8– LISTA DE MATERIAIS UTILIZADOS E CUSTO TOTAL EM REAIS...........10 
9– CONSLUSÃO .............................................................................................11 
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................11 
 
 
p. 4 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
 O presente trabalho irá falar sobre Semáforos: como surgiu, qual sua 
função e como funciona. Além de sua aplicação para a resolução de problemas 
enfrentados tantos nas menores e maiores metrópoles do mundo todo. 
 Em Sistemas Operacionais, semáforo é conhecido como uma variável 
protegida ou tipo abstrato de dados que tem por função o controle de acesso 
compartilhado em um ambiente de multitarefas. 
 Vale ressaltar que para desenvolver este trabalho nossa equipe usará 
como base o conhecimento do aprendizado adquirido em sala de aula. 
 Além dos dados acima citados, vamos abordar também dois itens 
fundamentais que são os Circuitos Integrados C.I. 555 e o CMOS 4017, os 
quais serão fundamentais para o desenvolvimento desta nossa Atividade 
Prática Supervisionada – APS. 
 
 
2. OBJETIVOS GERAIS 
 
 Os projetos de Semáforos são utilizados para resolução de problemas 
enfrentados no dia-a-dia para o controle de acessos usados em vários projetos 
de tecnologia, porém aqui, estaremos abordando-o voltado para o sistema de 
trânsitos. 
 Com os Semáforos, são eliminados problemas de esperas ociosas, 
ou seja, se em determinado cruzamento de duas avenidas tiverem vários 
carros para trafegar, é preciso que haja um controle no trafego dos veículos, 
pois caso contrário seria uma tragédia em efeitos cascatas, envolvendo vários 
automóveis ao mesmo tempo em acidentes. 
 Hoje em dia, com o mundo globalizado e ao mesmo tempo em que os 
países enfrentam crises e mais crises, ao desenvolver um projeto temos que 
levar em consideração não apenas o funcionamento do projeto, mas sim, tanto 
a qualidade como também a economia de quanto será possível desembolsar 
na hora de colocar o trabalho em prática para ser desenvolvido. 
 
2.1 OBJETIVO ESPECÍFICO 
 
p. 5 
 
 O objetivo específico desta APS é mostrar na prática o que foi 
estudado em sala de aula. 
 Através deste ponto, desenvolveremos na prática, um semáforo 
urbano, simulando os problemas vividos principalmente nas vias públicas de 
quase todas as metrópoles de todas as partes do mundo. 
 
3. SURGIMENTO DO SEMÁFORO 
 
 O primeiro semáforo dedicado ao controle de fluxos de veículos, 
mostrado a seguir, começou a operar em 10 de Dezembro em 1868, em 
Londres, no cruzamento das ruas George e Bridge, perto do Parlamento. Foi 
projetado pelo engenheiro ferroviário J. P. Knight e possuía dois braços que, 
quando estendidos horizontalmente significavam "Pare" e quando inclinados a 
45 graus significavam "Siga com cuidado". À noite, uma lâmpada de gás verde 
e uma vermelha reforçavam as indicações dos braços. Uma particularidade 
curiosa é que dispunha de uma campainha que soava instantes antes de cada 
mudança de permissão de passagem. Entretanto, o equipamento explodiu 23 
dias depois de entrar em operação, matando o polical que o estava operando e 
desincentivando novas invenções nesta área por um bom tempo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O primeiro semáforo 
 O primeiro semáforo elétrico foi criado, em 1912, por Lester 
Wire, oficial da polícia de Salt Lake. Era bastante rústico e consistia numa caixa 
de madeira com uma cobertura inclinada para facilitar o escoamento da chuva 
e da neve. As lâmpadas eram pintadas de verde e vermelho e sua luz passava 
através de aberturas circulares feitas na caixa. 
 Em 1920, um policial de Detroit, chamado William Potts, construiu 
vários semáforos do tipo verde-amarelo-vermelho. Alguns foram montados no 
alto de "torres de trânsito" e eram operados manualmente por policiais ali 
posicionados. Outros foram fixados em cordoalhas sobre a pista. Os semáforos 
p. 6 
 
de Potts já eram muito semelhantes aos que conhecemos atualmente. A figura 
abaixo mostra um semáforo de quatro faces que está exposto no Museu Henry 
Ford, em Dearborn, Michigan, onde se lê a seguinte explicação: 
 "O primeiro semáforo do mundo, do tipo verde-amarelo-vermelho, com 
quatro faces, foi instalado no cruzamento da Avenida Woodward com a Rua 
Fort, em Detroit, Michigan, no Outubro de 1920. Foi projetado pelo inspetor de 
polícia William L. Potts. O seu formato é praticamente o mesmo dos semáforos 
atuais." 
 
 
 
 
 
 
 William Potts 
 
 
4. O CIRCUITO INTEGRADO 555 
 
 
 O Timer 555 é nada menos que um dos chips de maior sucesso na 
história (se não for o de maior sucesso). Ele foi criado em 1970 pelo 
engenheiro Hans Camenzind quando algumas poucas empresas do Vale do 
Silício começavam a trabalhar na fabricação de circuitos integrados. Hoje, 
mais de 40 anos depois, já foram produzidos alguns bilhões deste CI e seu 
design continua o mesmo até hoje. Podemos dizer que o 555 já foi utilizado em 
praticamente todos os tipos de projetos eletrônicos, de brinquedos a 
computadores, de alarmes a naves espaciais. 
 
 O 555 é um simpático componente normalmente encontrado na forma 
de um pequeno invólucro de plástico preto com oito terminais metálicos na 
configuração DIP (Dual In-line Package). Nesta configuração você encontrará 
4 terminais de cada lado do invólucro. Ele pode ser utilizado em várias 
aplicações como temporizador (timer), oscilador e gerador de pulsos. Trata-se 
de um componente bem versátil e que possui três modos de operação: 
monoestável, estável e biestável. 
 
 
 
p. 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. O CIRCUITO INTEGRADO 4017 
 
 Um dos componentes mais usados em projetos de todos os tipos é o 
circuito integrado 4017. Este circuito integrado CMOS pode ser usado como 
sequenciador, temporizador, e em sistemas deautomação de pequeno 
porte além da codificação em controle remoto. 
 Não a limite para o que pode ser feito com o circuito integrado 4017. 
Podemos fazê-lo contar até qualquer número entre 2 e 9 e cascateando 
diversos deles podemos ir além. Podemos usá-lo em temporização, 
codificação, para gerar formas de ondas, efeitos de luz e som e muito mais. 
Tudo isso justifica a frequência com que as pessoas encontram projetos que se 
baseiam neste circuito integrado. Usar o circuito 4017 é simples, e uma vez 
p. 8 
 
que o profissional domine esta técnica, poderá fazer seus próprios projetos 
usando este componente. 
 O circuito integrado 4017 pertence à família lógica CMOS em que os 
componentes podem funcionar com tensões de 3 a 15 Volts e possuem 
características que permitem sua interligação direta e com outros componentes 
como o C.I. 555. No 4017 encontramos um contador/decodificador Johnson 
com uma entrada e 10 saídas, conforme mostra o diagrama de blocos da figura 
abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
Observe que ele possui uma entrada e dez saídas. 
 Conforme podemos ver, ele é formado por 5 etapas que podem fazer a divisão 
de um sinal retangular por valores entre 2 e 9. O 4017 é fornecido em invólucro DIL de 
16 pinos com a disposição de terminais mostrada na figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Invólucro e pinagem da versão DIL, que é a mais comum para aplicações práticas. 
 
 Na operação normal, os pinos 13 e 15 são aterrados e pulsos 
retangulares são aplicados ao pino de entrada (14). Conforme podemos ver 
então pelo diagrama de tempos mostrado na figura abaixo, partindo da 
condição em que a saída S0 se encontra no nível alto, e as demais no nível 
p. 9 
 
baixo, ocorre o seguinte: a cada pulso aplicado, a saída que está no nível alto 
passa ao nível baixo e a seguinte passa ao nível alto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diagrama de tempos do 4017. Observe os níveis lógicos das saídas. 
 O processo ocorre até se chegar à última saída. Com um novo pulso, 
essa saída vai ao nível baixo e a primeira vai ao nível alto, recomeçando o 
processo. Podemos ressetar a contagem do 4017 levando por um instante o 
pino 13 ao nível alto. Uma forma de se fazer com que o 4017 sempre parta do 
zero, com a primeira saída no nível alto é com um circuito de “reset ao ligar”. 
Este circuito também é denominado POR (Power-On Reset). 
 
6. O SEMÁFORO DE TRÂNSITO COM CMOS 4017 E CI555 
 
 O crescente aumento no número de automóveis tem se tornado um 
problema em várias cidades do Brasil e do mundo. As estatísticas apontam e 
destacam que esse aumento no número de automóveis pode causar vários 
impactos negativos como: congestionamentos, acidentes de trânsito, aumento 
da poluição do ar e sonora, degradação visual da paisagem e degradação da 
qualidade de vida. 
 
 Pensando nisso e de acordo com o que já foi citado nos tópicos 
anteriores desta APS, desenvolvemos o protótipo de um semáforo LED com 
CMOS 4017 e CI555, itens estes já abordados de maneira resumida neste 
nosso trabalho de aula, os quais foram empregados no projeto abaixo. 
Além destes dois itens acima citados ainda fizemos usos de outros materiais os 
quais serão mostrados mais adiante. 
p. 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Montando o Semáforo LED com CMOS 4017 e CI555 na prática 
 
 Neste esquema criado já é necessário um pouco mais de entendimento 
na área, como funcionamento de diodos, controle de tempo pulso, etc. Este 
projeto representa um semáforo criado de maneira mais econômica possível. 
 
 
7. OS DETALHES E FUNCIONAMENTO DO PROJETO 
 
 Se tratando de um circuito que a voltagem máxima é 5volts devido ao 
CI555, capacitores podem ser de 10V. O circuito do pulso funciona por carga e 
descarga do capacitor, assim, quanto maior o uF maior é o tempo de carga e 
descarga. No caso nós utilizamos um de 100uF mas pode-se utilizar valor 
menor. 
 O led vermelho que sobra ligamos na saída do pulso do CI555, utilizando 
um resistor de 1k no positivo do led. 
 
 Os resistores de 470ohms vão no positivo dos leds. 
 Pode-se usar um carregador de celular para alimentar o circuito, desde 
que, este seja no máximo 5V, como também pode-se utilizar 2 pilhas AA. 
 No nosso caso utilizamos um carregador de celular de 5V para 
alimentar o sistema. 
 Quanto ao funcionamento do projeto, este pode ser melhor entendido 
nas descrições dos CI555 e CMOS 4017, já explicado anteriormente. 
 
8. LISTA DE MATERIAIS UTILIZADOS E CUSTO TOTAL EM REAIS 
 
 
p. 11 
 
 
LISTA DE PEÇAS E PREÇOS 
6 – Resistores 470Ω..........................................................................R$ 3,00 
1 – Potenciômetro 10k......................................................................R$ 2,00 
2 – Resistores de 1k..........................................................................R$ 1,00 
1 – Capacitor de 25uF, 25V...............................................................R$ 1,00 
15 – Diodos 4007..............................................................................R$ 7,50 
6 – Leds vermelhos. ............................................................... .........R$ 6,00 
 6 – Leds Laranjas..............................................................................R$ 6,00 
6 – Leds Verdes................................................................................R$ 6,00 
1 – Led Azul......................................................................................R$ 1,00 
 1 – CI555............................................................................................R$ 3,00 
 1 – CMOS 4017.................................................................................R$ 4,50 
 1 - Placa de circuito impresso..........................................................R$ 27,00 
 
Total..................................................................................................R$ 68,00 
 
 9. CONSLUSÃO 
 Através deste trabalho, foi possível colocar em pratica tudo aquilo 
que foi mostrado em sala de aula. 
 À vista das realizações em prática, podemos ter uma visão ainda 
melhor dos funcionamentos e utilizações dos circuitos integrados usados em 
projetos de engenharia e de tecnologia. 
 Diante da situação enfrentada podemos também ter uma noção bem 
melhor do que vamos ter que se deparar com as dificuldades do dia-a-dia, após 
terminar a graduação e seguir a vida no mercado de trabalho. 
 Nossa equipe formada para desenvolver este trabalho acadêmico, 
está cada dia mais e mais procurando por novos conhecimentos que possam 
vim melhorar ainda mais o nosso aprendizado. Sabemos que a qualidade e a 
eficiência na criação de projetos são fundamentais e por isso estamos cada dia 
mais buscando novas descobertas para o mundo da ciência, envolvendo 
questões voltadas para a área da engenharia elétrica (eletrônica). 
 BIBLIOGRAFIA 
 NBR 5410 - Instalações Elétricas; NBR 5444 - Símbolos elétricos para 
instalações elétricas prediais; NBR 5474 Eletrotécnica e eletrônica; NBR 7874 
Dispositivos semicondutores e circuitos; 
 Sites: 
 http://yeyejero.blogspot.com.br/2016/03/ci-555-como-
temporizador.html; http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-
funciona/645-conheca-o-4017-art062; 
ttp://www.sinaldetransito.com.br/curiosidades_foto.php?IDcuriosidade=35 
https://www.saladaeletrica.com.br/nbr-5410-download/
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/vilmair/instalacoes-prediais-1/normas-e-tabelas-de-dimensionamento/NBR_5444-1989_Simbolos_Graficos_para_Instalacoes_Prediais.pdf/view
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/vilmair/instalacoes-prediais-1/normas-e-tabelas-de-dimensionamento/NBR_5444-1989_Simbolos_Graficos_para_Instalacoes_Prediais.pdf/view
https://intranet.ifs.ifsuldeminas.edu.br/~eder.clementino/GEST%C3%83O%20AMBIENTAL/LEGISLA%C3%87%C3%83O%20AMBIENTAL/NORMAS%20BRASILEIRAS%20REGULAMENTADORAS/NBR%2005474%20-%201986%20-%20Eletrot%C3%A9cnica%20e%20Eletr%C3%B4nica%20-%20Conectores%20El%C3%A9tricos.pdfhttps://www.target.com.br/produtos/normas-tecnicas/29227/nbr7874-dispositivos-semicondutores-e-circuitos-integrados
https://www.target.com.br/produtos/normas-tecnicas/29227/nbr7874-dispositivos-semicondutores-e-circuitos-integrados
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/645-conheca-o-4017-art062
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/645-conheca-o-4017-art062