O Plano de Trabalho Estágio

SUMÁRIO

1.	INTRODUÇÃO	04
2.	ELABORAÇÃO DO PROJETO	05
2.1	Projeto do circuito	06
2.2	Elaboração do Firmware	09
2.3	Simulação	12
2.4	Projeto de layout de placa de circuito impresso	14
2.5	Orçamentos e cotação	16
3.	CONSIDERAÇÕES FINAIS	17

1. INTRODUÇÃO

Em qualquer curso de graduação as atividades práticas são extremamente importantes para preparar o aluno para atuar com qualidade no mercado de trabalho, sobretudo em cursos de engenharia, pois o aluno formado precisa ter conhecimento técnico e responsabilidade com seus projetos. Possíveis erros e irresponsabilidade do engenheiro pode causar grandes prejuízos e no caso mais grave, mortes de pessoas.

Durante o curso de formação, além das diversas atividades laboratoriais, uma atividade muito importante para validar e preparar os alunos para atuar satisfatoriamente no mercado de trabalho, é o estágio profissional. Geralmente o estágio é realizado em uma empresa com atividades relacionadas ao curso durante um período, com supervisão de um profissional da empresa, que tem a função de auxiliar no aprendizado das atividades ali presentes e garantir sua segurança, com procedimentos de seguranças previstos nas normas que regulamentam a respectiva atividade.

Entretanto, atualmente (2020), ocorre uma situação de restrição sanitária mundial devido à pandemia do Corona Vírus COVID-19. Então a proposta de estágio realizada no momento é a realização de todos os procedimentos de um projeto de engenharia elétrica real, mas sem a execução física em uma empresa. Esse procedimento garante a prevenção de novas contaminações do vírus.

Nesse contexto, foi realizado um projeto de hardware e software embarcado para essa atividade de estágio conforme o plano de trabalho de estágio proposto pelos professores do curso de engenharia elétrica. O objetivo do projeto e sua descrição técnica serão descritos nas próximas sessões.

2. Elaboração do projeto

Conforme descrito no plano de trabalho:

“Considere que você está trabalhando em uma empresa desenvolvedora de sistemas embarcados. Nessa empresa, você terá a função de projetar o hardware de um sistema de aquisição de dados, conforme a necessidade apresentada por um dos clientes.

O seu cliente necessita de um sistema para a medição da tração de uma barra metálica que é utilizada para a movimentação de peças em um processo industrial e corriqueiramente apresenta ruptura. O objetivo do sistema é verificar o motivo dessa ruptura.

Nesse processo você terá que realizar o desenvolvimento completo de uma placa de circuito impresso, projetando o circuito conforme a necessidade apontada, realizando a sua simulação, projeto da placa de circuito impresso e cotação dos componentes e placa para a sua fabricação.”

O projeto foi divido, basicamente, em 5 etapas, projeto do circuito com carga horária de 30 horas, elaboração de firmware com carga horária de 20 horas, simulação com carga horária de 30 horas, projeto de layout de placa de circuito impresso (PCI) com carga horária de 60 horas e por fim, orçamentos e cotações com carga horária de 20 horas. O total de horas para realização das atividades para desenvolvimento do projeto foram 160 horas.

O cronograma da realização das etapas é mostrado na Figura 1.

[pic 1]

Figura 1 - Cronograma

2.1. Projeto do circuito

Nesta etapa foi projetado um circuito eletrônico de um sistema de aquisição de dados conforme especificações do plano de trabalho. O projeto do circuito esquemático foi desenvolvido no software Orcad e será mostrado nas figuras a seguir em formato particionado para facilitar a compreensão.

A Figura 2 ilustra a o circuito de alimentação do circuito, foi escolhido um regulador linear, abaixador de tensão com saída ajustável modelo AMS1117, a tensão admitida na entrada é de até 12 V e a tensão da saída foi ajustada para 5 V, que alimentará o restante do circuito.

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Figura 2 – Circuito de alimentação.

A Figura 3, ilustra o circuito do microcontrolador. O chip utilizado foi o ATMEGA328 com encapsulamento TQFP de fabricação da Microchip. Também foi considerada uma microchave para ser usada como Reset do microcontrolador.

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Figura 3 – Circuito do microcontrolador.

O circuito de gravação é mostrado na Figura 4. O ATMEGA8 foi considerado para ser usado com conversar USB para serial, conforme recomendação do fabricante do Arduino. Dessa forma é possível fazer a programação diretamente via porta USB do computador, eliminando a necessidade de gravadores específicos. Além disso, permite que o projeto seja programado no IDE do Arduino, tal como uma placa própria Arduino.

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Figura 4 – Circuito de gravação do microcontrolador.

O circuito conta com uma saída de relé para acionamento de cargas externas de até 10 A. O circuito de acionamento é mostrado na Figura 5.

[pic 5]

Figura 5 – Circuito de acionamento do relé.

Para a aquisição de informação de deformação da peça da indústria, conforme solicitado no plano de trabalho, foi considerado um sensor extensômetro. Esse tipo de sensor possui um sinal de saída analógico com amplitudes muito baixas, então para a devida leitura é preciso fazer o condicionamento do sinal, para amplificar e filtrar. Após o condicionamento do sinal, basta ler a sua saída de sinal analógico para se obter a medida realizada. O microcontrolador utilizado possui um leitor analógico de 10 bits, o que em certas situações pode trazer pouca precisão de leitura. Por esse motivo foi considerado no projeto um chip específico para condicionamento do sinal, o HX711. Esse chip possui amplificador, filtro e um conversor AD de 24 bits, o que é bastante interessante. A saída é serial, então é possível fazer a leitura com bastante precisão pela serial do microcontrolador. A Figura 6 ilustra o circuito desenvolvido e a Figura 7 ilustra o esquemático interno do chip HX711.