Computador de Bordo - DEE

Computador de Bordo
Jeep Willys CJ3B - 1954
ELE 0622 – Instrumentação Eletrônica
Docente: Luciano Fontes Cavalcanti
Discente: Walter Viana do Nascimento Gadelha – [email protected]
Objetivos Iniciais
Desenvolver um computador de bordo para um
jipe Willlys CJ3B 1954, contando com os
seguintes dados:
•
•
•
•
•
Temperatura no capô
Temperatura ambiente
Nível de combustível do tanque principal
Nível de combustível do tanque auxiliar
Luminosidade ambiente
Modelo genérico de um
instrumento
Ciclo de Desenvolvimento
Especificação
Manutenção
Desenvolvimento
Programação
Implementação
Design
Especificação do instrumento
Entes Físicos:
• Temperatura
• Luminosidade
• Nível
Processamento do sinal:
• Microchip PIC 16F877A
Interface Máquina-Homem:
• Display LCD Alfanumérico 16x2
Sensores utilizados
• Temperatura:
– LM35DZ
• Luminosidade:
– LDR (Light Dependent Resistor)
• Nível Combustível:
– Bóia de nível
LM35DZ
Sensor de temperatura centígrado de precisão
• Alimentação: -0.2V a 35V
• Tensão de saída: -1.0V a 6V (10mV/ºC)
• Temperatura de operação: 0ºC a 100ºC
• Precisão: ±0.6 ºC a ±0.9 ºC
Varia a tensão de acordo com a
temperatura do encapsulamento
(TO-92).
LDR (Light Dependent Resistor)
• Resistência:
– Boa intensidade luminosa: ~150Ω
– Baixa intensidade luminosa: ~15MΩ
Varia a resistência de acordo com a
intensidade luminosa em
seu elemento condutor, em
formato de “serpentina”.
Boia de nível
• Cronomac 421.033 Jeep Willys:
– Tanque Cheio: ~10 Ω
– Meio Tanque: ~35 Ω
– Tanque Vazio: ~70 Ω
Varia a resistência de acordo
com o posicionamento da haste
detentora de uma boia com
densidade menor que a da água,
para que haja flutuação.
Processamento do sinal
Microchip PIC 16F877A
–
–
–
–
–
–
Alimentação: 2.0V a 5.5V
Memória de Programa: 14,7 KB
Memória SRAM: 368 B
Entradas/Saídas: 33
Canais AD: 8 (10 Bits)
Linguagem de Programação: C++
Interface Homem-Máquina
• Display LCD Alfanumérico 16x2
–
–
–
–
Alimentação: 5V
Luz de Fundo Azul
Letras Brancas
Padrão Hitachi HD44780
Estágio de desenvolvimento
• Código C++ desenvolvido:
–
–
–
–
Tratamento dos dados convertidos;
Comunicação com LCD;
Simulações;
Sistema em funcionamento;
• Avaliação do uso de conformadores:
– Aumento da precisão da medida de temperatura;
• Fontes de corrente encomendadas extraviadas;
– Adaptação com regulador de tensão LM7805;
• Criação de placa de circuito impresso;
Design
A integração de todos os sensores e
interface homem-máquina à unidade de
processamento do sinal.
Verificação de datasheet’s e manuais
de utilização dos dispositivos físicos,
principalmente alimentação, entrada e
saída;
Sistema integrado
Simulação ISIS Proteus 7 Professional (Integração do instrumento)
Programação
Para o processo de programação, foi utilizada
inicialmente a ferramenta:
– MikroC (mikroElektronika)
Porém devido incompatibilidade com a interface
homem-máquina, foi substituída pela ferramenta:
– PCWH Compiler (CCS)
A substituição demandou alteração em todo o
código, sendo necessário aprendizado na nova
ferramenta de desenvolvimento;
Interface PCWH
Implementação
Para a implementação, era necessário
gravar a programação no dispositivo de
tratamento, para isso foi utilizada a
ferramenta:
– PICKIT2 (Sure Electronics)
O kit realiza uma gravação “In-Circuit”,
sem a necessidade de remoção do PIC
para uma placa de gravação.
PICkit 2
Testes em laboratório
Após programar o micro controlador, foi
necessário alimentá-lo e gerar um clock
externo, o que foi realizado utilizando os
seguintes dispositivos:
– LM7805 ( Regulador de tensão 5V )
– Cristal oscilador ( 4 MHz )
– Capacitores ( Uso com oscilador e regulador )
Para a integração com o restante do
sistema, foi adquirido uma prot-o-board.
Testes em laboratório
Oscilador 4MHz
LM7805
Testes em laboratório
“Farol”
LDR
LM35DZ
Contraste LCD
Master
Reset
Passar Medições
• Video
Temperatura
A saída do sensor foi ligada
diretamente à entrada do conversor
analógico digital, com isso a precisão está
em torno de:
– 0.48828 ºC
Como a faixa de variação é, de certa
maneira, extensa, a precisão não é o mais
importante, mas sim a sua ordem de
grandeza.
Luminosidade
Com auxílio do LDR, foi criado um
divisor de tensão, que tem sua tensão
reduzida quando com baixa iluminação e
tensão próxima a nominal quando com boa
iluminação.
É utilizado para o acionamento de um
LED, que representaria um relé acionando o
farol do veículo quando em situações de
baixa luminosidade.
Boia de nível
Foram realizadas medidas na boia de
combustível do veículo, obtendo os
seguintes resultados:
– Tanque Vazio:
– Meio Tanque:
– Tanque Cheio:
82 Ω
45 Ω
18 Ω
O que evidencia uma relação inversa
da resistência com o nível de combustível e
com os valores próximos aos nominais.
Boia de nível
Não
foi
implementada
por
impossibilidade na retirada do elemento
sensor e indisponibilidade no mercado local
e extravio das fontes de corrente que
seriam utilizadas.
Durante a última semana foram
testadas alternativas às fontes de corrente
em circuito integrado, sendo a mais viável o
uso de um regulador de tensão:
Fonte de corrente
• Alternativa as fontes de corrente extraviadas:
Simulação ISIS Proteus 7 Professional (Estabilidade da fonte de corrente)
Custos
Preços (Unit)
Quantidade
PIC 16F877A
R$ 13,00
1
LCD 16x2 Azul/Branco
R$ 18,00
1
LM35DZ
R$ 4,50
2
LDR
R$ 3,00
1
Prot-o-board
R$ 22,00
1
Outros
R$ 1,60
16
TOTAL
R$ 90,00
Conclusões
Com o desenvolvimento do computador de
bordo, pode-se notar a interdisciplinaridade que
existe na criação e implementação de um
instrumento eletrônico.
As maiores dificuldades foram em relação a
programação do micro controlador devido ser o
contato inicial com tal dispositivo, que dispõe de
muitas possibilidades em relação a utilização com
instrumentos que não requerem muita velocidade
entre suas medições.
Perspectivas
•
•
•
•
•
•
Implementar as medidas de combustível;
Finalizar placa de circuito impresso;
Adquirir gravador;
Verificar isolação a líquidos;
Verificar possíveis melhorias de código;
Instalar no veículo;
Walter Viana do Nascimento Gadelha
[email protected]