Atividade Prática Automação industrial - Arduíno

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BACHARELADO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
ATIVIDADE PRÁTICA DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
 
 
 
ARDUÍNO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AUTORIA: RAFAELA ALCANTARA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NITERÓI – RJ 
2020 
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1 INTRODUÇÃO 
Neste relatório iremos descrever 4 experimentos realizados com Arduino para a disciplina de 
Automação Industrial. Analisando e correlacionando com os conceitos e técnicas estudados ao 
longo da disciplina. 
1.1 OBJETIVOS 
O objetivo do relatório é elucidar sobre os componentes do Arduino como descrever a 
prática relacionando aos princípios de funcionamento e demostrar sua importância nas atividades 
de automação produzidas em indústrias. 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
A automação industrial é a maneira como podemos realizar algum trabalho através de má-
quinas com controles automáticos. Atualmente a automação industrial controla processos materi-
ais e auxiliam na tomada de decisão de maneira totalmente descentralizada. Com a era da internet 
das coisas, os sistemas que geram automação, receberam habilidades de se comunicar com diver-
sos 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 uti-
lizando-se da internet das coisas. 
• Virtualização – Quando há uma simulação virtual de um ambiente industrial utili-
zando-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 hu-
mano 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. 
• Orientação à serviço – Utilização da computação em nuvem para disponibilizar ser-
viços. 
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• 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 mi-
crocontrolador com suporte de entrada e saída e uma linguagem de programação padrão. O obje-
tivo 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 
 
3 METODOLOGIA 
O Arduino tem seu funcionamento através de uma placa denominada controlador, algumas 
linhas de Entrada e Saída digital 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 inter-
face. 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 foram iniciados os experi-
mentos apresentados nesse relatório. 
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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 Protobo-
ard. 
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. 
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 computa-
dor. Assim iniciamos a programação da placa. 
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Montagem do experimento 1 
 
Procedimentos da programação: 
No início do código do programa é executada a instrução #include <DHT.h> que realiza 
a inclusão da biblioteca que permite manipular o sensor DHT. Além disso existem alguns códigos 
a mais para declaração e inicialização de variáveis, incluído 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 para-
lisar a execução por 2 segundos e na sequência os comandos dht.readHumidity() e dht.readTem-
perature() 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 Se-
rial.print() 
Dessa forma, o programa a cada 2 segundos faz a leitura de humidade e temperatura do 
sensor e imprime na tela do computador 
 
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Parte da programação do experimento 1 
 
 
2.2 Experimento 2 – Sensor de temperatura e umidade com indicador de 1 LED 
 No experimento 2 apenas 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 protoboad, ou seja, na linha azul, e o outro lado do 
LED está ligado na linha positiva da protoboad, ou seja na linha vermelha, assim, na mesma dire-
ção colocamos um resistor e ao final da linha ligamos um lado do Jumper verde pequeno e o outro 
lado do Jumper verde pequeno ligamos na saída 3 do Arduino. 
 
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Lerd vermelho sem acionamento, ou seja, temperatura abaixo de 30º 
 
 
 
 
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 Arduinocomo 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 
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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. 
 
 
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 
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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 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 Ar-
duino. 
 
Led verde acionado, ou seja, temperatura abaixo de 29º 
 
 
 
Led amarelo acionado, ou seja, temperatura em 29º 
 
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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 
sinal (HIGH ou LOW) das portas digitais 4 e 5. No caso foi incluído uma condicional da tempe-
ratura 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) 
 
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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. 
 
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 
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na entrada 5V na placa Arduino e ligação do outro lado do Jumper na linha Vermelha da Protobo-
ard. 
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 liga-
ção 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 ver-
melho 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 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 computa-
dor. Assim iniciamos a programação da placa. 
 
 
Sensor de ultrassom sendo iniciado 
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Sensor de ultrassom em execução 
 
 
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 biblio-
teca 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 (trig-
Pin) 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 ul-
trassom e escrever esse valor no console do computador. 
 
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Parte da programação do experimento 4 
 
 
 
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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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Disponível: https://www.filipeflop.com/blog/o-que-e-Arduino/ Acesso em: 25 jul. 2020. 
Disponível: https://www.automacaoindustrial.info/o-que-e-automacao-industrial/ Acesso em: 25 
jul. 2020. 
Disponível: https://www.automacaoindustrial.info/a-automacao-industrial-em-ambientes-adver-
sos/ Acesso em: 25 jul. 2020. 
Disponível: https://blog.mjv.com.br/ideias/3-funcionalidades-de-Arduino-para-o-mercado-glo-
bal/ Acesso em: 25 jul. 2020.