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universidade tecnológica federal do paraná departamento

1. to do receptor no Proteus IFCUI C me e 2 e e aN E 4001 Agle d31 e 8d RS 8H 1 80 ZZ SL i 16 cl je MOEE ovodaoau lt 200PNL 9 L e gt 4001 801dO Agla g31 7 Il NAN HITANODOLAO ae VOIVS 91d ae Zz Te Sop ZO v o 94 5 2 j deu 2 ef e OLE Z00PNL 9 L e 4001 ZOLdO 914 e 2 8 9d RUNE 9H NAN HITANODOLAO ne gvalvs Sia 97 ZZ 9 TY 90 R evaivs lt 4 M s LOOPNI i RD NI 9 L Jamia xb 901dO zm Agla 031 sa us GY NAN HITANODOLAO NS svalvs via Zz S TH on GO y S svaivs lt veu MOEE 1007NI 9 L e 4001 GOldO via e 2 8 vd Es va NAN HITANODOLAO NZ Tn gysog Es via Sh vO AGEL EN Eca 99 5 as AggL maivs lt e xose 9 AX vO1dO ely E 5 400
2. Ov Du 1 24v Qi Q1 Carga zi Hen x 8 gt 1 5k ZN e Ov eR a i Nn Drive de sa da Figura 32 Liga o modulo I O Receptor Fonte Autores 2014 55 3 5 MELHORIAS 3 5 1 FMEA A constru o de um FMEA do ingl s Failure Mode and Effect Analysis An lise do tipo e efeito de falha foi necessaria para prevenir erros indesejaveis no projeto e aumentar a confiabilidade do produto Esta ferramenta consiste em criar uma tabela relatando poss veis erros na operac o do m dulo l O avaliando esses erros e indicando quais a es devem ser tomadas para eliminar ou reduzir tal falha SAYURI 2013 Um dos principais objetivos desta ferramenta definir um plano de manutenc o peri dica que melhore a confiabilidade do produto com um custo adequado Ap s identificar e avaliar as falhas necess rio identificar as causas delas para tentar reduzi las ao m ximo Classificando os modos de falhas potenciais criando um sistema de prioridades das falhas mais urgentes avaliando a gravidade dos seus efeitos e analisando a probabilidade com que ocorrem feito um c lculo de criticidade baseada na produc o seguranca qualidade frequ ncia e modo de deteccao Desta forma conforme a Figura 33 pode se prever uma situac o de risco em que o m dulo l O pare de transmitir o sinal ao re
3. 54 Figura 32 Liga o m dulo I O Receptor 54 Figura 39 FMEA Modulo des 56 Fiora 34 FTA Modulo Des 58 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Caracter sticas El tricas do Xbee 2 22 Tabela 2 Sinais Dispon veis no Xbee 23 Tabela 3 ESpecitica es do XDOO usina al 24 Tabela 4 Codifica o dos Resistores SMD 28 Tabela 5 Custos do Componentes do Projeto 63 10 1 INTRODU O Na industria sempre se busca uma forma de inovar os processos autom ticos deixando as instala es industriais mais simples e seu start up mais r pido Seguindo este conceito as empresas que fornecem equipamentos de automac o investem alto em novos produtos tentando melhorar os processos industriais e sua conectividade Uma destas inova es o uso de tecnologias de comunica o sem fio utilizando m dulos de entrada e sa da para comunica o entre receptor e transmissor Dentre as tecnologias associadas ao controle industrial as redes de comunica o sofreram grandes evolu es na ltima d cada seguindo ali s a tend ncia global de evolu o das comunica es que se tem v
4. 16 Figuras Transistor 19 Figura 4 Esquema el trico Optoacoplador H11AA41 20 Figura 5 Area livre de Metal 25 Figura 6 Vista superior da placa 25 Figura 7 Conex o USB da placa 26 Figura o Enciiptac o AE SO 120 DIS so 27 Figura 9 P gina inicial Software Proteus 30 Figura 10 Aba PCSetings do Software X CTU 30 Figura 11 Aba Range Test do Software X CTU 32 Figura 12 Aba Terminal GO uias 33 Figura 13 Aba Modem Configuration do Software 34 Figura 14 Circuito do transmissor no Proteus 37 Figura 15 Circuito do receptor no 8 38 Figura 16 Vista superior placa circuito receptor
5. ue CEN we 0 esenbey Y00VINDIY oe VALLIHHO O BA Se wos enje ogu EPIES qeu 8FS28 HOLSISNVYHL 90 opeulsnp eyueuodulo no sajuessdou sepies UN Sp euis o esca vALLINHOO ajuesadou oynay EUOIDUN ogu SHA 19631014 T3AISNA co Euoiunj ogu OESEJUSWIE ep ealo vHOQGVOIJIL3H epeujenb oynap cee E en hasi vaLauyoo 999 OP DPF OF 5210077 gt oueujej epueuuop ogu ggg pa 999 JOAYNISO 0 opewianb ggg Wa equa OINPOI Jajuew eJed sosing ojafoJd ou opesyisadsa euojouny VAL3MMOS E O BPE AIS SP 50 5 ogu epres no epenu Gigs sop e2ejisju 20 opewienb Jope doseojdo sop euis TWOSIA OV IASNI OINGOW 11132 VAILIS O O SIVNLY STIOULNOD 091009 ou eqe EIDUESIp EJOj EUSJUE eyjey sopeuirenb sopeayiuep so npou 5 eyes 55 OISI2UVLI HAVS NOdS 38 VIOC L CC OVSIA38 VWI1 10 60 60 OVSSIM3 VO VIVO Jojda2231 esed jossiusued sopep WEDIUNWOD oeu so npo op sopniusueJg OES OEU SIEUIS 01313 COW SI3AISSOd SVH IVJ OLNNTNOD SVWALSIS Ov veado VINA 50 129991 a 5
6. 59 RESCOS e USD so uay D IT 59 DIFICULDADES ENCONTRADAS cunas aa ea acis 60 Dificuldades na aquisi o de componentes 60 Comunica o Entre o XBee 60 Soquet s ESPECIA Sii 61 VANTAGENS E DESVANTAGENS sur as 61 vana del Sida 61 Des vana TENSA EA 62 CUSTOS DO PROJET Osio daria 62 CONCLUS OE Sonia dai 64 REFERENCIAS BIBIOGR FICAS eretas 66 68 ANEXOS NE 76 LISTA DE SIGLAS ABREVIATURAS E ACRONIMOS LED modulo ligado Comandos de configurac o de modems Corrente alternada Corrente cont nua Comando num rico computadorizado Controlado l gico program vel An lise do modo e efeitos da falha potencial An lise da rvore de falhas Entrada Sa da Baixa queda de tens o Diodo emissor de luz Transistor l gica negativa Transistor l gica positiva R dio frequ ncia Corrente de recepc o Indicac o de intensidade de sinal recebido Dispositivos montados em superf cie L gica transistor transistor Corrente de transmiss o Sa da universal serial Corrente alternada Corrente cont nua LISTA DE FIGURAS Figura 1 XBee comunicando com seu pal 12 Figura 2 Esquema de funcionamento do sistema
7. 39 Figura 17 Vista Inferior placa circuito receptor 40 Figura 18 Vista superior da placa do circuito do transmissor 40 Figura 19 Vista inferior da placa do circuito do transmissor 40 Figura 20 Placa do circuito do transmissor e receptor 43 Figura 21 Placa do circuito transmissor com sete entradas 44 Figura 22 Placa do circuito receptor com sete sa das 45 Figura 23 M dulo de entradas digitais 46 Figura 24 M dulo de entradas digitais 47 Figura 25 M dulo de sa da interligado com entrada do CLP 48 Figura 26 Rel s sendo acionados pelo m dulo de sa da 48 Figura 27 Diagrama do teste de frequ ncia de transmiss o 49 Figura 28 Monitoramento da entrada de encoder CLP 50 Figura 29 Tempo de resposta no oscilosc pio 50 Figura 30 Tempo de resposta no oscilosc pio 2 51 Figura 31 Liga o m dulo I O Transmissor
8. OVONALNNVI X OYNNA 31N3NOdlllO2 E 38d Wall FMEA M dulo I O Autores 2014 Figura 33 Fonte 57 3 5 2 FTA Para melhorar a confiabilidade do M dulo I O e tamb m facilitar o diagn stico da manuten o do projeto foi necess rio criar uma An lise da rvore de Falhas ou FTA do ingl s Fault Tree Analysis O FTA nada mais do que uma ferramenta utilizada para identificar falhas e poss veis erros que possam causar defeitos no funcionamento do m dulo utilizando uma an lise sistem tica dos eventos e buscando adotar uma solu o imediata por meio de a es corretivas ou preventivas GUERRERO 2014 Ela foi primeiramente utilizada pelos laborat rios Bell no in cio dos anos 60 Utiliza uma s rie de s mbolos para identificar os eventos ocorridos na rvore de falha por meio de uma sequ ncia entre as falhas identificadas no FMEA partindo do efeito para se chegar na causa conforme Figura 34 O FTA inicia com a identifica o de um evento de falha que se trata de um comportamento anormal do sistema caracterizado por um ret ngulo Cada falha inicial pode ter diversas causas usando portas l gicas E ou OU para determina o da sequ ncia da an lise Os c rculos indicam eventos de falhas prim rias ou falha de um componente b sico O tri ngulo usado como um elemento para transferir a constru o da rvore de falhas de uma folha para a pr xima para evit
9. montagem Tabela 5 Custos do Componentes do Projeto QTDE COD DESCRI O V UNIT V TOTAL 8 RESIST 2200 SMD R 0 05 R 0 40 17 RESIST 2K20 SMD R 0 05 R 0 85 8 RESIST 10KQ SMD R 0 05 R 0 40 1 RESIST 1KQ SMD R 0 05 R 0 05 1 RESIST 100K Y W R 0 03 R 0 03 1 RESIST 470K Y W R 0 03 R 0 03 1 CAP 1yF 50V R 0 20 R 0 20 3 CAP 47nF 50 V R 0 10 R 0 30 2 CAP 470uF 50 V R 0 63 R 1 26 6 CAP 1yF 50V R 0 10 R 0 60 18 LED VERDE 3 mm R 0 10 R 1 80 2 FUS VIDRO 200mA R 0 25 R 0 50 2 2W005G PONTE RETIFICADORA R 1 75 R 3 50 2 7812 REG TENS O 12 Vpc R 0 80 R 1 60 2 7805 REG TENS O 5 Vpc R 0 59 R 1 18 2 78L33 REG TENS O 3 3Vpc R 1 50 R 3 00 6 TERMINAL CONEXAO R 0 49 R 2 94 1 555 OSCILADOR R 0 50 R 0 50 8 H11A11 OPTO ACOPLADOR R 3 50 R 28 00 4 BARRA PINO FEMEA 2mm R 6 00 R 24 00 2 PB 108 CAIXA PARA CIRCUITO R 6 09 R 12 18 2 CIRCUITO IMPRESSO R 50 00 R 100 00 8 4N25 OPTO ACOPLADOR R 1 00 R 8 00 8 1N4007 DIODO R 0 10 R 0 80 8 RESIST 3300 SMD R 0 05 R 0 40 8 BC548 TRANSISTOR R 0 18 R 1 44 8 RESIST 100 KO SMD R 0 05 R 0 40 RESIST 1K5 O SMD R 0 05 R 0 40 2 DISSIPADOR DE CALOR R 1 00 R 2 00 1 XBee R 120 00 R 240 00 TOTAL R 439 02 Fonte Autores 2014 64 4 5 CONCLUSOES projeto de um modulo I O sem fio deu se devido necessidade de eliminar parte dos cabos nas industrias na comunicac o entre um CLP e um sensor por exemplo Estudando os modelos existentes no mercado p de se notar uma c
10. Tabela 3 Especifica es do Xbee Alcance ambiente fechado Ate 30m Alcance ambiente externo com visao Ate 90m Pot ncia de transmissao 1mW Taxa de dados 250 000bps Interface serial taxa de dados 1200 bps 250kbps Sensibilidade da recepc o 92dBm Frequ ncia de operac o 2 4Ghz Dimensao 2 438 x 2 61cm Temperatura de operac o 40 a 85 C Industrial Antena de fio integrada antena embutida Op es de antena em PCI UFL conector RPSMA conector Fonte Tradu o do XBee XBee PRO RF Modules Digi 2014 2 2 3 1 Desempenho da antena A localiza o da antena no m dulo I O sem fio fundamental para que seu desempenho seja de acordo com as especifica es do manual Para isso importante evitar posicionar objetos de metais dentro da regi o chamada de Keepout Area para n o reduzir a dist ncia de transmiss o conforme Figura 5 Deve se observar tamb m que alguns objetos met licos muitas vezes est o embutidos como estruturas met licas dentro de vigas de concreto ou at mesmo elevadores e dutos de ventila o que pode diminuir a dist ncia de transmiss o Se o Xbee for colocado dentro de uma caixa met lica deve se obrigatoriamente usar uma antena externa DIGI 2014 Para melhores resultados coloque o XBee na borda da placa de circuito impresso de acolhimento no qual est montado Certifique se que o solo a energia e os locais de sinal est o vagos imediatamente abaixo da se o de antena D
11. x LTU COMI 1 Imi x PC Settings Range Test Terminal Modem Configuration Percent Star Packet Delay 100 2 msec Data receree timeout Loop Back 1000 Min 5 Clear Stats Stop at 100 2 Stop on error 3 L 01234567897 gt 8ABCDEFOGAIJALHNO Transmit Receive Create Data 22 bytes COMI 9600 8 1 Figura 11 Aba Range Test do Software X CTU Fonte Digi International Inc 2014 33 C Aba Terminal conforme Figura 12 permite conectar ao XBee e fazer programa es via comandos AT usado tamb m para receber e enviar dados atrav s do XBee ou tamb m comunicar com qualquer tipo de dispositivo que trabalhe com comunicac o serial Esta aba fundamental para programac o da criptografia que somente pode ser programada atrav s de comando AT RAMOS 2014 BR COM6 X CTU About XModem FL Settings Range Test Terminal Modem Configuration Line Status r Assert Paca H ls Em Clear 5 RTS v Break Packet Screen Hex OK COME 008 1 FLDW NDNE Rx 12 bytes Figura 12 Aba Terminal do X CTU Fonte Digi International Inc 2014 34 D Aba Modem Configuration sao configurados todos os parametros de trabalho do XBee conforme a aplicagao desejada Com o XBee conectado pode se escrever todos os par metros do modulo de uma
12. NyZ e NdN2J3 1dn0901dO vu v 1 e 5 p xL Agle d37 T 9 1255 Hn 2 yu cc EE m NdN H3 1dno90LdO WnINOO j e m n DIZ A8Ig q31 9 k Q 91d OLN OLY aoze l NAN HITANODOLO ced j l E Agle 031 an L 21 a j en GLH doce NAN HITANODOLO 08ZN1N LEN gt 28 88 i 4 zm 29 E 9 a ae A8I8g q31 x EE 24 E via x 22 gt El n avae Woo NAN HITANODOLO tr J e E Nas Agle 031 n era 24 In ely Hozz e 6ca NAN HITANODOLAO e e
13. CARACTER STICAS GERAIS 5 ESQUEMA EL TRICO 6 MANUTEN O 70 1 APRESENTA O O presente manual destinado para a instala o uso e manuten o do modulo I O sem fio sendo necess rio ler e compreender todas as suas fun es e utilidades e Deixar dispon vel a todas as pessoas que v o efetuar as instala es que dever ser executado por pessoal capacitado e O presente manual parte integrante do produto e deve ser guardado em local adequado para eventuais consultas 2 GARANTIA e O prazo de garantia de um ano para defeitos de fabrica o a partir da data de faturamento do produto e Observar no momento de chegada se foi entregue o produto correto e se o material n o sofreu nenhum dano durante o transporte e Qualquer inconformidade favor entrar em contato com a empresa informando o n mero de s rie e nota fiscal de venda e A garantia ser negada em casos de danos causados por erros de opera o e instala o se o equipamento for reparado por pessoal n o autorizado e se forem desrespeitadas as instru es deste manual 3 APLICA O O modulo I O sem fio indicado para transfer ncias de sinais digitais utilizando um par de m dulos de entradas e sa das que ser o utilizados para receber e enviar informa es para perif ricos que est o at 10 metros de dist ncia de um controlador l gico program vel CLP sem a necessidade de utiliza o de cabos para isso Tem capacidade para env
14. Dr Universidade Tecnol gica Federal do Paran Prof Ros ngela Winter M Sc Prof Winderson Eug nio dos Santos Dr Universidade Tecnol gica Federal do Paran Universidade Tecnol gica Federal do Paran Orientadora Prof Guilherme Luiz Moritz M Sc Universidade Tecnol gica Federal do Paran A Folha de Aprova o assinada encontra se na Coordena o do Curso AGRADECIMENTOS A Deus pai misericordioso Aos nossos pais Maria Romalina e Valadar Joao e Regina pela compreensao principalmente nos momentos em que tivemos que nos ausentar sempre nos incentivando e apolando nesta caminhada rumo a graduac o de Tecn logo em Automac o Industrial N o podemos deixar de lado as esposas Lais e Mariani que tiveram que se desdobrar em suas atividades para que pud ssemos nos dedicar aos estudos A Professora Rosangela Winter por aceitar ser orientadora do nosso projeto e por seus ensinamentos A todos os Professores da banca e a todos os Professores da UTFPR que fizeram parte de alguma forma na nossa formac o nos ensinando com sua experi ncia e que sempre ser o nossos grandes amigos A toda a Equipe da Similar Tecnologia e Automac o Ltda e Air Flux Ltda que gentilmente cederam o espaco da empresa e equipamentos para alguns testes no desenvolvimento do projeto montagem da placa eletr nica e montagem do prot tipo Tamb m n o podemos deixar de agradecer a Abimael C Martins a Mois s lvan Kroyzanovski e a Funciona
15. MEE EE 6 1 UE UE al GU 3190 90600060006 0666 00 o do E o Ko Mo Mo Ko Ko Ke CLAS Figura 17 Vista Inferior placa circuito receptor Fonte Autores 2014 Nas Figuras 18 e 19 encontra se a placa de circuito do transmissor vista superior e inferior com visualizagao 3D gerada pelo software Proteus O posicionamento dos componentes na simulac o e na visualizac o 3D ficou satisfat rio por m no circuito impresso real verificou se que o optoacoplador H11AA1 maior que o optoacoplador utilizado devido a este detalhe os componentes ficaram prensados na placa e por pouco n o foi necess rio refazer a placa 41 La vm OO E MODULO DE 7 ENTRADAS a mx _ d L MAI b E 9 e ado ads cunha A k Figura 18 Vista superior da placa do circuito do transmissor Fonte Autores 2014 DDI jo jm JS ado DOCOCCCCOCL gt 2 I Ao 000000500000 oo aci a 29 2 Figura 19 Vista inferior da placa do circuito do transmissor Fonte Autores 2014 42 Devido a dificuldade de confeccionar uma placa de circuito dupla face usando os metodos artesanais optou se por encomendar as placas de circuito receptor e transmissor em uma empresa especializada para dar um acabamento profissiona
16. o para l O digital s o muitos sofisticados e caros Com o avanco das tecnologias de comunicac o e o avanco exponencial da velocidade e desempenho dos componentes utilizados para esse fim se tornou poss vel desenvolver novas aplica es que anteriormente eram limitadas Foram desenvolvidos m dulos baseados no XBee que um componente de transmiss o de dados wireless e que confere alto desempenho e confiabilidade na transmiss o dos sinais No decorrer do desenvolvimento do projeto foi necess rio um constante contato com CLP sensores atuadores e uma vasta gama de componentes utilizados na automa o industrial para que o m dulo fosse capaz de suportar a maior gama poss vel de perif ricos e assim diminuir as suas limita es de utiliza o 13 Foi de vital importancia que os modulos fossem de facil utilizagao nao sendo necess rios manuais extensos esquemas de ligac o complicados e nem a utiliza o de softwares de parametrizac o pois com o avan o da inform tica comecou se a criar softwares espec ficos para cada equipamento o que forca O profissional de automac o a aprender um novo software frequentemente criando dificuldades para o uso de uma nova tecnologia Outra tecnologia que avancou muito nos ltimos anos a de projeto e produ o de placas eletr nicas Com isso poss vel confeccionar prot tipos e simular muitos circuitos antes de ser confeccionado o que confere mais velocidade e menor probabilidad
17. r n Agle 031 N 21 ca oZ 8 LNdNI Hozz on seca NdN a1dNODOLdO Agle d31 Y LLG 1 MOZZ E l LLH r NdN a1dNODOLdO Agle 031 OLA OL r R gia 5 E IL ZZ Ozu 5 LINANI Lg OL INANOY lt S MSdid co E 6 SINdNI SLNANI 9LNdNI lt SIMANI LNdNI lt LLAdNI lt Proteus ISSOF NO to do transmi ircui C Autores 2014 Figura 14 Fonte 38
18. ser acrescentado ao valor do resistor Por exemplo se tiver um resistor com valor 332 o valor da resist ncia 33000 33 o valore 2 o numero de 0 SABER ELETR NICA 2014 Nos resistores com 4 caracteres os tr s primeiros d gitos definem o valor dos tr s primeiros d gitos do resistor e o quarto d gito define o fator de multiplica o como exemplo um resistor com valor 1000 o valor da resist ncia 1000 100 o valor e o fator de multiplica o 0 SABER ELETR NICA 2014 Para resist ncias menores que 100 utilizado a letra tanto para indicar isso como tamb m para indicar a v rgula como exemplo 10R para 100 ou 3R3 para 3 30 Em alguns casos em resist ncias de 11 a 990 pode ser usado somente dois caracteres para evitar confus o A Tabela 4 mostra alguns exemplos para melhor esclarecer a codifica o SABER ELETR NICA 2014 Tabela 4 Codifica o dos Resistores SMD Com 3 caracteres Com 4 caracteres 330 330 1000 1000 331 3300 2201 22000 2k2 103 100000 10k 1622 162000 16k2 10R 100 OR47 470 ART 4 70 1002 100000 10k Fonte Autores 2014 29 Conforme o tamanho do resistor tamb m a pot ncia que ele consegue dissipar Formato 0402 1 16W 0603 1 10W 0805 1 8W 1206 1 AW 1210 1 3W 2010 3 4W 2512 1W 3616 2W 4022 3W Neste projeto foi usado o 1206 SABER ELETR NICA 2014 2 3 SOFTWARES UTILIZADOS 2 3 1 Pr
19. 0 Settings 2222 Settings _ DIO 8 Configura a DI O8 como o psasen conpmgunanon CONFIGURATION entrada digital CAPI CONFIGURATION entrada digital CONFIGURATION entrada digital CONAPA CONFIGURATION entrada digital EI osoba mme CONFIGURATION entrada digital COMA CONFIGURATION entrada digital _ CONFIGURATION entrada digital entrada digital Configura quais entradas saidas digitais ser o detectadas mudancas de estado FF todas DIO CHANGE DETECT 77 5 PROGRAMA O VIA COMANDO DIGITA E ESPERA APARECER OK Se dentro de no m ximo 2 segundos n o aparecer ok d um enter e escreve novamente este o comando para entrar no modo de programa o AT DIGITA COMO ESCRITO E APERTA O BOT O DE ENTER DEVER APARECER AT KY OK O par de Xbee que for comunicar entre si deve ter o mesma senha 123456 neste caso o numeral 123456 a senha DIGITA COMO ESCRITO APERTA BOTAO DE ENTER DEVERA APARECER AT WR OK Este o comando para gravar os par metros no Xbee MEE DIGITA COMO ESCRITO E APERTA O BOT O DE ENTER DEVER APARECER AT CN OK Este o comando para sair do modo de programa o TODOS OS PAR METROS PODEM SER CONFIGURADOS VIA COMANDO AT Comandos digitados na Aba terminal do software X CTU Networking amp Security Entra no modo de programac o via comando
20. AT Endereco de destino endereco do Xbee que ir receber o dado deste Resposta positiva de que o par metro foi escrito Endereco de rede endereco do Xbee que est conectado Resposta positiva de que o par metro foi escrito Habilita desabilita o uso da Encriptacdo de seguranca entre Xbee Resposta positiva de que o par metro foi escrito ATDL 1234 lt ENTER gt OK lt CR gt ATMY 5678 lt ENTER gt OK lt CR gt ATEE 1 lt ENTER gt OK lt CR gt ATKY 123456 lt ENTER gt OK lt CR gt ATNI BASE lt ENTER gt OK lt CR gt Senha de encripta o entre os Xbee Resposta positiva de que o parametro foi escrito Identificac o do Xbee Resposta positiva de que o parametro foi escrito Grava os par metros alterados na mem ria n o vol til Resposta positiva de que o parametro foi escrito Sai do modo de programac o Resposta positiva de que o parametro foi escrito I O Settings Entra no modo de programac o via comando AT Configura a DI O8 como desativada Resposta positiva de que o parametro foi escrito Configura a DI O7 como entrada digital Resposta positiva de que o parametro foi escrito Configura a DI O6 como entrada digital Resposta positiva de que o parametro foi escrito Configura a DI O5 como entrada digital Resposta positiva de que o parametro foi escrito Configura a DI O4 como entrada digital Resposta positiva de que o parametro foi escrito OK lt CR gt gt gt 122 z 6 A A m m lt 2 A q m m 5
21. DIO 6 Configura a DI O6 como sa da DO HIGH DIO 5 Configura a DI O5 como sa da CONFIGURATION DIO 4 fi DI 04 d fi DI 03 d DIO 2 fi DI 02 id i DIO 1 fi DI 01 d i DI ENENLLCIPT OREL a Configura quais IC SET DIO CHANGE DETECT entradas sa das digitais ser o detectadas mudan as de estado FF todas I O LINE PASSING Configura de qual m dulo ele IA 5678 I O INPUT ADDREES ir receber o sinal para atuar as sa das ES ENCRYPTION Hd 5 PROGRAMACAO VIA COMANDO AT DIGITA E ESPERA APARECER OK se dentro de no maximo 2 segundos n o aparecer ok d um enter e escreve novamente este o comando para entrar no modo de programac o AT AT KY DIGITA COMO ESCRITO E APERTA O BOTAO DE ENTER DEVERA APARECER OK o par de Xbee que for comunicar entre si deve ter o mesma senha 123456 u ry neste caso o numeral 123456 a senha AT WR DIGITA COMO ESCRITO E APERTA O BOT O DE ENTER DEVER APARECER OK este o comando para gravar os par metros no xbee DIGITA COMO ESCRITO E APERTA O BOT O DE ENTER DEVER APARECER AT CN i M OK este o comando para sair do modo de programac o TODOS OS PAR METROS PODEM SER CONFIGURADOS VIA COMANDO AT comandos digitados na Aba terminal do software X CTU Networking amp Security Entra no modo de programac o via comando AT Endereco de destino endereco do Xbee que ir receber o dado deste Resp
22. GICOS Para o desenvolvimento do projeto foram utilizadas v rias ferramentas para desenvolvimento do circuito eletr nico Por meio de um software espec fico foi feito o desenho do circuito e a an lise de funcionamento de alguns pontos Foi feito um investimento de tempo em pesquisas principalmente em manuais de componentes para verificar sua forma de opera o O trabalho no projeto tamb m teve a necessidade de experimentos pr ticos para levantamento de dados de funcionamento e restri es de aplica es que ser o necess rio para a confec o dos manual dos m dulos Para todo esse trabalho de conclus o de curso foram utilizados os conhecimentos adquiridos durante curso como an lise de circuitos eletr nicos programa o e uso dos CLP programa o experimentos e outros conhecimentos espec ficos 1 6 ESTRUTURA DO TRABALHO Planeja se a seguinte estrutura de trabalho para este TCC v Capitulo 1 Introdu o Apresenta o do desenvolvimento do m dulo 0 sem fio para uso em CLP s utiliza o do m dulo principais aplica es e metodologia de pesquisa v Cap tulo 2 Referencial Te rico conceitos componentes utilizados montagem softwares de configura o m todos de teste v Cap tulo 3 Desenvolvimento do Projeto desenvolvimento do circuito base em protoboard testes confec o do circuito impresso confec o do manual solu es e restri es de aplica es v Capitulo 4 Considera
23. OBJETIVO Sn 13 ARO RA u aus Se ee eee 13 1 9 2 ODISUVOS ESPEcifCOS cnr au uli cod 13 14 JUSTIFICATIVA 14 1 5 PROCEDIMENTOS METODOL GICOS 15 6 ESTRUTURADO TRABALHO ad 15 2 REFERENCIAL 16 za CONCEITOS sanoa 16 2 1 1 Tecnologias WIFGelOSS uds u u uuu 17 2 2 COMPONENTES UTE ZA DO Susana 18 2 2 1 A A 18 2 2 2 DO CON AO naa 20 ARG ABOC 21 2 2 4 RESSO SMD as 28 Zio SOFTWARES UTILIZADO Sucia i 29 25321 lt eee T UU TEE 29 25 2 O Ca nanas eh cae Ep O 31 3 DESENVOLVIMENTO DO PROJE TO ui u uuu u t anda 35 3 1 CIRCUITO ELETR NICO a 35 3 1 1 Simula o do Circuito Proteus Protoboard 35 32 PLACA DO CIRCUITO IMPRESSO 1 uuu ado si 39 do TESTES DECAMPO gt inca 45 3 3 1 1 0 com CLP inversor reles e sensores 45 3 9 2 lempo de RESPOSTA sida 49 DO o E UM tH MM ERN 52 3 4 MANUAL DO USUARIO MODULO 0 53 do MEMORIA S 55 DD IEA MEE Os 55 1 e e USO ER EE 57 4 4 1 4 1 1 4 1 2 4 2 4 2 1 4 2 2 4 2 3 4 3 4 3 1 4 3 2 4 4 4 5 anio ceca lata NA ME 99 ADICA ES POlencialS x e uuu Dau
24. PROJETO 3 1 CIRCUITO ELETR NICO Para o desenvolvimento do circuito impresso do projeto foi utilizado o software PROTEUS onde foram corrigidas as falhas encontradas para depois ent o ser montado e testado fisicamente no protoboard Ap s montado o circuito foram feitos testes para averiguar o funcionamento e testar as v rias condi es de funcionamento Atrav s destes testes foi verificada a necessidade de voltar ao software de simula o PROTEUS para encontrar solu es para os problemas verificados nos testes pr ticos Ap s a bateria de testes foi iniciada a implementa o do circuito no software ARES o esquem tico gerado no software 1515 para gerar o esquema do circuito impresso Esses dois softwares ficam dentro do PROTEUS que permite a integra o entre eles simula o do circuito e visualiza o 3D para averiguar todos os detalhes antes de mandar confeccionar a placa evitando assim muitos problemas 3 1 1 Simula o do Circuito Proteus Protoboard Na simula o do circuito no software PROTEUS foi verificado o funcionamento do circuito do receptor e transmissor testando se os valores dos componentes estavam adequados e apresentando funcionamento satisfat rio monitorando o consumo de corrente nas entradas sa das e na fonte para verificar se os componentes n o corriam o risco de queimar e se estavam operando dentro de suas especifica es de cat logo Tamb m foi analisado se as entradas e sa das es
25. V OK lt CR gt OK ATD8 O lt ENTER gt OK lt CR gt ATD7 3 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD6 3 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD5 3 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD4 3 lt ENTER gt OK lt CR gt 78 OK lt CR gt ATD2 3 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD1 3 lt ENTER gt OK lt CR gt ATDO 3 lt ENTER gt OK lt CR gt Resposta positiva de que o parametro foi escrito ATIC FE lt ENTER gt Configura quais entradas sa das digitais ser o detectadas mudan as de estado FF todas OK lt CR gt ATWR lt ENTER gt Grava os par metros alterados na memoria n o vol til OK lt CR gt Resposta positiva de que o parametro foi escrito ATCN lt ENTER gt Sai do modo de programac o OK lt CR gt Resposta positiva de que o parametro foi escrito ANEXO 2 LISTA DE PAR METROS RECEPTOR LISTA DE PAR METROS RECEPTOR Networking amp security COMANDO VALOR FUN O DESCRI O OBSERVA ES DL 5678 DESTINATION do Xbee que ir ADDRESS LOW _ receber o dado deste MY 1234 16 BIT SOURCE Endereco de rede endereco ADDRESS do Xbee que est conectado AES ENCRYPTION Habilita desabilita o uso da EE 1 ENABLE Encriptacao de seguranca ENABLE entre Xbee Somente pode ser escrito via comando AT e n o pode ser KY 123456 SET AES ENCRYPTION KEY lido uma vez esquecido somente escrevendo novamente em cima BASE NODE IDENTIFIER Identifica o do Xbee i o settings DIO 8 Configura a DI O8 como DIO 7 Configura a DI O7 como sa da
26. com antena integrada wire e com um modelo com antena externa e os resultados foram muito parecidos variando de 9 a 11 ms nos dois modelos Wed 1 f MM Figura 29 Tempo de resposta no oscilosc pio Fonte Autores 2014 92 om 360 400ns o lim i i 27061 Am Figura 30 Tempo resposta osciloscopio 2 Fonte Autores 2014 Observando os dados obtidos no osciloscopio conforme Figura 30 a frequ ncia esta em 100 Hz aproximadamente e nao em 20 Hz conforme mencionado anteriormente mas neste teste esta sendo transmitido somente um pulso ou seja apenas uma borda de subida e nao varios pulsos sucessivos como o caso do encoder onde existe borda de subida e descida sendo o ciclo do sinal completo o tempo no m nimo o dobro do medido no oscilosc pio Tamb m foi especificado para trabalhar com frequ ncias de at 20 Hz justamente por n o ser recomendado trabalhar pr ximo ao limite do equipamento se o usu rio deseja ter confiabilidade 3 3 3 Alcance Neste projeto foi utilizado o modelo XBee mais simples e com antena Wire O manual do XBee menciona a dist ncia de at trinta metros de alcance em ambiente fechado e at cem metros em campo aberto com visao Foi observada na pr tica uma diferenca de alcance no ambiente fechado nos testes utilizando a antena Wire quando se tem uma parede separando o receptor do transmissor fo
27. da n o funciona Sinal n o chega at o XBEE Modulo entra em dorm ncia falha no diagn stico Circuito n o funciona Sinais n o s o transmitidos do transmissor para o receptor Circuito inoperante Circuito inoperante Falta de alimenta o M dulos danificados queimados Falha na antena fora da dist ncia de trabalho Optoacoplador queimado Sinais de entrada fora do Capacitores ao lado do 555 com defeito CORRETIVA CORRETIVA CORRETIVA PREVENTIVA ERLE PREVENTIVA a s 2 48 PREVENTIVA O Circuito danificado Saidas inoperantes ou Queimado Saida nao atua com funcionamento debilitado ircui i Nao tem tens o no restante do circuito Nao tem tens o no restante do circuito N o tem tens o no restante do circuito LED n o acende Pequena Moderada Alta Muito Alta Restante do circuito inoperante Restante do circuito inoperante Restante do circuito inoperante Dificuldade em visualizar o funcionamento do circuito Componente queimado Componente queimado Queda de tens o circuito anterior Componente queimado Queda de tens o no circuito anterior LED queimado Falta de alimenta o Componentes danificados PROBABILIDADE DE OCORRENCIA Muito remota Muito pequena CORRETIVA CORRETIVA CORRETIVA CORRETIVA CORRETIVA CORRETIVA Muito alta Alta Moderada Pequena Muito Pequena Remota 170
28. eles t m um valor muito elevado o que inviabiliza aplica es menores ou tamb m s o de dif cil configura o sendo somente utilizados em aplica es de grande porte nos quais a passagem de cabos invi vel pela quantidade ou pela dist ncia Com a confec o deste m dulo I O sem fio poss vel atender a aplica es que trabalham com sinais discretos entradas e sa das digitais que hoje s o atendidos por m dulos de redes de comunica o propriet rios e m dulos sem fio caros e ou de dif cil configura o Os m dulos I O n o tem muitas entradas e sa das tem um m dulo espec fico para entrada e outro espec fico para sa das e poss vel colocar v rios m dulos na mesma aplica o sem que um interfira em outro isso porque o Xbee possibilita uma configura o em que o sinal criptografado de forma que s o seu par consegue interpreta lo como demonstrado na Figura 1 12 Figura 1 XBee comunicando com seu par Fonte Autores 2014 1 2 PROBLEMAS E PREMISSAS Atualmente quando necess rio fazer uma instalac o de uma nova planta ou fazer melhorias o tempo gasto com a passagem de cabos muito grande e a quantidade de material utilizado implica muito no custo do projeto Quando se pensa em utilizar redes industriais esbarra na quest o de ter um especialista para configurar a rede e com custo dos componentes Os m dulos wireless que existem hoje no mercado para transmiss o de dados e os que s
29. es finais Y Capitulo 5 Refer ncias 16 2 REFERENCIAL TE RICO 2 1 CONCEITOS Na Figura 2 mostrada uma forma de aplica o do XBee que foi o principal componente do projeto pois um m dulo com antena que permite uma comunica o segura entre dois dispositivos Estes m dulos de comunica o sem fio configurados por software t m uma forma de criptografia em sua comunica o que os tornam muito seguros na transfer ncia de informa es de um ponto a outro onde somente os m dulos com a mesma chave ir o se comunicar mesmo se houver outros m dulos trabalhando na mesma rea DIGI 2014 Como XBee trabalha com 3 3 V foi montado um circuito para facilitar a sua utiliza o na ind stria que normalmente trabalha com 24 V deixando o flex vel para as mais diversas aplica es ALBACORE 2014 CMOS Logic 2 8 3 4V CMOS Logic 2 8 3 4V DIN data in Figura 2 Esquema de funcionamento do sistema Fonte http www digi com products 2014 Para projetar e testar o sistema foram utilizados os seguintes recursos Software X ctu para configurar o XBee para que ele funcione de acordo com as necessidades do projeto como tamb m para criptograf lo de tal forma que n o apresente interfer ncia de outros XBee v Software Proteus para projeto e simula o de alguns circuitos Software Ares para o projeto das placas de circuito e para gerar o arquivo para confec o de placa industrializa
30. estado transferida para O receptor no formato de pacote de dados e nesta condic o quando ocorre uma mudanca de estado na entrada o XBee precisa montar o pacote de dados transferir via radio frequ ncia ao receptor o outro XBee ira decodificar o pacote de dados e atuar a sa da toda est sequ ncia ocupa um tempo e portanto os m dulos I O n o conseguem trabalhar com frequ ncia de mudanca de estado acima de 20Hz Na figura 28 pode se observar o monitoramento dos dois canais do encoder pelo CLP um dos canais passa pelo m dulo I O e outro canal est conectado diretamente ao CLP Foi feito monitoramento online da contagem do encoder para verificar quantos pulsos por segundo o m dulo conseguia transferir Figura 28 Monitoramento da entrada de encoder no CLP Fonte Autores 2014 91 Para aprimorar melhor o resultado quanto ao valor exato do tempo de resposta foram feitas medi es para chegar a um valor exato do tempo que leva para o sinal ser transmitido Chegou se a conclus o que o tempo de transmiss o de uma mudanca de estado no m dulo de entrada para o m dulo de sa da varia de 9 a 11 ms se n o houver perdas na transmiss o Os testes foram realizados com os m dulos a 1m de dist ncia um do outro Na Figura 29 pode se observar as condic es em que os testes foram realizados no laborat rio da empresa Funcional Eletronika que cedeu espaco e equipamentos para desenvolver o teste Foram realizados testes com o XBee
31. na frequ ncia ISM ndustrial Scientific and Medical sendo na Europa de 868 MHz 1 canal 915 MHz 10 canais nos Estados Unidos e 2 4 GHz 16 canais em outras partes do mundo e nao requerem licenca para funcionamento As Redes XBee oferecem uma excelente imunidade contra interfer ncias e a capacidade de hospedar milhares de dispositivos numa Rede mais que 65 000 com taxas de transfer ncias de dados variando entre 20Kbps a 250Kbps MESSIAS 2014 A aplica o do m dulo I O sem fio nao utiliza a op o de comunica o com varios outros XBee mas a opc o de este comunicar com somente um unico outro dispositivo formando assim um par a esta estrutura de comunicac o d se o nome de comunicac o ponto a ponto O XBee opera na frequ ncia de 2 4 Ghz mas tamb m existem modelos que operam na faixa de 900 Mhz A encriptac o existente no XBee uma esp cie de senha que deve ser configurada igual nos dois m dulos quando estao em operagao e dentro do alcance eles verificam se possuem a mesma senha sendo o resultado positivo os dados s o trocados entre eles caso negativo a transmiss o dos dados bloqueada A criptografia que est sendo estudada baseada na data de fabricac o do m dulo ser o n mero de s rie do conjunto e ser constru da da seguinte forma ano m s dia sequ ncia de produc o ficando assim 201401270001 Este numero ser igual para o conjunto transmissor mais receptor e sera diferente p
32. que depende da confec o de um circuito de interface para sua utiliza o o XBee 11 Quando transmitimos sinais em frequ ncia enviamos esses sinais num canal tal como um cabo ou conex o em fibra tica Quando enviamos os sinais geralmente modulamos o sinal desejado por uma portadora na frequ ncia de r dio em vez de transmitir diretamente o sinal LALOND DAVID ROSS 1999 p 442 O XBee um componente que traz uma nova tecnologia neste segmento pois veio para atender aplica es residenciais e industriais com ele foi criado um m dulo de I O que tem a caracter stica de ser f cil de instalar n o precisando de softwares de configurac o e os esquemas de ligac o s o mais simples e vers teis poss veis para tentar atender o maximo de aplica es com entradas e sa das discretas No decorrer do desenvolvimento do projeto foram utilizadas as estruturas da Universidade Tecnol gica Federal do Paran UTFPR sendo que grande parte dos trabalhos foram desenvolvidos nas resid ncias dos integrantes da equipe como tamb m foi buscado parcerias com empresas com a finalidade de conseguir subs dios t cnicos e levantamento de dados para a possibilidade de comercializa o do produto 1 1 1 Delimita o do Tema Quando se busca hoje no mercado produtos para controle de sinais de automa o remotamente seja ela com fio com protocolos de comunica o e ou sistemas sem fio encontram se muitos produtos por m
33. s vez atrav s do botao write Na Figura 13 est um exemplo de tela de configurac o e nos Anexo 1 e 2 est o listados todos os par metros Esta interface gr fica auxilia bastante no momento de configurar o m dulo XBee RAMOS 2014 BB COME X CTU About Parameter Profile Versions PL Settings Range Test Terminal Modem Configuration Modern Parameter and Firmware Parameter Vig Profile Versions Write Restore Clear Screen Save a Show Defaults M Always Update Firmware Load ecd Modem XBEE Function Set Version xB24 802154 1086 DIS Configuration BIO Configuration DIDE Configuration DIOS Configuration DIO4 Configuration DISA amp BLED DIOS Configuration 1 ASSOCIATED INDICATOR 0102 Configuration 2 ADL DIO0 Configuration 5 DO HIGH Output Enable Bl IT Samples before TX DIO Change Detect I Bl 0118 Sample Rate HEM 1 0 Line Passing Ex Diagnostics e IOEB VR Firmware Version 1744 HV Hardware Version 0 DB Received Signal Strength Bimmer Configure options for the DIOS line of the module Options include Associated LED indicator blinks when associated Digital Input and Output 3600 6 4 1 FLOW NONE 24 Yer 10 6 Figura 13 Aba Modem Configuration do Software X CTU Fonte Digi International Inc 2014 35 3 DESENVOLVIMENTO DO
34. visualizar e estabelecer conex o da placa de configurac o do XBee com o computador Quando conectado com o computador mostrado em qual porta de comunicac o o XBee est conectado ou ent o pode se configurar como ele ira comunicar com o computador e conferir o status da conex o RAMOS 2014 PL Settings Range Test Terminal Modem Configuration Corn Port Setup Select Com Port Communications Port COM 1 Baud 3600 Communications Port 2 MaxStean Bee Tender NOME USE Serial Port COM20 10 60 1 241 Data Bits Parity NONE i Stop Bits Test Quem Host Setup Uzer Com Ports Ethernet Com Ports API Enable Wee escape characters 2 AT command Setup ASCII Hex Command Character i lt Guard Time Before ET 1000 1000 Guard Time After AT Modem Flash Update baud change Figura 10 Aba PCSetings do Software X CTU Fonte Digi International Inc 2014 32 B Aba Range Test utilizada para verificar a efici ncia do sinal e para verificar o seu alcance poss vel simular e verificar com a placa conectada estas informa es Foi tentado utilizar este recurso para testes com o XBee mas n o funcionou para poder confirmar a performance de alcance que teve que ser testada de outra forma A Figura 11 mostra a aba Range Test RAMOS 2014
35. 00001 PREVENTIVA PREVENTIVA PREVENTIVA PREVENTIVA lt PREVENTIVA ie 75 IRCUITO DANIFICADO CIRCUITO DANIFICADO XBEE QUEIMADO REGULADOR DE TENSAO QUEIMADO XBEE N O FUNCIONA FALTA DE ALIMENTAG O FIO DESCONECTAD O MODULOS l O N O FUNCIONAM CORRETAMENTE LED INDICANDO ALIMENTA O NAO LIGA BC548 NAO FUNCIONA OPTOACOPLADOR NAO FUNCIONA 555 NAO FUNCIONA PISCA MODULOS FORA DO COMPONENTES PERIFERICOS QUEIMADOS BC548 PONTE QUEIMADO QUEIMADA OPTOACOPLAD OR QUEIMADO 555 QUEIMADO ALCANCE TENSAO NA ENTRADA BAIXA FUSIVEL QUEIMADO FALTA DE ALIMENTAGAO FALTA DE ALIMENTAGAO FALTA DE ALIMENTAGAO FONTE DE ALIMENTAGAO QUEIMADA LED STATUS NAO 76 7 ANEXOS ANEXO 1 LISTA DE PARAMETROS TRANSMISSOR LISTA DE PARAMETROS TRANSMISSOR Networking amp Security COMANDO VALOR FUNCAO DESCRI O OBSERVA O DL 1234 DESTINATION apos que ir receber o dado ADDRESS LOW deste 16 BIT SOURCE Endereco de rede endereco do MY 5678 ADDRESS Xbee que esta conectado AES ENCRYPTION Habilita desabilita o uso da EE 1 ENABLE Encripta o de seguran a entre ENABLE Somente pode ser escrito via comando AT e nao pode ser KY 123456 SET AES ENCRYPTION KEY lido uma vez esquecido somente escrevendo novamente em cima BASE NODE IDENTIFIER Identifica o do Xbee 1
36. 1 ed Agla 031 NAN HITANODOLAO Nve za grsog io eu ely Y DESEE A evdivs lt ceu 75 aoee ui 9 TIET S00 Mz 4001 Agla 031 NAN HITANODOLAO ALNOd LLa grsog Ze Ava T ZO one v old E ZA lt J as aose 55 20091 9 Z00YNL NJ 20140 Lhd CEE 182 Y 4001 8lg d31 La ps Ly NdN Y31dNODOLdO ae 00 A a LIN on LO v 184 A AA oca 2 IS O 0 0 Y l g SA ES S084 2182 9 b OLM 9081 691 LOLdO A 2 Autores 2014 Figura 15 Fonte 39 3 2 PLACA DO CIRCUITO IMPRESSO Para fazer um modulo I O compacto e confi vel foi desenvolvida uma placa de circuito dupla face tanto na placa de sete entradas do transmissor como na placa de sete sa das do receptor Com esta configurac o ficou mais facil colocar os componentes de forma que suas trilhas e soldas ficassem com um acabamento mais compacto e que fosse mais f cil encontrar o caminho das trilhas Nas Figuras 16 e 17 pode se observar a disposic o da placa de circuito do receptor vista superior e inferior com visualizagao 3D gerada pelo software Proteus Figura 16 Vista superior placa circuito receptor Fonte Autores 2014 40 OQ 549 00 GO 320 G 939 9000 000 000 000 e Y Y Po QO Po de ME
37. 4 1 APLICA ES Os m dulos I O podem ser utilizados em diversas aplica es desde que observadas as limita es el tricas e a frequ ncia de trabalho Cada um desses detalhes exposto detalhadamente a seguir 4 1 1 Aplica es Potenciais O m dulo I O foi desenvolvido para f cil utiliza o em qualquer aplica o que utilize entradas ou sa das digitais eliminando a necessidade de passagem de fios Pode se enumerar diversas situa es como envio de sinais de sensores botoeiras de comando e chaves fim de curso dentre outros sinais digitais para o receptor que est no painel Na situa o com o transmissor no painel e o receptor no campo pode se atuar v lvulas rel s sinaleiros contatoras com aux lio de rel s partida e parada de motores e acionamento das entradas digitais dos inversores dentre outros dispositivos que trabalhem em 24 Vcc 4 1 2 Restri es de Uso Por ser um equipamento de automa o e n o ter certificado para utiliza o na seguran a do trabalho o m dulo I O n o pode ser utilizado como interface de equipamentos de seguran a como cortinas de seguran a chaves de seguran a e botoeiras de emerg ncia Isso se deve ao fato de que uma perda de sinal wireless pode acarretar acidentes do trabalho Outra restri o encontrada seria quanto a frequ ncia de chaveamento e este fato pode limitar a utiliza o com encoders que tenham grande n mero de pulsos por volta devido necessidade de alt
38. 999 Os mais comuns s o os transistores bipolares que podem ser de polariza o NPN ou PNP como mostra a Figura 3 Os transistores est o presentes em todos os circuitos eletr nicos se n o est o sendo empregados diretamente est o em componentes que usam transistores na sua fabrica o como os opto acopladores os microcontroladores e OS microprocessadores que por sua vez surgiram a partir da associa o de v rios transistores 19 Juncao Juncao Juncao Juncao Base Emissor Base Colector Base Emissor Base Colector Camada Menos Camada Menos mais fina dopado que mais fina dopado que e menos o Emissor e e menos o Emissor e dopada mais dopado dopada mais dopado que a base que a base B I B E E Figura 3 Transistor PNP e NPN Fonte LALOND ROSS 1999 No transistor as extremidades s o chamadas emissor e coletor e a camada central denominada base O emissor fortemente dopado e tem como func o emitir portadores de carga para a base enquanto que a base levemente dopada e fina permitindo que os el trons passem do emissor para a base BOYLESTAD 2004 No projeto foi utilizado o transistor bipolar BC548 na saida do m dulo receptor com a func o de suportar uma corrente de at 100 mA que o suficiente para acionar rel s entradas de CLPs alguns tipos de v lvulas sinaleiros Todo o projeto est preparado para funcionar com equipamentos que trabalhem em 24 Vec 20 2 2 2 Optoacopla
39. IGI INTERNATIONAL tradu o do manual XBee XBee Pro 2014 25 Keepout Area Minima Sram 3388 Thaw OOOO RR A E 525 6 15 2 mm F Thaiu mn Keepout Area Recomendado S Bem 4438 Thou E O k ata tut sq s qia a as Nau RUM h ULM On M pO E LU ia MURUS a E MUN SS Mate a aca a ata N PN ON DP GM ON QN M a a PSD DD ON UN ORO OD PM RS LIS C gy K K ae DONUM x I A IC OON ON M OR OLOR SOR UM A eta sts s s s ES s s s ss Sata as s Q DR W p q NE NUM p S k SUQ S S a E ER E O ORAR RA AAA AAA RARA ARA AA estate els ata 33 a iL E lt lt e i XBee E a PRO m 2 m a 1 E Figura 5 Area livre de metal Autor Digi International Manual XBee XBee Pro 2014 2 2 3 1 Adaptador Conversor USB Para a programac o e conex o do m dulo XBee ao computador seja para f
40. O A manuten o do modulo I O que se encontra dentro do per odo de garantia deve somente ser realizada por um tecnico autorizado Para soluc o de pequenos defeitos e para facilitar o processo de manutenc o desenvolveu se um guia para solucionar poss veis problemas mais rapidamente bem como identificar falhas de instala o e opera o 74 FMEA SUB ITEN 01 02 03 05 0 07 08 10 X MANUTEN O CONJUNTO ITEM PRE COMPONENTE FUN O Transmitir e receber os dados OPTOACOPLADOR Interface dos sinais Pulsos para manter o OSCILADOR 555 m dulo sempre acordado e detectar alhas de PONTE RETIFICADORA correta da FUS VEL Proteger o circuito Circuito n o funciona Amplificar o sinal de TRANSISTOR BC548 sa da para atuar o rel REGULADOR DE Regular a tens o em TENS O 7812 REGULADOR DE Regular a tens o em TENS O 7805 REGULADOR DE Regular a tens o em TENS O 78L33 LED Visualiza o dos sinais do circuito GRAVIDAD Apenas Perceptivel 1 Pouca Importancia 2 3 Moderadamente grave 4 5 6 Grave 7 8 Extremamente Grave 9 10 Garantir a polaridade FMEA OPERA O SISTEMAS DATA DA EMISS O 05 09 2013 C LULA M DULO I O FALHAS POSSIVEIS INDICES CONTROLES INDICES causas ONTROLESATUAIS o To TR Necess rios G Jo D R Modulos n o comunicam Um dos canais de entrada ou sa
41. PNP ou NPN e m dulo de sa da trabalha somente com tens o 24 Ve PNP v A carca a o visual dos m dulos n o est o prontos para comercializa o seria necess rio desenvolver uma carca a em pl stico injetado e tamb m estudar como seria feito a fixa o no painel ou m quina e desenvolver um borne de conex o para ter qualidade e ser pr tico para o uso v A frequ ncia de chaveamento n o muito alta somente consegue transmitir pulsos at 20 Hz pulsos com dura o menor que 50 ms podem ser perdidos 4 4 CUSTOS DO PROJETO O custo total do m dulo I O foi calculado baseado na compra de componentes com o pre o de mercado se fosse realizado a compra dos principais componentes em grandes quantidades como as placas do m dulo receptor e transmissor e o pr prio XBee seria poss vel conseguir negociar um pre o mais vantajoso que diminuiria o pre o final do projeto Os valores podem ser visualizados na Tabela 5 que mostra que os principais custos est o relacionados com a placa de circuito impresso e o XBee Tamb m n o foram contabilizados os custos de m o obra pois para estabelecer um valor preciso de m o de obra preciso estabelecer um m todo de montagem Se for montada uma placa de cada vez do come o ao fim demora cerca tr s horas Se for feito uma montagem em s rie de v rias placas o tempo total de cada placa reduz bastante e consequentemente o custo Pode se considerar um custo de quinze reais a hora de
42. UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE ELETROTECNICA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM AUTOMACAO INDUSTRIAL GUSTAVO EZEQUIEL DA PAIXAO TARCISIO ALMIR KROYZANOVSKI DESENVOLVIMENTO DE UM MODULO I O SEM FIO PARA USO COM CLP S TRABALHO DE CONCLUSAO DE CURSO CURITIBA 2014 GUSTAVO EZEQUIEL DA PAIXAO TARCISIO ALMIR KROYZANOVSKI TRABALHO DE CONCLUSAO DE CURSO Trabalho de conclus o de curso de graduac o apresentado a disciplina de Trabalho de Diplomac o do curso superior de Tecnologia em Automac o Industrial do Departamento Acad mico de Eletrot cnica DAELT da Universidade Tecnol gica Federal do Paran UTFPR como requisito parcial para obtenc o do t tulo de tecn logo Orientadora Rosangela Winter M Sc CURITIBA 2014 GUSTAVO EZEQUIEL DA PAIXAO TARCISIO ALMIR KROYZANOVSKI DESENVOLVIMENTO DE UM MODULO I O SEM FIO PARA USO COM CLP Este Trabalho de Diplomac o foi julgado e aprovado como requisito parcial para a obtenc o do T tulo de Tecn logo em Automac o Industrial do Curso Superior de Tecnologia em Automac o da Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 04 de dezembro de 2014 Prof Jos da Silva Maia M Sc Coordenador de Curso Departamento Acad mico de Eletrot cnica Prof Rafael Fontes Souto M Sc Respons vel pelo Trabalho de Diplomac o da Tecnologia Departamento Acad mico de Eletrot cnica BANCA EXAMINADORA Prof Marcelo Rodrigues
43. a velocidade de transmiss o destes sinais podendo assim perder pulsos do encoder na transmiss o e consequentemente gerar falhas na opera o da m quina pois o m dulo consegue transmitir at uma 60 frequ ncia de 20 Hz com frequ ncia superiores a esta provavel que ocorra perda de sinal O m dulo receptor aciona cargas de 24 Vc e nao tem a capacidade de acionar dispositivos que exijam muita corrente como v lvulas pneum ticas e contatores sem o aux lio de rel s pois tem a capacidade de comutar no m ximo uma carga de 100 mA 4 2 DIFICULDADES ENCONTRADAS No decorrer do desenvolvimento do projeto dos m dulos encontrou se diversas dificuldades que exigiram um empenho extra da equipe para solucion las Uma das principais dificuldades foi o fato dos autores nao conhecerem o XBee seus detalhes de funcionamento e situa es relacionadas a componentes 4 2 1 Dificuldades na aquisi o de componentes A equipe se deparou com problemas de aquisi o de componentes que n o s o facilmente encontrados Por exemplo o m dulo XBee foi adquirido de uma loja especializada em S o Paulo Os valores de resistores SMD encontrados nas lojas especializadas em Curitiba n o eram os valores exatos que o projeto necessitava como por exemplo 2 2 kQ Outro exemplo de componente foi o optoacoplador adquirido em S o Paulo Sua configura o diferente dos optoacopladores comuns pois tem entrada CA CC 4 2 2 Comunicac o E
44. ac o das ferramentas DMAIC RCA FTA E FMEA 2013 110 f Dissertac o P s gradua o em Engenharia de Produ o Universidade Metodista De Piracicaba Piracicaba 2013 SOBRINHO Darlan G LUGLI Alexandre B Tecnologias Wireless para Automa o Industrial Dispon vel em lt http www google com br url sa t amp rct amp q amp esrc s amp source web amp cd 2 amp cad rja amp uact 8 amp ved O0CDkQFJjAB amp url http 3A 2F 2Fwww inatel br 2F biblioteca 2Find ex php 2Fmodelos de trabalhos 2Fdoc_download 2F6088 tecnologias wireless para automacao industrial wireless hart bluetooth wisa wi fi zigbee e amp ei nUOzU DblanRsQSSh4GwBg amp usg AFQjCNGKOOfNFzSjmSIFgqhQx1GDcT SaMQ amp bvm bv 0138588 d cWc gt Acesso em 01 de Julho de 2014 WISA Wireless connection of sensors and actuators Dispon vel em lt http www millennialnet com MillennialNet media Resources Media MhitePapers WhitePaper IntroductiontoWISA V2 pdf Acesso em 17 de Novembro de 2013 XBee Store Tudo em XBee Dispon vel em lt http xbeestore lojavirtualfc com br sistema home asp IDLoja 16187 gt Acesso em 01 Outubro 2013 68 6 AP NDICE AP NDICE A Manual de instru es MANUAL DE INSTRU ES MODULO I O LEIA PRESENTE MANUAL COMPREENDA RETENHA TODAS AS INFORMACOES INSTRUGOES ANTES DE UTILIZAR O EQUIPAMENTO 69 INDICE 1 APRESENTA O 2 GARANTIA 3 APLICA O 4
45. ado como extens o ou alternativa para as redes com cabeamento convencional que a rede ethernet utilizada nas resid ncias e empresas cujo padr o o IEEE 802 11 WMAN Wireless Metropolitan Area Network Neste grupo temos as tecnologias que tratam dos acessos de banda larga para ltima malha de redes em reas metropolitanas com alcance em torno de 6 km cujo padr o o IEEE 802 16 WWAN Wireless Wide Area Network Neste grupo est o as tecnologias voltadas para redes de longa distancia em telecomunica es atendendo aos servicos de voz e alguns servicos de dados e cujo padrao o IEEE 802 20 SOBRINHO DARLAN GUILHERME 2014 18 O objetivo de qualquer um desses protocolos e dispositivos wireless transferir informa es de um ponto a outro sem o uso de cabeamento f sico cada um desses protocolos est destinado a um segmento de aplica o diferente A categoria de dispositivos em que o XBee est inserido o WPAN mais especificamente no protocolo IEEE 802 15 4 2 2 COMPONENTES UTILIZADOS 2 2 1 Transistor Componente eletr nico formado por materiais semicondutores inventado em 1951 como um substituto para as v lvulas utilizadas at a d cada de 50 Foi desenvolvido a partir da tecnologia do diodo de jun o Dentre suas fun es est o detec o oscila es comuta o mais a principal fun o a amplifica o de sinais que s o fracos e transform los em sinais que podem ser medidos LALOND ROSS 1
46. ar repeti es GUERRERO 2014 Segundo Schmitt 2013 p 43 a principal vantagem do FTA a visualiza o de quais componentes podem apresentar falhas permitindo uma identifica o de forma l gica de quais as a es devem ser tomadas para melhorar a confiabilidade de forma r pida e precisa Analisando uma falha do m dulo I O em que o XBee pare de funcionar lista tr s motivos que possam ocasionar este erro circuito danificado XBee queimado e falta de alimenta o no XBee Por sua vez a falha referente a falta de alimenta o s o listados mais tr s motivos que possam ocasionar este defeito regulador de tens o que deixa a entrada do XBee em 3 3 V queimado fio desconectado na entrada de energia do Xbee ou com mau contato ou fonte de alimenta o do circuito queimada 98 JON od 78404 SONDA vasta On 431 VOVIT Delano omani Oy SNELL 3 PIT MSR Cg re LAS Tu Te Lo3NOO530 30 31003 Old omaan ia LE DOMINO 338 LAIA Ty 30 vita OO RAIN aO rs Had OVENS 595 V B31N3NOdmNO2 zLNOd Wurst wan LS OWN DEN CPL MST WNOISN CN 635 MOLINA 338x DORINI OU EEE a E Oy On OACI Figura 34 FTA M dulo 1 0 Fonte Autores 2014 99 4 CONSIDERA ES FINAIS
47. ara cada conjunto O XBee tem caracter sticas de operac o bem espec ficas e que precisam ser observadas para se tenha um funcionamento adequado j os sinais de entrada e sa da s o quase todos configur veis Na Tabela 1 est o as configura es el tricas e a fun o que pode ser configurada em cada pino do XBee Tabela 1 Caracter sticas El tricas do Xbee 2 S mbolo Par metro Condi o M nimo T pico M ximo Unidade VIL Entrada baixa tens o Todas entradas digitais 0 2 Vcc V VIH Entrada alta tens o Todas entradas digitais 0 8 Vcc 0 18 Vcc V VOL Sa da baixa tens o IOL 2mA Vcc gt 2 7V 0 18 Vcc V VOH Sa da alta tens o 2 Vcc gt 2 7 0 82 Vcc V NIN Fuga de corrente VIN Vcc ou GND todas na entrada entradas 0 9 HA HA TX Corrente de transmiss o Vcc 3 3V 45 mA RX Corrente de recepc o 3 3V 50 mA PWR Corrente de DWN desligamento SM par metro 1 lt 10 UA Fonte Traduc o do XBee OEM RF Modules Digi 2014 O Xbee possui v rias fun es incorporadas em seu hardware que permite desenvolver aplica es apenas com a configura o de seu modo de funcionamento Na tabela 2 podemos observar a func o de cada pino e para qual aplicac o ele se destina inclusive tem pinos com mais de uma func o bastando apenas configurar qual ser a sua func o Pino ON 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tabela 2 Sinai
48. azer atualiza es coleta de dados ou controle foi adquirido a placa CON USBBEE desenvolvida pela empresa Rogercom Esta placa tem conex o do tipo USB conforme Figura 6 Figura 6 Vista superior da placa CON USBBEE Fonte ROGERCOM 2014 26 A placa tem indicac o por LEDs de regulador de tens o LDO baixa queda de tens o comparador de tens o conectado aos LEDs RSSI que simulam a for a do sinal de RF LEDs indicadores de TX RX m dulo ligado ASS e um micro bot o para resetar o m dulo Xbee Na Figura 7 tem se o adaptador j com o XBee conectado MESSIAS 2012 a a e E 4 amp na PRO EEPRO 11 vr LLLI 4 MaxS5Lrebr wc 214 i x pes at 18 e me E a Figura 7 Conexao USB da placa CON USBBEE Fonte ROGERCOM 2014 Sem esta placa seria necess rio desenvolver uma interface de programac o no circuito do m dulo I O e fazer alguma programa o em microcontrolador para que quando se energizasse o circuito o microcontrolador transferisse a configura o necess ria ao funcionamento do m dulo ao XBee Com a utiliza o desta placa foi possivel simplificar e reduzir bastante o circuito dos m dulos reduzindo custos possibilidades de falha pois o XBee j inserido com a sua programac o no circuito 2 2 3 2 Programac o do XBee O XBee um componente vers til devido a sua possibilidade de programac o Conforme
49. ceptor No FMEA est descrito o componente que apresenta risco sua func o dentro do projeto o modo como deve funcionar o efeito deste componente n o funcionar para o circuito e as causas que podem ter levado o componente a apresentar defeito 96 0001 E LOS euanbag ony euanbag epeJepory ev EV epeiapo j euanbag 8 06 SABI 99 euanbad ony epueyodul enod eye oynyy OLN L JeAnde2184 seuady VIJN3HWHO20 3avariavaodd 3avalAvsys sopeoijiuep sejueuoduio denna aes op oyuaureuoiounj oynada op VALL3YUOS O JEZIJENSIA ogu 097 SIEUIS sop OE EZIJENSIA 0 opewianb 131 2 Jouajue oynada YVALLIYHOO ou OESUS Ep nD ejueJedoui op ei1uEjseJ 99A g t 182 OVSNAL 6 Op AJUEISIY OU OPSU3 ogsuay e Jejnbay Ja YOUYINDIN opewianb ajusuoduo gt Jouejue Oyna oEsUS Ep nD ajuesadou 01 n3119 1 IIAG 908 OVSNSL VALLIYUOS oyuna 3JUEJSSY OU OESUB CEN oesua e Jejnbay JOUYINDIY 80 opeuianb ejuauoduio RTT 1 HO1v2 nn 0 5 exieg eyue1edoui 03In24I9 33AZL 2184 OVSNaL 2n 3a soavdissia esuauoduoo 2 12
50. da 17 Para testes do modulo foi utilizado um CLP e inversores da marca LS Industrial System subdivisao do grupo LG devido a facilidade de acesso que se tem a esses equipamentos e tamb m porque os softwares de programac o sao gratuitos como tamb m foram utilizados sensores da Sick pela facilidade de acesso a esses equipamentos pois um dos integrantes da equipe trabalha na empresa Similar Tecnologia e Automac o e estabeleceu uma parceria com a equipe para que os testes sejam realizados 2 1 1 Tecnologias Wireless A comunicac o de rede sem fio ou wireless j est dispon vel para todos a v rios anos Os grupos de redes mais conhecidos mundialmente podem ser divididos em 4 grupos SOBRINHO DARLAN GUILHERME 2014 WPAN Wireless Personal Area Network Onde est o as tecnologias wireless de pequeno alcance entre 10 e 100 metros um padr o para redes locais definido pelo IEEE 802 15 para o enderecamento de redes sem fio que utilizam dispositivos port teis ou m veis tais como PC s PDA s perif ricos celulares pager s Nesse grupo de tecnologia wireless entra os dispositivos Bluetooth IEEE 802 15 1 os dispositivos UWB IEEE 802 15 3 e o nosso objeto de estudo o ZigBee e tamb m os dispositivos wireless Hart e ISA100 IEEE 802 15 4 WLAN Wireless Local Area Network Onde est o as tecnologias sem fio destinadas a interligac o de redes locais com alcance entre 100 e 300 metros Trata se de padrao implement
51. de instalac o e os problemas resultantes da interfer ncia eletromagn tica Tamb m foi poss vel realizar um diagn stico das entradas e sa das onde poss vel visualizar qual o status dos sensores e dos bot es no campo atrav s dos LEDs nos m dulos Com o crescente aumento do custo e escassez de m o de obra qualificada toda e qualquer solu o que venha a minimizar este problema de m o de obra bem vinda e com isso acredita se que este m dulo ter um posicionamento estrat gico no mercado pois tem um pre o acess vel e diferenciado em rela o aos demais produtos que j existem no mercado A confec o do produto justificou se pelos benef cios que pode trazer e est o assim descritos abaixo v Economia no cabeamento da m quina e consequente menor possibilidade de falha Y Facilidade na instala o devido a menor quantidade de hardware Y Os equipamentos que existem hoje no mercado s o muito caros pois envolvem protocolos registrados e normalmente projetados para grandes aplica es e que tamb m exigem controladores de grande porte Y Diminui o do tempo de start up e diagn stico de falhas em que se poder visualizar qual o status dos sensores e bot es no campo Os m dulos de I O sem fio entram como um facilitador nas instala es com entradas e sa das digitais deixando a infraestrutura da planta mais pr tica simples e limpa com um m nimo de cabeamento poss vel 15 1 5 PROCEDIMENTOS METODOL
52. de sinais digitais pois pode se ter em uma entrada um sinal de 5 V na outra um sinal de 12 V e em outras sinal de 24 V e no m dulo de sa da somente sa da 24 Vec Ai M dulo de entrada M dulo de sa da Figura 23 M dulo de entradas digitais Fonte Autores 2014 Na Figura 24 observa se o teste do m dulo de entradas digitais foi utilizado um sensor indutivo um sensor fotoel trico difuso laser e foi feito quatro jumpers para simular o uso de botoeiras e chaves fim de curso Pode se observar atrav s dos LEDs de sinaliza o que os sinais foram reconhecidos como tamb m pode se observar no m dulo de sa das digitais posicionado a direita que esses sinais foram transferidos integralmente Tamb m foi testado o reconhecimento de sinais de 47 encoders incrementais os sinais foram reconhecidos este teste com encoder foi fundamental para descobrir o tempo de resposta dos modulos i Sa das digitais Sensor indutivo 4 14 1 E j NI lt i 1 Em B1 4 e 24 E LB II T 8 1 dee BT e t 1 5 S j I tur LE RJ amp I i 4 13 Mid 4 1 M ITEM Ta i 4 ey K MN E 6 QUE 1 7 I Le 4 Y FTO ad 4 q E 4 r 1 H 4 f N 4 Figura 24 Modulo de entradas digitais Fonte Autores 2014 Nas Figuras 25 e 26 estao demonstrados os testes que foram rea
53. dor Usado em circuitos onde se deseja um isolamento entre o sinal de entrada e o sinal de saida Esse componente composto basicamente de uma fonte emissora de luz led e uma fonte receptora de luz fototransistor funcionando tamb m como um sistema de protec o para o circuito evitando que eventos el tricos externos danifiquem os componentes mais importantes e sens veis da placa Neste projeto foi utilizado o optoacoplador H11AA1 que foi escolhido especificamente para este trabalho pela versatilidade e praticidade pois permite criar um borne comum possibilitando tanto utilizar entradas digitais do tipo NPN colocando 24 Vcc no comum como entrada digital do tipo PNP colocando O Vcc no comum isto porque este modelo de optoacoplador tem dois LEDs polarizados em direc es opostas que permite a circulac o de corrente nos dois sentidos como se tivesse dois optoacopladores em um mesmo encapsulamento e com isso tem se a versatilidade de trabalhar com sinais positivos ou negativos sem precisar fazer jumpers conforme a Figura 4 MOTOROLA 2014 Uma situac o interessante do optoacoplador que pode se segregar diferentes n veis de tens o No caso do projeto do m dulo I O wireless foi feito um estudo para que o optoacoplador funcione com tens es de 5 a 24 V na entrada fornecendo sempre um sinal de 3 3 Vcc para a entrada do XBee evitando que varia es de tens o ou liga es incorretas danifiquem componentes sens veis e caros c
54. e de falha na confec o de circuitos O estudo deste projeto exigiu um circuito robusto capaz de n o sofrer com as interfer ncias dos ambientes industriais 1 3 OBJETIVOS 1 3 1 Objetivo Geral Desenvolver um conjunto de m dulos de I O sem fio para trabalhar com as entradas e sa das digitais de um CLP esse m dulo capaz de receber os sinais digitais dos CLPs bot es chaves sensores rel s como exemplo de equipamentos que podem trabalhar junto com os m dulos e ap s processados estes sinais ser o trocados entre o m dulo base e o remoto 1 3 2 Objetivos Espec ficos Y Pesquisar bibliografia necess ria para a elabora o do projeto Y Verificar imunidade do equipamento s interfer ncias eletromagn ticas existentes na ind stria Y Analisar o tempo de resposta do par de m dulos e verificar o alcance do equipamento com ou sem barreiras f sicas Y Montar o projeto dos circuitos eletr nicos dos m dulos levando em considera o os v rios tipos de dispositivos de campo v Confeccionar os m dulos projetados desenvolvendo assim o hardware do produto 14 v Fazer testes para averiguar o tempo de resposta e o alcance do equipamento Y Confeccionar um manual em portugu s 14 JUSTIFICATIVA Com o desenvolvimento do m dulo de l O sem fio para CLPs chegou se a um produto que ajudar as empresas nas automa es e ainda resolver muitos dos problemas existentes com o cabeamento diminuindo o tempo
55. erta dificuldade de encontrar algum equipamento que fosse imune as interfer ncias existentes nas ind strias que tivesse um bom alcance e um pre o acess vel A partir destes problemas surgiu a necessidade de implementar e desenvolver o m dulo utilizando o XBee uma alternativa mais vi vel atualmente no mercado Para o desenvolvimento do projeto foi necess rio pesquisar diversas fontes com o objetivo de encontrar informa es a respeito dos componentes utilizados no projeto Muitas das informa es utilizadas neste projeto foram obtidas no livro Instrumenta o eletr nica sem fio em sites que abordam o assunto e nos sites de fabricantes de componentes RAMOS 2014 Com o resultado obtido nas pesquisas foi projetado o circuito eletr nico respons vel por receber os sinais de in meros dispositivos utilizados na ind stria e por meio do m dulo XBee enviar esses sinais ao m dulo receptor que por sua vez entrega o sinal atuando entradas de CLPs rel s v lvulas e sinaleiros Antes de confeccionar o circuito foram feitas v rias simula es com o objetivo de determinar todos os limites do circuito Foram implementados recursos a fim de permitir que o m dulo de entrada pudesse reconhecer sinais com diferentes n veis de tens o prote o contra invers o de polaridade na alimenta o m dulo receptor com prote o para corrente reversa e garantia de desligamento da sa da evitando assim corrente de fuga Com todas as si
56. figurar todos os par metros necess rios e escrev los todos de uma vez s RAMOS 2014 DL 1 MY 1 my 2 NI Base 1 TONTE NI Sensor 01 EE 1 EE 1 dl Y KY 7777772 KY 222222 Encriptacao Encriptac o AES habilitada AES habilitada Figura 8 Encriptac o AES 128 bits Fonte MESSIAS 2014 Para o funcionamento do m dulo I O necess rio configurar os comandos de entradas digitais sa das digitais comandos de habilita o de sinais endere amento No Anexo 1 est o listados todos os par metros dos m dulos I O 28 2 2 4 Resistor SMD A sigla SMD significa Surface Mounting Device dispositivo de montagem em superficie esses Componentes sao preparados para montagem na superficie da placa eletr nica sem precisar perfurar al m disso outra vantagem que sao bem menores que os componentes tradicionais e com isso possivel montar placas bem mais compactas SABER ELETR NICA 2014 Os resistores SMD s o muito utilizados nos circuitos modernos onde grande parte dos resistores s o de montagem em superf cie nos circuitos modernos e importante saber como funciona a forma de codificac o destes componentes Os resistores SMD s o codificados com 3 ou 4 caracteres nos resistores codificados com 3 caracteres os dois primeiros d gitos definem o valor dos dois primeiros d gitos do resistor e o terceiro d gito defini o fator de multiplicac o ou n mero de 0 que dever
57. i observada uma 53 dificuldade em conseguir alcance superior a cinco metros ja quando se tem obst culos como portas ou outros objetos que nao deixem uma linha reta entre eles conseguiu se um alcance de at dez metros E na situagao com vis o entre os dois m dulos obteve se um alcance de 20 m abaixo do mencionado no manual por m este nao especifica qual o alcance do modulo com antena integrada e do m dulo com antena externa menciona somente os limites O alcance est diretamente ligado antena que pode ser integrada ao XBee ou do tipo externa esta ltima com maior ganho outro fator que influi no alcance o modelo do XBee pois existem os modelos standard que foi o utilizado no projeto e tem menor alcance que os modelos PRO com um alcance maior 34 MANUAL DO USUARIO MODULO I O O modulo I O um dispositivo de f cil utiliza o para a transmiss o de sinais digitais do campo ao painel e vice versa sem a necessidade de configura o do m dulo seja via software ou dip switch simplificando o comissionamento assemelhando se com uma caixa de passagem A Figura 31 mostra a liga o do modulo I O transmissor nas suas duas formas de comissionamento e a Figura 32 mostra a liga o do modulo receptor com o detalhe do circuito da sa da 54 PARA ENTRADA PNP CONEXAO PARA ENTRADA NPN Figura 31 Liga o modulo I O Transmissor Fonte Autores 2014
58. iar e receber at entradas sa das digitais podendo trabalhar com envio de sinais de sensores botoeiras de comando chaves fim de curso e outros sinais digitais para o receptor que est no painel Na situa o com o transmissor no painel e o receptor no campo podemos atuar v lvulas rel s sinais luminosos contatoras com interface rel s partida e parada de motores dentre outros 71 4 DADOS TECNICOS TRANSMISSOR ALIMENTA O 24 Vec 10 ALCANCE AREA VISADA 15 METROS ALCANCE COM OBSTACULOS 5 METROS ENTRADA SINAL 5 24 Vos N MERO ENTRADAS 7 SINAL DE ENTRADA PNP NPN CONFIGUR VEL CORRENTE CONSUMO 130 mA FUSIVEL 500 mA FREQUENCIA DE CHAVEAMENTO ATE 20 Hz RECEPTOR ALIMENTA O 24 Vec 10 ALCANCE AREA VISADA 15 METROS ALCANCE COM OBSTACULOS 5 METROS SAIDA SINAL 24 Vec SINAL SAIDA PNP NUMERO SAIDAS 7 1 PULSO CORRENTE CONSUMO 60 mA sem carga FUSIVEL 500 mA FREQUENCIA DE CHAVEAMENTO ATE 20 Hz 12 5 ESQUEMA EL TRICO ESQUEMA EL TRICO CIRCUITO TRANSMISSOR CONEX O PARA ENTRADA PNP CONEX O PARA ENTRADA NPN ESQUEMA EL TRICO CIRCUITO RECEPTOR Ov 24y ZAN 1 Q1 Q1 Carga 100 gt 15k Ov Drive de saida 73 6 MANUTENCA
59. inais do tipo positivos ou negativos Foi montado um artif cio diferente para sinalizar se a entrada est ativa ou n o pois como podia selecionar o tipo de entrada PNP NPN n o era poss vel colocar o LED de indica o antes do opto acoplador foi necess rio montar um arranjo com valores de resistores bem dimensionados para a situa o colocando o LED depois do opto acoplador de forma que o LED pudesse acender e o sinal pudesse ser reconhecido na entrada do XBee Nas Figuras 14 e 15 est o os esquemas dos circuitos simulados do transmissor e receptor respectivamente No transmissor tem se basicamente os reguladores de tens o clock com 555 opto acopladores resistores LEDs capacitores e XBee j no receptor n o se tem o clock com 555 e tem se os transistores e diodos os rel s n o est o no circuito pr tico mas foram utilizados para verificar o funcionamento do circuito para confirmar se o circuito consegue acion los 3 duzy 140 9 gt 999 EN g HL E Ls HOLY NG Ze ES 3 lt o 8 uc r 2 4001 GGG La E lt AG T n yu EH 9S00MZ JINOd M adoia Zes181 AR LN Er 2 sduy K OA Ine OA A 184 9084 2187 9092 442
60. indo a sentir praticamente em todos os ramos de atividades Houve um crescimento significativo das tecnologias wireless principalmente devido necessidade de conectividade entre dispositivos entre seus diversos ambientes que at ent o as tecnologias focavam nos servi os de voz Internet e transfer ncia de dados em uma rede local Entretanto em algumas reas como a rea industrial a m dica a ind stria veicular e a residencial necessitavam de uma tecnologia que realizasse esta conectividade com um baixo consumo de energia um baixo custo simplicidade do Pprotocolo e padroniza o SOBRINHO DARLAN GUILHERME 2012 p 1 Com o avan o da eletr nica agora j poss vel in meras solu es que antes eram uma grande dificuldade para a ind stria como por exemplo a forma como os sinais de campo s o transmitidos e recebidos em seus respectivos pain is H poucos anos atr s cada equipamento possu a um cabo que interligava ao painel hoje cada vez mais est se investindo em redes e equipamentos wireless para diminuir a quantidade de cabos e a probabilidade de falha na transmiss o de sinais dos equipamentos 1 1 TEMA A tecnologia wireless avan ou muito nos ltimos anos e ainda tem muito a ser desenvolvida principalmente no ramo industrial Partindo desta necessidade de novas tecnologias foi utilizado um componente de transmiss o wireless que garante boa estabilidade e confiabilidade nas comunica es wireless e
61. ject to develop a couple of in and out digital modules l O that will be used to receive and send information to the peripheries that are at a certain distance from a logical programmed controller CLP with the need of cables An in module was developed for sensors bottoms end of course key and the out module to act relays valves pneumatic commands and CLP entrances The development of this couple of modules brings benefits to the industry application and general automation because it s possible to increase the flexibility and the installations time saving In order for this development to happen a CLPs from LS Industrial LSIS Systems was used Sick sensors and other external accessories to validate the modules We chose to use the LSIS CLP because this is a consolidated brand in Asia especially in South Korea and also because the Program Software is free The main component used in to make the module I O is the XBee which is the responsible one for the signals transmission between the modules and has characteristics that guarantee a great stability and reliability in the applications in which they were used Keywords I O Wireless XBee Programmable Controller Flexibility Practicality SUMARIO Ara b e O 10 TEMA m 10 Delimitado CO TEMA a u u 11 TZ PROBLEMAS E PREMISSA Susanna aaa 12 1 3
62. l Eletronika Ltda que nos auxiliaram na compra de alguns componentes especiais e dicas para melhor desenvolvimento do projeto RESUMO Neste projeto foi desenvolvido um par de m dulos de entrada e saida I O digital que ser o utilizados para receber e enviar informa es para perif ricos que est o at determinada dist ncia de um controlador l gico program vel CLP sem a necessidade de utiliza o de cabos Foi desenvolvido o m dulo de entrada para sensores bot es chaves de fim de curso e o m dulo de sa da para atuar reles v lvulas comandos pneum ticos e entradas de CLP Este par de m dulos traz benef cios para a aplica o na industria e na automa o em geral pois permite aumentar a flexibilidade e a economia de tempo nas instala es Para este desenvolvimento foi utilizado CLPs da LS Industrial Systems LSIS sensores Sick e outros acess rios externos para validar os m dulos Optou se por utilizar o CLP da LSIS pois esta uma marca consolidada na sia especialmente na Cor ia do Sul e tamb m pelo fato do software de programa o ser gratuito O principal componente utilizado na confec o do m dulo I O o XBee que o respons vel pela transmiss o dos sinais entre os m dulos e tem caracteristicas que garantem tima estabilidade e confiabilidade nas aplica es onde utilizado Palavras chave 1 0 sem fio XBee Controlador Program vel Flexibilidade Intuitivo ABSTRACT In this pro
63. l e obter maior confiabilidade Para mandar fabricar uma placa de circuito impresso necessario gerar um arquivo tipo Gerber neste arquivo v o todas as coordenadas para furac o e corte via CNC e todas as informa es para gerar o fotolito de todo desenho da placa o resultado final uma placa de circuito igual ao que se visualiza em 3D no software Na Figura 20 tem se uma foto da placa transmissora e receptora como elas vieram da f brica depois da vinda da placa foi feito a soldagem dos componentes para comecar os testes pr ticos Durante a montagem foram encontrados alguns problemas que nao foram visualizados no projeto um dos mais cr ticos foi com o opto acoplador H11AA1 que apesar de ter a mesma pinagem de um opto acoplador comum o dimensional da carcaca maior e isso n o foi percebido na etapa de projeto e testes somente na montagem da placa percebeu se o problema pois os componentes ficaram muito apertados quase n o foi poss vel fazer a montagem Outro problema foi a furac o para a colocac o do suporte para fus vel que ficou pequeno para a espessura do pino e necessitou fazer um desgaste no pino para poder colocar a base do fus vel na placa de circuito Todas essas ocorr ncias foram anotadas e ser o corrigidas numa eventual comercializac o do projeto pois quando se pensa em fazer um circuito compacto qualquer pequena diferenca no posicionamento dos componentes pode gerar transtornos e mesmo com todo o cuidado que f
64. lizados com o modulo de sa da digital que foi utilizado para acionar entradas de CLP e tamb m rel s O modulo de saida tem oito sa das sendo que sete sao para repetir os sinais do modulo de entrada e a oitava serve apenas para monitorar se os modulos estao se comunicando Esta saida fica pulsando numa frequ ncia de aproximadamente 1 Hz caso haja perda de comunicac o entre o modulo de entrada e o m dulo de sa da para de pulsar portanto poss vel usar esta sa da e montar uma l gica no CLP para detectar uma perda de sinal 48 Figura 25 M dulo de sa da interligado com entrada do CLP Fonte Autores 2014 Figura 26 Rel s sendo acionados pelo m dulo de sa da Fonte Autores 2014 49 O modulo de saida digital pode acionar cargas at 100 mA e o circuito ja est preparado com diodos de roda livre para minimizar os efeitos da tens o reversa provocada pelo acionamento e desacionamento de bobinas O ideal n o usar o modulo para acionar bobinas de v lvulas ou de contatores diretamente para isso deve se usar rel s de acoplamento que consomem pouca corrente no seu acionamento e conseguem acionar cargas de v rios amperes bem como sua substitui o bem mais f cil e tranquila do que um m dulo inteiro 3 3 2 Tempo de Resposta A quantidade de pulsos por segundo que os m dulos conseguem transferir muito importante para definir quais aplicac es eles podem ser utilizados Para fazer este teste f
65. m varios equipamentos encontrados na industria como CLP inversor sensor botoeira reles Na sequ ncia est a descric o dos varios testes realizados para a validac o do projeto pratico A partir do resultado desses testes foi poss vel determinar onde o modulo I O pode ser aplicado 3 3 1 1 0 com CLP inversor reles e sensores Os primeiros testes realizados foram para verificar o m dulo de entrada e para definir que tipos de equipamentos podem ser ligados O m dulo de entrada foi projetado para reconhecer sinais de 5 a 24 Vcc e isto pode ser comprovado na pr tica por meio da utiliza o de encoder com sa da TTL 5 V e sensores que possuem saida 24 V PNP ou NPN e com todos eles o m dulo reconheceu os sinais sem problemas O modulo foi projetado para reconhecer sinais digitais portanto n o serve para transmitir sinais anal gicos de 0 10 V ou 4 20 mA Dentro 46 da faixa de tensao de 5 a 24 Vcc o modulo consegue reconhecer qualquer sinal digital sendo ele de uma botoeira sensor saida de CLP ou encoder Na Figura 23 pode se observar uma foto de um dos testes realizados Devido ao ponto comum no modulo de entrada ou ele trabalha com sinais positivos PNP ou negativos NPN Na situac o de uso dos sinais do tipo PNP o m dulo tem uma vantagem em rela o aos CLPs pois estes trabalham somente com um nivel de tens o de entrada em geral 24 Vcc enquanto que o m dulo de entrada pode ser utilizado como equalizador
66. mula es j feitas no computador foram desenvolvidos in meros testes pr ticos com cada uma das solu es desenvolvidas sempre testando nos limites m nimos e m ximos e em v rios casos foi mantido o limite por 24 horas para verificar se suportava trabalhar nos limites A placa de circuito foi fabricada em processo industrial pois foi projetado em dupla face e praticamente essa forma mais pr tica de confeccionar o circuito A placa foi confeccionada com o uso de resistores SMD com o objetivo de reduzir o tamanho da placa 65 O circuito apresentou um tempo de resposta de aproximadamente 11 ms conseguindo transmitir pulsos em sequ ncia na frequ ncia de 20 Hz ou superior e podendo detectar pulsos nicos com tempo de durac o menor que 11 ms mas no m dulo receptor a sa da fica ativa por no m nimo 11 ms Desta forma o m dulo n o apropriado para aplica es com encoder ou onde o tempo de resposta tenha que ser inferior aos 11 ms N o foi poss vel aplicar o circuito em uma situac o real na ind stria at o presente momento Foram feitos alguns testes de imunidade a interfer ncia de celulares deixando os pr ximos da antena e tamb m utilizando o m dulo receptor para acionar um motor atrav s de um inversor de frequ ncia e em nenhum desses casos o m dulo falhou ou emitiu sinais falsos O m dulo l O se mostrou eficiente para o que foi projetado reconhecendo muitos tipos de sinais digitais e conseguindo atuar ent
67. ntre o XBee Houve dificuldade de se encontrar a configurac o para que um m dulo se comunicasse com o outro sendo necess rio testar varias configura es diferentes para encontrar a ideal Ap s encontrar a configurac o funcional houve dificuldade de configurar a criptografia de forma que os m dulos continuassem a se comunicar com seu par mas que nao sofressem interfer ncias de outros m dulos e componentes existentes na mesma rea 61 4 2 3 Soquetes Especiais Foi necess rio encontrar um soquete especial para o XBee pois ele apresenta uma dist ncia entre pinos de dois mil metros que diferente dos componentes eletr nicos soquetes comuns e do protoboard Este tipo de soquete somente encontrado em lojas que comercializam o XBee inviabilizando a compra separada deste soquete Enfrentou se esta dificuldade quando foi danificado um soquete na montagem e foi dif cil encontrar uma loja que vendesse somente este soquete em separado exigindo um faturamento m nimo Este soquete vendido como um Kit contendo o soquete e uma placa de adapta o para o protoboard 4 3 VANTAGENS E DESVANTAGENS 4 3 1 Vantagens Um dos principais motivos do desenvolvimento do modulo I O sem fio e sua principal vantagem foi a necessidade de eliminar parte do cabeamento utilizado nos CLPs para fazer a interface com os componentes de campo Abaixo s o listadas outras vantagens da utiliza o do m dulo 7 O custo total do conjunto em compa
68. oi tomado assim mesmo surgiram interfer ncias 43 BP 2 a 00000 ITET 210 110 Bo 87 a Ei a EN SYQvuLNS 2 O TOW 000 E SI 510 10 Ela W gt Figura 20 Placa do circuito do transmissor e receptor Fonte Autores 2014 Na Figura 21 est a foto do circuito transmissor o qual possui sete entradas digitais Verificou se uma queda de tens o na alimentac o do XBee fato que nao ocorreu no protoboard essa falha foi sanada alimentando o regulador de tens o LM78L33 com a tens o proveniente do regulador 7812 e nao do 7805 44 r 1 y 7 1 ee 2 gt hua AL Cy N MOBULO DE 2 ENTRADAS J Lb e 4h M ER o 7 Oc 09503 E 332 99 T d 3 4 4 TH Figura 21 Placa do circuito transmissor com sete entradas Fonte Autores 2014 Na Figura 22 pode se observar o circuito receptor os problemas foram na inserc o da base para fus vel e a queda de tensao no XBee Este foi resolvido eliminando o regulador de tensao 7805 do circuito Apesar de ter mais componentes que o circuito transmissor foi poss vel coloca los em um mesmo tamanho de placa com uma boa distribuic o 45 Figura 22 Placa do circuito receptor com sete saidas Fonte Autores 2014 3 3 TESTES DE CAMPO Optou se por testar o circuito em bancada co
69. oi utilizado o esquema da Figura 27 com um canal do encoder passando pelos m dulos e outro conectado direto ao CLP e com isso foi poss vel observar ate onde o m dulo conseguia transmitir todos os pulsos gerados pelo encoder Quando o m dulo n o conseguia acompanhar a contagem do canal que estava conectado direto ao CLP era maior quando ele conseguia a contagem era igual nos dois canais Chegou se a conclus o que os m dulos conseguem transmitir aproximadamente 20 pulsos por segundo CLP CANAL A MOTOR CANAL B ENCODER M DULO M DULO TRANSMISSOR RECEPTOR Figura 27 Diagrama do teste de frequ ncia de transmiss o Fonte Autores 2014 50 O modulo detecta pulsos de curta duragao desde que nao sejam continuos O circuito da figura 27 foi utilizado para comprovar esta afirmac o Girando o motor a uma velocidade na qual o encoder produzia aproximadamente 1000 pulsos por segundo nesta situac o o canal conectado ao CLP contava todos os pulsos e o canal que passava pelo m dulo contava 20 pulsos por segundo Com este teste fol possivel concluir que o m dulo consegue detectar pulsos de curta durac o desde que a frequ ncia n o seja superior a 20 Hz No manual diz que a taxa de transfer ncia de dados de at 250 kbps mas no formato como o m dulo trabalha uma mudanca de
70. omo o Xbee MOTOROLA 2014 SCHEMATIC STYLE S PLASTIC 6 STANDARD THRU HOLE CASE 730A 043 INPUT LED INPUT LED NO CONNECTION BATTER COLLECTOR BASE Figura 4 Esquema el trico Optoacoplador H11AA1 Fonte Motorola Optoelectronics 2014 21 2 2 3 XBee Messias 2008 p 1 destaca que o XBee foi desenvolvido pela empresa ZigBee Alliance junto com o IEEE Institute of Electrical and Eletronics Engineers pela junc o de v rias empresas com o intuito de criar um dispositivo capaz de estabelecer um baixo consumo de energia baixo custo seguranca confiabilidade e com funcionamento em rede sem fios baseado em uma norma aberta global O nome XBee foi criado a partir da observac o do modo como as abelhas trabalham dentro de uma colmeia e de como se locomovem Estas abelhas que vivem em colmeia sempre voam em zig zag e dessa forma durante um v o a trabalho em busca de n ctar trocam informa es com outros membros da colmeia sobre dist ncia direc o e localizac o de onde encontrar alimentos MESSIAS 2014 Messias 2008 p 1 tamb m explica que a tecnologia XBee busca uma malha capaz de mostrar v rios caminhos poss veis dentro de cada n para a passagem de uma informac o podendo eliminar assim uma poss vel falha se ocorrer algum problema com algum n desta malha podendo esta informac o mudar o percurso e passar por outro n A XBee permite comunicac es robustas e opera
71. os par metros configurados t m um modo de operac o diferente e basicamente tem se duas formas de configur lo sendo uma atrav s do software X CTU fornecido pelo fabricante do componente Digi onde se comunica com o m dulo e l e configura todos os par metros de uma vez s Outra forma de configurar o m dulo atrav s de comandos AT que podem ser digitados atrav s do software X CTU ou at mesmo um microcontrolador pode comunicar se via serial 27 e transmitir esses comandos XBee permitindo mudar forma de operac o conforme a necessidade RAMOS 2014 Foi utilizado para configurar o m dulo XBee os comandos AT Esses comandos s o conhecidos assim pois cada comando comeca com AT existindo v rios par metros dispon veis para serem configurados Atrav s do programa X CTU pela aba Terminal pode se configurar a encriptac o que o comando KY onde se coloca uma senha para que somente os XBees que possuem a mesma senha se comuniquem Este m dulo trabalha com a encripta o AES 128 bits e somente pode ser escrita via comando AT e nao pode ser lida uma vez esquecida ou misturado os pares de XBee programados necess rio configurar uma nova encriptac o A Figura 8 ilustra o funcionamento do conjunto com criptografia Os outros comandos necess rios para o funcionamento podem tamb m ser escritos via comando AT ou podem ser configurados pela aba Modem Configuration que permite con
72. os port pag _conhec FTA htm gt Acesso em 11 Setembro 2013 LABCENTER ELECTRONICS Proteus Dispon vel em lt http www labcenter com products pcb schematic_intro cfm gt Acesso em 14 Julho 2014 LALOND David E ROSS John A Principios de Dispositivos e Circuitos Eletr nicos Volume 2 Sao Paulo Makron Books 1999 LSIS LS Industrial Systems mar 2012 Sec o Automation solutions Disponivel em http www Isis biz product product cate01 asp cate01 A03 gt Acesso em 21 Marco 2012 MESSIAS Ant nio Rog rio O maior conte do brasileiro sobre porta paralela Se o ZigBee Dispon vel em lt http www rogercom com ZigBee ZigBee htm gt Acesso em 21 Margo 2012 67 MOTOROLA OPTOELECTRONICS Optoacoplador H11AA1 Dispon vel em lt http www alldatasheet com datasheet pdf pdf 3037 MOTOROLA H11AA1 html gt Acesso em 06 Setembro 2013 RAMOS Jade lson de S B Instrumenta o Eletr nica sem Fio Transmitindo Dados com Modulos XBee e PIC16F877A 1 edic o Sao Paulo Erica 2013 RESISTOR SMD Dispon vel em lt http www sabereletronica com br artigos 1530 cdigos para resistores smd gt Acesso em 20 Novembro de 2013 SAYURI TAHARA FMEA Failure Model and Effect Analysis Dispon vel em lt http www portaldeconhecimentos org br index php por Conteudo FMEA Failure Mode and Effect Analysis gt Acesso em 05 Setembro 2013 SCHMITT JOSE CLAUDEMIR M todo de an lise de falha utilizando a integr
73. osta positiva de que o par metro foi escrito Endereco de rede endereco do Xbee que est conectado Resposta positiva de que o par metro foi escrito Habilita desabilita o uso da Encriptacdo de seguranca entre Xbee Resposta positiva de que o par metro foi escrito 0K ATDL 5678 lt ENTER gt OK lt CR gt ATMY 1234 lt ENTER gt OK lt CR gt ATEE 1 lt ENTER gt OK lt CR gt ATKY 123456 lt ENTER gt Senha de encripta o entre os Xbee OK lt CR gt ATNI REMOTO lt ENTER gt OK lt CR gt ATWR lt ENTER gt OK lt CR gt ATCN lt ENTER gt OK lt CR gt Resposta positiva de que o parametro foi escrito Identificac o do Xbee Resposta positiva de que o par metro foi escrito Grava os par metros alterados na memoria n o vol til Resposta positiva de que o par metro foi escrito Sai do modo de programa o Resposta positiva de que o par metro foi escrito 0K ATD8 O lt ENTER gt OK lt CR gt ATD7 5 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD6 5 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD5 5 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD4 5 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD3 5 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD2 5 lt ENTER gt OK lt CR gt ATD1 5 lt ENTER gt OK lt CR gt ATDO 5 lt ENTER gt OK lt CR gt ATIC O lt ENTER gt OK lt CR gt ATIA 5678 lt ENTER gt OK lt CR gt ATWR lt ENTER gt OK lt CR gt ATCN lt ENTER gt OK lt CR gt I O Settings Entra no modo de programac o via comando AT Configura a DI O8 como desativada Resposta positiva de que o pa
74. oteus Para simulac o do circuito montado e para confecc o das placas utilizou se dois softwares que estao dentro do Proteus O ISIS para fazer o desenho do esquema el trico de todos os componentes utilizados no projeto Por nao ter o XBee na biblioteca do software Proteus este foi substitu do por um conector para fazer a simulac o do comportamento de cada componente colocado no circuito antes de ser testado na pr tica Tamb m utilizou se o software ARES que auxilia na criac o e layout da placa de circuito impresso podendo usar a opc o de Auto Router em que liga se apenas os terminais dos componentes utilizados e o software vai calcular posicionamento e o trajeto das trilhas ou pode se fazer este trabalho manualmente A Figura 9 mostra a p gina inicial do software Proteus LABCENTER ELECTRONICS 2014 Existe a opcao de utilizar o esquema criado no ISIS em que necess rio somente alocar os componentes na placa pois a informac o de qual pino deve ser conectado ja vem do esquema Esta foi a opc o utilizada pela equipe pois apesar de exigir um procedimento rigoroso de alocac o dos componentes na placa e nao permitir a inserc o de novos componentes a partir do software ARES tem se a expectativa de que nao ser esquecida nenhuma trilha ou componente na gerac o do circuito como tamb m evitar liga es incorretas LABCENTER ELECTRONICS 2014 30 PROTEUS sum Electronics Design From Concept Professional
75. r metro foi escrito Configura a DI O7 como sa da digital Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura a DI O6 como sa da digital Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura a DI O5 como sa da digital Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura a DI O4 como sa da digital Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura a DI O3 como sa da digital Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura a DI O2 como sa da digital Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura a DI O1 como sa da digital Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura a DI OO como sa da digital Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura quais entradas sa das digitais ser o detectadas mudancas de estado FF todas Resposta positiva de que o par metro foi escrito Configura de qual m dulo ele ira receber o sinal para atuar as sa das Resposta positiva de que o par metro foi escrito Grava os par metros alterados na mem ria n o vol til Resposta positiva de que o par metro foi escrito Sai do modo de programa o Resposta positiva de que o par metro foi escrito
76. ra o com as tecnologias existentes e tamanho compacto do m dulo Y Boa imunidade a interfer ncias de outras redes wireless existentes ind stria e sinais de r dio bem como demonstrou boa imunidade a campos el tricos gerados por inversores de frequ ncia em testes de bancada Y A facilidade e praticidade de instala o pois n o necess rio utilizar software de programa o ou configura o do m dulo Por utilizar um sistema criptografado evita a interfer ncia de outros XBee e mesmo se houver mais de um modulo I O sem fio do mesmo modelo instalado pr ximo um do outro ele somente vai se comunicar com o seu par pois a criptografia funciona como uma senha e somente o conjunto que conhece e tem a mesma senha consegue trocar os dados entre si Y N o utiliza o de cabeamento de rede ou sincronismo somente alimenta o 24 Vee 62 Y Facilidade e praticidade de instala o sem programa o e com configura o pronta para uso 4 3 2 Desvantagens Pode se citar as seguintes desvantagens do modulo l O Y O alcance dos m dulos uma desvantagem no momento pois devido ao modelo XBee utilizado n o recomendado o uso em dist ncia superior a 10 m mas pode ser melhorado muito o alcance com a utiliza o do modelo XBee Pro com antena externa um modelo mais completo por m mais caro Y Limita o de uso para tens es 24 Vcc na alimenta o m dulo de entrada trabalha com tens o 5 Vcc a 24 Vece
77. radas de CLP e rel s A forma de comissionamento bem pr tico e f cil bem como o seu custo ficou acess vel conforme mostra a Tabela 5 tornando a soluc o interessante para o uso na ind stria 66 5 REFERENCIAS BIBIOGRAFICAS ALBACORE Modulos Zig Bee Dispon vel em lt http www albacore com br index php produtoss solucoes embarcaveis modulos zigbee e rf modulos zigbee e mesh xbee digimesh 2 4 virtuemart product id 193 amp virtuemart_category_id 22 gt Acesso 01 de Julho de 2014 CAPALDO Daniel GUERRERO Vander ROZENFELD Henrique FMEA Failure Model Effect Analysis Dispon vel em lt http www numa org br conhecimentos conhecimentos port pag conhec FMEAv2 html Acesso em 05 de Setembro 2013 CAVACANTI P J Mendes Fundamentos de Eletrot cnica 15 Edi o Rio de Janeiro 1984 C REBRO X COMPUTADOR Dispon vel em lt http www tecmundo com br ciencia 16846 cerebro humano x pc como eles se comparam htm gt Acesso em 14 Julho 2014 DIGI ZigBee Manual International Sites mar 2012 Se o support Dispon vel em http ftp1 digi com support documentation 90000982 G pdf gt Acesso em 20 mar 2012 DIGI INTERNATIONAL INC ZigBee Manual Dispon vel em http ftp1 digi com support documentation 90000976 S pdf gt Acesso em 01 de Julho de 2014 GUERRERO VANDER ROZENFELD HENRIQUE Fault Tree Analysis Dispon vel em lt http www numa org br conhecimentos conheciment
78. s Disponiveis no Xbee Nome VCC DOUT DIN CONFIG DIO8 RESET PWMO RSSI DIO10 PWM DIO11 RESERVADO DTR SLEEP_RQ DI8 GND DIO4 CTS DIO7 ON SLEEP VREF ASSOCIA O ADS DIOS RTS DIO6 AD3 DIO3 AD2 DIO2 AD1 DIO1 ADO DIOO Direc o Sa da Entrada Ambas Entrada Sa da Ambas Entrada Ambas Ambas Sa da Entrada Ambas Ambas Ambas Ambas Ambas Ambas Descric o Alimentac o UART sa da de dados UART entrada de dados Digital I O 8 Reset Modulo minimo 200ns PWM sa da 0 RX Digital I O 11 Nao conecte Pino de controle da hibernagao entrada digital 8 Aterramento negativo Digital I O 4 Controle de fluxo CTSou digital I O 7 Indicac o do estado do modulo Tensao de refer ncia para entrada A D Associac o ou entrada analogia 5 ou digital I O 5 Controle de fluxo RTS ou Digital I O 6 Entrada anal gica ou digital I O Entrada anal gica 2 ou digital I O 2 Entrada anal gica 1 ou digital I O 1 Entrada anal gica O ou digital I O 0 Fonte Traduc o do XBee XBee Pro RF Modules Digi 2014 De acordo com o manual foram levantadas algumas informa es de opera o do Xbee Ver Tabela 3 sendo estas especifica es fundamentais para determinar dados de configura o e opera o do modulo I O sem fio com isso foi poss vel dimensionar um regulador de tens o capaz de alimentar o componente e tamb m ter uma no o do alcance que o dispositivo pode ter
79. tavam atuando corretamente utilizando o simulador e quais eram os valores de tens o m xima e m nima para o circuito funcionar corretamente como tamb m se os LEDs de sinaliza o estavam atuando no momento correto Ap s a simula o inicial no Proteus foi montado o circuito fisicamente no protoboard para verificar se o funcionamento visto no software estava dentro do esperado As situa es que n o funcionaram adequadamente no circuito montado no protoboard foram levadas novamente ao Proteus para que fossem encontradas solu es que funcionassem adequadamente no protoboard 36 Apos montar o circuito no protoboard e coloca lo para funcionar foi verificado que se apos trinta segundos sem alterac o nas entradas digitais o receptor desligava todas as sa das Foi descoberto que esta uma a o normal do XBee e que era necess rio implementar uma forma de eliminar essa caracter stica O circuito da Figura 14 mostra a solu o encontrada e simulada para solucionar esta situa o que foi utilizar um temporizador 555 para enviar um sinal de clock a cada segundo evitando assim que o XBee entre em estado de dorm ncia e desligue todas as sa das digitais No esquema do circuito transmissor simulado no software foi utilizado um opto acoplador comum pois o opto acoplador H11AA1 n o existe na biblioteca do software Este opto acoplador permite criar um borne comum e conforme a tens o que colocada neste borne pode se entrar com s
80. v7 6 SP Figura 9 P gina inicial Software Proteus Fonte Labcenter Electronics 2014 Apesar dos computadores e softwares serem projetados para facilitar e agilizar os processos de cria o segundo o site Tecmundo 2014 p 01 os computadores n o s o t o potentes ou inteligentes como aqueles que carregamos em nossas caixas cranianas devido a isso neste projeto a fun o Auto Router n o conseguiu achar o caminho para todas as trilhas principalmente devido a espessura das trilhas selecionadas Como tamb m o resultado ficou um tanto confuso ent o foi necess rio desenhar o caminho de cada trilha manualmente exigindo um trabalho extra na confec o das placas de circuito impresso A utiliza o deste software foi de grande ajuda pois permitiu estudar v rias configura es alterar valores de componentes e averiguar os resultados antes de montar o circuito no protoboard para valida o ajudando a levar o circuito correto para os testes 31 2 3 2 X CTU Programa desenvolvido pela DIGI para configura o dos par metros de trabalho do XBee baseado no Windows e execut vel no Windows 98 ou superior permite interagir com os arquivos de firmware dos m dulos de RF atrav s de uma simples interface gr fica tornando mais pr tica a configurac o Quando iniciado abre se 4 abas de configurac o que permite modificar os par metros do m dulo As 4 abas s o A Aba PC Settings conforme Figura 10 usada para

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