PROJETO MICHELE

Centro de Profissionalização e Educação Técnica

PROJETO MICHELE

MICHELE DOS SANTOS LOPES

Orientador: Marcia

RESUMO

O projeto foi idealizado para facilitar a vida e fazer o uso consciente da energia elétrica e tem como principal foco abaixar os custos nas residências e empresas, que segundo pesquisas recentes a média de kWh gastos em residências tem chegado em torno de 157 kWh mês, tendo uma variação mensal de aumento de até 3,5%.

Ele beneficia todos os consumidores em geral reduzindo custos as companhias elétricas, com controle automático da temperatura do ambiente e luminosidade, ele nos traz uma grande possibilidade de diminuição no consumo de energia em residência, trazendo facilidades e melhoria nos custos mensais com energia elétrica.


Abstrat

The project was designed to make life easier and make conscious use of electric energy and its main focus is to lower costs in homes and businesses, which according to recent surveys the average kWh spent on homes has reached around 157 kWh per month, having a monthly increase of up to 3.5%.

It benefits all consumers in general by reducing costs to electric companies, with automatic control of the ambient temperature and brightness, it brings us a great possibility of reducing energy consumption at home, bringing facilities and improving monthly costs with electricity.

Introdução

A preocupação com o meio ambiente está cada vez mais presente nos dias atuais já que os recursos naturais são limitados e as necessidades humanas tendem a ser ilimitadas. Um dos motivos da humanidade consumir cada vez mais os recursos naturais é devido ao aumento da população e pela busca de melhores padrões de conforto. Devido a isso os ecossistemas  estão sendo degradados em busca de novas fontes de energia para atender a demanda da humanidade. 

Para que isso não ocorra busca-se diminuir o uso dos recursos naturais minimizando o desperdício e aumentando a eficiência dos processos energéticos. Essa eficiência pode ser aplicada de diversas formas, desde a geração de energia até o consumo. Este projeto aborda o uso consciente da energia elétrica

No decorrer das décadas pode-se perceber que o uso de energia elétrica foi primordial para o crescimento de diversos setores. Nesse período houve uma grande demanda energética proveniente do grande desenvolvimento acarretando a falta de recursos naturais o que colaborou para as alterações climáticas.

Atualmente o homem necessita cada vez mais da energia elétrica no ambiente residencial. A eletricidade esta presente em nossa vida cada vez mais pois as novas tecnologias e métodos de fabricação tornam os eletrodomésticos mais acessíveis a compra.

Os eletrodomésticos tem facilitado muito a vida das famílias por serem mais rápidos e práticos com as suas funcionalidades e a capacidade de reduzir esforços para a família.

O aumento do consumo de energia elétrica implica diretamente no aumento da potencia instalada na geração. Esses valores são significativos e mostram a importância em se traçar um perfil de hábitos e costumes do uso consciente de energia elétrica.

COMPONENTE

rESISTORES

São componentes de circuitos elétricos que possuem a função de limitar a corrente elétrica de acordo com necessidade específica.

 Aplicação: Com várias finalidades os resistores foram utilizados no projeto como principal característica limitar a corrente, sendo usado em alguns casos na polarização dos transistores.

Figura 1 — Resistor
ResistorAutor próprio

CAPACITORES

 Conhecido como um dispositivo capaz de acumular cargas elétricas quando existe uma diferença de potência.

 Aplicação: Uma das suas finalidades é na eliminação de ruídos e filtros.

Figura 2 — Capacitores
CapacitoresAutor próprio

DIODOS

 Semicondutor formado por silício ou germânio, ele conduz somente em um sentido quando diretamente polarizado.

 Aplicação: Utilizado o diodo 1N4007, em função da corrente máxima quando diretamente polarizado, está sendo utilizado na fonte para eliminar o semiciclo negativo.

Especificações:

- Queda de tensão: Germânio 0,3 V e Silício 0,7 V.

- Corrente: 1 A (Quando diretamente polarizado)

Figura 3 — Símbolo do Diodo
Símbolo do DiodoAutor próprio

LM339

 É um circuito integrado composto de 4 comparadores de tensão independentes que são projetados para operar a partir de uma única fonte de alimentação.

 Aplicação: Circuito integrado responsável pela comparação dos sinais de entrada dos sensores.

Especificações:

- Tensão de alimentação: 2 V a 36 V.

- Terminais: 14 (2x7).

- 4 Comparadores.

Figura 4 — Circuito integrado LM339
Circuito integrado LM339Autor próprio

CIRCUITO INTEGRADO 4081

Trata-se de um componente eletrônico com 4 portas lógicas AND.

 Aplicação: Utilizado no circuito para tomada de decisão onde necessita de duas condições verdadeiras para que a saída seja habilitada.

Especificações:

- Tensão de alimentação: 3v a 15v.

- Terminais: 14 (2x7).

Figura 5 — Circuito integrado 4081
Circuito integrado 4081Autor próprio

LM555

 Circuito integrado composto por 23 transístores, 2 díodos e 16 resistências em um chip de silício com encapsulamento de 8 pinos duplo em linha DIP.

 Aplicação: Circuito integrado que e responsável por temporizar o contato up-down, mantendo o sinal zero no pino 10 do 4510.

Especificações:

- Tensão alimentação: 5 a 15V;

- Corrente de saída de, no máximo, 200mA;

- Consumo aproximado:10mA (estado alto)1mA (estado de repouso)

- Tensão Reset:0,7V;

- Dissipação máxima: 500mW.

O cálculo do intervalo de tempo T.

T = RC, onde T é o tempo que leva para carregar o capacitor C a 63% da tensão aplicada.

Tabela 1 — TABELA DE CIRCUITO INTEGRADO
PinoNomeAplicação
 1GND Terra
 2 TRDisparo (Trigger) Um pulso curto inicia o temporizador
 3 QDurante um intervalo de tempo, a saída (Q) permanece em +Vcc
 4 RUm intervalo de temporização pode ser interrompido pela aplicação de um pulso de reset
 5 CVControle de tensão (diferença de potencial - DDP) permite acesso ao divisor interno de tensão (2/3 Vcc)
 6 THRO limiar (threshold) no qual o intervalo finaliza
 7 DISLigado a um condensador, cujo tempo de descarga irá influenciar o intervalo de temporização
 8 V+, VCCA tensão (diferencial de potencial - DPP) positiva da fonte deve estar entre +5 e +15
   
Autor próprio

Figura 6 — Circuito integrado LM555
Circuito integrado LM555Autor próprio

4510

É um circuito Integrado contador síncrono com tecnologia CMOS e opera em código BCD, a contagem permite através de pulsos, podendo incrementar ou decrementar valores em BCD em suas saídas

 Aplicação: Circuito integrado que faz a contagem up-down, das pessoas que entram e saem da sala verificando a necessidade de acionar a saída. ( Lâmpada ou ar-condicionado)

Especificações:

-Tensão de alimentação: 5 V a 15 V.

-Terminais: 18(2x8).

- Corrente de porta: 15mA.

- Velocidade de operação: 8mHz.

Figura 7 — Circuito integrado 4510
Circuito integrado 4510Autor próprio

4071

Possuindo 4 portas lógicas OR.

Aplicação: Tem a finalidade de habilitar a saída após o contador de pessoas (basta ter uma saída habilitada para que libere o acionamento da lâmpada ou do ar condicionado).

Especificações:

- Tensão de alimentação: 3 V a 15 V.

- Terminais: 14(2x7).

- 4 Portas lógicas OR.

Figura 8 — Circuito integrado 4071
Circuito integrado 4071Autor próprio

Transistor BC548

Uma corrente elétrica é aplicada no terminal de base que habilita o fluxo de corrente entre os terminais coletor e emissor o que ocasiona o processo de corte e saturação.

 Aplicação: Controle do tempo da porta e potência para os reles.

Especificações:

- Tensão de coletor emissor: 30 V;

- Tensão de coletor base: 30 V;

- Tensão de emissor base: 5.0 V;

- Corrente de coletor: 100 mV;

Figura 9 — Símbolo de transistor
Símbolo de transistorAutor próprio

7812

Regulador de tensão, para 12 Vcc mantendo à saída estabilizada, sua entrada pode receber tensões 14,5 V a 27 V, entretanto oferece saída estabilizada de 12 V e uma corrente máxima de 1 A.

Aplicação: Utilizado para manter estabilizada a tensão em 12vcc na saída da fonte.

Especificações:

- Tensão de entrada: 14,5 a 27 V;

- Corrente máxima: 1 A;

- Regulador: 7812-12.0 V

Figura 10 — 7812
7812Autor próprio

PotenciÔmetro

Potenciômetro é uma resistência elétrica manualmente, que utiliza três terminais.

 Aplicação: No circuito e usado para ajustes finos como ajuste da tensão para os comparadores.

 Especificações:

- Tensão máxima suportada: 200 VAC;

- Potência máxima: 0,2 W;

- Resistência: 10K (10000 Ω)

Figura 11 — Potenciômetro
PotenciômetroAutor próprio

transformador

 Transformador Center-tap de 127 V\12 V +12 V, é gerado um campo magnético entre o primário e o secundário, através da indução magnética entre eles ocorrendo a redução de tensão. Por se tratar de um transformador abaixador, a relação de espiras do primário e maior que do secundário.

Aplicação: É usado para abaixar a tensão que chega da rede (127 V) para 12 V que a tensão aplicada para o funcionamento do circuito.

Especificações:

- Tensão de entrada: 110/220 V;

- Tensão de saída: 12 + 12 VAC;

- Corrente: 1 A.

Figura 12 — Transformador
TransformadorAutor próprio

LDR

É um componente cuja sua resistência varia de acordo com a intensidade luminosa, quanto maior a incidência luminosa sobre o componente menor será a sua resistência.

Aplicação: Componente que identifica a intensidade de luminosidade dentro ambiente, assim fazendo o circuito de luminosidade verificar a necessidade de acendimento da lâmpada.

Especificações:

- Resistência sem luz: 5 MΩ;

- Resistência com luz: 50 – 100 KΩ

Figura 13 — LDT
LDTAutor próprio

NTC

É um componente que têm a sua resistência alterada termicamente, isto é, o seu valor de resistência muda com a temperatura.

 Aplicação: Este componente define a temperatura, para o ar condicionado funcionar a partir dos 20º C, resfriando o ambiente.

Especificações:

- Resistência: 10K;

- Potência dissipada: 50mW / 2mW/ºC

- Tolerância:0,5ºC;

- Consumo de corrente máxima: +/-5%.

Figura 14 — NTC
NTCAutor próprio

RELÉ

 Quando energizado cria um campo magnético em sua bobina fechando os contatos.

 Aplicação: Responsável em separar o 172Vac do circuito.

Especificações:

- Tensão da bobina: 5 V;

- Contatos: 10A / 125 V;

- 5 Terminais.

Figura 15 — Relé
ReléAutor próprio

Chave três posições

1 normal aberto, 1 normal fechado e 1 comum

Aplicação: Usado no controle de tempo da porta.

Especificações:

-Tensão máxima: 250 VAC;

- Corrente máxima: 3 A/250 V e 6 A/127 V.

FLUXOGRAMA

Figura 16 — Fluxograma
FluxogramaAutor próprio

 E a representação gráfica das sequências e etapas do circuito, neles conseguimos ter uma visão de quais prioridades o circuito toma para tomar a sua decisão

DESCRIÇÃO DE FUNCIONAMENTO

 O circuito consiste em um controle automático de um cômodo, com a finalidade de reduzir os gastos desnecessários com energia elétrica.

 O circuito controla a luz e o sistema de refrigeração do cômodo, onde para acionar um destes dispositivos e necessários atender a algumas condições.

 Para o controle de iluminação e necessário que tenha pessoas dentro do cômodo e que a luz natural no mesmo esteja baixa, caso algumas destas condições não forem compridas o sistema desligara a lâmpada automaticamente, porem e possível realizar o acionamento de forma manual do sistema.

 Para o controle de temperatura e necessário que tenha pessoas dentro do ambiente, que a temperatura esteja acima de 20ºC e que a porta esteja fechada, caso algumas destas condições esteja fora o sistema desligara o ar condicionado. Também foi colocado um temporizador no controle da porta para que ela possa ficar aberta por um curto período de tempo sem que o ar condicionado desligue, esta condição evita que tenhamos picos de corrente de partida do motor reduzindo a vida útil do equipamento e elevando o consumo de energia em função da corrente de partido do equipamento.

OBS.: Este controle foi planejado para um cômodo sem janelas caso o cômodo tenha janelas e necessário a instalação de sensores e realizar alteração no circuito eletrônico.

FUNCIONAMENTO ELETRÔNICO

5.1 - Fonte de alimentação: Para explicar melhor o funcionamento da fonte, ela foi dividida em quatro partes, redução da tensão, retificador, filtro e regulagem da tensão.

 5.1.1 - Redução da tensão (transformador): Utilizado um transformador center-tape para reduzir a tensão de 127 VAC para 24 VAC com uma derivação central para terra.

 5.1.2 - Retificador: Dois diodos 1N4007 para eliminação do semiciclo negativo, com corrente nominal de 1A e com uma tensão reversa de 1000 V foi o diodo adequado para a eliminação do semiciclo negativo.

 5.1.3 - Filtro: Filtro de capacitores composto por um eletrolítico de 1000 uF para transformar em corrente continua e um de 1nF para eliminação de ruídos vindos da rede elétrica.

 5.1.4 - Regulador de tensão: Utilizado um regulador 7812 para manter estabilizada a em 12 VCC.

CIRCUITO DE CONTROLE DE PESSOAS

Este circuito e responsável pela contagem de quantas pessoas estão dentro do ambiente habilitando a saída para o controle principal.

 O funcionamento deste circuito fica a cabo dos sensores A e B para contagem de pessoas. Utilizando duas canetas laser direcionadas para o LDR. Com a ausência de luz mudasse o valor de tensão na entrada negativa do comparador (LM339), o valor de tensão desta entrada está sendo comparada com o valor da tensão da entrada positiva do comparador enviando um pulso ao circuito integrado 4510 (contador UP/DOW), porem este circuito para controlar a entrada de pessoas e a saída, e utilizado um 555 que quando acionado envia um sinal para a entrada UP/DOW do contador e habilitado a contagem decrescente. As saídas do contador estão indo para uma porta lógica OR para habilitar o circuito de tomada de decisões.

CIRCUITO DE TOMADA DE DECISÕES

O circuito de controle possui dois comparadores para controle do sistema de iluminação e para o controle de temperatura, seu funcionamento e idêntico ao circuito de controle de pessoas, consistindo em um comparador para controle de luminosidade que está indo para a entrada positiva do comparador enviando um valor de tensão e comparando com a tensão da entrada negativa, sua saída está indo para uma porta lógica AND que pegando o sinal do contador de pessoas e liberando o acionamento do rele.

CIRCUITO DE CONTROLE DE TEMPERATURA

Possui o mesmo conceito de controle realizado com LDR, porém é utilizado um resistor NTC para variação de tensão na entrada negativa do comparador este sinal de saída e enviado para uma porta lógica AND q fica aguardando informações do circuito de controle temporizado da porta, estes sinais sendo liberado ele aciona o rele de controle que aciona o ventilador.

CONCLUSÃO

O desenvolvimento do “Controle automático de ambiente” contribuiu imensamente para o crescimento profissional, pois possibilitou conhecer alguns componentes a mais do que nas aulas normais, durante o período da montagem do projeto aprendi a lidar com as dificuldades do dia-a-dia de um técnico tende a passar e desenvolver soluções para tais problemas. Me permitiu conhecer a fundo cada componente e sua aplicabilidade no projeto, desenvolvendo assim o meu conhecimento. Também me permitiu expandir a minha visão em relação ao consumo de energia elétrica no mundo atual e na degradação do meio ambiente para suprir essa demanda.

 Mas os objetivos inicias traçados foram alcançados, enxerguei mais além, com algumas melhorias no projeto para assim alcançar uma escala maior de fabricação como: usar arduínos ou PLCs para aumentar a capacidade de cômodos que o controle automático poderia comandar, assim deixando o projeto um pouco menos eletrônico e um pouco mais industrial.

O crescimento do consumo residencial é preocupante e o essencial é que a população saiba que ela pode obter benefícios automatizando sua residencia. O custo x benefício é realmente eficaz tando em questão de economia quanto em relação ao meio ambiente.

O mercado de automação residencial esta em constante ascensão e no projeto apresentado vimos que é possível automatizar a residencia sem ter que desembolsar muito o que torna o projeto viável.

A automação te permite programar cenas inteligentes, dessa forma é possível harmonizar o ambiente com a iluminação, som e temperatura que quiser através de comandos que fazem diversas ações com um único clique, proporcionando um ambiente confortável e com muita praticidade. Além de poder manusear todo o sistema sem levantar ou ter que ir até o local.

A iluminação automatizada dimerizável, por ter a opção de usar com uma baixa intensidade ajuda na economia de energia, e por isso gera uma ação sustentável. Além de possuir módulos que possibilitam a utilização de uma quantidade menor de cabos gerando menos lixo para o nosso planeta.

Referências

. 555 CIRCUITO INTEGRADO. Disponível em: https://www.electronica-pt.com/555. Acesso em: 9 nov. 2020.

. Circuitos eletronicos. Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br. Acesso em: 9 nov. 2020.

. Eletrônica analógica. Disponível em: https://www.eletronicaprogressiva.net. Acesso em: 9 nov. 2020.

. Regulador de tensão. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_tens%C3%A3o. Acesso em: 9 nov. 2020.

ANEXO A — Tabela de preço

Imagem

ANEXO B — Circuitos eletrônicos

Fonte de alimentação

Controle de pessoas

Controle temporizado de acionamento da porta

Controle de temperatura e luminosidade

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Fonte de alimentação


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Controle de pessoas


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Controle temporizado acionamento da porta


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Controle de temperatura e velocidade

































feito

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