SISTEMA DE MEDIÇÃO DA TEMPERATURA NA BASE DE MICROCONTROLÓGERES DO MUITO MAIS MOTOR

SISTEMA DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA BASEADO EM MICROCONTROLADOR PARA MOTOR BAJA SAE

Carlos Alberto Antunes de Alencar Filho¹

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1Unidade Acadêmica de Engenharia Mecânica - UAEM, Centro de Ciências e Tecnologia – CCT,

Universidade Federal de Campina Grande – UFCG, Caixa Postal: 10034, Cep: 58109-970, Campina

Grande – PB.

Resumo. Este trabalho apresenta o projeto conceitual de um sistema de medição de temperatura em um motor BAJA SAE baseado em microcontroladorPIC16F877e de termopares tipo K. O desenvolvimento foi feito através da simulação em ferramentas computacionais. A motivação deste trabalho é a busca de melhorias do motor atual em relação ao seu aquecimento e ao óleo utilizado, onde foram estabelecidas metas. O desenvolvimento de umsistema de aquisição de temperatura, através do microcontroladorPIC16F877 e de sua implementação experimental. A metodologia utilizou a análise do PIC e definição dos requisitos e metas para o projeto, avaliando-se a possibilidade da aplicação no motor. Para tanto, matrizes de decisão com valoração técnica e coeficiente de peso foram aplicadas para escolha da solução mais adequada, que mostrou-se ser, através dos dados do sistema de aquisição, a substituição do lubrificante utilizado. Partiu-se então para a simulação em softwares de desenvolvimento de circuitos microcontrolados e simulações matemáticas. O resultado foi a concepção de um sistema de medição de temperatura utilizando termopares tipo K microcontrolador, a ser ainda construído em possíveis análises. Pode-se concluir que este trabalho alcançou seus objetivos quanto a aquisição de dados quanto no tratamento dos mesmos.

Palavras-chave: medição de temperatura, microcontroladorPIC16F877, motor baja.

1. INTRODUÇÃO

Em diversas situações, temos um ambiente em que nos interessa não só em saber a temperatura, mas também que esta sejacontrolada. Seja por uma determinada preferência de controle, ou por definições e normas pré-estabelecidas como em motores de combustão interna, em ar condicionados, fornos industriais, dentre outros.

O projeto vem oferecer umasolução para tal problema. A proposta vem da concepção de uma placa de circuito microcontroladoatravés de componentes de simples e fácil aquisição, focado nautilização do microcontroladorPIC16F877,desenvolvido pela Microchip Technology.

Este trabalho apresenta a concepção de um sistema de medição de temperatura baseado em um microcontrolador. Utilizando algumas de suas funções mais básicas como entradasdigitas/analógicas e interrupções, podem ser facilmentedesenvolvidas para todos os setores, industrial, residencial ou comercial.

Nota-se que apesar de ummicrocontrolador de temperatura através de termopares ser uma ideia bastante simples,podemos encontrar uma diversidade de aplicações em setores bem distintos, dando aele utilidades eficazes. Pode-se citar como exemplo as análises de motores do setor automotivo, de tubulações do setor industrial, fornos industriais, dentre outros.

Este trabalho tem como principal objetivo o estudo, a implementação e análise de um sistema de medição de temperatura. Além disso, é realizada uma interface do microcontrolador com um computador, possibilitando a visualização das temperaturas em um LCD junto com dados salvos na memória do microcontrolador para posterior análise mais detalhada.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Materiais

2.1.1 PIC 16F877

Os microcontroladores são circuitos integrados que possuem um processador, portasde entradas/saídas e memória. Através da programação dos microcontroladorespode-se controlar os estados de suas saídas, tendo como referência a mudança de estado de suas entradas. Os microcontroladores são diferenciados pelaarquitetura, tamanho da memória interna (programa e dados), velocidade de processamento, quantidadede pinos de entrada/saída (I/O), tensão de alimentação, periféricos e conjunto deinstruções.

O microcontraladorPIC pode ser visto externamente como umcircuito integrado baseado em tecnologia TTL ou CMOS, internamente o dispositivo é composto pela seguinte partes principais:

CPU (CentralProcessor Unit ou Unidade de Processamento Central) e sua finalidade é interpretarar qs instruções de programa.

Memória PROM (ProgrammableReadOnlyMemory ou Memória Programável Somente para Leitura) responsável pormemorizar demaneira permanente as instruções do programa.

Memória RAM (RandomAccess Memory ou Memória de Acesso Aleatório) utilizada para memorizar asvariáveis utilizadas pelo programa.

Portas de entrada/saída (I/O)para controlar dispositivos externos ou receber pulsos de sensores, chaves, etc.

Dispositivos auxiliares ao funcionamento tais como gerador de clock,barramento, contadores etc.

A conexãode todos estes dispositivos em um espaçoextremamente pequeno, dá ao projetista ampla gama de trabalho e vantagem em usar um sistema microprocessado, onde em pouco tempo e compoucos componentes externos pode-se fazer o que seria oneroso fazer comcircuitos tradicionais.

O microcontroladorPIC está disponível em diversos modelos paramelhor adaptar-se as exigências de projetos específicos, diferenciando-sequantidade de portas de entradas/saídas (I/O)e pelo conteúdo do dispositivo.

Neste trabalho será utilizado oPIC16F877 ilustrado na Fig. (1). Trata-se de um microcontrolador da família de 8 bits, isto é, a ULA (ArithmeticandLogic Unit ou Unidade Aritmética e Lógica)manipula instruções com tamanho máximo de 8 bits.A letra F indica que a memória de programa deste PIC é do tipo "Flash". Cada linha da memória é uma palavra de 14 bits.

As características principais do microcontrolador PIC 16F877 são listadas abaixo:

Frequência de operação (clock) até 20 MHz, com uma velocidade de processamento de 5 MIPS;

Memória de programa com 8192 palavras de 14 bits, memória RAM com 368 bytes e memória EEPROM com 256 bytes;

Conjunto de instruções RISC se compõe de 35 instruções;

Tensão