CENTRO UNIVERSITÁRIO INGÁ DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA EL ÉTRICA
SUBESTAÇÃO CATUAI LONDRINA
Discente: Jefferson Dos Reis Lucas Piza Delatorre Marcelo Araújo Marcelo Fernandes Docente: Igor Schram Sistemas Microcontrolados Engenharia Elétrica 5ª série
RA: 9703.12 RA: 10634.13 RA: 10889.13 RA: 9480.12
Maringá 2017 1
Sumário 1. Introdução .................................................................................................... 3 1.1 Descrição dos componentes do projeto ................................................ 4 1.11 Microcontrolador PIC ........................................................................... 4 1.12 PIC 16F877A ..................................................................................... 4 1.13 TCS 3200 ............................................................................................. 5 2. Materiais e Métodos..................................................................................... 6 2.1 Funcionamento do Projeto ........................................................................ 6 2.2 Programação – Software ( PCWHD) : ....................................................... 7 2.3 Simulação do Hardware – PROTEUS ....................................................... 8 3. Resultados e Discussões ............................................................................. 9 5. Referências................................................................................................ 10
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PROJETO DE DETECÇÃO MICROCONTROLADOR
DE
CORES
RGB
UTILIZANDO
1. Introdução
A automação industrial trouxe outra realidade para os sistemas produtivos, tudo passou a ser executado de modo automático reduzindo assim as perdas e erros oriundos da intervenção humana no processo. Os sensores são os olhos no sistemas de controle, pois são responsáveis pela estratificação em tempo real da situação do processo. A identificação das cores é um recurso muito importante em determinados processos, tais como: •
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Verificação de tampas de produtos: O sensor de cor consegue detectar fielmente diferenças sutis de cor que geralmente são difíceis de captar com sensores convencionais. Como eles geralmente se baseiam no padrão RGB (Red, Green e Blue), a detecção é pouco afetada por vibrações ou variação de posição. Verificação de etiquetas mal colocadas: Com relação à detecção de etiquetas mal aplicadas, o sensor para detecção de cor pode ser muito útil, pois uma vez definida a detecção da cor da etiqueta, as cores das garrafas não afetam na detecção. É possível ainda combinar sensores e detectar variação de posição. Detecção de presença de instruções em rótulos: O sensor é capaz de detectar cores diferentes contida no papel a fim de detectar se as instruções foram inseridas corretamente em cada embalagem de medicamento, garantindo que não haja o risco do produto ir para o cliente sem as devidas instruções Detecção em latas de aerossóis: atas e embalagens e aerossóis devem ter a impressão do rótulo de forma correta. A fim de garantir a impressão de acordo com as especificações, podemos aplicar o sensor para detectar a linha de fechamento da lata. Assim, é possível garantir a qualidade da impressão. Detecção de ausência de impressão: O sensor de cor é capaz de detectar a presença ou ausência de impressão fluorescentes ou com pequenas diferenças de tonalidades que dificilmente seriam detectadas com sensores fotoelétricos reflexivos. Detecção de presença de graxa em rolamentos de esfera: A presença de graxa nos pontos adequados do pode ser detectada por este tipo de sensor que verifica a presença ou não de componentes de cores densas. Assim, o sensor consegue distinguir peças de metal brilhante com graxas. Verificação de sequência de montagem: só você tenha aplicações que precisam de uma correta montagem e os componentes sejam de cores diferentes, o sensor para detecção de cor pode ser aplicado como um dispositivo poka yoke garantindo o produto correto. 3
1.1 Descrição dos componentes do projeto 1.11 Microcontrolador PIC
Os microcontroladores PIC apresentam uma arquitetura Harvard de estruturação interna, ou seja, conta com 2 barramentos internos, um dedicado a informações de dados de 8 bits e o outro dedicado às informações das instruções podendo ser de 12, 14 ou 16 bits. (SOUZA,2010). Tal configuração permite o processamento e a execução de instruções selecionadas enquanto a memória interna está sendo acessada, gerando uma economia de tempo e de memória, fazendo com que esse processador tenha melhor desempenho que os microcontroladores com arquitetura tradicional Von-Neumam. Outro ponto que faz com que o microcontrolador PIC tenha um melhor desempenho é a sua filosofia de construção do tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer), set de instruções reduzido. Tendo em vista que a arquitetura CISC torna o hardware mais complexo que o software devido à quantidade e complexidade das instruções a serem executadas. Desta forma, selecionando apenas as instruções que são utilizadas com mais frequência e que possui um grau de complexidade baixo, foi possível “enxugar” a programação tornando assim um sistema mais funcional. 1.12 PIC 16F877A
O Microcontrolador PIC16F877A é um dispositivo eletrônico capaz de manipular outros elementos periféricos (leds, displays de sete segmentos, displays de lcd, relés) a partir de outros dispositivos externos de sinais ( botões, sensores diversos) através de uma programação pré-estabelecida por intermédio de linguagens de programação de baixo nível (assembly) ou linguagem de alto nível (C, C++). Toda essa gama de recursos está dentro de uma pastilha de silício encapsulada. Internamente o PIC possui uma estrutura de memórias voláteis e não voláteis para manutenção do programa, uma unidade inteligente de comando e uma série de elementos periféricos como: entradas e saídas digitais, comparadores analógicos, timers, contadores, elementos de comunicação serial, conversores digitais/analógicos entre outros. O PIC16F877A possui 256 bytes de memória de dados EEPROM, autoprogramação, ICD, 2 comparadores, 8 canais de conversor analógico-a-digital (A / D) de 10 bits, 2 funções de captura / comparação / PWM, porta serial síncrona pode sser configurado como interface periférica serial de 3 fios (SPI ™) ou o barramento de circuito inter-integrado de 2 fios (I²C ™), Possui também um transmissor de receptor assíncrono universal (USART). Todos esses recursos o tornam ideal a aplicação de conversores A / D de nível mais avançado para aplicações automotivas, industriais, de eletrodomésticos e de consumo. 4
Pinagem do PIC 16F877A
Figura 1: Pinagem do Microcon trolador PIC
1.13 TCS 3200
CI programável TCS3200 e TCS3210 são conversores de luz em frequência que combinam configurações Fotodiodos de silício e uma corrente a um conversor de frequência em um único CMOS monolítico circuito integrado. A saída é uma onda quadrada (50% do ciclo de trabalho) com frequência diretamente proporcional à intensidade da luz (irradiação). Os quatro tipos (cores) dos fotodiodos são interligados para minimizar o efeito da não uniforme da fotoluz incidente. Todos os fotodiodos da mesma cor estão conectados em paralelo. Os pinos S2 e S3 são usados para selecionar qual grupo de fotodiodos (vermelho, verde, azul, claro) estão ativos. Os fotodiodos têm tamanho de 110 μm x 110 μm e estão ligados nos centros. Pinagem PCS3200
Figur a 2: Pinagem do Sensor TCS 3200
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2. Materiais e Métodos
Para elaboração do projeto serão utilizados os seguintes componentes: •
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Software Proteus: através desse software o hardware do projeto é simulado permitindo assim o estudo do protótipo do projeto; Software Micro C ( PCWHD): em conjunto com o software Proteus simulam o protótipo do projeto, mas diferentemente do primeiro, nesse, o software de programação do microcontrolador é compilado e executado. Microntrolador PIC 16f877A: responsável pelo processamento das informações do sensor TCL 3200; Sensor TCL 3200: é o sensor responsável pela leitura física dos materiais e conversão em frequência variável conforme emissividade do material. Display LCD: é o componente responsável pela indicação do estado do sensor, ou seja, nele será impresso as cores detectadas pelo sensor. Periféricos: placa para alocação dos componentes, resistores para controle da corrente da placa, etc..
2.1 Funcionamento do Projeto
O sensor TCL3200 efetua a leitura das peças e possui a capacidade de detecção das cores azul, verde, vermelho e cores próximas do branco modulando a frequência de saída nos valores para cada cor conforme as tabelas abaixo:
Figur a 3: Status de s aída do Sensor TCS 3200
Uma vez feita a leitura pelo sensor, o sinal é coletado pela porta RC2 alocada no pino 17 do microcontrolador PIC. Essa entrada estará configurada no modo CCP ( Capture. Compare e PWM) no qual será implementada uma leitura de frequência via programação . Através de programação será comparada a frequência coletada pelo sensor com os limiares de cada cor e impresso no LCD a frequência e a cor do material.
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2.2 Programação – Software ( PCWHD) :
//LEITOR DE CORES RGB #include <16f877a.h> #use delay (clock=20000000) #fuses HS, NOWDT, PUT, BROWNOUT, NOLVP #define LCD_DB4 PIN_D4 #define LCD_DB5 PIN_D5 #define LCD_DB6 PIN_D6 #define LCD_DB7 PIN_D7 #define LCD_E
PIN_E1
#define LCD_RS PIN_E0 #include "flex_lcd.c" int8 k=1, ct_p = 0; int16 freq, per, temp; float freq_k; int1 flag=0; int16 x=0,y=0; #int_ccp1 //Interrupção Captura do CCP1 void capture_isr() { ++ct_p; per = get_timer1(); set_timer1(0); } atualiza_lcd() } } } 7
2.3 Simulação do Hardware – PROTEUS
Figura 4: Hardware do pr ojeto a plataforma Proteus 8
3. Resultados e Discussões
O trabalho está em fase de implementação, dentro das simulações executadas não é possível aplicar todo o projeto, pois a biblioteca do software Proteus não possui em sua biblioteca o componente TCS 3200 que faz a leitura das cores dos materiais e convertem em frequência. Assim para simular a leitura do microcontrolador utilizamos um gerador de sinal que emula o TCS3200 permitindo a elaboração do protótipo. Também passamos por dificuldade na leitura da frequência do sensor, pois utiliza-se de um recurso do microcontrolador que ainda não é do nosso conhecimento que é o módulo CCP ( capture, compare e PWM).
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5. Referências Datasheet PIC 16F877A. Microchip Technology Inc. disponível em: < http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdf> acesso em: 05 mar. 2017; Dataxheet TCS 3200. Texas Advanced Optoeletronic Solution disponível em:< http://www.mouser.com/catalog/specsheets/TCS3200-E11.pdf > acesso em: 13 mar. 2017; CASSIANA, Elis N. dos Santos, et. al Máquinas separadoras de MM por cor Universidade Federal Tecnológica do Paraná, 2015 disponível em:< paginapessoal.utfpr.edu.br/msergio/portuguese/ensino-defisica/oficina.../file> acesso em: 28 mai. 2017; •
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