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TCC_Proc_Embarcado_Sens_Remoto_REV5.pptx
- 1. PROJETO DE SENSORIAMENTO REMOTOATRAVÉS DE PROCESSAMENTO EMBARCADO PÓS-GRADUAÇÃO EM ELETRÔNICA EMBARCADA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Alvaro Schiavolin Junior RA 060041143 Gustavo Grossklauss NetoRA 140007597 Marcos Ribeiro RA 060007389 Thiago Brunetto Baradel RA 140007588
- 2. ROTEIRO Objetivos ArquiteturaProposta Módulo de Aquisição de Dados • (ESP8266, sensores utilizados, conversor AD, relê, display, firmware) Módulo Principal • (BeagleBone Black, desenvolvimentos, servidor web, banco de dados) Interface via Roteador WiFi Interface Gráfica de Acesso • (Desenvolvimento e visualização) Sistema Completo Resultados Experimentais Conclusões Agradecimentos
- 3. OBJETIVOS Geral • Projetare implementar um sistema de sensoriamento remoto utilizando módulos de eletrônica embarcada, que disponibilize dados confiáveis em tempos aceitáveis e forneça opções de controle. Específicos (deve atender ao menos): • Dados de temperatura, umidade e luminosidade devem ser colhidos através de sensores digitais ou analógicos; • Dados coletados pelos sensores devem ser digitalizados e transmitidos para o módulo principal através de comunicação wireless; • Módulo principal deve realizar o tratamento e armazenamento das informações dos sensores em banco de dados relacional; • Módulo principal deve disponibilizar as informações guardadas em banco de dados na Internet; • Computadores convencionais (desktop, notebook) não devem ser usados no processamento dos dados.
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- 5. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS NODEMCU ESP8266 Características • Open-Source; • Programável; • Baixo Custo; • Wi-Fi integrado. Especificação • Módulo ESP8266 (ESP12E) integrado; • Conversor USB-TTL integrado; • 10 GPIO (SPI, PWM, I²C e 1-WIRE); • ADC.
- 6. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS MÓDULO ESP8266 ► ESP12E • 4MB Flash; • ESP8266 SoC; • Antena PCB; ► ESP8266 SoC (Espressif) • CPU 32 bits Tensilica L106 (80 MHz); • Periféricos: UART / SDIO / SPI / I²C / I²S / GPIO / ADC / PWM; • Alimentação: 3.0V – 3.6V • Corrente de Operação: Aprox. 80 mA; • Wi-Fi IEEE 802.11 b/g/n/e/i; • Wi-Fi Mode: Station / SoftAP / SoftAP + Station; • Segurança: WPA / WPA2; • Encriptação: WEP / TKIP / AES; • Protocolos de rede: IPv4, TCP / UDP / HTTP / FTP;
- 7. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – LM35 Características elétricas • Sensor do tipo eletrônico; • Resolução de saída: 10mV para cada grau Celsius; • Precisão: ± 0.25 °C (Temp. Ambiente) / ± 0.75 °C (Temp. -55 a 150 °C). Tipo de saída • Analógica - linear;
- 8. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – LM35 Fórmula conversão
- 9. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – LM35 Firmware
- 10. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – DHT22 Características elétricas • Sensor de temperatura (Termistor) e umidade (Tipo capacitivo); • Resolução: Temperatura 0,1 °C, Umidade 0,1% RH; • Precisão: ± 0.5 °C (-40 a 80 °C), ± 2 % (0 a 100% RH). Tipo de saída • Digital; • Comunicação 1-Wire.
- 11. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – DHT22 Firmware
- 12. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – MPX5700DP Características elétricas • Faixa de operação: 0 a 700 kPa; • Precisão: ± 2,5 % (Temp. 0 a 80 °C). Tipo de saída • Analógica - linear;
- 13. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – MPX5700DP Firmware
- 14. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – LDR Características • Varia sua resistência de acordo com a incidência de luz; • Maior luminosidade, menor sua resistência; • Menor luminosidade, maior sua resistência. Tipo de saída • Analógica - linear;
- 15. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – LDR Fórmula conversão
- 16. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – LDR Cálculo leitura
- 17. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS SENSORES – LDR Firmware
- 18. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS CONVERSOR A/D ADS1115 Características • Tipo Sigma-Delta; • Resolução: 16-bits; • Taxa de amostragem: 8 a 860SPS; • PGA (amplificador de ganho programável); • Entradas analógicas (4 – Entradas distintas ou 2 – par diferencial); • PGA Gain ( 2/3 (±6.144V), 1 (±4.096V), 2 (±2.048V), 4 (±1.024V), 8 (±0.512V) e 16 (±0.256V).
- 19. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS CONVERSOR A/D ADS1115 Resolução de tensão por bit (2/3, ±6.144V)
- 20. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS CONVERSOR A/D ADS1115 Firmware
- 21. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS RELÊ DE CONTROLE Características • Controle através de transistor PNP; • Interface de potência isolada; • Corrente máxima de carga 10A; Tipo de entrada • Digital;
- 22. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS RELÊ DE CONTROLE Firmware
- 23. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS DISPLAY Características • Display gráfico 128 x 64; • Monocromático Azul • Modelo SSD1306; Tipo de entrada/saída • Digital; • Comunicação I²C;
- 24. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS DISPLAY Firmware
- 25. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS ESQUEMA ELÉTRICO
- 26. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS MÓDULO ESP8266 - FIRMWARE IDE ARDUINO • Linguagem C; • Infinidade de bibliotecas; • Integração com o módulo ESP8266; • Exemplos de código-fonte.
- 27. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS FIRMWARE – VISÃO MACRO ESTRUTURAL
- 28. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS FIRMWARE – BIBLIOTECAS/CONFIGURAÇÕES/VARIÁVEIS ► Bibliotecas • Wi-FI; • WebServer; • Display; • ADC; • DHT (temp / Umid); • Memória e etc... ► Configurações • Porta HTTP (WebServer); • Endereço I²C periféricos; • Pinagem dos periféricos. ► Variáveis • Acesso ao servidor; • Leitura e conversão; • Variáveis de controle.
- 29. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS FIRMWARE – SETUP Configuração / Inicialização de periféricos Configuração / Inicialização de periféricos Configuração do n° Ponto
- 30. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS FIRMWARE – LOOP PRINCIPAL Exclusivo para acionamento do relê de controle Timer 1 Segundo Timer 5 Minutos Se pressionada por 5 Seg
- 31. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS FIRMWARE – FUNÇÃO AUXILIAR WiFi OFF WiFi ON Formatação / Escrita no Display
- 32. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS FIRMWARE – FUNÇÃO AUXILIAR
- 33. MÓDULO DE AQUISIÇÃODE DADOS FIRMWARE – ENVIO REQUISIÇÃO DE DADOS Formatação dos dados Envia requisição ao Servidor Aguarda resposta do Servidor Conexão TCP
- 34. MÓDULO PRINCIPAL BEAGLEBONE BLACK Processador: AM335x 1GHz ARM® Cortex-A8; Memória Ram: 512MB DDR3; Memória de armazenamento: 4GB 8-bit eMMC on-board flash storage; Conectividade USB client para alimentação DC e comunicação e USB host para conexão de periféricos; Porta ethernet 10/100 MBps; Saída de vídeo HDMI; Dois conectores de 46 pinos utilizados como entradas e saídas digitais e analógicas.
- 35. MÓDULO PRINCIPAL BEAGLEBONE BLACK- DESENVOLVIMENTOS Utilizada para instalação do servidor web para armazenamento das páginas de visualização dos dados; Instalação do banco de dados MySQL para armazenamento e consulta de dados; Permite conexão via cabo ethernet ou wifi na rede onde os módulos sensores estarão conectados;
- 36. MÓDULO PRINCIPAL SERVIDOR WEB- LIGHTTPD Servidor web Lighttpd: Aplicação leve, ideal para sistemas com pouco recurso de memória;
- 37. MÓDULO PRINCIPAL BANCO DEDADOS - MYSQL Banco de dados gratuito; Amplamente utilizado em sistemas Linux; Fácil configuração através da interface MySQLAdmin
- 38. INTERFACE ENTRE OSMÓDULOS ROTEADOR WIFI É o ponto de acesso para todo sistema; Permite troca de informações entre os módulos; Conecta a BeagleBone à rede via cabo ethernet;
- 39. INTERFACE GRÁFICA DEACESSO DESENVOLVIMENTOS Acesso através do web browser à partir de qualquer computador na mesma rede; Permite visualização dos dados coletados pelos módulos sensores em tempo real; Página para acesso aos dados passados, permitindo a visualização dos mesmos através de gráficos;
- 40. INTERFACE GRÁFICA DEACESSO VISUALIZAÇÃO
- 41. INTERFACE GRÁFICA DEACESSO VISUALIZAÇÃO
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- 43. RESULTADOS EXPERIMENTAIS Montagemde um protótipo em placa padrão contendo todos os componentes; Teclas SELECT, UP, DOWN e SET utilizados para configuração do ponto; Memória 24C32 armazena valor do ponto; 4 pontos implementados; 5 leituras de sensores e um acionamento de carga acionado remotamente por ponto;
- 44. RESULTADOS EXPERIMENTAIS Luminosidadetestada através da incidência de luz e calculada em porcentagem; Temperatura e umidade testados através do auxílio de um ferro de solda aquecido; Pressão verificada com o auxílio de um cilindro de gás Dióxido de Carbono e comparado ao manômetro;
- 45. RESULTADOS EXPERIMENTAIS Osvalores dos pontos são atualizados a cada 5 minutos na página; Display atualizado a cada 1 segundo;
- 46. CONCLUSÕES Objetivos geraise específicos foram atingidos com êxito; É possível o desenvolvimento de um sistema complexo e modular, com utilização de componentes de hardware de mercado e de baixo custo, e bibliotecas de software open-source; Protótipo aqui desenvolvido também serve como uma prova de conceito para a elaboração de um produto, com um projeto de hardware totalmente dedicado e que atenda à aplicações específicas.
- 47. AGRADECIMENTOS Agradecemos primeiramente àtodos os amigos que conquistamos, dentre alunos e professores do Centro Universitário Salesiano De São Paulo, pelo constante apoio e por terem tornado nossas vidas acadêmicas motivo de orgulho. Em especial gostaríamos de agradecer à nossas famílias, por todo o apoio e confiança mesmo nas horas mais difíceis, e ao professor Francisco Fambrini, por dividir seus conhecimentos, suas experiências e pela orientação concedida nesse trabalho e ao longo do curso.
- 48. Obrigado PÓS-GRADUAÇÃO EM ELETRÔNICAEMBARCADA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Alvaro Schiavolin Junior RA 060041143 Gustavo Grossklauss NetoRA 140007597 Marcos Ribeiro RA 060007389 Thiago Brunetto Baradel RA 140007588