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  • ´ CENTRO UNIVERSITARIO DE FORMIGA UNIFOR- MG ˆ INSTITUTO DE CIENCIAS SOCIAIS, APLICADAS E EXATAS ˆ ¸˜ CURSO DE CIENCIA DA COMPUTACAO ¸˜ Criacao de um sistema interativo para a ¸˜ manipulacao remota de um braco ¸ mecˆ nico via porta paralela a por Elias Alexandre de Paiva ¸˜ Projeto de Graduacao submetido como requisito ` ¸˜ parcial a obtencao do grau de Bacharel em ¸˜ Ciˆ ncia da Computacao e Orientador: Prof. Michel Pires da Silva Colaborador: Prof. Luis Carlos da Silva Formiga, novembro de 2008
  • Aos meus pais, Amador Isaias de Paiva e Luzia Teixeira de Paiva, a meus irm˜ os e a sobrinhos. A minha namorada Aline, minha afilhada Priscila e seus pais.
  • AGRADECIMENTOS Agradeco primeiramente a Deus pela oportunidade que tanto esperei alcancar, em ¸ ¸ especial aos meus pais e irm˜ os, que tanto preocuparam-se ao me ver por horas e horas a ¸˜ em frente ao computador, pela compreens˜ o e apoio para a realizacao deste sonho. a A minha namorada Aline, pelos dias ausentes na busca de um futuro melhor, e pelo apoio que recebi at´ mesmo de seus pais. e A Lu´s Carlos da Silva, que nem a distˆ ncia, nem mesmo o fuso hor´ rio tornaram- ı a a se obst´ culos para apoiar este projeto, no qual partes do texto n˜ o citados em referˆ ncias a a e ´ ¸˜ e de seu conhecimento. Que Deus lhe recompense toda a atencao e compreens˜ o. a ¸˜ A Michel Pires da Silva, pela paciˆ ncia e dedicacao, fundamentais para a e ¸˜ realizacao deste projeto. ¸˜ A todo corpo docente do curso de ciˆ ncia da computacao do Unifor-Mg, pela e ¸˜ cooperacao e credibilidade. ´ Aos amigos de classe, que nos apoiamos num unico objetivo. A Id´ ia Silkscreen pelo espaco cedido. e ¸ A todos que eu n˜ o citei, mas que direta ou indiretamente contribu´ram para a a ı ¸˜ realizacao desse projeto.
  • ´ ´ ”E melhor tentar e falhar, que preocupar-se e ver a vida passar; e melhor tentar, ˜ ´ ainda que em vao, que sentar-se fazendo nada ate o final. Eu prefiro na chuva caminhar, que em dias tristes em casa me esconder. Prefiro ser feliz, embora louco, que em conformidade viver ...”— MARTIN LUTHER KING
  • ¸˜ TERMO DE ISENCAO DE RESPONSABILIDADE Declaro, para todos os fins de direito, que assumo total responsabilidade pelo aporte ideol´ gico conferido ao presente trabalho, isentando o Centro Universit´ rio de o a ¸˜ ¸˜ Formiga - UNIFOR-MG, a coordenacao do Curso de Ciˆ ncia da Computacao, a Banca e Examinadora e o Orientador de toda e qualquer responsabilidade acerca do mesmo. Formiga - Novembro de 2008 Elias Alexandre de Paiva Graduando
  • ´ ¸˜ PAGINA DE APROVACAO ¸˜ A presente monografia de conclus˜ o do Curso de Ciˆ ncia da Computacao do Cen- a e tro Universit´ rio de Formiga - UNIFOR-MG, elaborada pelo graduando Elias Alexandre a ¸˜ ¸˜ de Paiva, sob o t´tulo Criacao de um sistema interativo para a manipulacao remota de um ı ` braco mecˆ nico via porta paralela, foi submetida em Novembro de 2008 a banca examina- ¸ a dora composta pelos seguintes professores: Alexandre Magno dos Santos (Coordenador), Michel Pires da Silva (professor), Walace Almeida Rodrigues (professor) e aprovada com a nota (..............). Formiga - Novembro de 2008 Professor Michel Pires da Silva Orientador e Presidente da Banca Professor Alexandre Magno de Sousa ¸˜ Coordenacao da Monografia
  • LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ASM Assembler NPN Negativo-Positivo-Negativo PNP Positivo-Negativo-Positivo VCC Voltagem Corrente Cont´nua ı LED Light Emiting Diode - diodo emissor de l´ z u ML Mililitro NT New Technology - nova tecnologia XP eXPerience - eXPeriˆ ncia e V Volts R Resistˆ ncia e
  • ´ SUMARIO LISTA DE FIGURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 RESUMO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ¸˜ 1 INTRODUCAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 ¸˜ 1.1 Consideracoes iniciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 ¸˜ 1.2 Motivacao e objetivos deste trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 DESENVOLVIMENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1 Funcionamento do circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.1 Entendendo o Motor de passo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.2 Circuito eletrˆ nico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 17 ¸˜ 2.2 A programacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3 Porta paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4 Testes do circuito e componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5 Testes do motor de passo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ¸˜ 2.6 Ligacao do circuito na porta paralela e nos motores . . . . . . . . . . . . 24 ¸˜ 3 ELABORACAO DAS PLACAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1 Imprimindo o Circuito nas Placas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2 Soldando os coponentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ¸˜ 4 CONSTRUCAO DO BRACO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¸ 32 4.1 O braco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¸ 32 4.2 O eletro´m˜ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ıa 33 ¸˜ 4.3 Alimentacao das placas e eletro´m˜ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ıa 35 ¸˜ 5 MOVIMENTACAO DO BRACO VIA INTERNET . . . . . . . . . . . . . ¸ 36 5.1 IDE NetBeans com ICEFaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 5.1.1 Obtendo os plugins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
  • 5.1.2 Instalando os plugins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 5.2 P´ gina web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 40 ˜ 6 CONCLUSAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ˆ REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 ´ ANEXO A P-CAD SCH (ESQUEMATICO) . . . . . . . . . . . . . . . 45 ANEXO B P-CAD PCB (LAY-OUT E AUTO-ROTEAMENTO) . . . . 46
  • LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 Esquema interno de motor de passo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Figura 2.2 Tabela verdade para acionamento dos motores de passo . . . . . . . 16 Figura 2.3 Circuito para acionar motor de passo . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Figura 2.4 Porta paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figura 2.5 Circuito para testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Figura 2.6 Teste do transistor BC337 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Figura 2.7 Teste dos resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Figura 2.8 Teste do valor de sa´da do IRFZ44N . . . . . . . . . . . . . . . . . . ı 23 Figura 2.9 IRFZ44N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Figura 3.1 Circuito para movimentar motor de passo . . . . . . . . . . . . . . . 26 Figura 3.2 Componentes ajustados para receber trilhas . . . . . . . . . . . . . 26 Figura 3.3 Circuito ap´ s o recebimento das trilhas . . . . . . . . . . . . . . . . o 26 Figura 3.4 Circuito blindado (Aterrado) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Figura 3.5 Circuito pronto para impress˜ o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 27 Figura 3.6 Fotolito em papel vegetal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Figura 3.7 Tela sobre fotolito na mesa de luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Figura 3.8 Tela pronta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Figura 3.9 Placa de fenolite sob a tela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Figura 3.10 Placa ap´ s receber a tinta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 28 Figura 3.11 Placa sendo colocada na solucao de percloreto de ferro . . . . . . . ¸˜ 29 Figura 3.12 Placas em repouso na solucao de percloreto de ferro . . . . . . . . . ¸˜ 29 Figura 3.13 Placa corro´da pelo percloreto de ferro . . . . . . . . . . . . . . . . ı 29 Figura 3.14 Marcacao dos locais na placa a serem furados . . . . . . . . . . . . ¸˜ 30 Figura 3.15 Placa sendo furada para receber os componentes . . . . . . . . . . . 30 Figura 3.16 Ilustracao de um componente na placa . . . . . . . . . . . . . . . . ¸˜ 30 Figura 3.17 Ilustracao de soldagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¸˜ 30 Figura 3.18 Placa ap´ s a solda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 31 Figura 3.19 Componentes soldados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
  • Figura 4.1 Portas de Alimentacao do Braco ¸˜ ¸ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Figura 4.2 Movimentacao horizontal . . . ¸˜ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Figura 4.3 Movimentacao vertical . . . . . ¸˜ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Figura 4.4 Contra-peso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Figura 4.5 Eletroima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Figura 4.6 Suspens˜ o de peca . . . . . . . a ¸ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Figura 4.7 Alimentacao do Braco Mecˆ nico ¸˜ ¸ a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Figura 5.1 Instalando plugins IceFaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Figura 5.2 Projeto Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Figura 5.3 Criando um novo projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Figura 5.4 Escolhendo o servidor e a vers˜ o do Java EE. a . . . . . . . . . . . . . 39 Figura 5.5 Definindo o Frameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Figura 5.6 P´ gina Web Torre de Hanoi . . . . . . . . . a . . . . . . . . . . . . . 41
  • RESUMO ¸˜ Utilizando os conceitos de rob´ tica e comunicacao remota, implementou-se um o braco mecˆ nico (prot´ tipo) que simula uma ferramenta para aux´lio no deslocamento de ¸ a o ı materiais pesados em empresas, como chapas met´ licas, motores el´ tricos, transforma- a e dores, entre outros, sem o uso da forca bracal humana. O prot´ tipo foi desenvolvido ¸ ¸ o utilizando pecas recicl´ veis e materiais de baixo custo. ¸ a O foco principal concentra-se no controle digital de motores de passo atrav´ s da e ¸˜ porta paralela de um computador, e principalmente na comunicacao remota entre com- putadores, pois um computador trabalhar´ como servidor e receber´ comando enviados a a atrav´ s da internet de outro computador. e ´ ¸˜ ¸˜ E feito a simulacao do jogo Torre de Hanoi, onde as movimentacoes feitas na p´ gina do cliente s˜ o refletidas no servidor que aciona o braco mecˆ nico, sendo o braco a a ¸ a ¸ ¸˜ mecˆ nico espelho das movimentacoes realizadas no jogo. a ¸˜ O maior ganho est´ na reducao de espaco entre homens e m´ quinas, pois atrav´ s a ¸ a e ´ da internet e poss´vel haver o acionamento de m´ quinas sem a necessidade da presenca ı a ¸ do homem no local onde elas se encontram. ¸˜ ¸˜ Palavras-chave: Rob´ tica, comunicacao remota, programacao. o
  • 13 ¸˜ 1 INTRODUCAO ¸˜ 1.1 Consideracoes iniciais O processo de ensino-aprendizagem de rob´ tica tem se desenvolvido muito nos o ´ ¸˜ ¸˜ ultimos anos, devido a reducao dos custos da eletrˆ nica. Esta reducao ocorre devido ao o grande consumo de mercado. O ensino desta disciplina vem sendo centrado basicamente no treinamento de alu- ` nos usando software e hardware que est˜ o a venda no mercado. Os kits a venda s˜ o com- a a postos por motores, leds e pecas de encaixe para montagem de estruturas previamente ¸ ¸˜ ¸˜ descritas em manuais. Isso se d´ pelo fato de que a elaboracao e confeccao de um circuito a ´ ¸˜ ´ e interpretada como sendo dif´cil. Por´ m a elaboracao dos pr´ prios circuitos ainda e a ı e o ¸˜ forma mais barata que se tem para a construcao de equipamentos e/ou projetos. ¸˜ 1.2 Motivacao e objetivos deste trabalho Seguindo o desenvolvimento da rob´ tica , muitas pesquisas est˜ o sendo realiza- o a das para disponibilizar servicos remotos capazes de movimentar robˆ s.(REPORTS, 2008; ¸ o ´ EPOCA, 2000; CARINE TEIXEIRA JEEVEL L. DOS SANTOS, 2008) ´ A grande vantagem dos servicos remotos e o encurtamento da distˆ ncia entre pes- ¸ a ´ ¸˜ soas e equipamentos, pois, e poss´vel realizar operacoes atrav´ s de controles ou at´ mesmo ı e e pela internet. Em Londres, engenheiros britˆ nicos desenvolveram um braco mecˆ nico preso a a ¸ a ´ ´ uma base m´ vel que e capaz de circular pela casa. Este, e ativado por controle remoto e o cˆ mera filmadora. O braco tem como design uma m˜ o muito semelhante a m˜ o humana, a ¸ a a o que lhe permite realizar pequenas tarefas que auxiliam pessoas com dificuldades f´sicas, ı como pegar um copo d´agua ou segurar pequenos objetos. Este ganhou o nome de ”Smart Award Hand Arm System”, e foi desenvolvido pela companhia britˆ nica Shadow Robot a Company.(REPORTS, 2008) J´ na Universidade Duke, em Durham, nos Estados Unidos, uma equipe liderada a
  • 14 por um brasileiro, foi al´ m e criou um braco mecˆ nico acionado por comando cerebrais e ¸ a de um macaco. Para isso, foram utilizados 96 eletrodos ligados a cabeca de um macaco. ¸ Estes eletrodos captaram os sinais cerebrais, de um simples movimento realizado, como pegar uma banana sobre uma mesa, e transmitiu-os a um computador que codificou os sinais e retransmitiu-os a um outro computador, ligado a 950 km de distˆ ncia, atrav´ s a e da internet. O computador receptor decifrou os sinais recebidos e acionou um braco ¸ ´ mecˆ nico refletindo os movimentos realizados pelo macaco. (EPOCA, 2000) a Com base nos estudos j´ realizados e buscando o aperfeicoamento dos conhe- a ¸ ´ ¸˜ cimentos adquiridos no curso, na area de programacao e hardware, criou-se um braco ¸ ¸˜ mecˆ nico usando pecas recicladas e pecas de baixo custo para a elaboracao das placas de a ¸ ¸ controle dos motores de passo. Os motores de passo s˜ o controlados por sinais el´ tricos, o que lhes permite alta a e precis˜ o de movimentos. Estes sinais s˜ o enviados atrav´ s da porta paralela de um micro a a e computador, para as placas controladoras. Este computador, por sua vez, recebe os sinais de outro computador, ligado somente pela rede mundial de computadores, a internet. ¸˜ Neste encontra-se uma interface que faz a simulacao do jogo Torre de Hanoi. ´ Torre de Hanoi e um quebra-cabeca formado por uma base contendo trˆ s pinos. ¸ e Em um destes pinos est˜ o dispostos n discos, uns sobre os outros, em ordem crescente de a diˆ metro, de cima para baixo. O problema consiste em passar todos os discos de um pino a para outro, usando um dos pinos como auxiliar, de maneira que um disco maior nunca ¸˜ fique em cima de outro menor em nenhuma situacao. Para solucionar um Hanoi de 3 discos, como o usado neste caso, s˜ o necess´ rios 23 − 1, totalizando um m´nimo de 7 a a ı movimentos. (IMATICA, 2008) ¸˜ ¸˜ Para a realizacao deste trabalho foram utilizados os conceitos de comunicacao ¸˜ ¸˜ ¸˜ remota e a associacao de tecnologias como a web e a programacao, para a elaboracao de um sistema interativo capaz de realizar movimentos no braco mecˆ nico. ¸ a
  • 15 2 DESENVOLVIMENTO 2.1 Funcionamento do circuito ´ Antes da montagem do circuito e necess´ rio compreender o funcionamento de um a motor de passo. 2.1.1 Entendendo o Motor de passo ´ ´ O motor de passo e um motor el´ trico que e usado quando se quer ter precis˜ o de e a ¸˜ movimentos como, por exemplo, alcancar uma determinada posicao angular. Diferente- ¸ mente do motor de corrente cont´nua, este n˜ o mant´ m um giro constante do seu eixo e ı a e ¸˜ sim uma determinada posicao at´ que se envie um sinal para que ele gire at´ a pr´ xima e e o ¸˜ posicao. O motor de corrente continua, ao ser aplicado uma tens˜ o nos seus terminais, a gira com uma velocidade angular constante, mas o motor de passo ao ser aplicado uma ˆ tens˜ o nos seus terminais n˜ o gira e sim posiciona-se em um determinado angulo a par- a a ¸˜ ´ ˆ tir da posicao anterior. Esse deslocamento e chamando angulo de passo. Geralmente o o ˆ ´ ´ angulo de passo e de 1.8 (um v´rgula oito graus). Pode-se dizer que o motor de passo e ı ` ´ um motor digital devido a forma como ele e acionado. O motor de passo possui quatro bobinas, sendo que dois terminais de duas bobinas ´ est˜ o conectados formando um unico terminal. Dessa forma o motor de passo possui 6 a terminais de acionamento conforme a figura 2.1. Os terminais BLK(B) e WHT(W) s˜ o os terminais onde se aplica a tens˜ o Vcc a a (12V fonte externa) para que o motor possa ser acionado. Os outros terminais RED(R), WHT/RED(WR), GRN(G) e WHT/GRN(WG) s˜ o os terminais onde se deve aplicar a tens˜ o de 0V ou Vcc (5V da porta paralela) para que ele possa dar um determinado passo a tanto no sentido hor´ rio como no sentido anti-hor´ rio. A tens˜ o Vcc depende do motor e a a a pode ser 5V, 8V, 12V ou mais. Os terminais R e WR nunca podem ter o mesmo valor de tens˜ o, ou seja, se um deles estiver em Vcc o outro obrigatoriamente tem de estar em 0V, a isto vale para os terminais G e GW. ´ O funcionamento e da seguinte forma: suponha-se que os terminais R e G estejam
  • 16 Figura 2.1: Esquema interno de motor de passo em 0V, obrigatoriamente neste instante, os terminais WR e WG est˜ o em Vcc e o motor a ¸˜ est´ em uma determinada posicao. Ao passar G para Vcc e WG para 0V o motor d´ um a a ˆ giro de um angulo de passo. Agora ao passar R para Vcc e WR para 0V o motor d´ a um outro passo. Voltando G para 0V e WG para Vcc o motor d´ outro passo. Voltando a R para 0V e WR para Vcc o motor d´ mais um passo. Neste ponto, os terminais est˜ o a a com o mesmo valor de tens˜ o que no in´cio do acionamento, por´ m o motor est´ quatro a ı e a ¸˜ ¸˜ passos da posicao inicial. Se for repetido essa operacao indefinidamente o motor continua girando em um determinado sentido. Se parar de alternar os sinais de tens˜ o nos terminais a ¸˜ ´ do motor, ele p´ ra nesta posicao. Se for considerado que 0V e o n´vel l´ gico 0 e o Vcc a ı o ´ ´ o n´vel l´ gico 1 que a tens˜ o em WR e sempre o inverso l´ gico de R e WG e sempre o ı o a o inverso l´ gico de G pode-se traduzir o funcionamento do motor de passo em uma tabela o verdade conforme figura 2.2: Figura 2.2: Tabela verdade para acionamento dos motores de passo Deve-se verificar que na tabela verdade n˜ o h´ necessidade de colocar os valores aa de WR e WG, pois s˜ o inversos l´ gicos de seus correspondentes R e G. Se a tabela for a o corrida de cima para baixo o motor gira no sentido hor´ rio, e se a tabela for corrida de a baixo para cima ele gira no sentido contr´ rio (anti-hor´ rio). a a ´ Ap´ s compreender o funcionamento de um motor de passo e necess´ rio compre- o a ¸˜ ender o circuito que faz sua movimentacao.
  • 17 2.1.2 Circuito eletrˆ nico o ´ Um circuito eletrˆ nico para fazer o motor de passo funcionar e um pouco diferente o que o circuito de um motor de cont´nua, pois o motor de passo possui quatro bobinas ı enquanto o motor de corrente cont´nua possui apenas uma. Existem v´ rias possibilidades ı a de se montar o circuito para o motor de passo sendo que cada uma tem suas vantagens ´ e suas desvantagens. O que mais se aproxima do melhor circuito e o que est´ proposto a conforme esquema eletrˆ nico da figura 2.3. Neste circuito as bobinas s˜ o acionadas por o a mosfets de potˆ ncia. e Os mosfets s˜ o transistores que tem funcionamento parecido com os transistores a comuns, como o BC337, com uma das vantagens, na base do transistor n˜ o h´ necessidade aa de injetar corrente e sim aplicar tens˜ o. Assim, quando se aplica uma tens˜ o na base do a a transistor mosfet, n˜ o existe corrente circulando pela base, como no transistor comum, o a ´ que e uma grande vantagem porque poupa a fonte de sobre-corrente. Ao se aplicar tens˜ o a na base do mosfet, os outros dois terminais s˜ o curto-circuitados e comeca a circular uma a ¸ corrente pelo transistor. ´ Outra diferenca do mosfet para o transistor comum, e que no transistor comum a ¸ tens˜ o que se deve aplicar na base do transistor para ele curto-circuitar os outros terminais a tem de ser maior que 0.7V e a corrente depende da resistˆ ncia de base. No mosfet n˜ o e a h´ necessidade de resistˆ ncia de base pois n˜ o existe corrente, e a tens˜ o deve ser aproxi- a e a a madamente a tens˜ o que est´ em um de seus terminais, ou seja, pr´ ximo de Vcc, pois o a a o outro terminal est´ ligado no terra. a Figura 2.3: Circuito para acionar motor de passo Pode-se verificar no circuito que existem duas entradas A e B, que s˜ o as entradas a l´ gicas para acionar o motor de passo. Essas entradas recebem um sinal de um computa- o
  • 18 dor que tem uma tens˜ o de no m´ ximo 5V. Os valores que devem-se aplicar nestas entra- a a das tem que ter os valores l´ gicos da tabela mostrada anteriormente na figura 2.2, ou seja, o 0V para n´vel l´ gico 0 e 5V para n´vel l´ gico 1. Com este valor de tens˜ o, dependendo ı o ı o a a´ do motor, n˜ o e poss´vel acion´ -lo e mesmo que o motor fosse fabricado para trabalhar ı a a´ com tens˜ o de 5V n˜ o e uma boa pr´ tica ligar um motor diretamente nos terminais de um a a computador ou de outro equipamento digital pois o motor, por ser uma bobina, poderia levar a queima de algum circuito interno. Assim, o circuito proposto funciona como um amplificador de corrente e um isolador para os terminais do computador. ¸˜ ´ Saindo do terminal A, encontra-se o transistor Q5 que tem duas funcoes que e funcionar como um inversor e aplicar a tens˜ o da fonte na base do mosfet Q1. Assim ao a se aplicar uma tens˜ o de 0V na entrada A n˜ o haver´ corrente na base do transistor Q5 e a a a sem corrente na sua base o transistor Q5 funciona como um circuito aberto. Desta forma, ´ a tens˜ o aplicada na base do mosfet Q1 e aproximadamente a tens˜ o da fonte. Para os a a ´ valores de resistˆ ncias R3 e R7 e de aproximadamente 85% do Vcc. Com isso, o mosfet e Q1 funciona como um curto-circuito ligando a bobina R. Ao mesmo tempo, com uma ¸˜ tens˜ o alta na base do transistor Q6, que tem as mesmas funcoes de Q5, funciona como a um curto-circuito aplicando 0V na base do mosfet Q2 e fazendo a bobina WR desligar. De outra forma, se for aplicado uma tens˜ o de 5V na entrada A haver´ uma corrente na base a a do transistor Q5 que funciona como um curto circuito aplicando 0V na base do mosfet Q1 que funciona com um circuito aberto desligando a bobina R. Ao mesmo tempo, 0V aplicado na base de Q6 faz o mesmo funcionar como um circuito aberto aplicando Vcc na base de Q2 que passa a funcionar como um curto-circuito ligando a bobina WR. O ´ funcionamento do circuito da entrada B e o mesmo de forma que ao ser aplicado os valores l´ gicos nas entradas A e B conforme a tabela mostrada na figura 2.2 citada anteriormente, o o motor pode girar para um lado ou para outro. A partir deste circuito, elaborou-se um programa em Desktop para enviar sinais a porta paralela iniciando ent˜ o a fase de testes. a ¸˜ 2.2 A programacao Para os testes iniciais elaborou-se um programa em Delphi utilizando a linguagem de baixo n´vel assembler, pois assembler tem acesso direto ao hardware. ı A linguagem Delphi foi escolhida por permitir facilmente a acoplagem com lin- guagens de baixo n´vel. Para isso basta cham´ -la em seus procedimentos utilizando ASM ı a e para finalizar a chamada usa-se o comando End, passando os valores necess´ rios atrav´ s a e de uma vari´ vel do tipo byte, como visto no exemplo abaixo: a
  • 19 ... var b: byte; ... procedure GirarMotor(); var i,j: integer; begin for i := 1 to 8 do begin b := 0; //0 em decimal = 00 em bin´rio a asm MOV DX,0378H MOV AL,b OUT DX,AL end; b := 1 ; // 1 em decimal = 01 em bin´rio a asm MOV DX,0378H MOV AL,b OUT DX,AL end; b := 3 ; //3 em decimal = 11 em bin´rio a asm MOV DX,0378H MOV AL,b OUT DX,AL end; b := 2 ; //2 em decimal = 10 em bin´rio a asm MOV DX,0378H MOV AL,b OUT DX,AL end; end; end; ... Neste caso, a vari´ vel DX recebe a porta escolhida 378H, depois move-se o valor a
  • 20 da vari´ vel b para a vari´ vel Al e move-se o valor da vari´ vel Al para a vari´ vel de sa´da a a a a ı DX. Esta vari´ vel faz acesso direto a porta paralela. a 2.3 Porta paralela Utilizou-se porta 378H utilizando os pinos 2 e 3, D0 e D1 respectivamente para a ¸˜ movimentacao de um motor. Posteriormente, foram usados os pinos 4 e 5 (D2 e D3) para ¸˜ a movimentacao do segundo motor. Para o acionamento do eletro´m˜ utilizou-se a porta 37AH, utilizando seu pino ıa 16(D2). As portas podem ser melhor compreendidas vistas na figura 2.4. Figura 2.4: Porta paralela ¸˜ ¸˜ Para a utilizacao destas portas h´ a necessidade de liberacao de acesso no sistema a operacional. 2.3.0.1 Liberar a porta paralela do sistema operacional O sistema operacional escolhido foi o Windows XP, devido a facilidade de ¸˜ liberacao de suas portas. A maioria dos sistemas operacionais mant´ m estas portas fe- e chadas por quest˜ o de seguranca. a ¸ ¸˜ ´ Para a liberacao das portas do Windows XP, NT e 2000 e necess´ rio a rodar um arquivo chamado UserPort. Este pode ser encontrado no endereco ¸ http://www.eletronica.org/arquivos/userport.zip. • Faz-se o download do arquivo e descompacta-o em uma pasta;
  • 21 • Copia-se o arquivo UserPort.sys para o diret´ rio c:/windows/system32/drivers (ou o c:/winnt/system32/drivers para o Windows NT); • Executa-se o programa UserPort.exe; • Clica-se no bot˜ o Start. a • Clica-se em Exit. Todas as vezes que o computador for iniciado este drive ser´ reinicializado auto- a a´ maticamente. Para par´ -lo e necess´ rio execut´ -lo novamente e apertar o bot˜ o Stop. a a a Ap´ s estes procedimentos as portas est˜ o liberadas para o envio de sinais ao cir- o a cuito. 2.4 Testes do circuito e componentes Antes da montagem do circuito realizou-se testes no protoboard, como visto na ¸˜ figura 2.5, neste simula-se facilmente o circuito pois os componentes e ligacoes s˜ o so- a mente encaixados em suas conex˜ es condutoras. o Figura 2.5: Circuito para testes ¸˜ Os testes s˜ o importantes para evitar perdas, como utilizacao de componentes a queimados, causando perdas de placas e mesmo perca de tempo em montagens, pois ¸˜ com a realizacao de testes no Protoboard tem-se a certeza do funcionamento do circuito.
  • 22 ´ Caso o teste geral do circuito falhe, e necess´ rio testar cada componente individu- a almente. • Teste do transistor BC337 ´ Este componente e NPN. Utilizando um mult´metro digital, encaixa-se-o na base ı apropriada para esses testes, como mostra a figura2.6, mudando a chave seletora ´ do mult´metro para HFE. Em seguida e verificado se o valor est´ aproximado de ı a 300hFE. Caso esse valor dˆ 1 esse componente esta queimado. e Figura 2.6: Teste do transistor BC337 • Teste dos resistors de 2,2K e 10,0K ¸˜ Com o mult´metro ligado na seccao de resistˆ ncias (R), com as pontas de prova ı e ¸˜ ligadas nos terminais do resistor, como mostra a figura 2.7, faz-se a verificacao dos ¸˜ valores para saber se correspondem as especificacoes do componente. Figura 2.7: Teste dos resistors • Teste do mosfet IRFZ44N ¸˜ Neste caso, n˜ o h´ uma funcao espec´fica no mult´metro para test´ -lo. Ent˜ o devem aa ı ı a a ser verificados seus valores no protoboard, verificando o valor de sua sa´da que deve ı corresponder a 80% ao de entrada.
  • 23 Para isso, coloca-se uma ponta de prova no fio terra e a outra no pino de sa´da, como ı mostra a figura 2.8. A sa´da corresponde ao pino 1, a entrada ao pino 2 e o pino 3 para aterramento, ı como visto na figura 2.9 Figura 2.8: Teste do valor de sa´da ı Figura 2.9: do IRFZ44N IRFZ44N Para este teste o circuito deve estar ligado ao motor de passo. 2.5 Testes do motor de passo ¸˜ Antes da ligacao do circuito ao motor de passo, deve-se saber quais grupos de fios formam cada bobina do motor, e quais s˜ o os fios (comuns) a serem ligados ao Vcc a (positivo). Seguindo o esquema da figura 2.1, vista anteriormente, com um mult´metro li- ı ¸˜ gado na secao das resistˆ ncias (R), mede-se por exemplo os fios vermelho(RED) e azul e (BLK) ou azul(BLK) e branco/vermelho(WHT/RED) obtendo o valor de 75R ( esse valor ¸˜ e as cores variam de acordo com as especificacoes do fabricante), em seguida mede-se o branco/vermelho(WHT/RED)com o vermelho(RED), obtendo um valor de 150R, tem-se ´ ent˜ o que o fio azul(BLK) e o fio comum, ou seja, o fio de menor resistˆ ncia. O mesmo a e teste se aplica a outra bobina para achar seu fio comum. Estes dois ser˜ o ligados juntos a no Vcc(12V fonte externa). Caso seja testado, por exemplo, os fios vermelho(RED) e verde(GRN) n˜ o se ob- a ´ ter´ nenhum valor, pois estes pertencem a bobinas diferentes. Este fato e importante pois a ¸˜ alguns motores n˜ o tem especificacoes de quais fios formam uma bobina. a ¸˜ Ap´ s saber quais os fios comp˜ em cada bobina s˜ o feitas as ligacoes no circuito. o o a
  • 24 ¸˜ 2.6 Ligacao do circuito na porta paralela e nos motores Nos pinos 2 e 3 da porta paralela foi ligado o motor 1 (motor da base), e nos pinos ¸˜ ´ 4 e 5 o motor de sustentacao do eletro´m˜ . Sendo que, para cada motor e necess´ rio um ıa a circuito, pois este aciona somente um motor. Os pinos 2 e 3 foram ligados nas entradas A e B do circuito, respectivamente, sendo o mesmo para o segundo motor. As sa´das Q1, Q2, Q3 e Q4 do circuito foram ligadas nas entradas do motor. Sendo ı Q1 e Q2 para uma bobina do motor, e Q3 e Q4 para a outra bobina. Neste caso s˜ o a necess´ rios testes, podendo ser necess´ rio a troca por exemplo das sa´das Q1 e Q2 nas a a ı ¸˜ ¸˜ ¸˜ ligacoes de uma bobina, at´ que haja uma sincronizacao para a movimentacao do motor. e Os fios comuns do motor s˜ o ligados ao Vcc do protoboad. Neste caso 12 volts a (valor que pode variar de acordo com cada motor). ´ O fio terra do circuito e ligado ao terra do protoboard e ligado ao terra da porta paralela, que pode ser do pino 18 ao 25. Este ponto deve ser bem observado, pois caso ¸˜ n˜ o haja esta ligacao do terra na porta paralela o motor n˜ o ir´ funcionar. a aa Ap´ s todos os testes conclu´dos foram elaboradas as placas. o ı
  • 25 ¸˜ 3 ELABORACAO DAS PLACAS 3.1 Imprimindo o Circuito nas Placas ¸˜ Existem v´ rios m´ todos para a confeccao de placas de circuito impresso, entre a e estes existe um m´ todo caseiro chamado transferˆ ncia de toner. Este m´ todo consiste em e e e transferir o desenho para uma placa atrav´ s do aquecimento do toner sobre a placa com e um ferro de passar roupas. H´ tamb´ m outro m´ todo caseiro mais simples ainda, neste a e e faz-se o desenho diretamente na placa com uma caneta (marcador permanente), por´ m e ¸˜ estes m´ todos n˜ o permitem imprimir o mesmo desenho em v´ rias placas ou construcoes e a a complexas onde s˜ o necess´ rios v´ rios componentes em um curto espaco da placa de a a a ¸ fenolite. ´ Um dos melhores e mais baratos m´ todos para a impress˜ o de placas e o m´ todo e a e ¸˜ ´ de Silk screen. Para a utilizacao deste m´ todo e necess´ rio a impress˜ o de um desenho e a a em um papel vegetal. Este desenho foi criado a partir do circuito gerado pelo programa P-cad. ¸˜ ¸˜ O programa P-cad foi escolhido por ser de f´ cil utilizacao e permitir contrucoes a de circuitos complexos. A partir do circuito proposto anteriormente, usando o programa P-Cad SCH(Esquem´ tico) foi gerado o circuito visto na figura 3.1. Para maiores detalhes de a como montar o circuito no P-cad consulte anexo A. ´ Em seguida esse desenho e transferido para o P-Cad PCB, ver anexo B, onde seus componentes s˜ o ajustados de forma que as linhas n˜ o se cruzem, como visto na figura a a 3.2. Ap´ s garantir que nenhuma linha esteja cruzada, este circuito recebe as trilhas como o
  • 26 Figura 3.1: Circuito para movimentar motor de passo visto na figura 3.3. Caso Alguma trilha esteja cruzada haver´ um prov´ vel curto-circuito a a na placa, impedindo assim seu funcionamento. Figura 3.2: Componentes ajustados Figura 3.3: Circuito ap´ s o recebi- o para receber trilhas mento das trilhas A figura 3.4 mostra o circuito blindado, ou seja aterrado. As ilhas (pontos cinzas) ser˜ o furadas na placa para receber os componentes. a ´ Ap´ s o processo de blindagem, seguindo o anexo b, e feito a impress˜ o do circuito o a em papel vegetal, como visto na figura 3.5.
  • 27 Figura 3.5: Circuito pronto para Figura 3.4: Circuito blindado (Ater- impress˜ o a rado) Com este desenho em m˜ os inicia-se o processo de impress˜ o por Silk screen. Por a a ´ este processo, tem-se como resultado um otimo acabamento, o que torna o circuito mais ¸˜ confi´ vel, al´ m deste permitir maior facilidade na producao em s´ rie. a e e Utilizado tamb´ m para a impress˜ o de estampas em camisas, o m´ todo de Silk e a e e´ screen tamb´ m e conhecido como serigrafia, na qual se utiliza uma tela de nylon presa a um quadro de madeira. Esta tela recebe o desenho do circuito atrav´ s de um processo e fotoqu´mico. Este processo consiste em preparar a tela com uma emuls˜ o fotosens´vel. ı a ı ¸˜ Para a preparacao dessa emuls˜ o utiliza-se 90 % de foto-emuls˜ o (cola a base de pva) e 10 a a % de sensibilizante, que s˜ o misturados at´ formar uma mistura homogˆ nea. Esta mistura a e e ´ e espalhada sobre a tela que ficar´ em repouso no escuro at´ secar. (JONAS, 2008) a e ´ A necessidade de estar no escuro e devido ao fato de que a emuls˜ o fotosens´vel a ı n˜ o pode receber raios ultra-violetas, pois caso ocorra, esta emuls˜ o ir´ queimar, tornando a aa assim n˜ o reveladora.(SCRIDB, 2008) a A tela estar´ seca quando passar de brilhante para fosca. a Para acelerar o processo de secagem, utiliza-se um secador de cabelos, tomando ¸˜ o cuidado de n˜ o aproximar muito da tela, pois, caso haja aproximacao a resistˆ ncia do a e secador poder´ emitir luz ultravioleta. a ´ ¸˜ Em seguida a tela e colocada sobre o fotolito em uma mesa de luz para a revelacao, veja as figuras 3.6 e 3.7. Para melhor aderˆ ncia do fotolito a tela, s˜ o colocados pesos sobre a tela. e a ¸˜ O tempo de espera para a revelacao varia de acordo com a intensidade das luzes. ´ Neste caso foram necess´ rios 2 minutos, visto que a mesa e composta de 9 lˆ mpadas de a a 40 Wats cada. ´ Em seguida, lava-se a tela com um jato de agua, removendo a emuls˜ o que n˜ o a a ¸˜ endureceu durante a revelacao, formando assim os locais por onde haver´ passagem de a tinta como mostra a figura 3.8. ¸´ ¸˜ Com uma palha de aco e feita a preparacao da placa para receber o desenho,
  • 28 Figura 3.7: Tela sobre fotolito na Figura 3.6: Fotolito em papel vege- mesa de luz tal Figura 3.8: Tela pronta lixando-a bem. Em seguida, limpa-se com um solvente para remover qualquer impureza que restou na superf´cie da placa. ı Com a tela sobre a placa de cobre, como mostra a figura 3.9, espalha-se a tinta com o aux´lio de um rodo de borracha, formando um desenho igual ao do fotolito na ı placa, veja figura 3.10.(JONAS, 2008) Figura 3.9: Placa de fenolite sob a Figura 3.10: Placa ap´ s receber a o tela tinta Neste ponto as placas j´ est˜ o prontas para a corros˜ o com o percloreto de ferro. aa a Tomando os devidos cuidados descritos na embalagem do produto, como usar luvas
  • 29 ¸˜ pl´ sticas, n˜ o respirar sobre a solucao, entre outros cuidados, dissolve-se 200 ml do pro- a a ´ ¸˜ duto em 600 ml de agua e mistura-se por dois minutos. Deixa-se a solucao esfriar e coloca-se as placas com o lado cobreado para baixo, como mostra a figura 3.11. Deixa-se em repouso por cerca de 15 minutos como mostra a figura 3.12. Figura 3.11: Placa sendo colocada Figura 3.12: Placas em repouso na na solucao de percloreto de ferro ¸˜ solucao de percloreto de ferro ¸˜ ¸˜ Retira-se as placas da solucao e lava-se. Note que onde n˜ o havia tinta foi corro´do a ı ˆ pelo percloreto de ferro como mostra a figura 3.13.(ELETRONICA, 2008) Figura 3.13: Placa corro´da pelo ı percloreto de ferro ´ A superf´cie da placa e limpa com um solvente, removendo toda a tinta. Com o ı ¸˜ aux´lio de uma puncao marca-se os pontos que ser˜ o furados para encaixe dos componen- ı a tes, como mostra a figura 3.14. Em seguida, utilizando um perfurador de placa, s˜ o feito a furos como visto na figura 3.15. Neste ponto a placa esta pronta para receber os componentes que ser˜ o soldados. a
  • 30 Figura 3.14: Marcacao dos locais ¸˜ Figura 3.15: Placa sendo furada na placa a serem furados para receber os componentes 3.2 Soldando os coponentes ¸´ Com um pedaco de palha de aco e feita a limpeza dos terminais dos componentes ¸ onde ser˜ o soldados. Encaixa-se o componente na placa na qual as pontas s˜ o dobradas a a ˆ formando um angulo de aproximadamente 45 graus, como mostra a figura 3.16. Utilizando um ferro de solda, preferencialmente de 30W, encosta-se sua ponta no terminal do componente e na placa e concosta-se o fio de solda somente no terminal do componente, como mostra a figura 3.17. Figura 3.16: Ilustracao de um com- ¸˜ Figura 3.17: Ilustracao de solda- ¸˜ ponente na placa gem O fio de solda n˜ o deve ser encostado diretamente na ponta do ferro de solda, para a evitar que a extremidade do componente e a placa n˜ o estejam aquecidos adequadamente a e a solda n˜ o tenha uma boa aderˆ ncia. a e Tamb´ m deve-se tomar o cuidado de n˜ o ficar com o ferro de solda encostado na e a extremidade do componente por muito tempo, pois, caso ocorra esse poder´ se queimar. a Em seguida corta-se a ponta que restou acima da solda. Na figura 3.18, vemos a solda pronta na placa e na figura 3.19, vemos no fundo da placa, como ficou os componentes ap´ s a solda. o
  • 31 Figura 3.18: Placa ap´ s a solda o Figura 3.19: Componentes soldados ¸˜ Ap´ s a conclus˜ o das placas iniciou-se a criacao do braco. o a ¸
  • 32 ¸˜ 4 CONSTRUCAO DO BRACO ¸ 4.1 O braco ¸ Visando um baixo custo, utilizou-se pecas recicladas de um ferro velho, como ¸ motores de passo (12V) e engrenagens de impressoras, tubos, rolamento, chapas de metal ¸˜ e uma bobina de um motor de corrente cont´nua para fazer a funcao de um eletro´m˜ . ı ıa ¸˜ Para as ligacoes el´ tricas das placas e motores de passo foram utilizados, uma e ¸˜ fonte de alimentacao, uma porta paralela e uma porta PS/2, como visto na figura 4.1, reutilizados de uma CPU. Figura 4.1: Portas de Alimentacao ¸˜ do Braco ¸ ¸˜ ¸˜ Utilizou-se uma base met´ lica na construcao do braco para uma melhor fixacao a ¸ dos componentes, tais como esticador de correia, motores de passo e astes, que fazem movimentos no sentido horizontal e vertical. Estes foram instalados de forma estrat´ gica e ¸˜ para uma melhor adequacao. O motor da base movimenta o braco no sentido horizontal utilizando uma correia ¸ dentada transmitindo movimentos para uma aste. Esta correia possui um esticador para ¸˜ evitar que o motor deslize durante a operacao de torque da aste. A aste est´ apoiada sobre a ´ um rolamento de esferas, fixo na base met´ lica. Este rolamento e para dar mais leveza a ¸˜ aos movimentos da haste de movimentacao horizontal, veja figura 4.2.
  • 33 ¸˜ Para a movimentacao vertical utiliza-se um outro motor que transmite seus movi- ¸˜ mentos para engrenagens. Estas, reduzem o torque durante a movimentacao vertical da segunda aste, veja figura 4.3. Figura 4.2: Movimentacao horizontal ¸˜ Figura 4.3: Movimentacao vertical ¸˜ e´ Al´ m das engrenagens, tamb´ m e utilizado um contra peso na parte de tr´ s da e a ¸˜ aste de movimentacao vertical. Esta haste sustenta o eletro´m˜ , veja figura 4.4. O contra- ıa ¸˜ peso torna mais leve os movimentos do motor que move a haste, durante a sustentacao de ¸˜ pecas, nas operacoes do braco. ¸ ¸ Figura 4.4: Contra-peso 4.2 O eletro´m˜ ıa ¸˜ O eletro´m˜ ir´ recolher pecas met´ licas em trˆ s pontos, fazendo a simulacao do ıaa ¸ a e ı a´ jogo Torre de Hanoi. O eletro´m˜ e composto por uma bobina de um motor de corrente cont´nua, veja figura 4.5. As duas extremidades desta bobina s˜ o energizadas, formando ı a assim um campo magn´ tico capaz de atrair objetos met´ licos,veja figura 4.6. e a a´ N˜ o e necess´ riamente uma bobina de um motor para formar um eletro´m˜ , apenas a ıa usou-se esta para facilitar o trabalho. Por´ m pode-se usar uma aste met´ lica envolta de e a aproximadamente um metro e meio de fio encapado ou esmaltado. (F´ ISICA, 2008)
  • 34 Figura 4.5: Eletroima Figura 4.6: Suspens˜ o de peca a ¸ ´ A intensidade do campo magn´ tico da bobina e determinada pela grandeza da e corrente el´ trica aplicada. (F´ e ISICA, 2008) ı a´ Para o acionamento do eletro´m˜ e utilizado somente uma sa´da do circuito (Q1) ı ´ ligada a uma extremidade da bobina. Na outra extremidade e feito o aterramento. Envia-se somente um byte para o bit A, sendo o bit B desprezado. Veja o c´ digo o abaixo: procedure ligareletroima(); begin b := 3; // 3 em decimal asm MOV DX,37AH mov AL,b OUT DX,AL end; end; procedure desligareletroima(); begin b := 4 ; //2 em decimal asm MOV DX,37AH MOV AL,b OUT DX,AL end; end;
  • 35 ¸˜ 4.3 Alimentacao das placas e eletro´m˜ ıa O eletro´m˜ por ser constitu´do de uma bobina de um motor muito pequeno, opera ıa ı a uma baixa tens˜ o, sendo aplicado neste apenas 5V, j´ os motores de passo trabalham a a com 12V. ¸˜ Como estes valores s˜ o diferentes foi necess´ rio a utilizacao de uma fonte que a a ¸˜ gerasse estes valores. Neste caso usou-se uma fonte de alimentacao reutilizada de um microcomputador, sendo instalado nesta uma chave para seu acionamento, como vista na ¸˜ figura 4.7. Para a instalacao desta chave de acionamento, consulte a etiqueta do produto, nesta cont´ m quais os fios devem ser conectados para o acionamento da fonte. Estes fios e podem variar de acordo com cada modelo utilizado. Figura 4.7: Alimentacao do Braco ¸˜ ¸ Mecˆ nico a ¸˜ Foram utilizados somente 3 fios da fonte de alimentacao, sendo: • Vermelho 5V • Amarelo 12V • Preto Terra ¸˜ Ap´ s a conclus˜ o do braco, iniciou-se a programacao via web. o a ¸
  • 36 ¸˜ 5 MOVIMENTACAO DO BRACO VIA IN- ¸ TERNET 5.1 IDE NetBeans com ICEFaces ¸˜ Para a programacao web foi utilizado a IDE NetBeans 6.1, utilizando componentes ICEFaces. ´ O ICEFaces e um conjunto de componentes open source, desenvolvido pela ICE- Soft. Que tem por finalidade integrar as tecnologias JSF e Ajax de forma nativa, ou seja, todos os componentes do ICEFaces s˜ o componentes JSF que d˜ o suporte ao Ajax. a a ¸˜ ´ Para construir uma aplicacao web com ICEfaces e necess´ rio baixar alguns plu- a gins e adicion´ -los a IDE do Netbeans 6.1. a A seguir, ser˜ o apresentados como obteve-se estes plugins e como adicionou-se a os mesmos a API. 5.1.1 Obtendo os plugins • Acessa-se o endereco ¸ eletrˆ nico: o www.icefaces.org/main/downloads/os- downloads.iface • Em IDE Tool Integration clica-se em NetBeans; • Clica-se em ICEfaces-1.7.1-NetBeans-6.1-modules; • Clica-se em Download; • Salva-se o arquivo .zip em uma determinada pasta e logo ap´ s descompacta-se-o. o ´ E necess´ rio criar uma conta no site do IceFaces.org. a 5.1.2 Instalando os plugins • Abre-se o IDE NetBeans 6.1. Na barra de Menu clica-se em Tools (Ferramentas);
  • 37 • Na janela Plugins, clica-se na aba Downloads em seguida Add Plugins; • Seleciona-se a pasta onde foi descompactado o arquivo .zip, selecionando os arqui- vos com-icesoft-faces-vwp-ide.nbm e com-icesoft-ide-netbeans-libs-module.nbm, clica-se em Abrir (Open); • Marca-se as duas caixas como visto na figura 5.1 e clica-se em Install. Figura 5.1: Instalando plugins IceFaces Cria-se um novo projeto indo em File(Arquivo), New Project (Novo Projeto) , e ¸˜ seleciona-se Web marcando Web Application (Aplicacao Web) e clica-se no bot˜ o Next a (Pr´ ximo), como mostra a figura 5.2. o
  • 38 Figura 5.2: Projeto Web D´ -se um nome ao projeto, selecionando o local do Projeto e a pasta do projeto e a clica-se em Next(Pr´ ximo), como visto na figura 5.3. o Figura 5.3: Criando um novo projeto
  • 39 Define-se o Servidor preferencial: Apache Tomcat ou GlassFish. Neste caso utilizou-se o Apache Tomcat, como mostra a figura 5.4 e clica-se em Next(Pr´ ximo); o Figura 5.4: Escolhendo o servidor e a vers˜ o do Java EE. a ¸˜ Para finalizar, escolhe-se a opcao VisualWeb ICEFaces como mostra a figura 5.5. Figura 5.5: Definindo o Frameworks
  • 40 ¸˜ Ap´ s configurada a IDE, criou-se a p´ gina para a movimentacao do braco o a ¸ Mecˆ nico. a 5.2 P´ gina web a Na p´ gina, foram chamados os execut´ veis feitos em Delphi, contendo o c´ digo a a o ¸˜ que faz a comunicacao ao hardware em assembler, como visto anteriormente. Para essa chamada utilizou-se o m´ todo Runtime como visto abaixo: e public static void mover1para2(){ try { Runtime.getRuntime().exec(quot;/src/java/Executaveis/ Mover1para2.exequot;); } catch (IOException ex) { Logger.getLogger(MoverBracoMecanico.class.getName ()).log(Level.SEVERE, null, ex); } } ¸˜ Neste caso foram feitas alteracoes no Delphi para tornar os forms invis´veis, evi- ı tando assim que fiquem carregados na tela ou na barra de tarefas. ¸˜ Para tornar o form invis´vel altera-se as configuracoes do Object Inspector mu- ı dando as propriedades AlphaBlend para True e AplhaValue para 0. Para que este n˜ o apareca na barra de tarefas altera-se o c´ digo do Projetct1.dpr a ¸ o para o c´ digo visto abaixo: o program Project1; uses Forms, Windows, Unit1 in ’Unit1.pas’ {Form1}; {$R *.RES} var ExtendedStyle : Integer; begin Application.Initialize; ExtendedStyle := GetWindowLong(Application.Handle,
  • 41 gwl_ExStyle); SetWindowLong(Application.Handle, gwl_ExStyle, ExtendedStyle or ws_Ex_ToolWindow and not ws_Ex_AppWindow); Application.CreateForm(TForm1, Form1); Application.Run; end. ¸˜ H´ a necessidade de finalizar cada processo processo ap´ s a execucao, pois este fica carre- a o gado na mem´ ria. Para isso, acrescenta-se Application.Terminate no programa principal. o Os execut´ veis s˜ o chamados a partir de bot˜ es na pagina web como visto na a a o figura 5.6. Figura 5.6: P´ gina Web Torre de Hanoi a
  • 42 ˜ 6 CONCLUSAO ¸˜ O projeto Braco Mecˆ nico Via Web, apesar de suas limitacoes, decorrentes da ¸ a falta de material adequado, alcancou os objetivos almejados. Sendo apresentado na X ¸ ´ ¸˜ SEMINFO, Semana de Inform´ tica do UNIFOR-MG, tendo otima aceitacao pelo p´ blico a u participante. ¸˜ ´ Com a utilizacao de motores de passo, e poss´vel o controle digital do braco ı ¸ atrav´ s de computadores, obtendo a precis˜ o dos movimentos necess´ rios para este tipo e a a ¸˜ de aplicacao. ¸˜ ´ A construcao do braco ajudou a desenvolver areas j´ estudadas antes do curso de ¸ a ¸˜ ´ Ciˆ ncia da Computacao, como a mecˆ nica. Tamb´ m foi poss´vel desenvolver areas pouco e a e ı conhecidas como eletrˆ nica digital. o ¸˜ O braco ainda pode ser aperfeicoado, fazendo a substituicao do eletro´m˜ por uma ¸ ¸ ıa m˜ o mecˆ nica, dando a possibilidade de pegar materiais que n˜ o sejam especificamente a a a metais. ¸˜ ¸˜ Tamb´ m pode ser melhorado a comunicacao via Web, sendo feita a programacao e totalmente em Java, usando JNI (Java Native Interface), substituindo assim as chamadas de execut´ veis feitos em outras linguagens. a ´ E poss´vel notar facilmente, hoje, no mercado de trabalho v´ rios bracos mecˆ nicos ı a ¸ a ¸˜ trabalhando, principalmente em linhas de producao. Estes facilitam a vida do homem e ¸˜ ´ contribuem para a reducao de custos para as empresas. Por esse motivo, este e um tema de grande importˆ ncia t´ cnica e econˆ mica. a e o
  • 43 ˆ REFERENCIAS BOOKS, A. (Ed.). Use a cabeca ! Servlets e JSP. [S.l.: s.n.], 2005. v.1. ¸ CARINE TEIXEIRA JEEVEL L. DOS SANTOS, J. N. L. C. L. B. Laborat´ rio real remoto via internet aplicado a rob´ tica m´ vel. o o o http://www.abepro.org.br/biblioteca/ENEGEP2006-TR540366-8441.pdf.: X Encon- ¸˜ tro Latino Americano de Iniciacao Cient´fica e VI Encontro Latino Americano de P´ s ı o ¸˜ Graduacao Universidade do Vale do Para´ba, 2008. ı BOOKMAN (Ed.). P.J. Internet e Word Wide Web. Como Programar. 2.ed. [S.l.: s.n.], 2002. ˆ ELETRONICA, S. Como projetar e executar placas de circuito impresso. http://www.getec.cefetmt.br/ luizcarlos/PCI%20e%20Solda/placa ci 1.pdf.: [s.n.], 2008. ˆ ¸˜ ELETRONICA.ORG. Fonte de alimentacao, Motor de passo, liberar portas. http://www2.eletronica.org/: [s.n.], 2008. ´ EPOCA, R. A forca da mente. 131.ed. [S.l.: s.n.], 2000. ¸ F´ISICA, S. D. Experimentos. http://br.geocities.com/saladefisica10/experimentos/e97.htm: [s.n.], 2008. IMATICA. Torres de Han´ i. 2.0.ed. www.matematica.br: [s.n.], 2008. o JONAS. Curso de Serigrafia. http://www.scribd.com/doc/220512/ Curso-de-Serigrafia- SilkScreen-Mestre-Jonas: [s.n.], 2008. KIRKLAND, R. Tower of Hanoi. 2.0.ed. http://www.prof2000.pt: [s.n.], 2000. LEITE, E. S. S. Electrotecnia / Eletr´ nica. http://esslee.home.sapo.pt/: [s.n.], 2008. o MEHL, E. L. Alguns conselhos para soldagem de componentes em placa de circuito impresso. http://www.ceunes.ufes.br/downloads/2/sandramuller-dicas%20soldagem.pdf: [s.n.], 2008.
  • 44 RECTIFIER, I. IRFZ44N HEXFET R Power MOSFET. http://www.irf.com/package/: [s.n.], 2008. REPORTS, V. Smart Award Hand Arm System. http:www.ananova.com/: [s.n.], 2008. RODRIGUES, D. C. Rob´ tica Livre. http://libertas.pbh.gov.br/ danilo.cesar/robotica li- o ¸˜ vre/artigos/ artigo fisl 2005 pt final.pdf: CEFET-MG Centro de Educacao e Tecnologia de Itabirito, 2005. ROGER. Porta Paralela. http://www.rogercom.com/: [s.n.], 2006. SCRIDB. Curso de Silk Screen. http://www.scribd.com/doc/4002770/curso: [s.n.], 2008. ¸˜ TONIAL, E. Desenvolvimento de um sistema de atualizacoes de arquivos de software utilizando tecnologia RMI. http://www.joinville.udesc.br/dcc/cinara/monografias 2004 02/ederson.pdf: [s.n.], 2008.
  • 45 ´ ANEXO A P-CAD SCH (ESQUEMATICO) ¸˜ ¸˜ Para melhor configuracao e utilizacao do P-cad SCH, con- sulte a apostila do Professor Marcos Zamboni, P-Cad Parte 1 SCH.Esquem´ tico, dispon´vel em: a ı http://www.eletronica24h.com.br/Apostilas/P- CAD%20%20APOSTILA%20%20parte1%20-%20SCH.pdf ´ Esta apostila e um guia das partes b´ sicas do P-cad SHC. Nela ser˜ o encontrados a a os seguintes t´ picos: o • Configuracoes b´ sicas; ¸˜ a • Carregando bibliotecas e colocando componentes; • Colocando valores e Referˆ ncia dos componentes na tela; e • Recolocando valores de referˆ ncia automaticamente; e • Colocando as linhas de conex˜ o (Wire); a • Retirando ou modificando uma wire; • Criando componentes a partir de um existente; • Criando uma nova biblioteca; • Alterando os Grids; • Colocando molduras e t´tulos; ı • Inserindo texto na moldura; • Gerando lista de componentes; • Configurando e mudando Grid absoluto e relativo; • Medindo distˆ ncias com a ferramenta r´ gua; a e • Comandos de acesso r´ pido via teclado. a
  • 46 ANEXO B P-CAD PCB (LAY-OUT E AUTO- ROTEAMENTO) ¸˜ Para melhor utilizacao do P-Cad PCB consulte a apostila do Professor Marcos Zamboni, P-Cad Parte 2 PCB (Lay-out e auto- roteamento, dispon´vel ı em: http://www.eletronica24h.com.br/Apostilas/P- CAD%20APOSTILA%20parte%202%20%20PCB.pdf Esta apostila e um guia b´ sico que aborda todos os ´tens do programa P-Cad PCB. ´ a ı Nela ser˜ o encontrados os seguintes t´ picos: a o • Colocando uma conex˜ o; a • Inserindo um Pad (ilha); • Modificando os Pads; • Modificando um Pad espec´fico; ı • Colocando um Pad em comunicacao (Via); ¸˜ • Inserindo uma linha; • Dimensionando espessura de linhas (trilhas); • Desenhando curvas, arcos e c´rculos; ı • Criando um pol´gono; ı • Criando m´ scara de cobre para blindagem ou aterramento; a • Colocando o Keepout (Mantenha distˆ ncia); a • Colocando textos no projeto; • Criando um Lay-out;
  • 47 • Carregando as bibliotecas no projeto; • Dimensionando o ambiente de trabalho; • Inserindo os componentes; • Alterando o tipo do cursor; • Rotacionado um componente; • Invertendo a posicao de um componente (Espelho); ¸˜ • Alterando a visualizacao de valores do componente; ¸˜ • Inserindo trilhas (lines); • Selecionando e criando um grid; • Como medir a distˆ ncia entre pontos utilizando a ferramenta r´ gua; a e • Inserindo uma moldura; • Inserindo textos na legenda da moldura; • Inserindo uma legenda; • Criando uma nova biblioteca de componentes; • Criando um novo componente a partir de um j´ existente; a • Inserindo uma tabela no seu projeto; • Imprimindo seu Lay-out; • Gerando listas de componentes e outras listas; • Roteamento autom´ tico; a • Renumerando os componentes; • Transferindo um desenho do SHC para o PCB; • Algumas teclas de acesso r´ pido ( Atalhos ); a