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universidade tecnológica federal do paraná departamento
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1. 28 2 01 COMUNICA O Somalia 29 2 7 2 Comunica o Sem FIO rss O E 30 2 7 3 Protocolos de Comunica o ote traia 30 2 7 4 Detec o de EOS cri 30 2 8 DISPOSITIVOS DE ENTRADA E 32 2 8 1 oetnsores de PRESEN A ums persiana ad iii 32 2 80 2 SCNSOLES O DINCOS nn m t tents teense D Aetas tiem erus 33 2 8 3 Display de Cristal L quido sii beet ota aera 33 2 8 4 OCA O m PP 34 2 9 CONFECGAO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO 34 3 CARACTER STICAS DO PROJETO as assina isa RE SS 36 3 1 CARACTERISTICAS DO AMBIEN TE 36 SC LUMINARIAS tdt daria dad 38 dra L mpadas de LED casaca io E REV USE REV ET 38 3 3 M DULO DE CONTROLE DAS LUMIN RIAS 39 3 3 1 Sensores de Luminosidade 39 3 3 2 Sensores de Presencia diia 40 3 3 9 SENSO de COMENTE AS AS 41 3 3 4 Placa de Circuito IMpreSSO topic 41 3 3 0 Microcontrola a UHR MR 41 Modo eae reet eoe aae paf 43 3135 2 MO QUIG E Nostro 43 9 9 5 Modulo ELISA RT rie oU rc e trad rte eaa ret 45 3 3 6 Circuito de Pot ncia rien 45 3 4 INTERFACE 46 NS A pii epi dedu dole hp o Een da 46 3 4 2 Display de Cristal L qu
2. 95 Testes de navegac o do modo usu rio e Na tela inicial verificar se os par metros data hora e modo operacional eSt o CONCIOS ciales En da inda e Pressionar a tecla v e verificar se a informa o Pot ncia Total cujo valor apresentado em Watt e refere se ao consumo instant neo total do sistema mostrado cide tet ae e LE AA es AA E M ol e Pressionar novamente a tecla v e verificar se a informa o Tempo de Deslig cujo valor apresentado em minutos e refere se ao tempo em que o sistema aguarda para desligar as lampadas atrav s dos sensores de presen a mostrado no display errar e Pressionar novamente a tecla v e verificar se as informa es de consumo instant neo dado em Watt e percentual de luminosidade em da lumin ria 1 est o sendo apresentados no display e Repetir o teste anterior para a lumin ria 2 e Repetir o teste anterior para a lumin ria 3 e Repetir o teste anterior para a lumin ria 4 e Repetir o teste anterior para a lumin ria 5 e Pressionar novamente a tecla v e verificar se o sistema retorna a tela inicial com os dados de data hora e modo e Pressionar a tecla gt e verificar se a mensa
3. OGL I CLKOUT iznos azan Hl wasr be wa TR SFORMADORGPN db File placa sch Sheet Tithe size Ak CE SSS SS 101 AP NDICE H Diagrama el trico do conjunto de controle das lumin rias 1R2 1 0424 2R4 52bmh Ra if i DF FUN 2q rii MpSFET N Ay TE pi Fui ik n eumanta o B DIPSWITCHS E MT sz E eK PAZO 2 ANS DIPSWITCHS n EL RASANA FIG FOV ANS c Rt wd a DIPSWITC HA d RIZ CSf ANT 0518 81 4101 DIPSWITCHS LL 902 CLKONT de nrp rimso d ALDECOA 54 S mio esno ZENER ii 7 File placa sch 4 Sheet EAGLE q a ITA DA ercchema 2011 07 08 BZR 3040 ctable_______ W 1 1____ 102 ANEXO A Cat logo do fabricante AMBVI referente a lampada LED LAMPADA TUBULAR LED 18W BV T8 120CM 18W BIV mooummooumes rom eoo CELSIUS Hg C RoHS MEFAMBANI 103 ANEXO B Fototransistor OPL 155 PTXC tech PHOTO TRANSISTOR ROUND LAMP OPL 155 PTXC TECNOLOGIA 16 0min 5 0 1 0max PHOTO TRANSISTOR E O Water Clear Lens A 1 5 0 5 NOTES 1 All dimensions are in milimeters 2 Tolerance is 0 2mm unless otherwise noted ELECTRO OPTICAL CHARACTERISTICS Ta 25 C PARAMETER MAX RATINGS Collector to Emitter Breakdown Voltage Emitter to Collector
4. RA2 AN2 VREF CVREF RA3 AN3 VREF e RA4 TOCKI C10UT RAS ANA SS LVDIN C20UT lt REO CK1SPP AN5 33 O 4 RBO AN12 INTO SDI SDA RE1 CK2SPP AN6 9 8 32 O 4 VoD RE2 OESPP AN7 lt 10 hi 310 4 vss AVDD 111 o O 4 RD7 SPP7 P1D AVSS 12 o 29 4 RD6 SPP6 P1C OSC1 CLKI RA7 e 13 a 28 RD5 SPP5 P1B OSC2 CLKO RA6 14 27 O RD4 SPP4 RCO T1OSO T13CKI 15 26 O RC7 RX DT SDO RC1 T1OSI CCP2 UOE 16 25 RC6 TX CK RC2 CCP1 P1A 17 24 O D VP VUSB 18 23 gt D VM RDO SPPO 19 22 RD3 SPP3 RD1 SPP1 4 20 21 O 4 RD2 SPP2 Figura 10 Diagrama de pinos do microcontrolador PIC18F4550 Fonte Datasheet PIC18F4550 ANEXO E Para programar o microcontrolador foi utilizado o ambiente de programac o MPLAB ambiente de programac o para microcontroladores da fam lia PIC fornecido gratuitamente e a linguagem de programac o utilizada foi a linguagem C A Figura 11 apresenta a tela principal do ambiente de programac o do programa MPLAB FOU Toc Congo dm ct
5. Consumo final de energia 75 Tabela 8 N veis de iluminamento em dia chuvoso 75 Tabela 9 Consumo de energia em dia 75 Tabela 10 N veis de iluminamento 76 Tabela 11 Consumo de energia 76 Tabela 12 N veis de iluminamento com maxima pot ncia 77 Tabela 13 Consumo de energia com m xima pot ncia 77 Tabela 14 Tabela comparativa de dados de iluminamento 77 Tabela 15 Tabela comparativa de dados de consumo 78 Tabela 16 Gastos com a 79 Tabela 17 Gastos com os m dulos de controle das lumin rias 80 ADC ASCII Backlight BIT BYTE CA CAD CC CCP CDA CONPET CPU CRC CRC16 DALI DMA EUSART FADE IEC IHM INMETRO IR IrDA KICAD LCD LED LST 2 MOSFET MPLAB PCI PIC PIR LISTA DE ABREVIATURAS SIGLAS E ACR NIMOS Analog digital converter American standard code for information interchange Ilumina o de fundo Binary digit Binary term Corrente alternada Conversor anal gico digital Corrente cont nua Compare capture PWM Conversor digital anal gico Programa nacional de racionalizac o do uso dos derivados de pet
6. gt RB1 ANT INTI SCK SCL e RB AN12 INTDO SDI SDA VoD V88 RDT7 SPPT P1D e RD6 SPP6 P1C e RDS SPPS P1B ao RDA SPP4 e RCTIRXIDTISDO a RCS TXICK o DINP e D VM RD3 SPP3 a RD2 SPP2 DS39617A page 2 Advance Information amp 2003 Microchip Technology Inc
7. Pot ncia Total esta tela mostra o valor da pot ncia total que est sendo consumida pelo sistema naquele determinado instante 91 Manual de Opera o do Sistema Usu rio Tempo de desligamento esta informa o refere se ao tempo que as lumin rias levar o para desligar automaticamente a partir do momento que n o houver ningu m na sala Lumin ria X a partir desta tela ser o mostrados os dados de configura o n vel de luminosidade e o consumo de cada lumin ria em espec fico onde X representa o n mero da lumin ria conforme identifica o f sica de cada uma delas As informa es mostradas s o Consumo instant neo Porcentagem configurada no modo proje o Ao atingir a ltima lumin ria o sistema retorna a tela inicial Caso seja pressionado o bot o a sequ ncia de informa es ser inversa ao que foi apresentado anteriormente Caso alguma outra tecla seja pressionada no modo usu rio o sistema trar a mensagem N o Aplic vel no Modo Usu rio AP NDICE D Manual do administrador PUCPR i am UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN GRUPO MARISTA Sistema de Ilumina o Automatizada Manual do Administrador Configura es 2014 92 Manual de Configuracoes do Sistema Administrador Este manual trata especificamente dos comandos relacionados s configura es do sistema Caso o administrator tenha d vidas em relac o a operac o do sistema deve con
8. Unidade de resist ncia el trica ohm Unidade de comprimento cent metros Unidade de capacit ncia farad Unidade de capacit ncia microfarad Unidade de capacit ncia nanofarad Unidade de capacit ncia picofarad Unidade de frequ ncia hertz Unidade de frequ ncia megahertz Unidade de n vel de iluminamento lux Unidade de tens o el trica volts Unidade de pot ncia el trica watt SUMARIO T INTRODUGC AO ai 14 EHE MEE 14 1 1 1 Delimita o do 15 12 PROBLEMAS E PREMISSAS ui 15 TS OBJETIVOS Cai enda sena RR matins om dd osse ptr ds atom smn db o pu t 16 1 94 Objetivo Geral ss tar slds 16 1 3 2 Objetivos Espec ficos docto does 17 1 4 JUSTIFICATIVA EE E 18 1 5 PROCEDIMENTOS METODOLOGICOS sese 18 1 6 ESTRUTURA DO TRABALHO q ilr p Galan gas lc 19 2 ESTUDO BIBLIOGR FICO SANAR RARAS 21 2 1 CONCEITOS DE TLUMINACA ino 21 2 2 ILUMINA O NATURAL E 22 Za TECNOLOGIAS ED m 23 2 4 CONSERVA O DA 23 2 5 MICROCONTROLADORES id rr 24 25t on Mmm 26 2 5 2 Conversores Anal gico digitais 26 2 008 MOOUIO EUSAR asia to ltda 27 2 6 GIRGUITOS DE POTENGOIRA 2 5 iiis Icio tou tale erunt oen nia Lauer 28 2 7 MEIOS DE TRANSMISS O DE
9. Distor o harm nica total lt 10 Fator de pot ncia gt 0 95 Vida til 50000 h Equival ncia T8 32W 40W Fonte Cat logo AMBAVI ANEXO A 3 3 M DULO DE CONTROLE DAS LUMIN RIAS De acordo com o que foi proposto o m dulo de controle das lumin rias baseado em microcontroladores que recebem os sinais dos sensores e aplicam sa da do m dulo os n veis adequados de pot ncia para que o sistema forne a aos usu rios os n veis compensat rios de energia que s o somados aos n veis j existentes fornecidos pela ilumina o natural da sala Para que o microcontrolador central localizado na IHM possa identificar cada um dos 5 m dulos de controle das lumin rias foram utilizadas micro chaves com 4 posi es cada que permitem configurar o endere amento de cada um dos m dulos 3 3 1 Sensores de Luminosidade O sensor de luminosidade utilizado baseado em um fototransistor que responde eletricamente de acordo com a luminosidade exposta em sua janela 40 ptica Tal sensor foi fixado na lateral da estrutura da lumin ria perpendicularmente a superf cie a ser iluminada O componente utilizado foi o OPL155PTXC ANEXO B que de f cil aquisic o e foi conectado a uma das entradas ADC Analog digital converter do microcontrolador onde seu valor de tens o anal gica amostrado e convertido em um valor digital de 10 bits de resoluc o A partir deste valor sao tomadas decis es de controle do n vel de
10. Element N 4 5 0 2 13 5 1 0 1 Drain 2 Source 3 Ground Field of View 69 69 62 52 62 5 EE roi x axis 2 2 107 ANEXO E Microcontrolador PIC18F4550 MicrocHip PIC18F2455 2550 4455 4550 28 40 44 Pin High Performance Enhanced Flash USB Microcontrollers with nanoWatt Technology Universal Serial Bus Features Peripheral Highlights USB V2 0 Compliant SIE High current sink source 25 mA 25 mA Low speed 1 5 Mb s and full speed 12 Mb s Three extemal interrupts Supports control interrupt isochronous and bulk Four Timer modules Timer0 to Timer3 transfers Up to 2 Capture Compare PWM CCP modules Supports up to 32 endpoints 16 bidirectional Capture is 16 bit max resolution 6 25 ns TCY 16 1 Kbyte dual access RAM for USB Compare is 16 bit max resolution 100 ns TCY On board USB transceiver with on chip voltage PWM output PWM resolution is 1 to 10 bit regulator Enhanced Capture Compare PWM ECCP module Interface for off chip USB transceiver Multiple output modes Streaming Parallel Port SPP for USB streaming Selectable polarity transfers 40 44 pin devices only Programmable dead time x Auto Shutdown and Auto Restart Power Managed Modes Addressable USART module Run CPU on peripherals on LIN bus support 19 CPU off peripherals on Master Synchronous Serial Port MSSP Sleep CPU off peripherals off supporting 3 wire SPI all 4 m
11. energia e m nimos de efici ncia energ tica LEITE 2013 O surgimento do chamado programa de etiquetagem coordenado pelo INMETRO Instituto Nacional de Metrologia Qualidade e Tecnologia e envolvendo os selos PROCEL programa nacional de conservac o de energia el trica e CONPET programa nacional de racionalizagao do uso dos derivados de petr leo teve significativa participac o no decr scimo do consumo de energia Atrav s de tal programa foram criadas categorias para classificar equipamentos e eletrodom sticos que demandam consumo de energia el trica Por m uma maior dificuldade surgiu quando da constru o de modelos de etiquetagem para edifica es Uma publicac o t cnica denominada de Requisitos T cnicos da Qualidade Para o N vel de Efici ncia Energ tica em Edif cios Comerciais de Servi os e P blicos RTQ C foi criada para determinar m todos de classificac o do n vel de efici ncia energ tica nas construc es DIAS MATTOS 8 BALESTIERI 2006 Por m somente a legislac o vigente n o suficiente para que se consigam bom resultados na diminuic o do consumo de energia el trica necess rio tamb m a criac o e ampla divulgac o de programas de conscientizac o junto a populac o DIAS MATTOS 8 BALESTIERI 2006 2 5 MICROCONTROLADORES Mostra Souza 2010 que um microcontrolador pode ser definido como um pequeno componente eletr nico dotado de uma intelig ncia program vel utilizado no controle d
12. o o Nome da vari vel actual_dim_level o Tamanho da vari vel 1 byte o Valor de reset 254 o Valores poss veis O a 255 o Velocidade de altera o de n vel fun o fade o Nome da vari vel fade rate 50 o Tamanho da variavel 4 bits o Valor de reset 7 45 steps s o Valores possiveis steps s 12358 2 253 3 179 4 127 5 89 6263 7 45 8 32 9222 10 16 11 11 12 8 13 6 14 4 15 3 Os comandos utilizados para o controle de pot ncia modo de opera o e solicita o de informa es s o descritos a seguir Comando 33 0b00100001 define o atual n vel de iluminamento o Comando 156 0610011100 ativa o modo de compensa o autom tica de n vel de iluminamento o Comando 157 0b10011101 denominado de comando_responde_adc solicita o n vel de iluminamento captado pelo sensor de luminosidade da lumin ria selecionada Comando 158 0010011110 denominado de comando responde i solicita qual a corrente instant nea entregue pela lumin ria selecionada Comando 165 0b10100101 denominado de comando_responde_fader solicita qual o n vel de fader produzido pela sa da da modula o PWM enviado lumin ria selecionada 51 3 4 6 Detecc o de Erros Para garantir a efici ncia das informa es foi utilizado o protocolo de detecc o de erros do tipo CRC16 o qual realiza uma verificac o da validade das informac es transmi
13. o buscando um discernimento maior de detalhes nas atividades corriqueiras Desta forma a ilumina o artificial deixa de ser apenas uma quest o de conforto prote o ou mesmo um item decorativo para se tornar uma ferramenta de adaptac o ao trabalho e s necessidades di rias da populac o COSTA 2006 Sabendo da necessidade de se produzir ambientes iluminados de forma personalizada necessidade de cada tarefa a quest o da ilumina o pode dividir se em duas linhas de estudo A primeira delas trata de como se obter a melhor qualidade da ilumina o atendendo as necessidades m nimas para as caracter sticas do ambiente tipo de usu rio e hor rio de utiliza o por exemplo enquanto que a segunda busca conseguir esse rendimento sem desperd cios e com o menor custo poss vel COSTA 2006 No passado o conceito de tarefa visual era muito diferente do que se tem hoje Atualmente existe uma maior preocupa o com fatores que v o al m dos aspectos t cnicos Fatores f sicos fisiol gicos e ps quicos est o sendo levados em conta quando se pensa em um projeto de ilumina o uma vez que o rendimento de um indiv duo tem rela o direta com a sua condi o psicol gica COSTA 2006 Segundo Brandimiller 1997 a adapta o da vis o humana quando ocorrem varia es bruscas de n veis de luminosidade em um ambiente se d atrav s de um processo demorado e pode ser prejudicial aos olhos Desta forma um projeto bem el
14. pino 16 do microcontrolador CCP1CONbits P1M1 0 CCP1CONbits P1M0 20 Os registradores CCP1M3 CCP1MO 1100 definem que o duty cycle normal com O desligado e 255 ligado e valores intermedi rios representariam a modula o PWM CCP1CONbits CCP1M3 1 CCP1CONbits CCP1M2 1 45 CCP1CONbits CCP1M1 0 CCP1CONbits CCP1MO 0 Ao utilizar o m dulo PWM variando se a largura do pulso proporcionalmente varia se a pot ncia el trica entregue para os LEDs e consequentemente causa uma variac o da pot ncia luminosa 3 3 5 3 M dulo EUSART O m dulo EUSART foi utilizado para comunicac o de dados entre a IHM e as lumin rias e foi configurado com as seguintes caracter sticas modo ass ncrono comunicac o half duplex baud rate de 1200 bps e 8 bits de dados 3 3 6 Circuito de Pot ncia O componente de pot ncia utilizado para chavear os pulsos oriundos da sa da do PWM e entregar os n veis de pot ncia el trica para os LEDs do tipo MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor mais precisamente o modelo IRFZ48N ANEXO que similarmente aos microcontroladores s o de f cil aquisic o e baixo custo O encapsulamento do tipo TO220 encapsulamento do transistor de pot ncia que possibilita a utilizac o de dissipadores mais compactos visto que os m dulos de controle foram instalados sobre as lumin rias A escolha deste componente se deu pelo fato de possuir uma baixa resist ncia interna e alta
15. 0 85 R 0 85 Regulador 7812 1 R 0 85 R 0 85 Fus vel 0 75 A 1 R 0 10 R 0 10 Porta fus vel 1 R 0 65 R 0 65 Varistor S07K150 1 R 0 70 R 0 70 Display LCD 1 R 38 30 R 38 30 Caixa pl stica 1 R 13 30 R 13 30 80 Cristal 20 MHz 1 R 1 00 R 1 00 Bot o 10 R 0 25 R 2 50 Antena 2 R 1 00 R 2 00 Transformador 1 R 8 70 R 8 70 Suportes parafusos e fios 1 R 5 00 R 5 00 Total R 117 92 Fonte Autoria pr pria 7 2 CUSTO DOS CONJUNTOS DE CONTROLE DAS LUMIN RIAS O custo referente montagem de cada um dos conjuntos composto pelo m dulo de controle das lumin rias e o m dulo com os sensores de presenca e luminosidade est relacionado na Tabela 17 Lembrando que o projeto composto por cinco conjuntos que foram instalados em cada uma das lumin rias o total gasto para confecc o de cada um dos m dulos foi de R 138 84 cento e trinta e oito reais e oitenta e quatro centavos totalizando R 694 20 seiscentos e noventa e quatro reais e vinte centavos para a montagem dos cinco conjuntos Tabela 17 Gastos com os conjuntos de controle das lumin rias Componente Quantidade Unit rio Total Placa 15x 15 1 R 3 10 R 3 10 Resistor 1 O5 W 1 R 0 50 R 0 50 Resistor 1 2 O 5 W 1 R 0 50 R 0 50 Resistor 100 O 1 8 W 1 R 0 03 R 0 03 Resistor 1 kO 1 8 W 3 R 0 03 R 0 09 Resistor 10 kO 1 8 W 5 R 0 03 R 0 15 Resistor 47 kO 1 8 W 2 R 0 03 R 0 06 Capacitor cer mico 15 pF 2 R 0 10 R 0 20 Capacitor cer m
16. 8 V 128 8 V Pot ncia 193 2 W 193 2 W 193 2 W 193 2 W Fonte Autoria pr pria Similarmente as Tabelas 10 e 11 mostram os dados coletados noite 76 Tabela 10 N veis de iluminamento noite Local Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Ponto 1 354 LUX 359 LUX 351 LUX 354 LUX Ponto 2 324 LUX 323 LUX 322 LUX 323 LUX Ponto 3 335 LUX 334 LUX 337 LUX 335 LUX Ponto 4 305 LUX 303 LUX 305 LUX 304 LUX Ponto 5 343 LUX 342 LUX 342 LUX 342 LUX Ponto 6 306 LUX 305 LUX 304 LUX 305 LUX Ponto 7 296 LUX 315 LUX 309 LUX 306 LUX Ponto 8 302 LUX 300 LUX 389 LUX 297 LUX Ponto 9 338 LUX 337 LUX 334 LUX 336 LUX Fonte Autoria pr pria Tabela 11 Consumo de energia a noite Par metro Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Corrente 2 01A 2 00A 2 01A 2 01A Tens o 128 8 V 128 8 V 128 8 V 128 8 V Pot ncia 258 9 W 257 6 W 258 9 W 258 5 W Fonte Autoria pr pria Como se pode observar os dados mostrados nas Tabelas 6 8 e 10 deixam claro que a implantac o do sistema automatizado manteve os niveis de iluminamento sob cada lumin ria excluindo se os pontos 7 e 8 dentro do esperado ou seja pr ximos a 300 LUX com uma margem de erro de 18 para mais e 11 33 para menos independente da condi o clim tica ou o hor rio O que varia o consumo de corrente que reduz a medida que se tem mais ilumina o natural na sala Ao observar os pontos 7 e 8 nota se que os n veis caem um pouco devido ao fato destes pontos n o estarem e
17. a nova senha e pressionar a tecla ok para confirmar A tela Digite Novamente Nova Senha __ ser f ca O a dl e Repetir o procedimento anterior por m com a nova senha errada e pressionar a tecla ok para confirmar O display mostrar a mensagem Senha n o Foi Alterada E o sistema retornar a tela Configura o Data Hora e Selecionar atrav s dos bot es de navega o a nova senha correta e pressionar a tecla ok para confirmar O display apresentar a mensagem Senha Alterada com Sucesso cccsccsesseeeeseseseseeseeeeeseeeeeseeseeseeeeseeeseeeseeeess e a tecla conf para retornar tela inicial do sistema 98 e Testar a nova senha atrav s do acesso s telas de configura o do modo Administrador esses rennen e Retornar a tela inicial do sistema atrav s da tecla conf De acordo Prof Dr Nathan Mendes Respons vel pelo LST 2 A c pia impressa e assinada deste documento ficou com a equipe de projeto AP NDICE F Diagrama el trico da placa de controle das lumin rias V1 PHOTOTRANSISTOR 10DDyF File placa sch Sheet Tithe Date 7 mar 201 Wfa EDR 7011 07 08 878 3000 date io 99 100 AP NDICE G Diagrama el trico da interface humano m quina DISPLACSERIAL RALAANL WAZ ANZ vri WAS AN Ras MU i REQ RDS SIMS REY tl AN
18. apresentou uma baixa confiabilidade Na tentativa de buscar uma melhora na comunicac o de dados foram utilizados laser e fototransistores o que proporcionou um incremento consideravel de velocidade e confiabilidade Por m como a qualidade do sinal ao utilizar o laser est diretamente ligada ao posicionamento do feixe este tipo de comunicac o foi 59 descartada uma vez que as lumin rias est o suspensas e suscept veis a variacdes de posic o Como solu o mais adequada s condi es do laborat rio optou se pelo uso da comunicac o via r dio atrav s de m dulos de transmiss o e recepc o Devido demora na aquisic o destes m dulos os testes preliminares foram realizados atrav s da comunicac o com fio sendo adaptada posteriormente quando da chegada dos m dulos de r dio A Figura 21 mostra o conjunto de transmissor e receptor de r dio Figura 21 Transmissor e receptor de radio Fonte Autoria pr pria 4 5 TESTES DE DIMERIZA O Para a realizac o dos primeiros testes de dimerizac o foi utilizado o mesmo LED de 1 W de pot ncia que havia sido utilizado para definic o da faixa de operac o do PWM Inicialmente foi criada uma fonte de tens o de 4 2 V a qual permitiu que o controle de luminosidade do LED funcionasse perfeitamente e com 60 baixa dissipac o de calor Por m ao tentar controlar a pot ncia das l mpadas definitivas em corrente alternada verificou se que as l mpadas mantinham o se
19. bit and 32 bit microcontrollers Microchip Technology Inc 2010 86 PARHAMI Behrooz Arquitetura de computadores de microprocessadores a supercomputadores Porto Alegre Editora AMGH 2011 PEIXOTO Aristeu Mendes Enciclop dia agr cola brasileira S Z vol 6 S o Paulo Editora da Universidade de S o Paulo 2006 PEREIRA F bio Microcontroladores PIC programac o em C S o Paulo Editora rica 2003 Microcontroladores PIC t cnicas avancadas S o Paulo Editora Erica 2002 P REZ Fernando E Vald s ARENY Ramon P llas Microcontroladores Fundamentos Y aplicaciones con PIC Espanha Marcombo 2007 PUCRS Pontificia Universidade Cat lica do Rio Grande do Sul USE Uso sustent vel de energia guia de orientac es Faculdade de engenharia grupo de efici ncia energ tica Porto Alegre PUCRS 2010 REPAS Robert Sensor Sense passive infrared motion sensors Universidade da Calif rnia Penton ed 13 v 80 jun 2008 REZENDE Sergio M Materiais e dispositivos eletr nicos Sao Paulo Editora Livraria da F sica 2004 SOARES Ant nio Jos M Redes de comunicac o convergentes Brasilia Editora UNB 2008 SOUSA Daniel Rodrigues de Desbravando o microcontrolador PIC18 recursos avangados S o Paulo Editora Erica 2010 SOUZA David Jos de Conectando o PIC 16F877A recursos avancados S o Paulo Editora rica 2003 Desbravando o PIC S o Paulo Editora rica 2000 STALLINGS Willi
20. como as suas caracter sticas f sicas No quarto cap tulo foram descritos todos os procedimentos que envolvem a coleta de dados iniciais e o desenvolvimento do prot tipo de controle autom tico de luminosidade montagem e testes necess rios A elaborac o e a transfer ncia dos c digos dos programas para os microcontroladores cuja instalac o permitiu que as funcionalidades exigidas pelo projeto fossem atendidas tamb m foram detalhados neste cap tulo Uma vez conclu das as fases de projeto e desenvolvimento o quinto cap tulo mostra os detalhes da implantac o definitiva do sistema bem como as dificuldades encontradas e os ajustes necess rios para que o projeto atenda os objetivos propostos al m dos testes de aceitac o final junto aos respons veis pelo laborat rio No sexto cap tulo s o tabelados os novos dados coletados utilizando os mesmos procedimentos com os quais foram obtidos os dados iniciais antes da implantac o do projeto e s o mostrados resultados comparativos cuja an lise mostra que a implantac o do sistema atende as expectativas propostas pelo projeto Por fim o s timo cap tulo descreve os custos do projeto para efeito de implantac o de novos m dulos no sistema 21 2 ESTUDO BIBLIOGR FICO 2 1 CONCEITOS DE ILUMINACAO Em grandes centros urbanos a tecnologia vem tomando conta da vida das pessoas e ao contr rio do que se pensa este conceito de vida moderna t m exigido cada vez mais da populac
21. fato torna o um dispositivo de consumo muito baixo facilitando o uso em aplicac es que utilizam por exemplo pequenas baterias BOLTON 2008 Os displays s o estruturados a partir de uma fina camada de cristal l quido com espessura em torno de 10 um inseridos entre duas l minas de vidro transparente seladas em suas extremidades A luz produzida pelo movimento das mol culas causado pela variac o do campo el trico aplicado s malhas condutoras fixadas nas extremidades das l minas REZENDE 2004 2 8 4 Teclado O dispositivo mais comum para a inserc o de dados pelo usu rio em um sistema o teclado A unidade b sica de dados transferidos entre o teclado e o microcontrolador o caractere que normalmente est associado a um c digo de 7 bits conhecido como ASCII American Standard Code for Information Interchange A utiliza o de 7 bits permite que sejam representados at 128 caracteres diferentes Um oitavo bit de paridade transmitido juntamente com os 7 bits de dados com a fun o de detectar poss veis erros de transmiss o STALLINGS 2002 Em alguns casos teclados s o criados a partir de bot es de simples contatos que fornecem para a entrada do microcontrolador apenas n veis l gicos 0 ou 1 2 9 CONFEC O DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO O processo de confecc o de placas de circuito impresso pode ser feito de v rias maneiras utilizando diversas ferramentas dispon veis para tal A escolha do
22. iluminamento das lumin rias 3 3 2 Sensores de presenca O componente respons vel pela detecc o de movimento por radiac o infravermelha o RE200B ANEXO D que um componente que detecta variac es de calor dentro do seu raio de atuac o que segundo o fabricante cerca de 138 A Figura 9 mostra o sensor de presenca RE200B Figura 9 Sensor RE200B Fonte Autoria pr pria O projeto contempla um sensor deste tipo para cada lumin ria a fim de aumentar a rea de abrang ncia da detecc o evitando com isto o apagamento das lumin rias mesmo com a presenca de pessoas na sala 41 3 3 3 Sensor de Corrente O sensor de corrente foi implementado atrav s de um sensor tipo shunt constitu do de um resistor de baixo valor e elevada pot ncia com cerca de 10 e 5W O sensor foi conectado em s rie com a lumin ria para gerar uma queda de tens o sobre o resistor proporcional a corrente que circula pelo mesmo Tal tens o foi amostrada pela porta ADC do microcontrolador que a converteu em um sinal digital proporcional a corrente fornecida a lampada Desta forma foi poss vel calcular a pot ncia instant nea entregue a lampada atrav s do somat rio das amostras dessas pot ncias ao longo do tempo De posse desses dados pode se calcular tamb m a energia gasta para iluminar o ambiente atrav s de cada lumin ria 3 3 4 Placa de Circuito Impresso Para a produc o do diagrama el trico foi utilizado o program
23. m dulos CCP compare capture PWM dispon veis no microcontrolador no caso o m dulo 1 Os m dulos CCP 1 e 2 est o dispon veis atrav s dos pinos 16 17 ou 36 do microcontrolador Sendo que para a utilizac o do m dulo CCP2 necess rio configur lo j que ele pode ser 44 configur vel para operar em dois pinos distintos do microcontrolador ou seja no pino 17 ou 36 Para selecionar o pino que vai produzir a modulac o PWM foram utilizadas as seguintes configurac es o Primeiramente iniciou se o timer2 que define a frequ ncia do m dulo PWM a partir de um cristal de 20 MHz com a seguinte sequ ncia de comandos timer2 8bits utilizado para amostragem PWM sem pr ou postscale frequ ncia m x 46 82kHz post 1 16 e pr 1 16 freq 2904Hz T2CONbits TMR2ON 1 1 liga timere timer2 postscale 0000 1 1 1111 1 16 T2CONbits TOUTPS3 0 T2CONbits TOUTPS2 0 T2CONbits TOUTPS1 0 T2CONbits TOUTPSO 0 timer2 prescale 00 1 1 11 1 16 T2CONbits T2CKPS1 0 T2CONbits T2CKPS0 0 Finalmente iniciou se o m dulo PWM correspondente 1 com o seguinte c digo PR2 255 per odo m ximo de 8 bits do timer2 configura o duty cycle do PWM escrevendo 8 bits no registrador CCPR1L e nos 2 bits do registrador CCP1CON lt 5 4 gt DC1B1 DC1B0 CCPR1L 0 CCP1CONbits DC1B1 1 CCP1CONbits DC1B0 1 atribuindo CCP1M3 CCP1M2 11 e CCP1P1M1 CCP1P1MO 00 tem se uma nica sa da PWM em P1A
24. mostrada no display a tela de Pot ncia do Modo Proje o aeee aeee 97 e Pressionar ok para entrar na configura o dos percentuais de luminosidade pressionar ok novamente e a tela Lumin ria 1 96 ser mostrada e Utilizar os bot es de navega o para selecionar o percentual desejado Ao final pressionar a tecla ok O display mostrar a mensagem Enviando Comando e em seguida Comando Enviado com Sucesso Para configurar a pr xima lumin ria pressionar asias e Configurar todas as 5 lumin rias Para retornar necess rio pressionar a LOCA CON cence dd RN ONE NOAA e Para sair do modo de configura o e voltar tela inicial do sistema pressionar e verificar se os dados foram alterados utilizar navegac o modo US MO O A RED Alterac o da senha de administrador e A partir da tela inicial do sistema pressionar a tecla conf A mensagem Senha E aparecer ds pardo iara Dn de edie iot trea a ed E s e Selecionar atrav s dos bot es de navegac o a senha correta e pressionar o bot o ok Verificar se a mensagem Configurac o Data Hora mostrada no display Pressionar a tecla para entrar na tela de altera o de senha e Na tela Alterar Senha pressione o bot o ok para confirmar A tela Alterar Senha Nova Senha ser mostrada eternas e Selecionar atrav s dos bot es de navega o
25. necessita de intera es entre pequenos sinais de circuitos de controle eletr nico com fontes e cargas de maiores pot ncias O uso da eletr nica de pot ncia est ligado diretamente a efici ncia energ tica do equipamento uma vez que em equipamentos de pot ncia os custos com desperd cio e dissipac o de calor s o significativos em relac o ao custo total do equipamento DIAS MATTOS 8 BALESTIERI 2006 2 7 MEIOS DE TRANSMISSAO DE DADOS Ensina Pereira 2003 que em muitas aplicacdes microcontroladas pode ser necess rio realizar a comunicac o entre o microcontrolador e um ou mais dispositivos externos Esses dispositivos podem estar localizados na mesma placa do circuito ou fora dela sendo que a dist ncia a qual os dados ser o transmitidos pode variar de alguns metros at h dezenas de quil metros de dist ncia A escolha do sistema de comunicac o mais adequado para realizar a tarefa de transmiss o dos dados depende de diversos fatores como velocidade imunidade a ru dos custo entre outros PEREIRA 2003 As t cnicas de comunicac o podem ser divididas em duas grandes categorias serial e paralela Para a escolha do melhor tipo de comunicac o a ser usada deve se levar em conta a quest o do custo benef cio Na comunicac o paralela tem se uma alta velocidade de comunicac o por m uma alta utilizac o de meios de transmiss o al m da baixa imunidade a ru dos Por outro lado na comunicac o serial t m se v
26. o de corrente tentou se comprar transformadores com tens es e pot ncias mais elevadas mas isto acabaria tornando o projeto invi vel f sica e economicamente devido ao tamanho peso e custo de tais transformadores Como soluc o foi desenvolvido um transformador com n cleo toroidal que foi incorporado placa de controle das lumin rias surgindo a vers o final da mesma cujo diagrama el trico pode ser visualizado na Figura 23 e melhor detalhado no AP NDICE H rra Miei 2 P i us 221 E VARISTOR 07 15 dm 1515 07415 x I I Figura 23 Diagrama el trico do conjunto de controle das lumin rias Fonte Autoria pr pria Uma vez definido o diagrama el trico foi montada a placa definitiva de controle das lumin rias como mostra a Figura 24 62 Figura 24 Placa definitiva de controle das lumin rias Fonte Autoria pr pria O transformador toroidal foi enrolado manualmente com 710 voltas de fio 25 AWG no prim rio e 240 voltas de fio 21 AWG no secund rio at se conseguir os n veis de tens o e corrente necess rios para a alimentac o das duas l mpadas resolvendo desta forma o problema de pot ncia entregue carga Por m acrescentou um novo problema de dissipac o de calor no LM317 que passou a limitar a corrente entregue para as l mpadas sendo necess rio utilizar toda a carcaca do sistema como dissi
27. o protocolo de comunicac o A partir deste ponto foram montados e testados os m dulos definitivos com base nas modifica es que vieram a ocorrer Uma vez concluida a montagem o projeto foi instalado no local definitivo onde foram realizados os ltimos testes e ajustes Finalmente novas medic es foram realizadas e seus dados comparados com as medic es iniciais 1 6 ESTRUTURA DO TRABALHO O conte do deste trabalho constitu do de sete cap tulos cujos assuntos est o distribu dos da seguinte forma No primeiro cap tulo s o expostos conte dos introdut rios que embasam a proposta do projeto e auxiliam na definic o dos t picos espec ficos relacionados ao tema Dentro deste mesmo cap tulo definido o objetivo principal do trabalho bem como os procedimentos necess rios para que se possam alcangar os objetivos espec ficos dentro de um cronograma pr estabelecido O segundo cap tulo remete ao embasamento te rico necess rio para o desenvolvimento do trabalho cuja abordagem est voltada s caracter sticas 20 t cnicas das ferramentas e componentes que serviram de base para o desenvolvimento e implantac o de cada fase do projeto No terceiro cap tulo foi detalhada qual ferramenta espec fica de cada tema citada no cap tulo dois foi utilizada para o desenvolvimento do projeto Ainda neste cap tulo foi feito o levantamento dos dados t cnicos e das condi es atuais do local onde o projeto foi instalado bem
28. podem ser implementados por hardware software ou por uma combina o dos dois 2 7 4 Detec o de Erros Como mostra Carissimi 2009 o c digo de redund ncia c clica CRC uma das formas mais robusta de detec o de erros Seu princ pio de funcionamento consiste em considerar a informa o como um polin mio de grau de mesmo valor que a quantidade de bits da palavra onde cada termo zero ou um dependendo do valor do bit de dado correspondente Por exemplo a sequ ncia bin ria 101101 representada pelo polin mio 31 1x Ox 17 1x7 Ox 1 2 O polin mio que representa o fluxo de n bits ent o dividido por outro polin mio conhecido pela origem e pelo destino como polin mio gerador O resto da divis o enviado ao final da sequ ncia de bits de dados CARISSIMI 2009 poss vel analisar esse funcionamento fazendo uma analogia com a aritm tica decimal Por exemplo para enviar o valor decimal 210 278 dado calcula se sua divis o pelo valor 10 941 polin mio gerador que fornece como resto o valor 2 399 Transmitem se ent o os valores 210 278 dado e 2 399 resto O destino ao receber esse par de valores subtrai o resto do valor dos dados e divide o resultado pelo valor 10 941 polin mio gerador Se o resultado for igual a zero isso indicar que tanto o dado como o resto ou seja a transmissao como um todo foi feita sem erros Observa se tamb m que em caso de recepc o sem erros
29. um potenci metro localizado dentro dos m dulos de sensores O ajuste feito com o aux lio de um luximetro devidamente calibrado posicionado sob a lumin ria desejada a uma altura de 75 cm do ch o fazendo se pequenas corre es do n vel de luminosidade Como este ajuste depende de v rios fatores como por exemplo a cor ou o tipo do material que est refletindo a luz n o existe um valor padr o sendo necess rio um ajuste espec fico para cada lumin ria em particular Saindo do modo de configura o Para sair do modo de configura o basta pressionar a tecla conf at que a tela inicial de opera o do sistema seja exibida Confirmando as altera es Para ter certeza de que as configura es foram feitas corretamente basta seguir os passos do manual do usu rio que permitir ter acesso s informa es do sistema 94 AP NDICE E TAF teste de aceitac o final UTrer TAF Teste de Aceita o Final Projeto Sistema autom tico de controle de luz artificial com base na ilumina o natural para a redu o do consumo de energia Data da realiza o do teste 30 de julho de 2014 Para garantir o perfeito funcionamento do projeto de acordo com o que foi proposto foi elaborada uma sequ ncia de testes com todas as situa es poss veis de uso e configura es do sistema que deve ser executada com o acompanhamento do respons vel pelo laborat rio Partindo da condi o inicial de que o sistem
30. variar dependendo da superf cie em que a luz de cada lumin ria est incidindo Logo para que se consiga controlar o valor de 300 LUX o projeto prev um ajuste fino de cada uma das lumin rias Este ajuste deve ser feito atrav s de potenci metros instalados nos m dulos dos sensores de luminosidade e presenca no momento da instalac o ou quando se fizer necess rio em caso de perda de luminosidade dos LEDs causados pela diminuic o da sua vida til Para fazer o ajuste o sistema foi colocado no modo projec o e com o aux lio de um lux metro posicionado abaixo da lumin ria a ser ajustada a uma altura de 75 cm do ch o foi incrementando ou decrementando o percentual da pot ncia das l mpadas atrav s das configura es do modo administrador na IHM at que se obtivesse o valor de 300 LUX Este procedimento foi realizado em todas as lumin rias Como a luminosidade de uma l mpada influencia nos valores medidos nas demais lumin rias este processo teve que ser repetido v rias vezes at que o valor de 300 LUX fosse alcancado em todas as lumin rias Definidos os percentuais de cada lumin ria o passo seguinte foi realizar o ajuste da tens o de refer ncia do comparador de entrada do sinal do fototransistor atrav s do potenci metro localizado no m dulo dos sensores O ajuste foi feito de tal forma que o LED indicador ficasse no limiar de acender indicando o ponto correto de ajuste 71 A Figura 31 mostra o potenci metr
31. veis de iluminamento foram realizadas tr s medi es utilizando um lux metro cujas caracter sticas s o mostradas na Tabela 2 Tabela 2 Lux metro utilizado para coleta de dados Caracter sticas Lux metro Fabricante ICEL Modelo LD 550 Escala utilizada 2000 LUX Fonte Autoria pr pria Para realizar as medi es dos valores da corrente total consumida pelo sistema que posteriormente foram utilizados para o c lculo da pot ncia foi utilizando um alicate amper metro conforme caracter sticas est o descritas na Tabela 3 posicionado junto ao interruptor principal da sala que fornece alimentac o para todas as lumin rias Tabela 3 Alicate amper metro utilizado para coleta de dados Caracter sticas Alicate Fabricante ICEL Modelo AD 9030 Escala de corrente 20A Escala de tens o 750 V CA Fonte Autoria pr pria Para se ter uma maior precis o dos dados obtidos foram realizadas 3 medic es de cada par metro cujo intervalo de tempo entre eles foi em torno de 10 minutos Os resultados obtidos para as medidas do n vel de iluminamento est o listados na Tabela 4 enquanto que os dados de corrente e pot ncia consumida s o mostrados na Tabela 5 54 Tabela 4 Niveis iniciais de iluminamento Local Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Ponto 1 383 LUX 388 LUX 379 LUX 383 LUX Ponto 2 376 LUX 372 LUX 382 LUX 376 LUX Ponto 3 348 LUX 355 LUX 349 LUX 350 LUX Ponto 4 328 LUX 320 LUX 326 LUX 324 L
32. 8 a 14 um BUDZIER amp GERLACH 2011 2 8 2 Sensores pticos Sao considerados componentes eletr nicos cujo principio de funcionamento baseia se na transmiss o ou recepc o da luz infravermelha que pode ser refletida ou interrompida pelo objeto a ser detectado Estes sensores t m a capacidade de captar a energia transmitida ou refletida por um objeto de tal forma que o seu sinal possa ser reconhecido e processado CONDE 1996 Quanto a fonte de energia os sensores podem ser classificados como ativos ou passivos sendo que os ativos s o aqueles que produzem sua pr pria radiac o e os passivos dependem de uma fonte de energia externa PEIXOTO 2006 Para Peixoto 2006 os sensores remotos podem ser classificados tamb m em func o da sua faixa de operac o no espectro eletromagn tico em Vis vel comprimento de onda entre 0 38 e 0 72 um Infravermelho pr ximo entre 0 72 e 1 3 um Infravermelho m dio entre 1 3 e 3 0 um o Termal ou infravermelho distante entre 7 e 15 um Microondas entre 1 0 mm e 1 0 2 8 3 Display de Cristal L quido Cristais l quidos s o mol culas que se mant m orientadas em certa direc o por m sem posic es fixas como nos s lidos podendo fluir quando necess rio como se fosse um l quido BOLTON 2008 A maior aplicac o dos cristais l quidos s o os LCDs Liquid Crystal Displays que s o um tipo passivo de mostradores por n o gerarem luz pr pria 34 Este
33. Breakdown Voltage ROEN Power Dissipation at or below 25 C Free Air Temperature looin Operating Temperature Range 25 C 85 C Storage Temperature Range 25 C 85 C ELECTRO OPTICAL CHARACTERISTICS Ta 25 C PARAMETER SYMBOL CONDITION UNIT Collector Emitter Ic 100u A Breakdown Voltage BVCEO IB 0 Emitter Collector Ic Collector Dark VCE 10V Current Ee 0mW cm a o n o ai RL IKO Vce 5V o RL 1KQ Vce 5V Rua Piau 196 Porto Alegre RS Brasil Cep 91030 320 International call 55 51 3345 3329 International Fax 55 51 3362 2982 Brazil call 51 3345 3326 3345 3327 Brazil Fax 51 3362 2982 optech optech ind br 104 ANEXO C Transistor IRFZ48N Philips Semiconductors Product specification N channel enhancement mode IRFZ48N TrenchMOS transistor GENERAL DESCRIPTION QUICK REFERENCE DATA N channel enhancement mode SYMBOL PARAMETER standard level field effect power transistor in a plastic envelope using Vos Drain source voltage trench technology The device lp Drain current DC features very low on state resistance Prot Total power dissipation and has integral zener diodes giving j Junction temperature ESD protection up to 2kV It is Rosjon Drain source on state intended for use in switched mode resistance Ves 10V power supplies and general purpose switching applications PINNING TO220AB PIN CONFIGURATION SYMBOL DESCRIPTION gate drain so
34. DEU we GMUT nc DO tna APR Figura 11 Ambiente de programac o MPLAB Fonte Neves 2007 43 Dentre as v rias funcionalidades do microcontrolador foram utilizados os seguintes m dulos M dulos de convers o ADC medic es intensidade luminosa e da corrente fornecida para a lumin ria M dulo PWM para gerac o dos pulsos controlados que excitam o circuito de pot ncia que foi entregue para as l mpadas M dulo EUSART para comunicac o serial entre as lumin rias e a IHM 3 3 5 1 M dulo ADC O m dulo ADC serve para transformar um sinal de tens o anal gica aplicado sua entrada em um sinal digital de dez bits para que este possa ser interpretado pelo microcontrolador O PIC18F4550 possui treze entradas anal gicas das quais foram utilizadas apenas duas uma para amostrar o n vel luminoso fornecido pelas l mpadas na superf cie imediatamente abaixo de cada conjunto de duas l mpadas e outra para amostrar a intensidade de corrente entregue s l mpadas Os pinos do microcontrolador que podem ser configurados como entradas anal gicas sao os designados como ANO AN1 AN2 AN3 AN4 AN5 AN6 AN7 AN8 AN9 AN10 AN11 e AN12 presentes nos pinos 2 3 4 5 7 8 9 10 35 36 34 37 e 33 respectivamente do PIC18F4550 3 3 5 2 M dulo PWM Para cada m dulo do sistema seja ele de controle das lumin rias ou a interface IHM foi utilizado um dos dois
35. Foram feitas coletas de dados de iluminamento de forma manual utilizando um lux metro em diferentes pontos do ambiente com diferentes n veis de incid ncia de luz natural para a confrontac o dos dados Em bancada e de posse de uma lumin ria LED id ntica s que est o instaladas atualmente no laborat rio foram confrontados os dados presentes nas especificac es do fabricante com os dados reais Dentre eles pot ncia el trica 19 pot ncia luminosa aquecimento e testes de controle de luminosidade a partir de um prot tipo fabricado em placa teste para o controle de pot ncia Na etapa seguinte foram definidos os limites de operac o do sistema tais como a raz o c clica m xima e m nima relacionando estes valores com seus respectivos valores de pot ncia Definidos estes par metros foi dado inicio a montagem do prot tipo de controle para uma lumin ria e realizados testes com alguns n veis de iluminamento simulando ambientes mais claros e mais escuros para verificar a compensac o Em paralelo a isso e neste mesmo prot tipo foram testados alguns modelos de sensores de presenca com o objetivo de definir o que melhor se adaptava s necessidades do projeto Ap s os testes iniciais foram introduzidas novas funcionalidades ao projeto atrav s do desenvolvimento do prot tipo da IHM cuja principal funcionalidade permitir a selec o dos modos de operac o do sistema Dentro deste item foi tamb m desenvolvido e testado
36. OS DO PROJETO ascii 79 Tq do TO DAIAM saia e etos beta seb a s tes a Mets Hm 79 7 2 CUSTO DOS CONJUNTOS DE CONTROLE DAS LUMINARIAS 80 8 CONSIDERA ES FINAIS as toe E eue RA ERE MER RRERERRREREREK ERES 82 REFERENCIAS siisii Pm 84 APENDICES Re a a pe DG Dae 88 ANEXOS Dd id aci debe Ua Ra RR 102 14 1 INTRODU O Cada vez mais a energia el trica vem se tornando um item de suma import ncia para a vida das pessoas tanto na rea industrial como comercial ou residencial Por m se o consumo desta energia n o for feito de forma correta podem ocorrer s rios danos n o s para a sociedade como tamb m para o meio ambiente AG NCIA 2002 Buscando uma forma de minimizar estes problemas algumas solu es podem ser encontradas de forma bastante abrangente no significado de duas palavras S o elas racionar e racionalizar Dentro do conceito de racionar podem ser implantadas novas tecnologias no sentido de reduzir o consumo de energia J para a quest o de racionalizar necess rio que seja desenvolvido um trabalho de conscientiza o da popula o quanto ao uso racional da energia el trica DIAS MATTOS amp BALESTIERI 2006 1 1 TEMA O crescente aumento no consumo da energia principalmente nos grandes centros urbanos deve se aos in meros avan os tecnol gicos e a disponibilidade cada vez maior de equipamentos e m quinas que dependem desse ti
37. TER STICAS DO PROJETO Este projeto tem o prop sito de dar continuidade aos estudos realizados na tese de doutorado elaborada pelo nosso orientador professor Dr Jorge Assade Leludak docente da Universidade Tecnol gica do Paran UTFPR Em sua tese foram feitas simulac es de controle de luminosidade das l mpadas aproveitando a luz natural por m de forma que alguns LEDs simplesmente acendam ou apaguem dependendo da quantidade de luz natural presente no ambiente LELUDAK 2013 Este trabalho por sua vez faz o controle da luminosidade de forma suave atrav s do chaveamento da tens o aplicada s lumin rias proporcionando aos usu rios um maior conforto visual e uma redu o no consumo de energia 3 1 CARACTER STICAS DO AMBIENTE O ambiente em que foi instalado o projeto trata se de um laborat rio de sistemas t rmicos LST 2 localizado no parque tecnol gico bloco III da Pontificia Universidade Cat lica do Paran PUC PR Na sala principal est o dispostas bancadas distribu das ao longo das paredes sobre as quais existem computadores para uso em pesquisas e no centro da sala encontra se uma pequena mesa de reunides conforme pode ser visto na Figura 5 Figura 5 Laborat rio de sistemas t rmicos Fonte Leludak 2013 37 Dentro do laborat rio existem ainda mais dois ambientes sendo uma pequena sala utilizada pela coordenac o do laborat rio e uma antessala As Figuras 6 e 7 mostram os dois ambiente
38. UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN DEPARTAMENTO ACAD MICO DE ELETROT CNICA CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMA O MAURICIO GONGALVES DA SILVA RODRIGO LACERDA TASCHETTO PROJETO DE UM SISTEMA AUTOMATICO DE CONTROLE DE LUZ ARTIFICIAL COM BASE NA ILUMINACAO NATURAL PARA A REDU O DO CONSUMO DE ENERGIA TRABALHO DE CONCLUSAO DE CURSO CURITIBA 2014 MAURICIO GONGALVES DA SILVA RODRIGO LACERDA TASCHETTO PROJETO DE UM SISTEMA AUTOMATICO DE CONTROLE DE LUZ ARTIFICIAL COM BASE NA ILUMINACAO NATURAL PARA A REDU O DO CONSUMO DE ENERGIA Trabalho de Conclus o de Curso de Graduac o apresentado disciplina de Trabalho de Conclus o de Curso 2 do curso de Engenharia de Controle e Automac o do Departamento Acad mico de Eletrot cnica DAELT da Universidade Tecnol gica Federal do Paran UTFPR como requisito para obten o do titulo de Engenheiro Eletricista Orientador Prof Dr Jorge Assade Leludak CURITIBA 2014 Maur cio Goncalves da Silva Rodrigo Lacerda Taschetto Projeto de um sistema autom tico de controle de luz artificial com base na iluminac o natural para a reduc o do consumo de energia Este Trabalho de Conclus o de Curso de Graduagao foi julgado e aprovado como requisito parcial para a obtenc o do T tulo de Engenheiro Eletricista do curso de Engenharia de Controle e Automag o do Departamento Acad mico de Eletrot cnica DAELT da Universidade Tecnol gica Federal do Paran
39. UTFPR Curitiba 13 de agosto de 2014 Prof Paulo S rgio Walenia Esp Coordenador de Curso Engenharia de Controle e Automa o Prof Marcelo de Oliveira Rosa Dr Respons vel pelos Trabalhos de Conclus o de Curso de Engenharia de Controle e Automa o do DAELT ORIENTA O BANCA EXAMINADORA Jorge Assade Leludak Dr Amauri Amorin Assef Dr Universidade Tecnol gica Federal do Paran Universidade Tecnol gica Federal do Paran Orientador Ros ngela Winter Ma Universidade Tecnol gica Federal do Paran Jorge Assade Leludak Dr Universidade Tecnol gica Federal do Paran A folha de aprova o assinada encontra se na Coordena o do Curso de Engenharia de Controle e Automa o Aos nossos pais pela educac o que nos foi dada sempre abdicando de suas vontades priorizando e incentivando a continuidade de nossos estudos at chegarmos a esta conquista Aos nossos filhos como compensac o aos momentos de solid o causados pela dist ncia e a falta de tempo Que esta vit ria sirva de exemplo para que sigam suas trajet rias rumo ao sucesso tendo o estudo como base para a realizac o de seus sonhos As nossas esposas pela paci ncia e pelas palavras de incentivo que nos foram t o importantes em momentos de dificuldades e pela dedicac o dada aos nossos filhos fazendo o papel de pai e mae durante os muitos momentos de aus ncia AGRADECIMENTOS Inicialmente agradecemos ao nosso ori
40. UX Ponto 5 349 LUX 352 LUX 346 LUX 349 LUX Ponto 6 302 LUX 305 LUX 297 LUX 301 LUX Ponto 7 328 LUX 337 LUX 325 LUX 330 LUX Ponto 8 300 LUX 304 LUX 302 LUX 302 LUX Ponto 9 343 LUX 352 LUX 347 LUX 347 LUX Fonte Autoria propria Tabela 5 Consumo inicial de energia Par metro Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Corrente 1 84 A 1 84 A 1 84 A 1 84 A Tens o 128 8 V 128 8 V 128 8 V 128 8 V Pot ncia 236 9 W 236 9 W 236 9 W 236 9 W Fonte Autoria pr pria De posse dos dados iniciais p de ser iniciado o desenvolvimento de um prot tipo em bancada cuja principal finalidade foi definir os par metros iniciais de programac o do microcontrolador 4 2 PROJETO DA PLACA DE CONTROLE DAS LUMIN RIAS Inicialmente foi criada a primeira vers o da placa de controle da lumin ria que embora utilize um microcontrolador atua no sistema apenas como escravo fazendo o papel de interface de entrada para os sinais dos sensores e como sa da para os sinais de ativac o do circuito de pot ncia Em um primeiro instante sem conex o com a interface humano m quina foram realizados testes relativos a modulac o PWM Para tanto foi utilizado como carga um nico LED de pot ncia igual a 1 W cuja finalidade foi definir a regi o de operac o do PWM Embora o microcontrolador disponha de 10 bits para este teste foram utilizados apenas oito desconsiderando os dois bits menos significativos uma 55 vez que os comandos padronizados do protocol
41. a ok Ap s a confirmac o de cada valor o sistema passa automaticamente para o dado seguinte Ao final de todas as informa es o sistema retorna a tela de configurac o de data e hora Para ter acesso aos demais itens de configurac o basta pressionar uma das teclas ou v Configuracao do tempo de desligamento esta tela permite configurar o tempo em que as lumin rias ir o levar para desligar em caso de aus ncia de pessoas na sala Para alterar o valor dado em minutos o administrador deve pressionar uma das teclas ou v e confirmar com o botao ok Percentual de pot ncia do modo projecao a partir desta tela ser o mostradas na sequ ncia as telas de configurac o dos niveis desejados de iluminamento em percentual de cada uma das 5 lumin rias O valor a ser inserido para cada uma delas deve variar de O a 9996 93 Manual de Configura es do Sistema Administrador Para alterar os dados basta selecionar o valor atrav s das teclas ou v e confirmar com o bot o ok Ao final de cada lumin ria o sistema mostrar a mensagem Enviando Comando e em seguida Comando Enviado com Sucesso Para passar pr xima lumin ria pressionar gt Ajuste fino de luminosidade Caso seja necess rio fazer um ajuste fino nos n veis de iluminamento de cada lumin ria para os valores de refer ncia de 300LUX aconselh vel que seja contatada a equipe de projeto uma vez que este ajuste se d atrav s de
42. a a Figura 28 M dulo de Controle t M dulo dos Sensores Lumin ria Figura 28 Instalac o dos controladores das lumin rias Fonte Autoria pr pria Al m da instalac o f sica o endereco de cada uma das lumin rias teve que ser configurada atrav s de um c digo bin rio introduzido atrav s de micro chaves existentes na placa de controle com um endereco que vai de 1 a 5 Este endereco serve para identificar qual das lumin rias est enviando ou recebendo dados para o controlador mestre que est localizado na IHM A Figura 29 mostra uma das lumin rias configurada 69 Figura 29 Configura o das micro chaves Fonte Autoria pr pria 5 3 INSTALA O DA IHM O funcionamento da IHM n o necessita de uma instala o espec fica bastando apenas aliment la com uma tens o de 127 V alternados proveniente de qualquer tomada simples A Figura 30 mostra a IHM Figura 30 IHM Fonte Autoria pr pria 70 5 4 TESTES E AJUSTES NECESS RIOS Conclu da a instalac o iniciaram se os testes e ajustes definitivos para que o projeto atendesse os objetivos definidos no cap tulo 1 5 4 1 Ajuste de Luminosidade Conforme definido no projeto no modo autom tico de operac o o n vel de iluminamento da sala a uma altura de 75 cm do chao deve se manter em torno de 300 LUX Como o controle da luminosidade feito pela quantidade de luz refletida que retorna aos sensores de luminosidade estes valores podem
43. a de computador KICAD software para criac o de diagramas esquem ticos que um programa de c digo aberto e foi utilizado para criac o do circuito e convers o deste para o leiaute que foi transferido para a placa O processo de transfer ncia do desenho foi feito atrav s da impress o do leiaute em papel fotogr fico que foi aquecido por uma prensa semelhante as m quinas de estampar camisetas permitindo que a tinta fosse depositada sobre a placa Na sequ ncia a placa foi corroida em uma cuba com percloreto de ferro foi limpa e furada encerrando o processo de confecc o da PCI placa de circuito impresso 3 3 5 Microcontrolador Baseado na condic o de desenvolver um projeto de baixo custo o microcontrolador escolhido foi o PIC18F4550 Programmable Interface Controller 42 cujas principais caracter sticas podem ser observadas no ANEXO E Al m de ser um componente de uso comercial e de f cil aquisic o apresenta todos os recursos necess rios para o desenvolvimento do projeto e principalmente possui um custo menor em relac o s familias superiores A Figura 10 mostra a pinagem do microcontrolador com a identifica o de seus pinos we 40 O lt gt RB7 KBI3 PGD 39 O RB6 KBI2 PGC 38 lt gt RB5 KBI1 PGM O RB4 AN11 KBIO CSSPP 36 1 RB3 ANQ CCP2 VPO 35 RB2 AN8 INT2 VMO 34 O 4 RB1 AN10 INT1 SCK SCL MCLR VPP RE3 RAO ANO gt RA1 AN1
44. a estivesse alimentado e no modo operacional Desliga foram realizados os seguintes testes Testes dos modos operacionais usu rio e Verificar se o display apresenta a tela inicial com data hora e modo operacional no caso Modo Desligado e Acionar o modo de opera o Liga verificar se todas as l mpadas acendem com a pot ncia m xima e se o display muda para Modo Ligado e Acionar o modo de opera o Desliga verificar se todas as l mpadas apagam totalmente e se o display muda para Modo Desligado e Acionar o modo de opera o Proje o verificar se as l mpadas acendem de forma gradual com os percentuais pr programados aumentando a luminosidade medida que as lumin rias est o mais afastadas da tela e se o display muda para Modo e Durante o dia com as cortinas abertas acionar o modo de opera o Autom tico verificar com o aux lio de um lux metro se o n vel de iluminamento sob cada uma das lumin rias est em torno de 300LUX e se o display muda para Modo Autom tico e Repetir o teste anterior por m com as cortinas e Repetir o teste anterior por m durante a noite
45. aborado procura minimizar estas varia es de tal forma que isto n o venha a comprometer o rendimento do trabalho do usu rio importante que este fato seja analisado mesmo que muitas vezes este processo acabe passando despercebido pelo ponto de vista do usu rio Baseado nestas premissas que este trabalho busca atender as necessidades dos usu rios fornecendo ao ambiente proposto uma condi o visual 22 mais confort vel Para isso ser o utilizadas t cnicas de engenharia de iluminac o atrav s de um controle suave de luminosidade aproveitando a luz natural Al m disso busca se uma redu o significativa dos gastos sem que haja desperd cios 2 2 ILUMINA O NATURAL E ARTIFICIAL Durante muitos anos a luz utilizada pelo ser humano era exclusivamente de origem natural proveniente do sol cuja composi o compreendia todos os tons poss veis de radia o Com o passar dos anos o ser humano passou a utilizar o fogo como forma de ilumina o artificial sem alterar muito as caracter sticas da fonte luminosa uma vez que os tons avermelhados do fogo se assemelhavam muito luz solar COSTA 2006 Com o surgimento da energia el trica surgiram as chamadas l mpadas incandescentes que embora tivessem proporcionado um avan o tecnol gico ainda mantinham as caracter sticas dos tons amarelados e a produ o de calor COSTA 2006 Na busca de novas tecnologias e um menor consumo de energia el trica pesquisador
46. al que estava programado antes do desligamento Testes de configurac o do modo Administrador e Na tela inicial pressionar a tecla conf e verificar se a mensagem Digite sua Senha mostrada no display sio e Atrav s das teclas v ou selecionar o primeiro d gito da senha Para passar ao pr ximo d gito utilizar as teclas gt ou lt Pressionar ok ao final de todos os d gitos e verificar se o display mostra a mensagem Configura es Data e Pressionar ok e verificar se a mensagem Digite a Data mostada no displayend stus o id ds eed eet e Atrav s das teclas v ou selecionar a dezena do dia pressionar a tecla gt para passar ao pr ximo campo e ir selecionando os valores at que todos os campos estejam preenchidos Ao final pressionar a tecla ok e verificar se o display mostra a mensagem Digite a _ Cu e Utilizar o mesmo procedimento do item anterior para selecionar a hora Ao final verificar se o display retornar a tela de configura o de data e hora e Pressionar a tecla v Dever ser mostrada no display a tela Configura es Tempo de Design ie e Pressionar a tecla ok A tela Digite o tempo _ minutos ser mostrada e Atrav s dos bot es de navega o selecionar o tempo desejado e pressionar a tecla ok O display retornar tela Configura es Data Hora e Pressionar duas vezes a tecla v Ser
47. amento podendo o operador alter lo atrav s dos comandos na IHM Para que fosse poss vel fazer o ajuste da luminosidade de refer ncia em cada uma das lumin rias foi desenvolvida uma placa comparadora de tens o utilizando amplificadores operacionais do tipo LM324 e um potenci metro de ajuste que permite definir a tens o de refer ncia para que se obtenha 300 LUX sob a lumin ria em quest o a uma altura de 75 cm do ch o A Figura 26 mostra o m dulo formado pelos sensores de presen a e luminosidade bem como o potenci metro de ajuste fino 64 Figura 26 M dulo de sensores Fonte Autoria pr pria 4 7 TESTES DE COMUNICA O SEM FIO Com a chegada dos radios foram iniciados os testes de transmissao sem fio Nos testes preliminares foi detectada a presenca de diversos sinais de interfer ncia que causavam a diminuic o do alcance dos radios para menos de um metro de distancia Inicialmente tentou se aumentar a pot ncia do sinal transmitido conseguindo se um aumento no alcance da transmissao para valores em torno de cinco metros Por m o sinal ainda apresentava ru dos sendo necessario retransmitir o sinal por v rias vezes para que a transmiss o ocorresse sem falhas Para corrigir o problema de transmiss o foram alterados via software alguns par metros de transmiss o tais como o acr scimo de um para dois bytes referentes ao caractere de marcac o de in cio da string de transmiss o Tal procedimento n o foi s
48. an Arquitetura e organizac o de computadores projeto para o desempenho S o Paulo Prentice Hall 2002 STRAUHS Faimara do Rocio Gest o do conhecimento em laborat rio acad mico proposic o de metodologia Tese de doutorado programa de p s graduac o em engenharia de produc o Universidade Federal de Santa Catarina Florian polis UFSC 480f 2003 TOOLEY Mike Circuitos eletr nicos conceitos e aplicac es Rio de Janeiro Elsevier 2007 VERLE Milan PIC Microcontrollers with examples in assembly language USA mikroElektronika 2008 87 ZANCO Wagner da Silva Microcontroladores PIC t cnicas de software e hardware para projetos de circuitos eletr nicos com base no PIC 16F877A S o Paulo Editora Erica 2006 88 AP NDICE A rvore de comandos da IHM no modo usuario Modo Usu rio 21417013171 210114 1131 410 ML ifa E ale 5111119 LLL LLL minutos tt L 1 p LEPE PECES L 21 j Ee eee eee ee 3 f EL LI L 4 EARR ENEE NAN ieee L 5 EE AE E EA EA Para este tipo de usu rio somente est o dispon veis as teclas e V Caso sejam pressionadas as teclas gt lt conf e OK o display mostrar NJ ajo nloj f
49. andos de operac o est o disponiveis sem a utilizac o de senha de acesso enquanto que para o nivel de administrador os comandos de configura o est o acess veis somente com o uso de uma senha pessoal Uma vis o geral das rvores de comando e dos n veis de navegac o criados para o projeto est dispon vel tanto para o n vel de usu rio no AP NDICE A como para o n vel de administrador do sistema no AP NDICE B Conclu do o desenvolvimento da IHM com a confecc o da placa definic o das fun es e programa o do microcontrolador o passo seguinte foi a realiza o dos testes iniciais Primeiramente foram testados os comandos de interface com o usuario bem como suas respectivas telas mostradas nos displays tomando como base a arvore de comandos disponivel no APENDICE A Da mesma forma foram testados pelo administrador do sistema os comandos de configurac o disponiveis no AP NDICE B Terminados os testes de comandos iniciaram se os testes relativos a comunicac o com fio com os m dulos de controle das lumin rias para definir quais componentes se adaptavam melhor s caracter sticas do projeto 4 4 TESTES DE COMUNICA O Inicialmente utilizando LEDs e fototransistores n o se obteve sucesso na comunicac o uma vez que o sinal ficava muito sens vel Ainda na tentativa de utilizar LEDs foram inseridas lentes para buscar uma melhora na focalizac o do sinal Este procedimento propiciou uma melhora por m o sinal
50. ansmiss o fixada em 1200 bits s 10 A mensagem de envio composta de 7 bytes de 8 bits cada sendo que cada byte enviado da seguinte forma 1 start bit 8 bits de dados e 2 stop bits A Figura 14 mostra a adaptac o do protocolo DALI 49 ZI EL c ww 4T Figura 14 Pacote de dados adaptado do protocolo DALI Fonte Adaptado de DIGIKEY 2013 O primeiro byte envia o comando OxAA e o segundo envia 0x55 que servem de sinalizac o para indicar que a mensagem est sendo iniciada Ap s isto enviado o terceiro byte que informa o endereco da lumin ria que receber o comando a ser enviado no quarto byte O quinto byte enviado denominado de pot ncia que representa o complemento do comando enviado no byte anterior Finalmente no sexto e s timo bytes s o enviados os c digos verificadores produzidos pela fun o CRC16 que a verifica o da integridade da informa o Todas as lumin rias recebem a transmiss o por m somente a lumin ria que possuir o mesmo endere o da mensagem que responder IHM com a mesma mensagem e executar o comando solicitado pela IHM As vari veis pertencentes ao protocolo DALI que foram utilizadas no projeto e que representam fun es espec ficas s o descritas como Vari vel de transfer ncia de dados o Nome da vari vel dtr o Tamanho da vari vel 1 byte o Valor de reset 255 o Valores poss veis 0 a 255 N vel atual de dimerizac
51. cimento especial a todos os funcion rios e docentes da UTFPR que ao longo do curso contribu ram de alguma forma para a conquista do t tulo de engenheiro RESUMO SILVA Maur cio Goncalves da TASCHETTO Rodrigo Lacerda Projeto de um sistema autom tico de controle de luz artificial com base na ilumina o natural para a reduc o do consumo de energia 2014 109 f Trabalho de conclus o de curso Graduac o em Engenharia de Controle e Automac o Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 2014 Atualmente muitos estudos na rea de iluminac o est o voltados para as quest es relacionadas efici ncia energ tica redu o do consumo de energia e sa de ocupacional atrav s de um maior conforto visual para os usu rios O avanco da microeletr nica e o surgimento da tecnologia LED permitiram que fossem desenvolvidos novos projetos relacionados automatizac o dos sistemas de iluminagao de ambientes al m de proporcionar um maior controle de recursos e gerenciamento de gastos desnecess rios Baseado nestas premissas este projeto objetivou desenvolver um sistema que controlasse automaticamente a ilumina o artificial de um laborat rio de sistemas t rmicos localizado na Pontificia Universidade Cat lica do Paran buscando manter os n veis necess rios de iluminamento e conforto visual para os usu rios atrav s do controle da intensidade luminosa de cada uma das lumin rias da sala aproveitando a iluminac o
52. de merc rio que transformam apenas 15 da energia em luz vis vel sendo utilizadas normalmente para ilumina o externa COSTA 2006 Outro grande passo na produ o de l mpadas surgiu com a descoberta da tecnologia LED 2 3 TECNOLOGIA LED Considerada uma tecnologia emergente no campo da ilumina o as l mpadas de estado s lido do tipo LED v m se destacando pelas in meras vantagens que apresentam em rela o s tradicionais l mpadas incandescentes e fluorescentes Por apresentarem grande efici ncia cerca de 80 a 90 mais eficientes do que as l mpadas incandescentes possu rem uma maior durabilidade em torno de 8 a 10 anos e grande rigidez HART 2005 esta tecnologia demonstra um forte direcionamento sustentabilidade e inova o ALMEIDA 2012 Avan os no estudo desta tecnologia possibilitaram a cria o da luz branca que tem a capacidade de substituir as luzes fluorescentes muito utilizadas atualmente no mercado de ilumina o HART 2005 2 4 CONSERVA O DA ENERGIA Muito tem se falado em rela o a programas de conscientiza o e combate ao desperd cio de energia el trica no pa s A partir do ano de 2000 foram criadas legisla es espec ficas referentes a investimentos e pesquisas na rea de efici ncia energ tica LEITE 2013 24 Em 17 de outubro de 2001 foi aprovada a lei 10295 que trata da quest o da efici ncia energ tica que entre outras coisas fixa ndices m ximos de consumo de
53. determinados equivalentes a cada bit da palavra digital Inicialmente a tens o comparada com um valor que equivale metade do valor m ximo Se o valor de entrada for maior o bit mais significativo da palavra ativado e a tens o comparada com um valor equivalente a 3 4 do valor m ximo Se o valor for maior o segundo bit ativado caso contr rio o bit mant m se em zero e assim sucessivamente at que todos os bits da palavra sejam calculados Este m todo mais r pido do que os m todos por contagem FLOYD 2006 2 5 3 M dulo EUSART Para a comunica o entre dispositivos o microcontrolador disp e de um m dulo de comunica o serial integrado chamado de EUSART que vem do ingl s Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter e significa m dulo universal avan ado de transmiss o e recep o s ncrona e ass ncrona Com ele poss vel estabelecer facilmente a comunica o uma vez que este m dulo possui buffers onde s o escritas as informa es e o tr fego tratado diretamente pelo circuito interno do m dulo SOUSA 2010 28 2 6 CIRCUITOS DE POT NCIA Para Motto 1977 a eletr nica de pot ncia surgiu da necessidade de transformar corrente alternada CA em corrente cont nua CC e vice versa Por m com o surgimento dos dispositivos de pot ncia de estado s lido que permitem o chaveamento de sinais em altas frequ ncias este conceito foi ampliado para aplica es em que se
54. e 67 5 IMPLANTA O DO PROJETO NO LST 2 Conclu do o desenvolvimento do projeto e os testes iniciais em bancada a etapa seguinte foi a implantac o definitiva do projeto A Figura 27 mostra o conjunto completo de m dulos preparados para serem instalados no LST 2 Figura 27 Conjunto de m dulos que formam o projeto Fonte Autoria pr pria Para que fosse poss vel a instalac o do projeto foram necess rias algumas altera es e adapta es nas lumin rias existentes no LST 2 Para isto contou se com a aprovac o e o apoio do respons vel pelo laborat rio o professor Dr Nathan Mendes 5 1 PREPARA O DAS L MPADAS Da mesma forma como foi feito durante os testes preliminares em bancada cada uma das l mpadas existentes no laborat rio teve que ser desmontada para a retirada do driver original que n o permitia a dimeriza o 68 Com a retirada dos drivers a placa de LEDs passou a exigir que os terminais das l mpadas tivessem que ser polarizados uma vez que as l mpadas deixaram de ter alimentac o CA e passaram a receber tens o cont nua de 36 5 V 5 2 INSTALAC O DOS M DULOS DE CONTROLE O m dulo de controle da lumin ria foi simplesmente colocado na parte superior da lumin ria sem que fosse necess ria sua fixac o Para a instalac o do conjunto contendo os sensores de presenca e luminosidade foi utilizada fita dupla face de forma que o m dulo fosse fixado na lateral de cada lumin ria conforme mostr
55. e processos l gicos Uma definic o simples de microcontroladores pode ser dada como a combinac o dos recursos fundamentais de um microcomputador ou seja uma unidade central de processamento CPU mem rias e recursos de entrada e sa da compactados em um nico circuito integrado P REZ amp ARENY 2007 Ensina Huang 2005 que um microcontrolador formado basicamente pelos seguintes componentes 25 CPU Mem rias Osciladores e Temporizadores Moduladores por largura de pulso Conversores anal gico digitais Conversores digital anal gicos Interfaces de entrada e sa da Interfaces de comunicac o seriais s ncronas e ass ncronas Controlador de acesso direto mem ria A Figura 1 mostra um exemplo de diagrama em blocos da estrutura de um microcontrolador Oscillator a USART EO ET SEM Internal ime 1 descr Program Memory 8K 1 2 C f U Converter PWM Vref Interrupts WDT b Vo Ports 25mA 3d Power Suppiyam Port A Port B Port C Port D Port E 2 5 5V RESET Figura 1 Diagrama em blocos de um microcontrolador Fonte Adaptado de Verle 2008 As principais fun es do microcontrolador que foi utilizado neste projeto ser o descritas nas sec es a seguir 26 2 5 1 PWM A sigla PWM tem sua origem no ingl s e significa modulac o por largura de pulso Trata se de uma onda quadrada de frequ ncia consta
56. eio da tarde Data e hora da medic o 30 07 2014 s 15h30min Condic o Clim tica tempo parcialmente nublado poucas nuvens e Cortinas abertas Para garantir a qualidade na realizac o das medic es dos n veis de iluminamento e n o inserir vari veis que pudessem comprometer os resultados foram realizadas tr s medi es utilizando o mesmo lux metro utilizado nas medi es iniciais em intervalos de 10 minutos entre cada conjunto de medidas Os resultados obtidos est o listados na Tabela 6 74 Tabela 6 N veis finais de iluminamento Local Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Ponto 1 341 LUX 340 LUX 342 LUX 341 LUX Ponto 2 295 LUX 301 LUX 316 LUX 304 LUX Ponto 3 305 LUX 304 LUX 311 LUX 307 LUX Ponto 4 322 LUX 324 LUX 325 LUX 324 LUX Ponto 5 299 LUX 313 LUX 312 LUX 308 LUX Ponto 6 305 LUX 304 LUX 305 LUX 305 LUX Ponto 7 305 LUX 307 LUX 306 LUX 306 LUX Ponto 8 263 LUX 263 LUX 272 LUX 266 LUX Ponto 9 289 LUX 303 LUX 303 LUX 298 LUX Fonte Autoria pr pria Da mesma forma para medir a corrente consumida pelo sistema foi utilizado o mesmo alicate amper metro das medi es iniciais A Figura 32 mostra o posicionamento do alicate amper metro durante a coleta de dados Figura 32 Medi o de corrente final Fonte Autoria pr pria Na Tabela 7 podem ser observados os dados das correntes medidas e os respectivos c lculos das pot ncias consumidas Lembrando que do valor medido pelo alicate amper metr
57. elocidades menores do que na comunicac o paralela com uma menor utilizac o de meios de transmiss o e uma melhor imunidade a ruidos FRENZEL 2008 29 2 7 1 Comunicac o Serial Na comunicac o serial a informac o a ser transmitida fracionada em pequenas partes bits que s o enviadas ao equipamento receptor uma ap s a outra em s rie da a denominac o de comunicac o serial Para tal os microcontroladores j possuem incorporados s suas funcionalidades o m dulo EUSART que faz o tratamento da comunicac o serial SOUSA 2010 Alerta Verle 2008 que uma EUSART tamb m conhecida como SCI Serial Communications Interface pode ser utilizada no modo s ncrono ou ass ncrono O m dulo s ncrono utilizado para troca de dados entre perif ricos tais como conversores anal gico digitais conversores digital anal gicos CDA e mem rias O modo ass ncrono mais utilizado para comunicac o entre computadores e pode ser utilizado tamb m para acesso a outros tipos de sistemas Tal modo de comunicac o tem duas linhas de dados sendo uma de transmiss o TX e outra de recep o RX caracterizando desta forma um modo full duplex Como o intervalo de tempo de cada bit configurado previamente o sincronismo de tempo comeca com o primeiro bitindicando a transmiss o de dados Tal bit chamado de start bit SOUSA 2010 Uma vez estabelecido o sincronismo o transmissor envia 8 bits de dados e o receptor aguarda o t
58. em se os valores dos cinco conjuntos das lumin rias com o valor da IHM chegou se a um investimento total de R 812 12 oitocentos e doze reais e doze centavos 82 8 CONSIDERAC ES FINAIS Durante a execuc o deste projeto ficou evidente que a implantac o de um sistema de controle automatizado para ilumina o contribui significativamente para a reduc o do consumo de energia al m da utilizac o da tecnologia LED Ao ser executada a coleta inicial de dados para efeito de comparac o ao final da implantac o do projeto observou se que a sensibilidade relacionada s medic es dos n veis de iluminamento foi um fator bastante cr tico que chamou a atenc o uma vez que um pequeno deslocamento do lux metro apresentava varia es consider veis nos valores medidos A presen a de obst culos ou pessoas nas proximidades dos pontos de medic o tamb m influenciava de forma bastante significativa o que justifica os percentuais de toler ncia obtidos ao final do projeto em relac o ao valor esperado de 300 LUX Uma das grandes dificuldades encontradas ao longo do projeto e que comprometeu o cronograma foi o fato dos drivers das l mpadas existentes no LST 2 n o permitirem a dimeriza o fazendo com que fosse necess rio o desenvolvimento de um driver pr prio Uma solu o seria substituir todas as l mpadas por similares que permitissem a dimeriza o em corrente alternada o que facilitaria muito o desenvolvimento do projeto Por
59. empo necess rio para coletar os dados recebidos Finalmente enviado um bit com n vel l gico alto denominado stop bit para indicar o final da transmiss o A Figura 3 mostra o pacote de dados enviado atrav s da comunicac o serial BITO BIT7 DADO 8 BITS PR XIMA TRANSMISS O TX TRANSMISSAQ A A A A RECEPCAO RX AMOSTRAGEM DE BIT 1001011 0 0b01101001 Figura 3 Pacote de dados Fonte Sousa 2010 30 2 7 2 Comunicac o Sem Fio Segundo Baker 2003 os dois meios de comunicag es sem fio mais populares s o o infravermelho IR e a r dio frequ ncia RF Para decidir qual dos sistemas deve ser utilizado necess rio levar em considerac o o custo a facilidade de utilizac o e a dist ncia entre os dispositivos A comunicac o IR Infrared mais indicada para curtas dist ncias e velocidades de transfer ncia de dados baixas e m dias enquanto que a comunicac o por RF se propaga quase que instantaneamente em alta velocidade alcan ando longas dist ncias FRENZEL 2008 2 7 3 Protocolos de Comunica o Ensina Soares 2008 que na ci ncia da computa o um protocolo uma conven o que controla e possibilita uma conex o comunica o e transfer ncia de dados entre dois sistemas computacionais De maneira simples um protocolo pode ser definido como as regras que governam a sintaxe sem ntica e sincroniza o da comunica o Os protocolos
60. entador professor Dr Jorge Assade Leludak pela oportunidade que nos foi dada em dar continuidade aos estudos relacionados ao projeto proposto em sua tese de doutorado o que nos permitiu a realizac o deste trabalho Agradecemos tamb m por toda a dedicac o e apoio que nos foi dado durante a orientac o do trabalho Queremos deixar um agradecimento especial aos professores Dr J lio Cesar Nitsch e Me Guilherme Luiz Moritz que embora n o estivessem diretamente ligados ao projeto nos atenderam prontamente quando foram questionados com relac o s dificuldades encontradas na execuc o do projeto Agradecemos ao professor Dr Walter Denis Cruz Sanchez por ter nos disponibilizado in meras vezes o laborat rio de sua responsabilidade para que pud ssemos realizar testes preliminares em bancada do nosso prot tipo N o podemos deixar de agradecer ao professor Dr Nathan Mendes respons vel pelo laborat rio de sistemas t rmicos da Pontificia Universidade Cat lica do Paran pela disponibilidade em nos auxiliar com informacdes e equipamentos necess rios para a instalac o do projeto nas depend ncias do laborat rio Agradecemos tamb m aos professores Dr Amauri Amorim Assef e Ma Ros ngela Winter que compuseram a banca avaliadora pelas observac es e cr ticas construtivas que nos foram passadas durante o desenvolvimento do trabalho as quais nos fizeram crescer como graduandos e futuros profissionais Finalmente deixamos um agrade
61. es descobriram que era poss vel produzir luz a partir da passagem da corrente el trica atrav s de gazes O problema que essa descoberta gerava energia em forma de raios ultravioletas que sensibilizam apenas uma pequena por o da retina Posteriormente foram adicionados s l mpadas p s fluorescentes que transformam os raios ultravioletas em luz vis vel atrav s da combina o de compostos qu micos surgindo desta maneira as l mpadas fluorescentes BERNARDO 2007 A grande vantagem deste tipo de l mpada est relacionada com a efic cia energ tica ou seja um aumento significativo na quantidade de l mens produzidos por watt Enquanto uma l mpada incandescente fornecia aproximadamente 5 a 20 l mens por watt as l mpadas fluorescentes passaram a fornecer valores em torno de 30 a 95 l mens por watt Por m com o surgimento das l mpadas fluorescentes houve uma perda em rela o ao espectro de cores produzido uma vez que estas l mpadas n o produzem as cores com a mesma qualidade que as l mpadas incandescentes e obviamente o sol Desta forma o uso das l mpadas 23 fluorescentes ficou restrito a ambientes industriais ou comerciais BAUER WESTFALL amp DIAS 2012 Outros tipos de l mpadas acabaram surgindo ao longo dos tempos por m por apresentaram menores rendimentos ou custos mais elevados passaram a ser utilizadas em aplica es espec ficas Este o caso das l mpadas de alta press o como as de vapor
62. frontal processa as informa es e fornece os sinais necess rios para que sejam executadas as fun es solicitadas e mostradas no display as respectivas informa es A Figura 18 mostra o diagrama el trico da IHM cujos detalhes podem ser vistos no AP NDICE G e formado por um microcontrolador um display de cristal l quido bot es de entrada de sinal e o circuito de transmiss o sem fio Date 17 Jul 201 Ree SX ercchema 2811 07 08 BR 3020 cade ij 17T I 1 Figura 18 Diagrama el trico da interface humano m quina Fonte Autoria pr pria Com base no diagrama el trico foi elaborada a placa definitiva da IHM e o seu respectivo painel frontal como podem ser observados nas Figuras 19 e 20 respectivamente 57 Figura 19 Placas da interface humano m quina Fonte Autoria pr pria Figura 20 Painel frontal da IHM Fonte Autoria pr pria Uma vez definido o hardware foi necess rio definir quais seriam as telas a serem mostradas no display bem como a sequ ncia de comandos poss veis de serem inseridos pelo usu rio atrav s dos bot es dispon veis no painel frontal da IHM 58 Para facilitar a opera o do sistema foram separados por n veis hier rquicos de acesso os comandos relativos operac o e configurac o do sistema Sendo que para o n vel de usu rio os com
63. gem N o Aplic vel no Modo Usu rio mostrada no display cano e Pressionar a tecla lt e verificar se a mensagem N o Aplic vel no Modo Usu rio mostrada no e Pressionar a tecla ok e verificar se a mensagem N o Aplic vel no Modo Usuario mostrada no display ososssosossiosooosososooososasosasosasanasanaiocasados e Pressionar a tecla conf e verificar que a mensagem Senha _ _ dever ser mostrada no display Pressione conf novamente para retornar a tela az EEE E E A a a e Pressionar novamente a tecla conf e ao ser mostrada a mensagem Senha _ selecionar um valor qualquer para cada d gito da senha atrav s das teclas v ou Para passar ao pr ximo d gito utilizar as teclas gt ou lt Ao final de todos os d gitos confirmar com a tecla ok e verificar se a mensagem 96 Senha Inv lida apresentada no display Ap s 2 segundos o sistema deve a A aN AEN NE PME e testar o funcionamento dos sensores de presen a colocar o sistema em um dos modos liga autom tico ou projec o e manter a sala sem nenhum movimento por um per odo igual ou superior ao configurado para desligamento do sistema Todas as lumin rias devem apagar por completo e Com as lumin rias desligadas atrav s dos sensores retornar a sala e verificar se o sistema acende automaticamente as lumin rias de acordo com o modo operacion
64. hus modulates the output current of the PIR detector The spectral sensitivity of the sensor is controlled by the optical transfer characteristics of the window in the case and has been optimized to pick up radiation of the human body Applications alarm systems consumer electronics human body detection automatic switches Operating Conditions Operating Temperature 20 C to 70 C Storage Temperature 30 C to 80 C Operating Voltage 3to10V at Rs 47 kQ Electrical and Optical Characteristics at 25C Circuit Configuration Three terminal sensor with source follower Appearance TO 5 metal case with hermetic seal Output balance between elements 15 max at 1 Hz Spectral Response determined by filter Filter Substrate Silicon Transmission gt 70 average in 7 14 um range Cut on wavelength 5 0 0 5 um at 596 T abs Test Conditions VDD 5 0 V Tamb 25 C unless otherwise noted Symbol Min Typ Max Unit Note Idd 0 2 0 5 mA supply current 1 VSSA 3 6 4 44 referenced to VDD IvssA 2 0 mA sink capability VREF 3 6 4 44 VREF VDD VSSA 7 4 99 1 2 PIR SENSOR RE 200B 106 Dimensions unit mm Top View Element Base View PCD 5 08 Circuit Configuration NY 1 1 Drain L_ _ 2 Source Inl im 1818 VA gt Oo R 3 Ground 7 4 99 Side View 9 26 0 2 8 30 0 2
65. icativa no orcamento de uma instituic o principalmente em se tratando de uma instituic o de ensino particular KRAUSE 2002 este trabalho pretende contribuir de forma significativa na reduc o dos custos com iluminac o em um laborat rio de pesquisa localizado nas depend ncias da Pontif cia Universidade Cat lica do Paran PUC PR Com a implanta o deste projeto pretende se manter os indices de iluminamento utilizando a mesma estrutura existente por m reduzindo o consumo de energia el trica atrav s de uma compensac o da luz artificial permitindo o melhor aproveitamento da luz natural sem desperd cios 1 2 PROBLEMAS E PREMISSAS A partir de uma an lise inicial do local e sabendo que a ideia principal do projeto reduzir o consumo de energia e proporcionar maior comodidade aos usu rios do laborat rio surge a seguinte pergunta Como desenvolver um projeto que permita minimizar os gastos com iluminac o no laborat rio de sistemas t rmicos LST 2 da Pontif cia 16 Universidade Cat lica do Paran PUC PR de forma que n o comprometa os n veis de iluminamento e conforto visual dos usu rios Decorrentes desta quest o notam se grandes desperd cios de energia principalmente em hor rios em que o laborat rio n o est em uso O esquecimento de l mpadas acesas e o uso de ilumina o artificial durante o dia sao alguns dos fatores que influenciam diretamente no desperd cio de energia Outro fator significat
66. ico 100 nF 3 R 0 10 R 0 30 Capacitor eletrol tico 1 uF x 50 V 1 R 0 10 R 0 10 Capacitor eletrol tico 220 uF x 50 V 3 R 0 10 R 0 30 Capacitor eletrol tico 1000 uF x 100 V 1 R 4 00 R 4 00 Capacitor eletrol tico 1000 x 50 V 1 R 1 50 R 1 50 Capacitor eletrol tico 1 F 2 R 5 00 R 10 00 M dulo receptor de RF 1 R 3 09 R 3 09 M dulo transmissor de RF 1 R 3 09 R 3 09 81 Conector 5 x 2 vias 1 R 0 50 R 0 50 Diodo 1N4007 1 R 0 10 R 0 10 Diodo 1N4148 1 R 0 10 R 0 10 Diodo zener 1N4735 1 R 1 00 R 1 00 Diodo zener 1N4743 1 R 1 00 R 1 00 Diodo zener 1N4745 1 R 1 00 R 1 00 LED vermelho 3 mm 1 R 0 10 R 0 10 Ponte retificadora RS407 1 R 3 50 R 3 50 Chave DIP 4 posi es 1 R 1 80 R 1 80 Microcontrolador PIC 18F4550 1 R 25 90 R 25 90 Soquete 40 pinos 1 R 2 30 R 2 30 Transistor IRFZ48N 1 R 2 00 R 2 00 Transistor BC548 1 R 0 10 R 0 10 Fototransistor OPL155PTXC 1 R 0 10 R 0 10 Sensor RE200B 1 R 11 49 R 11 49 Regulador 7805 1 R 0 85 R 0 85 Regulador 7812 1 R 0 85 R 0 85 Regulador LM317 1 R 0 85 R 0 85 Fus vel 0 75 A 1 R 0 10 R 0 10 Porta fus vel 1 R 0 65 R 0 65 Varistor SO7K150 1 R 0 70 R 0 70 Cristal 20 MHz 1 R 1 00 R 1 00 Perfil de Aluminio metro 0 3 R 29 17 R 8 75 Antena 2 R 1 00 R 2 00 Transformador 1 R 37 50 R 37 50 Suportes parafusos e fios 1 R 5 00 R 5 00 Caixa pl stica 1 R 2 60 R 2 60 Total R 138 84 Fonte Autoria pr pria Ao final do projeto ao somar
67. ido 47 A M T 48 3 4 4 Meio de TANS MISSAO sta these ed sangeet 48 3 4 5 Protocolo de GomutilQae 30 2 o ipi as 48 3 4 6 Detec o de EMOS aces o e de dis E as 51 4 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 52 4 1 COLETA DE DADOS INICIAIS 52 4 2 PROJETO DA PLACA DE CONTROLE DAS LUMINARIAS 54 4 3 DESENVOLVIMENTO E TESTES DA RM iati uenerit ua 56 4 4 TESTES DE COMUNICA O ui bas 58 4 5 TESTES DE DIMERIZA O soria 59 4 6 PROGRAMA O DOS SENSORES 63 4 7 TESTES DE COMUNICA O SEM FIO citet peido casa Guida gaga as 64 4 8 IMPLEMENTA O DO SOFTWARE nie 65 4 9 TRATAMENTO ERRO Sii AS 65 5 IMPLANTAGAO DO PROJETO NO LST 2 nee 67 5 1 PREPARA O DAS L MPADAS repost accu eos etre rope 67 5 2 INSTALA O DOS M DULOS DE CONTROLE 68 5 3 INSTALA O DA IHM 69 5 4 TESTES E AJUSTES NECESSARIOS 00 70 5 4 1 Ajuste de Luminosidade esses 70 5 4 2 ESTES d Siste apies are e spirits 71 5 5 TESTE ACEITA O FINAL s TAFE add 72 6 DADOS COMPARATIVOS 73 6 1 GOLETA DE DADOS FINAIS corar sas ariana ara 73 6 2 ANALISE COMPARATIVA DOS DADOS 77 7 CUST
68. ing the energy usage To develop the project specific modules of microcontrollers were used whose concept is based on pulse width modulation PWM and aims to control the average voltage applied to the LED lamps The automatic voltage adjustment is based on light sensors installed in each luminaire To prevent lamps being lit unnecessarily in the absence of people movement sensors turn off the laboratory light after a preset time For administrators and users have access to commands settings and information of the system the project provides for an human machine interface HMI that communicates with the installed modules in each luminaire using a radio frequency and wireless communication Knowing that eventually the laboratory is used as a classroom a preset configuration was designed to have an intelligent lighting in the laboratory Lamps that are closer to the projector screen are less lit and moving away from the screen the luminance level increases gradually As the main objective of the project is the reduction of energy consumption were provided comparative studies of energy expenses and luminance levels of the laboratory before and after the implementation of the system which showed a reduction of approximately 22 28 in energy consumption without reducing the ergonomic working conditions Keywords LED lighting Automatic control Microcontroller Presence Sensor Light Sensor LISTA DE FIGURAS Figura 1 Diagrama em blocos de
69. io Finalmente o trabalho mostrou que nem sempre o que se aprende em sala de aula pode ser aplicado diretamente na pr tica pois influ ncias externas que s o desconsideradas na teoria causam diversos problemas que devem ser sanados ao longo do desenvolvimento de um projeto 84 REFER NCIAS AG NCIA NACIONAL DE ENERGIA EL TRICA Atlas de energia el trica do Brasil Bras lia ANEEL 2002 153p ALMEIDA Fernando Desenvolvimento sustent vel 2012 2050 vis es rumos e contradi es Rio de Janeiro Elsevier 2012 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR ISO CIE 8995 1 ilumina o de ambientes de trabalho parte 1 interior S o Paulo 2018 BAKER Bonnie C Wireless communication using the IrDA standard protocol Microchip Technology Inc 2008 BAUER Wolfgang WESTFALL Gary D DIAS Helio F sica para universit rios eletricidade e magnetismo S o Paulo Editora Bookman 2012 BERNARDO Lu s Miguel Hist ria da luz e das cores 1 ed Porto Editora Universidade do Porto 2007 BOLTON Willian Mecatr nica uma abordagem multidisciplinar 4 ed S o Paulo Editora Bookman 2008 BRANDIMILLER Primo A O corpo no trabalho guia de conforto e sa de para quem trabalha em microcomputadores 2 ed S o Paulo Editora SENAC 1997 BUDZIER Helmut GERLACH Gerald Thermal infrared sensor theory optimisation and practice John Wiley amp Sons Ltd 2011 CARISSIMI Alexandre da Silva Redes de c
70. is de iluminamento do laborat rio antes e depois da implanta o do sistema que mostraram uma redu o de aproximadamente 22 28 no consumo de energia sem diminuir as condi es ergom tricas de trabalho Palavras chave Efici ncia energ tica lluminac o a LED Controle autom tico Microcontrolador Sensores ABSTRACT SILVA Maur cio Goncalves da TASCHETTO Rodrigo Lacerda Design of an automatic artificial lighting control system based on natural light to reduce energy consumption 2014 109 f Trabalho de conclus o de curso Graduac o em Engenharia de Controle e Automac o Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 2014 Nowadays several studies in the lighting systems are related to energy efficiency energy savings and ergonomic health The last one related to workers visual comfort Advances in microelectronic field and the use of LED technology allowed the development of new projects related to intelligent lighting control systems These systems provide a fully control of resources avoiding unnecessary expenses In the work presented in this paper was projected an automatic system that controls the lightening of a thermal laboratory located at Pontif cia Universidade Cat lica in the Parana State Brazil The system provides the necessary level of lightening and visual comfort for the workers controlling the light intensity of each luminaire in the room The system also takes advantage of the daylight reduc
71. ivo o fato das lumin rias n o possu rem um controle linear de luminosidade permitindo aos usu rios apenas ligar ou desligar as l mpadas independente da quantidade de luz natural dispon vel durante o per odo de uso do laborat rio Quanto aos n veis de iluminamento se for considerada a soma das parcelas de luz natural com a luz artificial dispon vel atualmente no laborat rio fica f cil entender que haver varia es indesej veis destes n veis dependendo dos hor rios ou condi es clim ticas Com a implanta o do projeto de controle proposto por este trabalho tanto o problema de desperd cio de energia quanto a varia o de luminosidade foram corrigidos proporcionando uma maior economia e comodidade aos usu rios do laborat rio 1 3 OBJETIVOS 1 3 1 Objetivo Geral Desenvolver um sistema de controle autom tico de compensa o de luz artificial utilizando lumin rias de LED para reduzir o consumo de energia el trica aproveitando a ilumina o natural incidente no ambiente 17 1 3 2 Objetivos Espec ficos o Identificar as necessidades e realizar um estudo bibliogr fico dos conceitos necess rios para o desenvolvimento do projeto Fazer o levantamento manual das condi es atuais do laborat rio e dos dados de iluminamento utilizando instrumento de medi o apropriado em hor rios e pontos espec ficos cujos dados foram utilizados posteriormente como base para estudos comparativos da efici
72. ivo dos dados obtidos e analisar os resultados relacionados aos ndices de iluminamento e consumo de energia 18 Relacionar as conclusdes obtidas a implantac o do projeto 1 4 JUSTIFICATIVA Com o advento da tecnologia o apelo ecol gico e de sa de ocupacional sentiu se a necessidade de um controle autom tico de ambientes Na atual conjuntura n o mais conceb vel desperd cio de energia pois est cada vez mais dif cil e cara a produc o da mesma cuja demanda est aumentando cada vez mais devido ao acelerado crescimento de pessoas que tem a necessidade de acess la Com o surgimento da microeletr nica fica cada vez mais din mico o gerenciamento de recursos e muito mais f cil o controle de gastos desnecess rios al m de proporcionar maior conforto ao ser humano que tem se tornado cada vez mais exigente Na proposta deste trabalho sugere se um controle de luminosidade de ambientes de forma automatizada para produzir maior conforto s pessoas que utilizam tais ambientes buscando reduzir o desperd cio de energia quando nenhuma pessoa est presente no local al m da compensac o de luminosidade conforme a necessidade se altera no decorrer do dia 1 5 PROCEDIMENTOS METODOL GICOS Inicialmente foram verificados estudos passados que remetem ao tema do trabalho De posse destes conhecimentos foi realizado o levantamento das caracter sticas do local para verificar as especificidades do problema em quest o
73. kHz Fail Safe Clock Monitor Allows for safe shutdown if any clock stops Pictar2ss0 32K 206 256 24 39 20 Ne Y Y Picrarasss 12288 256 18 m ves Y Y 2 ictaraseo sax 2 35 12 m ves Y Y 1 121 5 8 2003 Microchip Technology Inc Advance Information DS39817A page 1 PIC18F2455 2550 4455 4550 108 Pin Diagrams 28 Pin SDIP SOIC RA4 TOCKICIOUT RASIAN4 SS LVDIN C20UT gt OSCUCLKIURAT gt L OSC2CLKORAs L 10 RCOIT1OSO T13CKI 11 RC1 TIOSUCCP2 UOE 12 RC2 CCP1 13 40 Pin PDIP MCLRIVEP RE3 e 1 RAD ANO RAT AN1 RAZ AN2 VREF ICVREF RAWANSIVRES RASITOCKIICIOUT RAS ANA SSILVDINIC2OUT RED CK1SPP ANS RE1 CK2SPP ANE REZ OESPP ANT RCO T10SO T13CKI RC1 TTOSI CCP2 UOE RC2 CCP1 P1A RDOISPPO RD1 SPP1 Note Pinouts are subject to change Assignment of this feature is dependent on device configuration PIC18F4455 PIC18F4550 RB7 KBIS PGD RB6 KBIZ2 PGC RBS KBIT PGM RBA ANTT KBIO RCV gt RB3 ANSICCP2 VPO gt RB2 ANS INT2 VMO REI ANIDANTISCKISCL RB AN12 INTO SDI SDA voo Ves RCTIRXIDTISDO RC6 TX CK lt D ivP D VM e RB7 KBI3 PGD e RBE KBI2 PGC RBS KBIT PGM e RBA ANTI KBIQ CSSPP RB3 ANS CCP2 VPO RB2 ANE INT2 VMO
74. linhas por 16 caracteres Seguindo a ideia inicial do projeto de reduzir o consumo de energia optou se pelo modelo com backlight iluminac o de fundo e ilumina o a LED na cor azul 48 3 4 3 Teclado Para possibilitar a inserc o de dados na IHM foram utilizados bot es de simples contato que s o conectados s portas do microcontrolador atrav s de drivers e servem tanto para navegac o dos itens e visualizac o dos modos operacionais como para a alterac o dos dados de configurac o do sistema atrav s das funcdes pr definidas no projeto 3 4 4 Meio de Transmiss o A considerar os custos do projeto e procurando evitar que fosse necess rio alterar a estrutura do laborat rio para a passagem de novos cabeamentos o meio de transmiss o escolhido entre a IHM e os m dulos das lumin rias foi a comunicac o sem fio A troca de informac es entre transmissores e receptores feita por meio da comunicac o por r dio frequ ncia que s o impercept veis a olho nu e largamente utilizados na ind stria eletr nica mais precisamente em controles remotos como em port es eletr nicos e alarmes residenciais por exemplo 3 4 5 Protocolo de Comunica o O protocolo escolhido utiliza a comunicac o serial Tal tipo de comunicac o est especificada no item 2 7 1 O formato do pacote de dados a ser transmitido uma adaptac o do protocolo DALI Digital Addressable Lighting Interface sendo especificado com uma velocidade de tr
75. m como o objetivo era manter as caracter sticas f sicas do laborat rio optou se por utilizar as mesmas l mpadas A considerar os problemas encontrados durante os testes de comunica o sem fio concluiu se que para o perfeito funcionamento deste tipo de transmiss o necess rio um estudo criterioso das condi es em que o projeto ir funcionar As tentativas de uso de ferramentas como LEDs IR laser e RF mostraram que cada uma delas tem suas vantagens e desvantagens por m est o diretamente ligadas aplica o a que ser o utilizadas Outra limita o que foi percebida ao longo do projeto foi com rela o quantidade de recursos e mem ria dispon vel nos microcontroladores o que faz com que a escolha do mesmo exija um certo conhecimento pr vio do projeto como um todo Percebeu se ao longo dos testes que a parcela de contribui o da ilumina o natural para a redu o do consumo de energia foi menos significante do que o fato do sistema manter est vel o n vel de iluminamento em 300 LUX reduzindo a pot ncia aplicada s l mpadas Esta parcela possivelmente teria uma 83 contribuic o maior caso o laborat rio dispusesse de janelas maiores aproveitando uma quantidade maior de luz natural Relacionado proposta de reduc o de consumo de energia observou se ap s a implantac o do sistema quando utilizado o sistema no modo autom tico uma reduc o de 22 28 em comparac o com a instalac o original do laborat r
76. m todo ou ferramenta a ser utilizada est diretamente relacionada com o tamanho da placa a complexidade do circuito e a quantidade a ser produzida TOOLEY 2007 35 As placas com maior grau de complexidade e produc o em grande escala s o feitas atrav s de processos industriais onde normalmente s o utilizadas placas de fibra de vidro com uma ou mais camadas de cobre conhecidas como multicamadas Por m para confecc o de poucas unidades o mais comum utilizar m todos manuais de confecc o utilizando placas de fenolite e face simples TOOLEY 2007 Um dos m todos manuais que foi utilizado neste trabalho consiste em desenhar o circuito el trico em um programa espec fico gerar a partir do diagrama el trico o leiaute da placa imprimi lo em papel fotogr fico e transferi lo para a placa atrav s do aquecimento do papel que depositar a tinta sobre o cobre da placa Na sequ ncia a placa mergulhada em uma soluc o de percloreto de ferro que ir corroer as partes do cobre que n o foram cobertas pela tinta formando assim as trilhas Terminado o processo de corros o a placa limpa e furada com uma ferramenta espec fica A Figura 4 mostra uma placa sendo furada ap s o processo de corros o Figura 4 Placa de circuito impresso sendo furada Fonte Autoria pr pria Uma vez conclu do o processo de confecc o da placa basta inserir os componentes e sold los utilizando um ferro de solda 36 3 CARAC
77. natural com o intuito de reduzir o consumo de energia No desenvolvimento do projeto foram utilizados m dulos espec ficos de microcontroladores cujo conceito baseia se na modulac o por largura de pulso PWM tendo como finalidade controlar a tens o m dia aplicada s lampadas de LED Sensores de luminosidade instalados em cada uma das lumin rias fazem as medic es do n vel de iluminamento que servem como base para o ajuste autom tico Para evitar que as l mpadas fiquem acesas desnecessariamente na aus ncia de pessoas na sala sensores de presenca desligam a ilumina o ap s um tempo pr determinado Para que usu rios e administradores tenham acesso a comandos configura es e informa es do sistema o projeto previu uma interface humano m quina IHM que se comunica com os m dulos instalados em cada uma das lumin rias atrav s da comunicac o por r dio frequ ncia utilizando o meio de transmiss o sem fio Sabendo que eventualmente o laborat rio utilizado para ministrar cursos e palestras utilizando projetores foi previsto na IHM uma func o que controla o percentual de iluminamento de cada uma das lumin rias previamente programado fazendo com que as l mpadas que est o mais pr ximas da tela fiquem com menor luminosidade e a medida que se afasta da tela o nivel de iluminamento aumenta gradativamente Como o objetivo principal do projeto a reduc o do consumo de energia foram previstos estudos comparativos dos n ve
78. ncia do projeto Levantar os dados relativos ao consumo de energia das lumin rias como um todo e relacion los junto aos dados de iluminamento com o mesmo prop sito Definir os tipos de sensores e componentes necess rios o desenvolvimento do sistema de controle autom tico de ilumina o e projetar o sistema Montar uma placa de controle piloto similar s que foram utilizadas em cada uma das lumin rias e realizar os testes e ajustes necess rios em bancada o Desenvolver a interface humano m quina IHM e realizar testes de comunica o sem fio entre a IHM e as placas de controle Adaptar o programa dos microcontroladores para atender as caracter sticas de entrada do sistema como sensores de luminosidade presen a e monitoramento do consumo de corrente em cada uma das lumin rias Implementar na interface humano m quina as fun es relativas ao uso da sala Estas fung es definem se o sistema opera de forma manual ou autom tica os n veis de iluminamento para o modo projec o bem como o desligamento e acionamento do sistema atrav s dos sensores de presenca Desenvolver e montar as placas definitivas Instalar o sistema de forma definitiva Realizar novamente todas as medic es feitas no in cio do projeto utilizando os mesmos pontos e meios de capta o de dados utilizados anteriormente e relacion los para efeito comparativo da efici ncia do projeto Realizar estudo comparat
79. ncia h um aumento no consumo de energia que pode ser observado na Tabela 15 Como o objetivo do projeto fazer com que o sistema funcione no modo autom tico conclui se que a implantac o do mesmo torna se vi vel na quest o do consumo de energia 79 7 CUSTOS DO PROJETO Embora este item n o conste nos objetivos espec ficos do trabalho optou se por relacionar os custos envolvidos no projeto como forma de registrar os poss veis investimentos necess rios no caso de implantac o do projeto em um novo ambiente ou mesmo na ampliac o do sistema existente 7 1 CUSTO DA IHM Para a confecc o da IHM foi gasto no total o valor de R 117 92 cento e dezessete reais e noventa e dois centavos cujos componentes e seus respectivos valores est o descritos na Tabela 16 Tabela 16 Gastos com a IHM Componente Quantidade Unit rio Total Placa 15x15 2 R 3 10 R 6 20 Resistor 1 1 8 W 3 R 0 03 R 0 09 Resistor 10 1 8 W 11 R 0 03 R 0 33 Resistor 47 kQ 1 8 W 1 R 0 03 R 0 03 Resistor 150 kQ 1 8 W 1 R 0 03 R 0 03 Capacitor cer mico 15 pF 2 R 0 03 R 0 06 Capacitor cer mico 100 nF 1 R 0 03 R 0 03 Capacitor eletrol tico 1000 uF x 50 V 2 R 1 50 R 3 00 Capacitor eletrol tico 1 F 1 R 5 00 R 5 00 Conector 5 x 2 vias 1 R 0 50 R 0 50 Diodo 1N4007 4 R 0 10 R 0 40 Microcontrolador PIC 18F4550 1 R 25 90 R 25 90 Soquete 40 pinos 1 R 2 30 R 2 30 Transistor BC548 1 R 0 10 R 0 10 Regulador 7805 1 R
80. nte e largura de pulso vari vel SOUZA 2003 Na Figura 2 tem se a representac o de duas formas de ondas com mesma frequ ncia mas com larguras de pulsos diferentes Figura 2 Modulador por largura de pulso Fonte Autoria pr pria A tens o m dia de uma forma de onda dada por 1 Vide ven di 1 Onde T o per odo da forma de onda e V t a func o da tens o no tempo 2 5 2 Conversores Anal gico Digitais Um conversor anal gico digital CAD tem como fun o transformar um nivel de tens o aplicado sua entrada em uma palavra de n bits binary digits que normalmente utilizada para processamento do sinal por um microcomputador ou microcontrolador FRANKLIN POWELL amp NAEINI 2013 O processo de convers o de um sinal anal gico para o seu correspondente digital consiste em converter a cada tempo de amostragem o n vel de tens o da 27 entrada em um padr o de bits correspondente FRANKLIN POWELL 8 NAEINI 2013 Existem muitas t cnicas de convers o de sinais anal gicos em digitais por m as mais utilizadas s o as t cnicas baseadas em contagens ou por aproximac es sucessivas FLOYD 2006 Na t cnica de contagem ao ser aplicado um sinal na entrada do conversor inicia se uma contagem bin ria que ir cessar quando a palavra atingir a magnitude do sinal de entrada J na convers o por aproxima es sucessivas a tens o de entrada comparada sucessivamente com n veis pr
81. o valor calculado pelo receptor uma constante e n o o valor do CRC calculado pelo transmissor CARISSIMI 2009 Esse procedimento apesar de parecer complicado por envolver polin mios e aritm tica bin ria na verdade bastante simples pois esse c lculo facilmente implementado em hardware por uma s rie de portas ou exclusivo XOR o que aumenta a velocidade do processo de c lculo FOROUZAN 2007 Um detalhe no funcionamento do CRC a exist ncia de um acordo m tuo e o conhecimento do polin mio gerador entre as partes envolvidas na comunica o Para solucionar esse problema entra novamente a quest o da padroniza o definindo conjuntos conhecidos de polin mios geradores como por exemplo o CRC16 cyclic redundancy check 16 FOROUZAN 2007 A probabilidade de um erro ser detectado ocorre quando este erro resulta em um valor igual geradora ou um m ltiplo dela No caso do CRC16 isto ocorre uma nica vez somente quando o erro for igual geradora Portanto o c digo detecta todos os erros menos um o que gera uma possibilidade de detec o de erros de CARISSIMI 2009 2161 65535 2 5 65536 p 99 9985 3 32 2 8 DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SA DA Para que haja a troca de dados entre o meio externo e um microcontrolador necess rio o uso de dispositivos de entrada e sa da Tais dispositivos fazem a interface entre o sistema e o usu rio STALLINGS 2002 Os dispositivos de entrada e sa da p
82. o Alegre Editora Bookman 2008 HART Stuart L O capitalismo a encruzilhada as in meras oportunidades de neg cios na solu o dos problemas mais dif ceis do mundo Porto Alegre Editora Bookman 2005 HUANG Han Way PIC Microcontroller An introduction to software and hardware interfacing USA Thompson Delmar Learning 2005 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC 60929 AC supplied electronic ballasts for tubular fluorescent lamps performance requirements Geneva Switzerland International Electrotechnical Commission 2006 KRAUSE Cl udia Barroso Manual de pr dios eficientes em energia el trica Jos Luis Pitanga Maia coordenador Rio de Janeiro IBAM ELETROBRAS PROCEL 230p 2002 LEITE Ant nio Dias Efici ncia e desperd cio da energia no Brasil Rio de Janeiro Elsevier 2013 LELUDAK Jorge Assade Sistema energeticamente eficiente de iluminac o LED assistido por energia solar 2013 183 f Tese Doutorado em Engenharia Mec nica Pontificia Universidade Cat lica do Paran Curitiba 2013 MOTTO John William Introduction to solid state power electronics Powerex Inc 1977 NEVES Nelson Software and hardware used to work with Microchip PICs Microchip MPLab8 IDE Portugal nov 2007 Dispon vel em lt http botdream com oldsite blog 2007 11 16 Softwarehardware that ill use to work with microchip pics index html gt Acesso em 15 jun 2014 OTTEN Kim IrDA standard stack for microchip 16
83. o DALI sao de apenas oito bits Ao finalizar os testes ficou comprovado que toda a regi o poderia ser utilizada ou seja de 1 a 255 A Figura 16 mostra o diagrama el trico da primeira vers o da placa de controle das lumin rias composta por um retificador de onda completa um regulador de tens o os sensores de luminosidade e presenca o circuito digital com o microcontrolador e circuito de pot ncia Este diagrama pode ser visualizado de forma mais detalhada no AP NDICE F Size Al Date 7 mar 201 Revs MES a COR evcchems 1011 07 06 BZN 3020 ble i 171 I I x I I I Figura 16 Diagrama el trico da placa de controle das lumin rias V1 Fonte Autoria pr pria De posse do diagrama el trico foi desenvolvida a primeira vers o da placa de controle das lumin rias como mostra a Figura 17 Figura 17 Prot tipo placa de controle das lumin rias V1 Fonte Autoria pr pria 56 4 3 DESENVOLVIMENTO E TESTES DA IHM Uma vez conclu dos os testes iniciais com o microcontrolador foi desenvolvido o projeto da IHM cujas fun es s o o processamento central do sistema e a interface com os usu rios Atuando como mestre a IHM recebe os sinais vindos dos sensores localizados em cada uma das lumin rias ou os comandos gerados pelas teclas localizadas no painel
84. o da Figura 32 deve ser descontado o valor de 0 68 A referente corrente consumida pelas duas lumin rias da sala de controle que nao est o contempladas neste projeto 75 Tabela 7 Consumo final de energia Par metro Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Corrente 1 43 A 1 43 A 1 43 A 1 43 A Tens o 128 8 V 128 8 V 128 8 V 128 8 V Pot ncia 184 2 W 184 2 W 184 2 W 184 2 W Fonte Autoria pr pria Com a intenc o de confirmar a efici ncia do sistema de controle de luminosidade em situacdes diferentes das encontradas na coleta de dados iniciais foram realizadas mais duas coletas sendo a primeira em um dia chuvoso com as cortinas abertas e a segunda durante a noite A Tabela 8 mostra os dados de iluminamento e a Tabela 9 os dados referentes ao consumo de energia obtido no dia chuvoso Tabela 8 Niveis de iluminamento em dia chuvoso Local Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Ponto 1 310 LUX 307 LUX 312 LUX 309 LUX Ponto 2 295 LUX 302 LUX 289 LUX 295 LUX Ponto 3 315 LUX 309 LUX 310 LUX 311 LUX Ponto 4 306 LUX 304 LUX 302 LUX 304 LUX Ponto 5 303 LUX 308 LUX 301 LUX 304 LUX Ponto 6 311 LUX 304 LUX 309 LUX 308 LUX Ponto 7 261 LUX 274 LUX 265 LUX 266 LUX Ponto 8 270 LUX 285 LUX 277 LUX 277 LUX Ponto 9 299 LUX 303 LUX 307 LUX 303 LUX Fonte Autoria propria Tabela 9 Consumo de energia em dia chuvoso Par metro Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Corrente 1 5 A 1 5 A 1 5 A 1 5 A Tens o 128 8 V 128 8 V 128
85. o de ajuste na placa do comparador Figura 31 Ajuste de luminosidade Fonte Autoria pr pria Conclu dos os ajustes o sistema foi colocado no modo autom tico para que fosse poss vel iniciar os testes finais do projeto 5 4 2 Testes do sistema Ap s a conclus o da montagem e realizados os ajustes necess rios foi realizada uma bateria de testes que englobam todas as fun es poss veis do sistema garantindo o seu perfeito funcionamento Para que fosse feita uma sequ ncia l gica de testes foi criado um documento chamado TAF teste de aceitac o final dispon vel no AP NDICE E Em resumo os testes realizados foram Verificac o inicial ao ligar sistema Testes de navegac o verificac o dos dados no modo operador Teste do modo operacional liga Teste do modo operacional desliga 72 Teste do modo operacional projec o Teste do modo operacional autom tico com aux lio do luximetro em situa es adversas como dia e noite Altera o das configura es no modo administrador e an lise das consequentes mudan as no funcionamento do sistema Teste do funcionamento dos sensores de presenca Alterac o da senha do administrador Verificac o dos dados alterados 5 5 TESTE DE ACEITA O FINAL TAF Uma vez terminados todos os testes e ajustes realizados pela equipe de projeto foi convidado o professor Dr Nathan Mendes respons vel pelo LST 2 para
86. odem ser classificados em tr s grupos distintos STALLINGS 2002 Dispositivos de comunica o com o usu rio Dispositivos de comunicac o com outros equipamentos Dispositivos remotos de comunica o Em uma comunica o entre o processador e os dispositivos de entrada e sa da trafegam v rios tipos de sinais como dados controle e estado Os dispositivos mais comuns s o sensores atuadores indicadores e interfaces de comunica o PARHAMI 2011 2 8 1 Sensores de Presen a Os sensores de presen a s o sensores infravermelhos passivos tamb m conhecidos como PIR Passive Infrared Sensor formados por dois elementos ativos de material piroel trico dispostos em s rie opostos um ao outro que s o capazes de gerar eletricidade a partir do aquecimento quando sujeitos a radia o infravermelha A pequena carga el trica produzida semelhante carga criada quando a luz vis vel atinge uma c lula solar REPAS 2008 Mesmo a percep o de pequenas mudan as de temperatura no ambiente geram tens es suficientes para serem aplicadas entrada de um circuito amplificador que aumenta o pequeno sinal gerado e alimenta um comparador diferencial que altera a sa da do sensor REPAS 2008 A alta sensibilidade deste tipo de sensor pode gerar ativa es indesejadas e para evitar estas falsas ativa es s o inseridos na frente do sensor filtros de ondas 33 infravermelhas com comprimentos de onda em torno de
87. odes and I Idle mode currents down to 5 8 uA typical Master and Slave modes Sleep current down to 0 1 uA typical 10 bit up to 13 channels Analog to Digital Converter Timer oscillator 1 1 pA typical 32 kHz 2V module A D with programmable acquisition time Watchdog Timer 2 1 uA typical Dual analog comparators with input multiplexing Special Microcontroller Features Flexible Oscillator Structure C compiler optimized architecture with optional Five Crystal modes including High Precision PLL extended instruction set for USB 100 000 erase write cycle Enhanced Flash Two External RC modes up to 4 MHz program memory typical Two External Clock modes up to 40 MHz 1 000 000 erase write cycle data EEPROM Internal oscillator block memory typical Flash data EEPROM retention gt 40 years Self programmable under software control Priority levels for interrupts 8 x 8 Single Cycle Hardware Multiplier Extended Watchdog Timer WDT Programmable period from 41 ms to 131s Programmable Code Protection Single supply 5V In Circuit Serial Programming ICSP via two pins In Circuit Debug ICD via two pins Wide operating voltage range 2 0V to 5 5V Memory Damene E E 10bit CCP BST i 8 16 bit eh ae eyes nte AA 8 user selectable frequencies from 31 kHz to 8 MHz User tunable to compensate for frequency drift Secondary oscillator using Timer1 32
88. omputadores s rie livros did ticos inform tica UFRGS vol 20 Porto Alegre Editora Bookman 2009 CAVALIERO Carla Kazue Nakao Gera o de energia el trica As novas regulamenta es para as fontes renov veis alternativas Artigo Planejamento de sistemas energ ticos Faculdade de engenharia mec nica Unicamp Campinas 8f 2008 CONDE Concepci n P rez Sensores pticos Val ncia Universidade de Val ncia 1996 COSTA Gilberto Jos Corr a da Ilumina o econ mica c lculo e avalia o 4 ed Porto Alegre EIPURS 2006 DIAS Rubens Alves MATTOS Cristiano Rodrigues de BALESTIERI Jos Ant nio Perella Uso Racional da Energia ensino e cidadania S o Paulo Editora UNESP 2006 85 DIGIKEY CORPORATION Designing wired lighting control networks to DALI standard European editors ago 2013 Dispon vel em lt http www digikey com us en techzonellighting resources articles designing wired lighting control networks html gt Acesso em 22 fev 2014 FLOYD Thomas L Sistemas digitais fundamentos e aplica es 9 ed S o Paulo Editora Bookman 2006 FOROUZAN Behrouz A Comunicac o de dados e redes de computadores 4 ed Porto Alegre Editora Bookman 2007 FRANKLIN Gene F POWELL J David NAEINI Abbas Emami Sistemas de controle para engenharia 6 ed Porto Alegre Bookman 2013 FRENZEL Louis E Fundamentos de comunicac o eletr nica modulac o demodulag o e recep o 3 ed Port
89. pador Desta forma optou se por utilizar um perfil de alum nio para acomodar o circuito A Figura 25 mostra o conjunto definitivo formado pela placa de controle o transformador toroidal e as antenas de transmiss o e recepc o acomodadas no novo perfil de alum nio Figura 25 Conjunto definitivo do controle das lumin rias Fonte Autoria pr pria 63 Conclu das as altera es necess rias e os testes de dimerizac o foram inseridos na placa de controle das lumin rias os sensores de presenca e de luminosidade 4 6 PROGRAMA O DOS SENSORES O componente utilizado para detec o de presen a foi o RE200B ANEXO D acrescido de uma lente que tem a fun o de ampliar o seu raio de atua o Cada um dos cinco conjuntos de controle das lumin rias tem um sensor de presenca que garante que toda a rea do laborat rio esteja coberta pelos sensores evitando desta forma que as luzes se apaguem com a presenca de algu m na sala O sistema foi programado para que as l mpadas desliguem automaticamente no caso de aus ncia de movimento por um per odo superior a 10 minutos valor este que pode ser alterado na IHM atrav s das configura es no modo administrador Este desligamento ocorre sempre que o sistema estiver operando em um dos seguintes modos operacionais liga autom tico ou proje o Assim que o sensor perceber um novo movimento na sala as luzes voltar o a acender no modo em que estava operando no momento do deslig
90. pessoas na sala o sistema desligar as lampadas ap s um periodo pr definido pelo administrador do sistema Bot o Desliga este bot o tem a fun o de desligar todas as l mpadas similar a um interruptor comum Bot o Autom tico neste modo operacional o sistema far o controle autom tico dos n veis de luminosidade de cada lumin ria aproveitando a luz natural proporcionando aos usu rios a quantidade necess ria de luz e conforto visual economizando energia sem desperd cios Da mesma forma como no bot o liga o sistema desligar automaticamente ap s um per odo pr definido 90 Manual de Opera o do Sistema Usu rio pelo administrador do sistema em caso de n o haver ningu m na sala Bot o Proje o a fun o deste bot o ajustar a intensidade de cada lumin ria para percentuais pr programados no caso de uso do laborat rio para palestras ou cursos que necessitem o uso de projetores As lumin rias mais pr ximas da tela ter o niveis mais baixos de luminosidade que v o aumentando a medida que se distancia da tela PAINEL DE CONFIGURA ES E NAVEGA O Para este painel no n vel de usu rio est dispon vel apenas a navega o atrav s dos bot es e v que permite visualizar os par metros configurados no sistema e informa es relativas s lumin rias Ao pressionar sequencialmente o bot o v o usu rio ter acesso s seguintes informa es respectivamente
91. po de energia Embora o Brasil possua abundantes fontes de recursos energ ticos nos grandes centros urbanos a demanda tem aumentado significativamente tornando esses recursos cada vez mais escassos devido grande concentra o de pessoas e atividades econ micas nestes locais AG NCIA 2002 Uma vez que nem sempre as fontes energ ticas est o pr ximas dos grandes centros o processo que envolve a gera o transmiss o e fornecimento da energia el trica torna se um problema envolvendo quest es econ micas sociais e ambientais AG NCIA 2002 Como forma de minimizar esses problemas algumas atitudes podem ser tomadas n o s pelos governantes mas tamb m pelas pessoas que utilizam a energia el trica Investimentos em novas tecnologias e em formas alternativas de 15 gerac o de energia CAVALIERO 2003 al m da conscientizac o em relac o ao uso correto e o n o desperd cio podem ajudar a mudar esse quadro trazendo consequ ncias positivas e auxiliando na redu o do consumo de energia e consequentemente minimizando os custos PUCRS 2010 Partindo dessas premissas este trabalho vem colaborar de forma a reduzir o consumo de energia el trica e por consequ ncia reduzir os custos utilizando para isso a tecnologia LED light emitting diode e os sistemas microcontrolados como ferramentas principais 1 1 1 Delimitac o do Tema A considerar que os gastos com a energia el trica t m uma parcela signif
92. que acompanhasse uma nova realizac o dos testes de aceitac o final AP NDICE E por m desta vez utilizando os manuais do usu rio AP NDICE C e o manual do administrador AP NDICE D caracterizando desta forma o treinamento de uso do sistema al m da concord ncia por parte do respons vel pelo laborat rio da entrega final do projeto Para cada item testado foi solicitado um visto do respons vel pelo laborat rio concordando com o funcionamento do sistema A c pia impressa e assinada do TAF ficou com a equipe de projeto 73 6 DADOS COMPARATIVOS Este cap tulo trata da an lise comparativa dos dados referentes aos n veis de iluminamento e consumo de energia coletados antes e depois da implantac o do projeto 6 1 COLETA DE DADOS FINAIS Da mesma forma como foram coletados os dados iniciais para a obtenc o dos dados finais foram utilizados os mesmos nove pontos de medic o mostrados na Figura 15 Diferentemente das condi es iniciais em que o consumo das l mpadas n o variava pois as mesmas n o tinham um controle automatizado e ficavam acesas com 100 de suas pot ncias ap s a implanta o do projeto o controle autom tico tem influ ncia direta das condi es clim ticas e do hor rio de coleta de dados Por isso oS dados utilizados para efeito de compara o foram coletados em condi es similares s iniciais Ou seja com o tempo parcialmente nublado com poucas nuvens com as cortinas abertas e no m
93. r leo Unidade central de processamento C digo de redund ncia c clica Cyclic redundancy check 16 Digital addressable lighting interface Controlador de acesso direto mem ria Enhanced universal synchronous asynchronous receiver transmitter Aumento ou diminuic o gradual do n vel de um sinal International Electrotechnical Commission Interface humano m quina Instituto Nacional de Metrologia Qualidade e Tecnologia Infrared Infrared data association Software para criac o de diagramas esquem ticos Liquid crystal display Light emitting diode Laborat rio de sistemas t rmicos Metal oxide semiconductor field effect transistor Ambiente de programac o para microcontroladores da fam lia PIC Placa de circuito impresso Programmable interface controller Passive infrared sensor PROCEL PUC PR PWM RF RTQ C RX SCl TAF TO220 TVR TX UTFPR XOR Programa nacional de conservac o de energia el trica Pontif cia Universidade Cat lica do Paran Modulador por largura de pulso R dio frequ ncia Requisitos T cnicos da Qualidade Para o N vel de Efici ncia Energ tica em Edif cios Comerciais de Servicos e P blicos Recepc o Serial communications interface Teste de aceitac o final Encapsulamento do transistor de pot ncia Remote TV Transmiss o Universidade Tecnol gica Federal do Paran Portas ou exclusivo cm uF nF pF Hz MHz LUX LISTA DE SIMBOLOS Unidade de corrente el trica amp re
94. ransmissor e receptor de r dio 59 Figura 22 Desmontagem do driver original da l mpada 60 Figura 23 Diagrama el trico do conjunto de controle das lumin rias 61 Figura 24 Placa definitiva de controle das lumin rias 62 Figura 25 Conjunto definitivo do controle das lumin rias 62 Figura 26 M dulo de sensores 64 Figura 27 Conjunto de m dulos que formam o 67 Figura 28 Instala o dos controladores das lumin rias 68 Figura 29 Configura o das micro 69 Ergarg og EIN att adorado factu e aet E tarte 69 Figura 31 Ajuste de luminosidade scsi EE Elec Ege EE ie 71 Figura 32 Medi o de corrente final 74 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Caracter sticas construtivas da l mpada LED 39 Tabela 2 Lux metro utilizado para coleta de dados 53 Tabela 3 Alicate amper metro utilizado para coleta de dados 53 Tabela 4 N veis iniciais de iluminamento 54 Tabela 5 Consumo inicial de 54 Tabela 6 N veis finais de 74 Tabela 7
95. s Figura 6 Coordenac o do laborat rio de sistemas t rmicos Fonte Leludak 2013 Figura 7 Antessala do laborat rio de sistemas t rmicos Fonte Leludak 2013 38 3 2 LUMIN RIAS A considerar que um dos objetivos deste projeto era fazer a an lise de uma poss vel reduc o do consumo de energia comparativamente com os dados atuais foi necess ria a utilizac o das mesmas lumin rias existentes no laborat rio A Figura 8 mostra uma das lumin rias instaladas no laborat rio Figura 8 Lumin ria do laborat rio de sistemas t rmicos Fonte Leludak 2013 3 2 1 L mpadas de LED Da mesma forma que as lumin rias as l mpadas LED utilizadas no projeto s o as mesmas j existentes no laborat rio e s o do tipo linear compostas de duas fileiras paralelas de LEDs montadas em um corpo equivalente a uma l mpada fluorescente Devido ao fato das l mpadas serem alimentadas com corrente cont nua estas dispensam o uso de reatores As principais caracter sticas das l mpadas utilizadas s o listadas na Tabela 1 e podem ser comprovadas pelo cat logo do fabricante dispon vel no ANEXO A 39 Tabela 1 Caracter sticas construtivas da l mpada LED Caracter sticas Valor Fabricante AMBAVI Temperatura da cor 6000 K Fluxo luminoso 1600 Im Intensidade luminosa ngulo de abertura 180 Temperatura de operac o 10 65 C Tens o de alimenta o 80 240 Vdc ndice de reprodu o de cor gt 80
96. s dados referentes aos modos autom tico e ligado ap s a implantac o do sistema Tabela 14 Tabela comparativa de dados de iluminamento Local Dados Iniciais Modo Autom tico Modo Ligado Ponto 1 383 LUX 341 LUX 405 LUX Ponto 2 376 LUX 304 LUX 369 LUX Ponto 3 350 LUX 307 LUX 425 LUX Ponto 4 324 LUX 324 LUX 385 LUX Ponto 5 349 LUX 308 LUX 406 LUX 78 Ponto 6 301 LUX 305 LUX 343 LUX Ponto 7 330 LUX 306 LUX 365 LUX Ponto 8 302 LUX 266 LUX 378 LUX Ponto 9 347 LUX 298 LUX 403 LUX Fonte Autoria pr pria Tabela 15 Tabela comparativa de dados de consumo Par metro Dados Iniciais Modo Automatico Modo Ligado Corrente 1 84A 1 43 1 99A Tensao 128 8 V 128 8 V 128 8 V Pot ncia 236 9 W 184 2 W 256 3 W Fonte Autoria pr pria Ao comparar os dados de consumo relacionados na Tabela 15 fica f cil observar que ap s a implantac o do projeto utilizando o sistema no modo autom tico houve uma redugao em torno de 22 28 no consumo de energia e uma reduc o de 28 14 se comparado o consumo entre os modos de operac o ligado e autom tico O aumento apresentado no consumo de energia quando comparados os dados iniciais com os dados referentes ao modo ligado s o justificados uma vez que com a substituic o do driver original das l mpadas pelo m dulo de controle das lumin rias houve um ganho consider vel nos n veis de iluminamento quando se utiliza as l mpadas em sua m xima pot ncia Por m como consequ
97. sultar o manual do usu rio Entrando no modo configura o Para ter acesso ao modo de configura o o administrador deve pressionar a tecla conf no painel de configura es Ao ser pressionada a tecla o sistema solicitar uma senha cujo valor padr o 0000 Ao ser inserido o valor corretamente deve se pressionar a tecla ok para confirmar a entrada dos dados Sugere se que a senha padr o seja alterada logo no primeiro acesso Caso a senha seja informada de forma incorreta o sistema apresentar a mensagem Senha Inv lida e solicitar novamente a senha Alterando a senha Para alterar a senha do sistema na tela inicial de solicita o de senha o administrador deve entrar com a senha correta e na tela de Configura o de Data Hora pressionar a tecla que dar acesso a tela de alterac o Ser solicitada a nova senha e na sequ ncia deve se pressionar a tecla ok e a sua confirmac o ser solicitada Caso a senha n o seja confirmada o sistema trar a mensagem Senha nao Foi Alterada Manual de Configuracoes do Sistema Administrador Caso contr rio a mensagem Senha Alterada com Sucesso ser exibida Configuracao de data e Hora uma vez acessado o sistema a tela de configurac o de data e hora ser apresentada Para alterar os dados basta pressionar o bot o ok e aumentar ou diminuir os valores atrav s das teclas ou v confirmando novamente atrav s da tecl
98. tempo configur vel atrav s da IHM Desliga desliga todas as lumin rias 47 Autom tico coloca o sistema condic o de controle compensat rio da luminosidade artificial baseado na iluminac o natural Neste modo as lumin rias apagam totalmente se n o houver movimento na sala por um per odo pr determinado que pode ser configurado atrav s do modo de configurac o evitando assim o desperd cio de energia o Proje o aciona as lumin rias de tal forma que a intensidade luminosa seja menor pr ximo rea de proje o aumentando gradativamente medida que as lumin rias est o posicionadas mais longe da tela de proje o A distribui o do percentual de luminosidade de cada lumin ria neste modo tamb m pode ser configur vel Este modo de opera o tamb m desliga as lumin rias no caso de n o haver movimenta o na sala A Figura 13 apresenta o prot tipo do painel frontal da IHM PAINEL DE CONTROLE Configura es dt e DP HESBEHESEEHEHESE O Liga Desliga Autom tico Projec o Figura 13 Interface humano m quina Fonte Autoria pr pria 3 4 2 Display de Cristal L quido Para que os usu rios e administradores tenham acesso visualizac o dos modos operacionais dados de configura o do sistema e consulta aos dados de consumo foi instalado no painel da IHM um display de cristal l quido do tipo alfanum rico com 2
99. tidas permitindo desta forma que o sistema retorne uma solicitac o de reenvio de dados no caso de algum erro detectado 52 4 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO Como um dos objetivos do projeto fazer uma an lise comparativa dos dados de iluminamento e consumo de energia do LST 2 o primeiro passo do projeto foi coletar os dados iniciais sem que fossem alteradas as caracter sticas originais do laborat rio 4 1 COLETA DE DADOS INICIAIS Baseado no fato de que este projeto surgiu a partir da tese de doutorado do professor Dr Jorge Assade Leludak para efeito de comparac o optou se por utilizar os mesmos nove pontos de coleta de dados utilizados por ele como mostra a Figura 15 E P4 P3 D Ps Pe 4 so Figura 15 Pontos de coleta de dados do LST 2 Fonte Leludak 2013 Como ap s a implanta o do projeto o controle automatizado de luminosidade ter influ ncia direta das condi es clim ticas e do hor rio de coleta de dados foram registradas al m dos dados as condi es em que as medi es foram feitas para que sejam repetidas durante as novas medi es a serem realizadas ao final do projeto Estas caracter sticas est o listadas a seguir 39 Data e hora da medic o 21 07 2014 s 15h30min Condi o Clim tica tempo limpo sem nuvens e Cortinas abertas Para garantir a qualidade na realiza o das medi es dos n
100. u brilho inalterado Para solucionar este problema foi necess rio desmontar uma das l mpadas como mostra a Figura 22 e fazer um estudo do tipo de driver utilizado nas l mpadas definitivas chegando se a conclus o de que se tratava de uma fonte chaveada cuja faixa de trabalho era de 90 a 240 V e cujas caracter sticas n o permitiam a dimerizac o em corrente alternada Figura 22 Desmontagem do driver original da lampada Fonte Autoria pr pria Optou se ent o por tentar fazer a dimerizac o em corrente cont nua utilizando o driver original da l mpada o que tamb m n o foi poss vel por se tratar de uma fonte de corrente n o dimeriz vel Como consequ ncia as l mpadas comecaram a piscar com uma frequ ncia pr xima a 1 Hz independentemente da frequ ncia de chaveamento do PWM o que inviabilizou tamb m este tipo de dimerizac o Por fim decidiu se eliminar o driver original da l mpada e criar uma fonte de corrente pr pria com transformador e limitador de corrente utilizando o componente LM317 como regulador de corrente Ao realizar testes com uma l mpada LED do mesmo fabricante mas de menor pot ncia 9 W do que as l mpadas utilizadas no 61 LST 2 o controle funcionou perfeitamente Por m ao utilizar as duas l mpadas definitivas de maior pot ncia 18 W cada n o se conseguiu a m xima pot ncia devido elevada resist ncia interna do transformador Na tentativa de solucionar o problema de limitac
101. u sjuf fr i of Ao pressionar a tecla ok ou temporizar volta a tela inicial Caso o usu rio pressione a tecla conf aparecer sfufal Sle n nla LILLLLLLLLLLLLISJS Se o usu rio digitar a senha errada aparecer a mensagem Se a senha n o for digitada ou estiver errada por 3 vezes volta para a tela inicial 89 r AP NDICE B Arvore de comandos da IHM no modo administrador Modo Administrador Ao pressionar a tecla config SJe n nja M ial E TI Sfelninfal p LLL TL nv j ok mI T I 0 E E E al a n a el E E o a a a 3 ok fal LER ERS ok 5 of tT AA RERREERE LI 111 Islelnjhja 1111 AP NDICE C Manual do usuario PUCPR GRUPO MARISTA LA GA 2 A VA 226 NS lt gt UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN Sistema de Iluminac o Automatizada Manual do Usu rio Operacao 2014 Manual de Opera o do Sistema Usu rio MODOS OPERACIONAIS A interface humano m quina disponibiliza 4 botoes com funcoes pr determinadas que s o descritas a seguir Bot o Liga este bot o tem a fun o de ligar todas as lampadas com 99 de sua luminosidade A diferenca deste modo operacional para um interruptor normal que na aus ncia de
102. uficiente para corrigir todos os erros sendo necess rio retransmitir os dados por sete vezes em cada transmiss o garantindo a qualidade do sinal Referente recepc o do sinal o sistema realiza o tratamento de erro atrav s do c lculo do CRC16 cada vez que recebida uma string utilizando para isso a comparac o do valor calculado com o valor recebido que foi calculado na origem do sinal Na sequ ncia verificado ainda se o valor do endereco da string coincide com o endereco configurado na lumin ria atrav s das micro chaves 65 4 8 IMPLEMENTA O DO SOFTWARE Devido ao tamanho e complexidade dos c digos de programas utilizados nos microcontroladores deste projeto optou se por n o inclu los no trabalho Por m eles est o dispon veis com a equipe de projeto e uma c pia dos mesmos foi entregue em m dia juntamente com esta monografia ao respons vel pelo laborat rio de sistemas t rmicos da Pontif cia Universidade Cat lica do Paran em nome do Prof Dr Nathan Mendes 4 9 TRATAMENTO DE ERROS Para o desenvolvimento deste projeto foi feito apenas um tratamento superficial das principais falhas que podem ocorrer uma vez que este n o o foco principal do trabalho Sugere se que uma an lise mais detalhada de falhas fique como sugest o para estudos futuros relacionados a este projeto O principal tratamento de falhas que foi realizado est relacionado com a falta de energia el trica No caso dos m dulos das l
103. um microcontrolador 25 Figura 2 Modulador por largura de pulso 26 Figura 3 Pacote derdadOS ii dai 29 Figura 4 Placa de circuito impresso sendo 35 Figura 5 Laborat rio de sistemas 36 Figura 6 Coordena o do laborat rio de sistemas t rmicos 37 Figura 7 Antessala do laborat rio de sistemas t rmicos 37 Figura 8 Lumin ria do laborat rio de sistemas t rmicos 38 Figura 9 Sensor HE200B ds 40 Figura 10 Diagrama de pinos do microcontrolador PIC18F4550 42 Figura 11 Ambiente de programa o 42 Figura 12 Transistor IREZABN ius us a EA bte dtu 46 Figura 13 Interface humano m mquina 47 Figura 14 Pacote de dados adaptado do protocolo DALI 49 Figura 15 Pontos de coleta de dados do LST 2 52 Figura 16 Diagrama el trico da placa de controle das lumin rias 55 Figura 17 Prot tipo da placa de controle das lumin rias 55 Figura 18 Diagrama el trico da interface humano maquina 56 Figura 19 Placas da interface humano maquina 57 Figura 20 Painel Frontal da IHM ie iioi EE id 57 Figura 21 T
104. umin rias ficarem sem energia as l mpadas apagar o e ao retornar os m dulos entrar o automaticamente no modo ligado colocando todas as lumin rias em sua pot ncia m xima Quando houver o retorno da alimentac o da IHM esta ir enviar um comando para todos os m dulos das lumin rias alterando a configurac o do modo ligado para o modo em que se encontrava configurado o sistema quando da queda de energia Outro ponto que est sendo tratado referente a poss veis falhas na transmiss o de dados entre a IHM e os m dulos de controle das lumin rias Para garantir uma maior confiabilidade do sistema os dados s o transmitidos sete vezes o receptor calcula o c digo de erro CRC16 e o compara com o calculado na origem que enviado junto com a mensagem e quando o receptor recebe o primeiro sinal ntegro aceita como verdadeiro e trata a mensagem Por m caso haja erro nas sete transmiss es o sistema informar no painel da IHM que houve um erro de comunicac o com determinada lumin ria Neste caso o sistema ir retransmitir ap s um minuto o comando desejado 66 Outra situac o poss vel a queima de um dos m dulos de controle das lumin rias Neste caso o sistema apresentar falha de comunicac o Caso haja a queima de uma das l mpadas o que segundo o fabricante improv vel uma vez que a vida til especificada de 50000 horas n o haver um tratamento de falha espec fico apenas ser observado visualment
105. urce drain LIMITING VALUES Limiting values in accordance with the Absolute Maximum System IEC 134 Drain source voltage Drain gate voltage Gate source voltage Drain current DC Drain current DC Drain current pulse peak value Total power dissipation Storage amp operating temperature ESD LIMITING VALUE SYMBOL PARAMETER CONDITIONS Ve Electrostatic discharge capacitor Human body model voltage all pins 100 pF 1 5 kQ THERMAL RESISTANCES Rh jmb Thermal resistance junction to 44 K W mounting base Rh ja Thermal resistance junction to in free air K W ambient 105 ANEXO D Sensor de presenca RE 200B PIR SENSOR RE 200B Pyroelectric Passive Infrared Sensor General Description The RE 200B is a passive infrared sensor designed to pick up heat radiation of wave lengths in a band around 10 microns It contains two active elements configured as balanced diffe rential series opposed type This results in good compensation of environmental temperature and excellent sensitivity for small changes of a spatial temperature pattern Thermal signals far below one microwatt are sufficient to trigger a sufficient output voltage change Functional Description If the active elements of the PIR sensor are exposed to a change in the surrounding temperature field electrical charges are separated within the sensor elements The voltage across the sensors controls a J FET source follower impedance converter and t
106. velocidade de chaveamento Sabendo se que a alimentac o m xima necess ria para as l mpadas de LED de 36 V a tens o m xima caracter stica do MOSFET que de 55 V atende perfeitamente ao projeto A Figura 12 mostra o componente e sua representac o el trica 46 Figura 12 Transistor IRFZ48N Fonte Autoria propria 3 4 INTERFACE HUMANO MAQUINA A interface humano m quina composta de bot es e um display de cristal l quido que fazem o interc mbio de informac es entre o usu rio e o sistema de controle al m de uma placa microcontrolada que tem a func o de processamento central do sistema 3 4 1 Controles Os controles do sistema sao feitos atrav s de bot es instalados na IHM Para a navega o do sistema foram utilizados bot es de sele o de dire o ou seja esquerda direita gt para cima e para baixo 1 Al m disso a interface conta com um bot o config que d acesso aos comandos de configura es do sistema atrav s de uma senha Para entrar nos subitens e alterar os valores est dispon vel o bot o de confirma o de comandos ok J para as fun es de sele o de modo de opera o que ser o utilizadas pelos usu rios foram criados bot es de acesso direto facilitando a opera o do sistema Os modos de opera o dispon veis s o Liga acende todas as lumin rias com 99 da pot ncia e apaga totalmente em caso de n o haver movimento na sala por um per odo de
107. xatamente embaixo de uma das lumin rias Para efeito de comparac o foram realizadas medidas com o sistema ativo no modo liga ou seja com todas as lumin rias ajustadas para a m xima pot ncia no mesmo dia em que foram feitas as medicdes finais com o tempo parcialmente nublado As Tabelas 12 e 13 mostram os dados coletados nesta condic o 77 Tabela 12 N veis de iluminamento com a m xima pot ncia Local Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Ponto 1 410 LUX 397 LUX 408 LUX 405 LUX Ponto 2 369 LUX 376 LUX 362 LUX 369 LUX Ponto 3 424 LUX 432 LUX 420 LUX 425 LUX Ponto 4 377 LUX 386 LUX 392 LUX 385 LUX Ponto 5 408 LUX 399 LUX 412 LUX 406 LUX Ponto 6 339 LUX 349 LUX 342 LUX 343 LUX Ponto 7 360 LUX 373 LUX 362 LUX 365 LUX Ponto 8 377 LUX 384 LUX 375 LUX 378 LUX Ponto 9 403 LUX 408 LUX 399 LUX 403 LUX Fonte Autoria propria Tabela 13 Consumo de energia com a m xima pot ncia Par metro Medida 1 Medida 2 Medida 3 M dia Corrente 1 99 A 1 99 A 1 99 A 1 99 A Tens o 128 8 V 128 8 V 128 8 V 128 8 V Pot ncia 256 3 W 256 3 W 256 3 W 256 3 W Fonte Autoria pr pria 6 2 AN LISE COMPARATIVA DOS DADOS Buscando fazer uma an lise relacionada ao objetivo principal deste trabalho que reduzir o consumo de energia atrav s do sistema automatizado foram relacionados em uma mesma tabela os dados coletados antes e depois da implantac o do sistema As Tabelas 14 e 15 relacionam os dados iniciais do projeto com o
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