transmisor_recepetor 3 - faculdade

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROJETO DE GRADUAÇÃO

TELEMETRIA DE PROCESSOS VIA MODEM RF UTILIZANDO MICRO-CONTROLADORES

HELIO DA SILVA COSTA

VITÓRIA – ES JULHO/2006 HELIO DA SILVA COSTA

TELEMETRIA DE PROCESSOS VIA MODEM RF UTILIZANDO MICRO-CONTROLADORES

Parte manuscrita do Projeto de Graduação do aluno Helio da Silva Costa, apresentado ao Departamento de Engenharia Elétrica do Centro Tecnológico da Universidade Federal do Espírito Santo, para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista.

VITÓRIA – ES JULHO/2006 HELIO DA SILVA COSTA

TELEMETRIA DE PROCESSOS VIA MODEM RF UTILIZANDO MICRO-CONTROLADORES

COMISSÃO EXAMINADORA:

___________________________________ Eng. Tiago Reinan Barreto de Oliveira Orientador

___________________________________ Prof. Dr. José Denti Filho Co-Orientador

___________________________________ Prof. Dr. Alessandro Mattedi Examinador

___________________________________ Prof. Dr. Marcelo Eduardo Vieira Segatto Examinador

Vitória - ES, 28 de julho de 2006

DEDICATÓRIA

A todos aqueles que me fizeram acreditar nesse desafio.

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AGRADECIMENTOS Gostaria de agradecer a todos aqueles que estiveram envolvidos direta ou indiretamente na elaboração desse projeto. Meus companheiros de trabalho e de faculdade – seriam tantos que eu me extenderia demais por aqui... – meus pais e familiares, que nunca deixaram minha cabeça abaixar diante das dificuldades, meus amigos, engenheiros ou não, e em especial ao meu orientador Tiago Reinan e ao pessoal da Visual Informática, que me deram todo o apoio logístico e estrutural para a concretização desse projeto. A todos vocês, o meu mais sincero obrigado.

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LISTA DE FIGURAS PÁGINA FIGURA 1 – Estrutura do PIC 16F877

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FIGURA 2 – Estrutura do PIC 16F628A

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FIGURA 3 – Estrutura do Gravador de PIC

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FIGURA 4 – Interface do EPICWin

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FIGURA 5 – Sensor de Temperatura com diodo

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FIGURA 6 – Gráfico da variação da temperatura com a tensão do diodo

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FIGURA 7 – Esquema de ligação pull-up

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FIGURA 8 – Esquema de ligação do relé na saída

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FIGURA 9 – Esquema de ligação do MAX 232

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FIGURA 10 – Cabeamento do conector DB9 do MAX 232

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FIGURA 11 – Modem de rádio frequência

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FIGURA 12 – Cabeamento de ligação do modem

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FIGURA 13 – Blocos de ligação do circuito

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FIGURA 14 – Simulação dos dados de entrada no Proteus

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FIGURA 15 – Especificação das taxas de transmissão na programação

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FIGURA 16 – Especificação dos nomes nos canais de programação

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FIGURA 17 – Especificação da porta serial utilizada

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FIGURA 18 – Especificação das taxas de transmissão do Hyper Terminal

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FIGURA 19 – Visao geral da placa do computador

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FIGURA 20 – Visao geral da placa da carga

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GLOSSÁRIO 1. Watch Dog Timer – “Cão de guarda”, recurso disponível no PIC para retornar o sistema operacional novamente em caso de ocorrência de falha. É feito a partir da reinicialização do sistema (reset) quando o contador que existe dentro do PIC, que é incrementado por um sinal oscilador independente, extrapola seu valor máximo. O contador é zerado de tempos em tempos por uma função chamada Clear Watchdog em caso de não haver erros no sistema, podendo ser ajustado de acordo com a necessidade da verificação da existência de falha (pre-scale). 2. RISC - Conjunto reduzido de instruções computacionais, em português. 3. MIPS - Milhões de Instruções Por Segundo. 4. PCWH – Compilador de C para família PIC. 5. CLP – Controlador Lógico Programável. 6. USART – Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter (ou Receptor e Transmissor Síncrono e Assíncrono Universal, em português). 7. MSSP - Master Synchronous Serial Port (ou porta serial síncrona mestre, em português). 8. A/D: Conversor analógico digital.

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SUMÁRIO DEDICATÓRIA........................................................................................................... I AGRADECIMENTOS .............................................................................................. II LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... III GLOSSÁRIO ............................................................................................................. IV SUMÁRIO ................................................................................................................... V RESUMO ..................................................................................................................VII 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................8 2 OS MICRO-CONTROLADORES ........................................................................9 2.1 Introdução ...........................................................................................................9 2.2 Estrutura básica PIC 16F877 ..............................................................................9 2.3 Estrutura básica PIC 16F628A..........................................................................11 2.4 Estrutura de gravação de dados.........................................................................12 2.5 Dispositivos de entrada e saída .........................................................................13 2.5.1 Módulos de entrada .................................................................................13 2.5.2 Módulos de saída .....................................................................................15 3 MAX 232 ................................................................................................................16 3.1 Introdução .........................................................................................................16 3.2 Estrutura básica .................................................................................................16 3.2.1 Especificações Técnicas ..........................................................................17 4 MODEM DE RÁDIO FREQÜÊNCIA ...............................................................18 4.1 Introdução .........................................................................................................18 4.2 Estrutura básica .................................................................................................18 4.3 FAIXA DE TRABALHO DO MODEM – A FAIXA ISM ..............................19 5 MONTAGEM DOS CIRCUITOS E RESULTADOS OBTIDOS....................20 5.1 Introdução .........................................................................................................20 5.2 Entrada e saída dos dados no micro-controlador PIC1 .....................................21 5.3 Micro-controlador PIC1 enviando para o Modem ............................................21 5.4 Modem enviando para o micro-controlador PIC2 ............................................22 5.5 Micro-controlador PIC2 enviando para o computador (Hyper Terminal)........23 v

5.6 Estrutura de Retorno dos Dados .......................................................................25 5.7 Visão geral da Montagem .................................................................................25 6 CONCLUSÃO .......................................................................................................26 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS: ..............................................................27 8 ANEXO A – CODIGO DA PROGRAMAÇÃO NO CONTROLADOR DA PLACA DA CARGA .................................................................................................28 9 ANEXO B – CODIGO DA PROGRAMAÇÃO NO CONTROLADOR DA PLACA DO COMPUTADOR ..................................................................................31

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RESUMO Esse projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de variáveis de um processo via modem RF (Radio Freqüência), sem a utilização de cabos para transmissão de dados em um sistema de supervisão. Serão apresentadas as simulações feitas, a programação que foi elaborada para tal fim e os resultados finais obtidos com o protótipo.

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INTRODUÇÃO As grandes indústrias vêm sendo pressionadas a apresentarem, a cada dia, um

índice maior de produtividade e em contrapartida gastos cada vez menores, englobando, inclusive, as manutenções corretivas em seus equipamentos. Uma das principais ferramentas que as grandes plantas industriais têm para controle de processos é a monitoração de suas variáveis para otimização de seus controles. Já existem atualmente sistemas funcionais de monitoramento das variáveis englobadas nos sistemas de controle de processo. Porém, ainda existem ambientes muito agressivos, onde a emissão dos dados a serem monitorados para se conseguir a maximização da utilização dos equipamentos, quando feito por fios e cabos, oferece riscos quanto à precisão. A chance de deterioração, oxidação, interferência ou até mesmo a ruptura desses cabos é grande em função justamente do ambiente por onde esses fios e cabos percorrem. Há a necessidade, portanto, da utilização de um sistema de transmissão digital onde não haja a necessidade da utilização de cabos e fios para a transmissão de dados e comandos, e é nesse contexto que entram os modems de radio freqüência, que podem substituir esses fios e cabos na transmissão, oferecendo baixos riscos de perda de dados quanto à estrutura física. O objetivo do trabalho é mostrar um sistema de monitoramento de variáveis de processo, que esteja trabalhando de uma maneira ágil, confiável e compacta, com a utilização de micro-controladores programados em C sem o uso de cabos para transmissão de dados. As estruturas utilizadas para a elaboração do projeto estão descritas nos tópicos que se seguem. Em seguida, é mostrado, em forma de blocos, como foram interconectados, e como foi feita a programação dos controladores para responderem de acordo com a demanda pedida.

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2

OS MICRO-CONTROLADORES

2.1 Introdução

Inicialmente as tarefas de comando e controle de máquinas e processos industriais eram feitas por relés eletromagnéticos especialmente projetados para este fim. Os micro-controladores, de modo geral, têm tido destaque considerável no desenvolvimento de novas tecnologias pelo seu dinamismo nas respostas solicitadas, bem como pela facilidade de programá-los, sobretudo quando se utiliza alguma linguagem de programação de alto nível, como a linguagem C aqui utilizada. A escolha do micro-controladores PIC foi baseada na sua fácil aquisição, baixo custo e serem programados em C através do compilador PCWH. Outras vantagens da utilização dos micro-controladores PIC incluem: • Menor ocupação de espaço; • Potência elétrica requerida menor; • Reutilização; • Programável, se ocorrerem mudanças de requisitos de controle; • Maior confiabilidade; • Permite a interface com CLPs e microcomputadores. [2] Nesse estudo de caso, onde se deseja o monitoramento de variáveis a partir de valores pré-ajustados, no desenvolvimento da programação, serão ajustados os valores que se deseja dentro do próprio programa e, com a varredura desses valores, ao se atingir os valores pré-ajustados, um sinal de informação é emitido ao supervisório indicando que alguma variável atingiu o valor desejado, ficando assim no aguardo de uma resposta de comando.

2.2 Estrutura básica PIC 16F877

Um dos micro-controladores com os quais se trabalhou é o PIC16F877, que tem sua pinagem conforme a figura abaixo:

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FIGURA 1 – Estrutura do PIC 16F877

O PIC 16F877 é um microcontrolador da família de 8 bits e núcleo de 14 bits fabricado pela Microchip Technology. Sua frequência de operação vai até 20MHz, resultando em uma velocidade de para ocessamento de 5 MIPS. Seu conjunto de instruções RISC se compõe de 35 instruções. Pode funcionar com alimentação de 2V a 5,5V e tem um consumo baixo de potência. Seu encapsulamento é DIP (dual in-line package) e possui 40 pinos. Como periféricos ele possui, dentre outros: • 5 conjuntos de portas de entrada e saída (total de 33 portas); • Conversor analógico-digital de 10 bits de resolução e 8 canais de entrada; • Periférico de comunicação paralela (USART) e serial (MSSP); • Módulos CCP (Comparação, Captura e PWM); • Timers (1 de 16 bits e 2 de 8 bits); • “Cão de guarda” (watch dog timer - WDT) [2] [3]. Na estrutura de montagem, se utilizará um micro-controlador no que chamaremos de área de trabalho externa, onde haverá a coleta dos dados para a transmissão. O outro micro-controlador estará na base de observação (ou estação de supervisão), onde os dados serão recebidos e analisados, e será um outro modelo, no qual haverá menor quantidade de entradas e pinos, representando um gasto menor e otimizando o espaço do componente.

11 2.3 Estrutura básica PIC 16F628A

Na placa que transmite os dados recebidos da área para o terminal serial do computador onde será feita a supervisão, o micro-controlador terá somente a função de endereçar corretamente os dados para seu devido destino, ou para o terminal serial do computador, para que seja analisado, ou para o modem, para que transmita de volta a resposta para a carga na área. A pinagem do referido micro-controlador é a seguinte:

FIGURA 2 – Estrutura do PIC 16F628A

O PIC 16F628A é também um microcontrolador da família de 8 bits fabricado pela Microchip Technology. Nesse caso, a frequência de operação também pode ir até 20MHz, mas trabalhou-se com um cristal de 8 MHz. O número de instruções RISC também é o mesmo (35), com um consumo de potência tão baixo quanto o usado no item anterior. Seu encapsulamento também é DIP (dual in-line package) com 18 pinos. Podemos citar como periféricos desse PIC: • 16 pinos de entradas e saídas de controle individual; • Periférico de comunicação paralela (USART) e serial (MSSP); • Módulos CCP (Comparação, Captura e PWM); • Timers (2 de 8 bits, sendo um com pre-scale, 1 de 16 bits); • “Cão de guarda” (watch dog timer - WDT). [4] A justificativa para a utilização desse micro-controlador é somente a quantidade de pinos de entradas e saídas que serão utilizados nessa parte do processo, pois seria desnecessário usar um micro-controlador com 40 portas, sendo que esse com 18 atende às necessidades.

12 Sintetizando essas informações, concluímos que os micro-controladores apresentados atendem às necessidades no que diz respeito à agilidade de processamento de informações, e conferem facilidade de manuseio e programação ao projetista.

2.4 Estrutura de gravação de dados

Os micro-controladores PIC possuem um gravador próprio, que pode ser adquirido em sites especializados no ramo ou ser montado conforme circuito abaixo [5]:

FIGURA 3 – Estrutura do Gravador de PIC

O programa, após ser compilado, executa automaticamente a revisão para que não haja erros (e os apontam, caso existam), e é gravado no micro-controlador a partir do software EPICWin que possui a seguinte interface:

FIGURA 4 – Interface do EPICWin

Selecionado o micro-controlador que está sendo utilizado, e carregando o arquivo com terminação HEX que é gerado pela compilação do programa (dentre

13 outras terminações), pode-se gravar os dados no micro-controlador para utilização. A partir desse ponto, estará pronto para ser utilizado.

2.5 Dispositivos de entrada e saída

Parte-se do princípio que, no lado onde haverá a coleta dos dados, simulando uma área externa, estarão conectados ao micro-controlador os sensores dos equipamentos que irão ser monitorados. Foram utilizados dois tipos de dispositivos, um analógico simulando um sensor de temperatura, e um digital simulando sensores de toque que representam a abertura e o fechamento de uma tampa.

2.5.1 Módulos de entrada

Para simular a entrada analógica, foi feito um circuito simples de um sensor de temperatura, onde um diodo estará ligado a uma fonte DC de 5 volts e um resistor em série, conforme figura abaixo.

FIGURA 5 – Sensor de Temperatura com diodo

Os parâmetros elétricos dos semicondutores variam com a temperatura, e é a partir dessa variação que se pode construir os sensores térmicos. Ao se aproximar uma fonte de calor ao diodo, sua temperatura é afetada e consequentemente a queda da tensão direta diminui, sendo detectado pelo conversor A/D. Entre a conexão dos componentes, é feita a ligação com a entrada analógicas do PIC, no caso, a A3. Esse sinal será decodificado da seguinte forma: utilizando-se 8 bits no conversor A/D, obtém-se 256 níveis de tensão, ou seja, para uma entrada variando de 0 a 5 volts temse um passo de 19,53 mV. Sendo a variação da queda de tensão direta do diodo em torno de - 2,3 mV/ºC, obtém-se que uma variação unitária do conversor A/D equivale

14 a uma variação de temperatura de 8,5 ºC. Nos testes, obteve-se uma variação de 59ºC, o que é satisfatório para simular o funcionamento do circuito. Logo, foi programado no protótipo para que quando se atingisse em torno de 60ºC no diodo a carga fosse acionada. Pode-se utilizar diodos com sensibilidade maior para se obter uma melhor precisão, mas para o protótipo apresentado, o diodo utilizado satisfez a necessidade [1].

FIGURA 6 – Gráfico da variação da temperatura com a resistência do diodo

Para o sensor digital, será utilizado o modo de ligação pull-up, que consiste em aplicar uma corrente pequena via um resistor, a um pino do processador, permitindo a sua direta conexão ao terra, para forçar nível baixo e, quando não conectado, forçar nível alto sem flutuação causada por ruído ambiente. É esse sinal que indicará ao controlador que uma mensagem deverá ser enviada ao supervisório, para que haja algum comando executado. Ambos os botões estão ligados dessa forma. Eles simularão sensores de abertura e fechamento de uma válvula, quando um for acionado (o de fechamento), é avisado ao supervisório e o motor de abertura é ligado. Quando a chave de abertura é acionada, o motor desliga e é avisado novamente no supervisório, aguardando a partir daí novo comando. [6]

FIGURA 7 – Esquema de ligação pull-up

15 2.5.2 Módulos de saída

Nas saídas, por se tratar de um protótipo, será utilizado circuitos simples compostos por um transistor acionando um relé, que pode fazer interface com a rede de alta tensão (no caso, 110 volts, podendo ser feitas as devidas modificações para que se trabalhe com 220 volts ou até mais, dependendo dos componentes que se apliquem). O micro-controlador não possui potência suficiente para fornecer a corrente necessária para o acionamento da carga, por isso a utilização do circuito amplificador. Como se quer apenas mostrar que o sinal chega do nosso supervisório via radio transmissor, serão representadas nossas cargas de maneira mais simples. Quando a temperatura ajustada for atingida, o circuito deverá acionar um ventilador para diminuir a temperatura, até que esse valor esteja novamente menor do que a ajustada. Juntamente com essa carga, será acionada uma sirene como forma de alarme. Na outra saída será utilizada um motor simples alimentado em 5 volts, simulando o motor que abre a válvula que se quer representar. A sirene representa somente um alarme para o sensor, não devendo ser acionado quando os botões forem acionados. [1]

FIGURA 8 – Esquema de ligação do relé na saída

16

3

MAX 232

3.1 Introdução

Os sinais que chegam e saem dos modems (padrão RS232) precisam ser convertidos para os níveis de tensão com os quais os micro-controladores trabalham (níveis TTL). Essa conversão da tensão dos sinais é a função que o MAX 232 desempenha.

3.2 Estrutura básica

O MAX 232 é o dispositivo que fará a conversão de tensão entre o sinal emitido pelo micro-controlador da área para o modem RF, e no supervisório, entre o sinal do RF para o micro-controlador e o computador. Ele possui o seguinte esquema de ligação:

FIGURA 9 – Esquema de ligação do MAX 232

O cabo serial ligado ao computador é composto de 3 fios (RX, TX e GND). Os pinos 2 e 3 do conector DB9 são conectados através do cabo serial respectivamente aos pinos TX (que transmite os dados) e RX (que recebe os dados) dos respectivos PICs. O pino 5 (GND - terra) do conector é ligado à fonte de alimentação da placa

17 controladora de acessos. Os capacitores eletrolíticos complementam o circuito inversor interno que produz as tensões positivas e negativas utilizadas no padrão RS-232C. É relevante frisar quanto a correta ligação dos cabos, pois uma vez que os cabos de recepção e transmissão sejam trocados, é comprometida toda a funcionalidade do sistema. [7]

FIGURA 10 – Cabeamento do conector DB9 do MAX 232

3.2.1 Especificações Técnicas

O MAX 232 é um conversor de nível de tensão de dados de tecnologia TTL para nível padrão RS 232 e vice versa. Sua velocidade de processamento é de mais de 120 Kbps, e possui duas entradas e saídas e dados, permitindo em apenas um circuito integrado, a mudança de níveis para os canais de transmissão, recepção e dois canais de controle. Por isso que no caso da placa que envia os dados para o computador só se utiliza um MAX 232, apesar de se precisar converter o nível de tensão dos dados que vem do microcontrolador e do computador para serem enviados ao modem. Funciona com alimentação simples de 5V. Sua pinagem é de 16 pinos e precisa de uma corrente baixa para trabalhar, cerca de 8 mA. [2]

18

4

MODEM DE RÁDIO FREQÜÊNCIA

4.1 Introdução

Os modems de radio freqüência (RF) constituem atualmente uma excelente alternativa para a eliminação de cabos para transmissão de dados, tendo em vista sua agilidade e simplicidade para funcionamento. No caso do projeto, os dados que chegam dos micro-controladores são convertidos para níveis de tensão RS232, e transmitidos via rádio freqüência para o seu destino.

4.2 Estrutura básica

O modem selecionado para o trabalho é o FM-232C-433, da RF Solutions. A sua freqüência de trabalho é 433 MHz, que é a banda livre, não requerendo licença para funcionamento, a qual iremos descrever mais adiante. De acordo com as especificações do fabricante, possui um alcance de até 120 metros, configuração mestre-escravo (permitindo até 127 modems escravos sendo comandados por um único modem mestre), taxa de transmissão selecionável (de 1200 a 9600 baud) controle de fluxo de hardware ou software, sem necessidade de licença para funcionamento e estrutura física compacta.

FIGURA 11 – Modem de rádio frequência

19 A alimentação de trabalho é de 9-12 Vdc, recebendo os dados por um cabo RS232. Daí a necessidade de se converter os dados oriundos do micro-controlador para nível RS232. Os modems foram configurados para trabalhar no modo mestre, desta forma ambos podem iniciar o envio de dados. Isso é importante, pois permite que cada micro-controlador inicie independentemente a comunicação sem necessidade de requisição da outra parte. A taxa de transmissão, endereço e outras características do modem são configurados através de seletores contidos na placa do modem. A antena é padrão, do tipo helicoidal, e foi fornecida com o modem. O posicionamento da antena e do modem é fundamental para otimizar seu funcionamento (mantê-la afastada de fontes de potência ou de interferências, como transformadores). Os modems são conectados a fonte de dados (computador ou placa) por meio de um conector DB-9.

FIGURA 12 – Cabeamento de ligação do modem

Os pinos RTS e CTS são para controle de fluxo de dados via hardware, mas no nosso caso, estaremos trabalhando sem controle de fluxo, pois a nossa transmissão de dados não atinge o limite do buffer de dados do modem.

4.3 FAIXA DE TRABALHO DO MODEM – A FAIXA ISM

Este modem utiliza a banda ISM, para comunicação de dados. A banda ISM é reservada para utilização não-licenciada de aplicações industriais, científicas e médicas (ISM em inglês). Ela é definida pelo ITU-R (sub comitê da União Internacional da

20 Telecomunicação responsável pelo controle das faixas de freqüência alocadas, a fim de evitar problemas de interferência entre elas), e o uso por cada país pode diferir em função de variações em seus regulamentos. Recentemente foram liberadas também as faixas de 900 MHz, 1.8 GHz, 2.4 GHz, 5.8 GHz para utilização livre, além da de 433 MHz, que é a que se utiliza no projeto. [2]

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MONTAGEM DOS CIRCUITOS E RESULTADOS OBTIDOS

5.1 Introdução

Nessa parte do trabalho, começará então a ser mostrada como a parte física foi montada. Passo a passo, serão mostradas quais estruturas estão interligadas, e como a comunicação de dados entre elas foi feita. Abaixo, segue uma ilustração em forma de blocos, a título de generalização, para informação da ligação entre as partes do circuito.

FIGURA 13 – Blocos de ligação do circuito

Em relação aos testes feitos nos simuladores, não foram considerados os modems, os micro-controladores foram ligados diretamente. A partir dessas respostas, é que foram inseridas as partes da transmissão via modem.

21 5.2 Entrada e saída dos dados no micro-controlador PIC1

Selecionaram-se os pinos B0 e B1 para serem conectados os sensores de entrada digital (botões), e o A3 para o analógico (diodo como sensor de temperatura) e os pinos D0, D1 e D2 para saídas, todas elas digitais. O micro-controlador PIC1 processa as informações recebidas, e analisa as entradas conectadas a ele; em caso de mudança de estado, ele emite dados para serem analisados e aguarda uma resposta para agir. O teste feito no simulador consistiu em se mandar informações para os pinos de entrada e verificar se nas saídas as cargas eram acionadas, obtendo-se sucesso nesse primeiro teste.

FIGURA 14 – Simulação dos dados na entrada pelo Proteus

5.3 Micro-controlador PIC1 enviando para o Modem

Antes de ser enviado pelo modem, os dados passam pelo MAX 232, que converte os níveis de tensão do micro controlador para o nível RS232, utilizado pelo modem. A taxa de transmissão, de acordo com a especificação do fabricante, é de 9600 baud. Esses dados são especificados no cabeçalho da programação, onde se

22 define que o RS232 será utilizado, e quais entradas são de transmissão e recepção de dados. Para testar se o MAX 232 estava se comunicando corretamente montou-se o circuito do MAX 232 no proto-board e os pinos de transmissão e recepção de dados em nível TTL foram curto-circuitados, de modo que os dados inseridos pelo computador pelo Hyper Terminal, programa utilizado para fazer a conexão com o modem, retornassem para ele mesmo quando fossem digitados. Feito esses testes, verificou-se que a ligação do circuito estava correta e conectou-se na placa o circuito para interface com o modem.

FIGURA 15 – Especificação das taxas de transmissão na para ogramação

5.4 Modem enviando para o micro-controlador PIC2

Na placa do supervisório, as informações chegam pelo modem, e serão processadas a partir da programação feita no micro-controlador PIC2. A antena capta as informações enviadas pelo modem que se encontra na área, e passa pelo MAX 232 para conversão do sinal, sendo assim codificado e interpretado. É especificada dentro do programa a utilização do RS232, assim como no anterior, com a diferença de que o MAX é utilizado duas vezes, uma para a conversão do sinal do Modem para o PIC, e do PIC para o computador. Logo, é importante a definição de nomes para cada canal do conversor (no caso, COM_MODEM e COM_PC).

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FIGURA 16 – Especificação dos nomes nos canais de para ogramação

Os testes realizados para o MAX 232 foram os mesmos testes citados no tópico anterior, com a diferença de ter que se testar duas saídas, a que transmite os dados pro modem e a que transmite pro computador (e consequentemente, curtocircuitar os quatros pinos de transmissão de dados a níveis TTL). No caso do micro-controlador PIC2, realizou-se testes em relação ao endereçamento correto dos dados quando do recebimento de alguma informação pelos pinos de recepção, com o qual se obteve resposta satisfatória também.

5.5 Micro-controlador PIC2 enviando para o computador (Hyper Terminal)

Aqui as informações são direcionadas para os pinos da porta serial do computador, responsáveis para transmissão e recebimento de dados no Hyper Terminal, que é o programa utilizado para fazer a conexão com as portas seriais do computador. A conexão é feita pela porta serial disponível, normalmente com conector DB9, e as características de comunicação de dados são feitas especificando a porta serial que vai receber a informação desejada (vide figura 17), e as especificando as características da porta de acordo com as especificações de trabalho do modem, enviados pelo fabricante.

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FIGURA 17 – Especificação da porta serial utilizada

FIGURA 18 – Especificação das taxas de transmissão do Hyper Terminal

Há sempre a identificação da carga que foi acionada no lado da área, e as respostas devem ser padronizadas, uma vez que para entendimento dos comandos, na programação especificou-se o tipo de informação que se espera obter para mandar o comando correto. Assim, além de informar os dados recebidos, ele detecta se há

25 alguma informação para retornar, armazenando-as num vetor e as emitindo de volta para a área. [8]

5.6 Estrutura de Retorno dos Dados

No Hyper Terminal, como comentado no sub-item anterior, as respostas devem ser padronizadas (do tipo Liga ou Desliga, por exemplo), bem como qual equipamento está recebendo o comando. Os dados, retornando para a área, são enviados para o micro-controlador PIC2, que novamente envia os comandos de resposta para o modem, sempre havendo a conversão dos dados no nível de tensão quando necessário. No receptor do micro-controlador PIC1 haverá a leitura dos dados recebidos e realizadas as ações solicitadas nas saídas.

5.7 Visão geral da Montagem

Essa é a visão geral da montagem do protótipo, já colocados todos os componentes que utilizamos. São conhecidas as limitações e os aperfeiçoamentos pelo qual deve passar o protótipo, mas como um experimento, satisfaz plenamente as condições antes propostas.

FIGURA 19 – Visao geral da placa do computador

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FIGURA 20 – Visao geral da placa da carga

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CONCLUSÃO Para o objetivo proposto, atendeu no sentido de que a programação se mostrou

muito direta. Teve a ocupação de pouco espaço, poucos componentes gerais foram utilizados, teve um custo relativamente baixo - até mesmo em função dos componentes aplicados. A exceção se faz pelo modem de radio freqüência que mesmo custando um pouco mais caro do que os demais componentes mostrou-se de uma eficácia fundamental pela simplicidade para configuração de suas propriedades, pela transparência com o qual se comunica com outro modem e pela variedade de funções que possui. Fica em aberto a possibilidade de se desenvolver um protótipo onde haja o uso de um modem mestre e vários escravos, obedecendo à mesma linha de raciocínio trabalhada nesse projeto. E é necessário se verificar as reais condições de funcionamento dos modems de rádio freqüência, uma vez que os fatores externos influenciam no funcionamento dos mesmos. Mas é uma excelente alternativa para empresas que precisam desse monitoramento de maneira mais precisa e sem precisar de tantas intervenções. Podem-se ainda desenvolver telas mais sofisticadas de supervisão, com programas melhor elaborados, mas nesse estudo o objetivo principal era mostrar a supervisão de variáveis via transmissão e recepção dos dados e comandos por rádio freqüência a partir de um micro-controlador programável.

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7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS:

[1] www.mspc.eng.br. Acesso em 19/06/2006. [2] www.wikipedia.org. Acesso entre 01/06/2006 e 25/06/2006. [3] Microchip. PIC16F87xx. Datasheet. Disponível em www.microchip.com [4] Microchip. PIC16F628A. Datasheet. Disponível em www.microchip.com [5] Revista Mecatrônica Fácil N° 6; Setembro de 2002. Artigo: Construa seu gravador para micro-controladores PIC. Págs.45-48. [6] David J. de Souza e Nicolás C. Lavinia. Micro-controladores PIC, Técnicas Avançadas. Editora Abril. [7] MAX 232 Datasheet. Disponível em www.ti.com [8] Artigo: Comunicação Serial X Comunicação paralela. Disponível em : www.mestradoeletrica.ufjf.br/ professores/duque/microp_cap10.pdf. Acesso em 22/04/2006.

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ANEXO

A

–

CODIGO

DA

PROGRAMAÇÃO

NO

CONTROLADOR DA PLACA DA CARGA #include #include #fuses hs,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NOBROWNOUT #use delay(clock=20000000) #use rs232(baud=9600, xmit=PIN_C6, rcv=PIN_C7) // Jumpers: 8 to 11, 7 to 12 #define rele1 PIN_D0 // define o os pinos e as cargas #define rele2 PIN_D1 #define buzzer PIN_D2 #define botao1 PIN_B0 #define botao2 PIN_B1

unsigned int var,buz1;

#INT_RDA void int_serial() { char string[3];

string[0]=getc();

// recebe dados do modem

string[1]=getc(); string[2]=getc();

if ((string[0]=='r')&&(string[1]=='1')&&(string[2]=='l')) recebeu r1l output_high(rele1);

// compara se

29 if ((string[0]=='r')&&(string[1]=='1')&&(string[2]=='d')) output_low(rele1);

if ((string[0]=='r')&&(string[1]=='2')&&(string[2]=='l')) output_high(rele2);

if ((string[0]=='r')&&(string[1]=='2')&&(string[2]=='d')) output_low(rele2); }

void main() { setup_adc( ADC_CLOCK_INTERNAL ); setup_adc_ports( AN0_AN1_AN3 ); enable_interrupts(INT_RDA); enable_interrupts(GLOBAL);

while (true) { set_adc_channel(3);

//ajusta entrada analógica para o canal 3

var=read_adc();

if ( var