{Arduino} – Direção de Rotação

     Bom dia pessoal, o post de hoje é para falar sobre um projeto pessoal que iniciei há algumas semanas atrás. Tudo começou com uma vontade pessoal de aprender umimagem led vermelho pouco mais sobre como funciona o Arduino, para quem não conhece é uma plataforma open-source voltada à construção de projetos eletrônicos, basicamente é uma placa de circuito programável com um microcontrolador, conexões de entrada e saída, com entrada de alimentação e transferência de dados via USB. Além disso é possível comprar pequenos componentes separados, chamados de shields, que permitem aumentar as funcionalidades da placa como adicionar conexão wifi, sensor de presença, speaker, e muitas outras coisas.

placa arduino uno

Foto de uma placa do Arduino UNO (versão popular entre iniciantes).

     Juntamente com uma amiga(Alana S. Correia) que estava cursando Engenharia da Computação, compramos alguns componentes básicos para iniciar a brincadeira, alguns jumpers, resistores, LED’s e uma versão da plaquinha muito utilizada conhecida como Arduino UNO R3. Como de costume, assim que estive com os itens todos em mãos fiz alguns “Hello World” acendendo LED’s e testando códigos através da IDE do Arduino, veja imagem abaixo de código escrito na IDE:

tela ide arduino

Foto de uma placa do Arduino UNO (versão popular entre iniciantes).

     A linguagem usada para escrever códigos para o Arduino é semelhante ao C++ com algumas modificações, a IDE já vem com uma série de exemplos legais, basta conectar o cabo USB e enviar o código através de uma porta serial.

     Mas enfim, continuando com a ideia do projeto, meu cunhado trabalha com bombas hidráulicas para rebaixamento de lençol e preparo de fundações em construções, um dos problemas que ele relatou é que quando uma de suas bombas é levada para um local de uma obra e vai ser conectada, dependendo de como está a fase das conexões, o motor pode girar em sentido horário ou anti-horário, no entanto, isto pode ser um grande problema já que a ideia é que as bombas suguem a água de um determinado local e joguem para fora, bombear no sentido contrário faria apenas “bolhinhas” no local kkkk, sem contar que como a água não estaria passando por dentro da bomba isto poderia sobrecarrega-la e prejudicar o tempo de vida da mesma. Como as bombas foram construídas pela equipe interna, não possuem recursos eletrônicos sofisticados que pudessem notificar este tipo de situação, então a  ideia é dar uma forma de saber para qual lado a bomba esta girando assim que seja feita a conexão elétrica, para poder alertar os operários sobre o problema de forma imediata.

foto bomba hidraulica

Foto do volante de rotação onde o ímã será acoplado próximo aos sensores.

     Muitos de vocês que leem este post com certeza possuem muito mais conhecimento nesta área do que eu então devem estar pensando em várias formas interessantes de resolver este problema, abaixo listarei rapidamente as que levei em consideração levando em conta alguns requisitos:

  • Menor custo possível
  • Componentes fáceis de comprar
  • Fácil criação e implantação
  • Tamanho reduzido
  • Me permita aprender e me divertir 🙂

     Seguem algumas ideias que foram levantadas, não vai dar para falar do porque de ter escolhido uma tecnologia em detrimento de outras já que o post ficará gigante, serei breve:

  1. Sensor óptico de quadratura
  2. Alicate Amperímetro
  3. Sensor Efeito Hall
  4. Sensor Laser
  5. Conector trifásico
  6. Circuito Fasímetro
  7. Chave Reed Switch
  8. Sensor de infravermelho

    O que escolhemos para usar no projeto foi o sensor de Efeito Hall, a ideia é acoplar três sensores de efeito Hall e colocar um ímã preso na bomba que ativará estes sensores em sequencia quando começar a girar. O sensor reage a presença de um campo eletromagnético, inicialmente testei com um sensor Reed-Switch mas não se mostrou muito eficiente em rotações altas. Veja imagem abaixo dos dois tipos de sensores:

sesores campo magnético

Imagem de um sensor ReedSwitch(esq) e um Sensor de Efeito Hall(dir)

     Com o ímã acoplado ao volante, ao passar pelo sensor, o mesmo identifica a mudança no campo magnético, desta forma é possível verificar o sentido do giro, dependendo da sequencia com que os sensores foram ativados. Este modelo é interessante pois permitiria uma fácil instalação em todas as 20 bombas existentes na empresa sem precisar modifica-las.

esquema sensor rotacao

Esquema de acoplagem  dos sensores no volante

     Veja na ilustração acima que para a direção ser identificada corretamente preciso de três sensores Hall, como o ímã fica acoplado ao volante e dependendo do ponto de inicio da rotação, apenas dois sensores não seriam suficientes para saber a direção, com três é possível saber para qual lado esta girando anotando a sequencia com que os sensores foram ativados.Veja um vídeo abaixo dos testes que fiz usando o Arduino, a estrutura de suporte é feita com peças de um kit do LEGO Technic compradas no MercadoLivre.

prototipo arduino sensor rotacao

Foto de uma placa do Arduino UNO (versão popular entre iniciantes).

     Não da para ver o ímã acoplado ao motor por causa da velocidade de giro, mas ao passar por cada sensor a sequencia é gravada e da para saber se foi no sentido horário ou anti-horário, o código é bem simples. Dependendo da sequencia capturada de ativação, eu acendo um LED verde ou vermelho e caso esteja rodando no sentido que não desejo um buzzer é ativado tocando um apito agudo. O próximo passo é transformar este emaranhado de fios do protótipo em uma placa de circuito integrado bem pequena e pronta para acoplar na bomba, seguindo a ideia e código utilizados nos testes.

     Em breve espero poder trazer novidades. Quem desejar saber mais tem dois posts bem legais que achei para dar os primeiros passos: Circuitar e Embarcados. A página do projeto no GitHub pode ser acessada por aqui.

Até a próxima

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