Monitoramento de Carga Em Caminhoes de Coleta e Compactacao de Lixo Domiciliar_ Sistema Supervisorio - Jose Ricardo Da Cruz,Ebenezer Xavier Dos Reis, Christian Matsugane Dantas Yogi

7/21/2019 Monitoramento de Carga Em Caminhoes de Coleta e Compactacao de Lixo Domiciliar_ Sistema Supervisorio - Jos

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FACULDADE ANHANGUERA DE BELO HORIZONTE

JOS RICARDO DA CRUZ

EBENEZER XAVIER DOS REIS

CHRISTIAN MATSUGANE DANTAS YOGI

MONITORAMENTO DE CARGA EM CAMINHES DE COLETA E

COMPACTAO DE LIXO DOMICILIAR:

SISTEMA SUPERVISRIO DE CARGA

BELO HORIZONTE

2014


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FACULDADE ANHANGUERA DE BELO HORIZONTE

JOS RICARDO DA CRUZEBENEZER XAVIER DOS REIS




SISTEMA SUPERVISRIO DE CARGA

Trabalho de Concluso de Cursoapresentado banca examinadora da

Faculdade Anhanguera de Belo

Horizonte, como requisito parcial

obteno do grau de Bacharel em

Sistemas de Informao sob a

orientao do professor Mestre Efrem

Lousada.

BELO HORIZONTE

2014


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JOS RCARDO DA CRUZ

EBENEZER XAVIER DOS REIS




SISTEMA SUPERVISRIO DE CARGATrabalho de Concluso de Cursoapresentado banca examinadora da

Faculdade Anhanguera de Belo

Horizonte, como requisito parcial

obteno do grau de Bacharel em

Sistemas de Informao sob a

orientao do professor Mestre Efrem

Lousada.

Aprovada em__de___de:_____

BANCA EXAMINADORA

___________________________________

Prof. Dr.

Anhanguera Educacional Ltda

___________________________________

Prof. Dr.


___________________________________

Prof. Dr.


Faculdade Anhanguera de Belo Horizonte


4/45

DEDICATRIA

A minha famlia, amigos e professores.


5/45

AGRADECIMENTOS

Agradeo a Deus por me dar foras para

continuar seguindo sempre em frente, aos

meus pais e professores por me mostrar

que tudo possvel nesta vida atravs de

esforo e dedicao.


6/45

RESUMO

Visando a melhoria na qualidade dos servios prestados pela Superintendncia de

Limpeza Urbana (SLU) da cidade de Belo Horizonte (BH) que possui caminhes

compactadores de lixo percorrendo diariamente as vias do municpio, este trabalho

apresenta uma soluo para amenizar os impactos causados nas vias urbanas por

esses veculos, atravs de sensores de peso instalados no caminho, que

comunicaro com um aparelho acoplado ao painel, informando o quanto de peso

este veculo est adquirindo, para que este no ultrapasse o limite de peso por eixo

estabelecido pelo Cdigo de Trnsito Brasileiro (CBT).

Palavras chaves:Caminhes compactadores de lixo. Peso por eixo. Sensores.


7/45

ABSTRACT

Aiming at improving the quality of services provided by the Superintendent of Street

Cleaning (SLU) City of Belo Horizonte (BH) having compactor garbage trucks

traveling daily on the roads of the city, this paper presents a solution to mitigate the

impacts of urban roads for these vehicle through weight sensors installed in the truck,

which reported to the panel coupled with a device that indicates how much weight

this vehicle is acquiring, so that it does not exceed the weight limit per axle set by

code Brazilian Transit (CBT).

Keywords:Compactor garbage trucks. Weight per axle. Sensors.


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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 -Peso mximo por eixo................................................................................... 16


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1-Sistema SCADA de monitoramento de presso da gua .......................... 17

Figura 2 -Microcontrolador Atmel AVR .................................................................... 19

Figura 3 -Sensor de fora resistivo .......................................................................... 22

Figura 4 -Grfico de Resistncia x Fora ................................................................ 23

Figura 5 -Placa Arduino ........................................................................................... 24

Figura 6 -Interface IDE Arduino ............................................................................... 25

Figura 7 -Protoboard................................................................................................ 26

Figura 8 -Cabo Jumper ............................................................................................ 27

Figura 9 -Esquema de montagem do sistema supervisrio ..................................... 28

Figura 10 -Caso de Uso do Supervisrio ................................................................. 29

Figura 11 -Diagrama de Atividade do Supervisrio ................................................. 31

Figura 12-Cabealhos e definies...................................................................................32

Figura 13 -Funes utilizadas no aplicativo ............................................................. 33

Figura 14 -Variveis do sistema .............................................................................. 34

Figura 15 - Principais funes do sistema ................................................................ 35

Figura 16 -Sesso do cdigo que controla o sensor ............................................... 36Figura 17 -Controle do comportamento dos LEDs .................................................. 37

Figura 18 -Funes de controle do LCD .................................................................. 38

Figura 19 -Teste realizado sem aplicao de fora mecnica ................................. 39

Figura 20 -Teste realizado aplicando 5 Kgf no FSR ................................................ 40

Figura 21 -Teste realizado aplicando 10 Kgf no FSR .............................................. 41

Figura 22- Interface Supervisrio ............................................................................ 42
http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457498http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457498http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457498http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457497http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457497http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457497http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457497http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457497http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457495http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457495http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457495http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457494http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457494http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457494http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457493http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457493http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457493http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457492http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457492http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457498http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457497http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457495http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457494http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457493http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457492http://c/Users/80319573/Downloads/TCC_completo.docx%23_Toc393457482


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LISTA DE QUADROS

Quadro 1- Descrio de Atores e Casos de uso ..................................................... 30

Quadro 2 -Descrio diagrama de atividade ........................................................... 32


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LISTA DE SIGLAS E ABREVIAES

BH Belo Horizonte

CBT Cdigo de Trnsito Brasileiro

CI Circuito Integrado

CPU Unidade Central de Processamento

DENATRAN Departamento Nacional de Trnsito

EEPROM Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory

EPROM Erasable Programmable Read-only Memory

FSR Force Sensing ResistorsIDE Integrated Development Environment

Intel Integrated Eletronics

LCD Liquid Crystal Display

LED Light-Emitting Diode

mA Milliampere

MCU Micro Crontroller Unit

PBT Peso Bruto TotalPIC Programmable Intelligent Computer

PROM Programable Read Only Memory

RAM Random Access Memories

RISC Reduced Instruction Set Computing

SCADA Supervisory Controland Data Aquisition

SLU Superintendncia de Limpeza Urbana

TV Televiso

USB Universal Serial Bus


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SUMRIO

1 INTRODUO ....................................................................................................... 13

1.1 Motivao ........................................................................................................ 13

1.2 Justificativa ...................................................................................................... 13

1.3 Objetivo geral ................................................................................................... 14

1.4 Objetivos especficos ....................................................................................... 14

1.5 Estruturas do trabalho ...................................................................................... 14

2 REFERENCIAL TERICO ..................................................................................... 15

2.1Cdigo de trnsito Brasileiro ............................................................................. 15

2.2 Superintendncia de limpeza urbana............................................................... 16

2.3 Sistemas Supervisrios ................................................................................... 17

2.4 Microcontroladores .......................................................................................... 18

2.4.1 O que so microcontroladores .................................................................. 18

2.4.2 Microcontrolador Atmel AVR ..................................................................... 18

2.5 Sensores .......................................................................................................... 19

2.5.1 Transdutores ............................................................................................. 20

2.5.2 Clulas de carga ....................................................................................... 21

2.5.3 Sensor de fora resistivo ........................................................................... 21

2.6 Dispositivos para Prototipagem ....................................................................... 232.6.1 Plataforma Arduino .................................................................................... 23

2.7 Protoboard ....................................................................................................... 26

2.7.1 Cabo Jumper ............................................................................................. 27

3 DESENVOLVIMENTO DO PROTTIPO ............................................................... 28

3.1 Montagem ........................................................................................................ 283.2 Diagrama de caso de uso ................................................................................ 29


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3.3 Diagrama de atividade ..................................................................................... 30

3.4 Cdigo fonte .................................................................................................... 32

3.5 Monitoramento em tempo real ......................................................................... 393.5.1 Testes ....................................................................................................... 39

4 CONCLUSO ......................................................................................................... 43

5 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ....................................................................... 44


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1 INTRODUO

1.1 Motivao

O trnsito da cidade de Belo Horizonte (BH) vem sofrendo com

congestionamentos devido ao crescente nmero de veculos circulando diariamente

nos principais corredores de trnsito. So veculos particulares, veculos de entrega

de mercadorias, veculos de utilidade, pblica como os de transporte coletivo, txis,

ambulncias, viaturas de autoridades policiais e os caminhes de coleta de resduos

domiciliares. Segundo Alves (2013), a cidade conta hoje com cerca de 1.52 milhesde carros, essa cifra correspondente a um perodo de dez anos, que de 2002 a

2012, acumulou em 105% de acordo com os ltimos dados divulgados pelo

Departamento Nacional de Trnsito (DENATRAN) em 2012.

Atualmente, as operaes de coleta e descarga de resduos do municpio de

BH so feitas, de maneira que, s se sabe a quantidade de carga transportada, no

aterro sanitrio, onde h uma balana para pesagem dos veculos. O condutor do

veculo usa de inferncia para calcular o peso aproximado que est transportando. Oimpacto gerado por essa deficincia na medio dos resduos coletados provoca,

alm de danos diretos pista de rodagem, pelo peso excessivo, tambm causa

danos ambientais, pela quantidade de particulados provenientes da descarga do

escapamento do veculo, bem como, maior gasto com combustvel e manuteno

veicular. Alm de prejudicar a fluidez do trnsito quando o caminho de coleta

precisa fazer novas viagens para completar sua cota diria.

1.2 Justificativa

O interesse por esse tema surgiu da necessidade de resolver o problema

relacionado ao uso mais racional dos servios de coleta de lixo domiciliar por meio

de caminhes de coleta e compactao de lixo. Tendo em vista que qualquer

companhia deseja o mximo de eficincia na execuo de seus servios e a

diminuio de seus custos operacionais, o trabalho proposto visa apresentar uma

soluo de monitoramento na operao da coleta de lixo.


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1.3 Objetivo geral

Permitir que os condutores dos veculos de coleta urbana monitorem em

tempo real a carga dos caminhes que trafegam pelas vias do permetro urbano,

dentro dos parmetros exigidos pelo Cdigo de Trnsito Brasileiro (CTB), diminuindo

assim, o impacto que causam ao meio ambiente e infraestrutura da cidade.

1.4 Objetivos especficos

Atualmente os caminhes do tipo coletor compactador em funcionamento no

municpio, no possuem nenhum tipo de dispositivo capaz de informar ao operador a

quantidade de carga que est coletando. A instalao desse dispositivo permitir

que cada caminho com uma determinada rota de coleta, faa sua cota mdia diria

de massa coletada, sem ultrapassar o limite de peso permitido. O dispositivo permite

ao condutor do caminho tomar decises que aperfeioem o seu trabalho, evitar

viagens desbalanceadas, idas e vindas desnecessrias ao aterro sanitrio.

1.5 Estruturas do trabalho

Este trabalho encontra-se organizado em quatro captulos: o captulo 2

apresenta o cenrio e as tecnologias relevantes para a soluo do problema

proposto. O captulo 3 apresenta a montagem do prottipo e o desenvolvimento do

sistema utilizado pelo dispositivo. O captulo 4 apresenta as concluses e trabalhos

futuros.


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2 REFERENCIAL TERICO

Neste captulo so apresentadas as bases tericas nas quais o trabalho foi

fundamentado. Na seo 2.1 discorremos sobre a legislao em vigor. J em 2.2,

apresentamos o rgo pblico que cuida da limpeza e destinao dos resduos

domiciliares. Em 2.3 um panorama dos supervisrios. Em 2.4 microcontroladores,

2.5 sensores, 2.6 dispositivos para prototipagem e 2.7 protoboard.

2.1 Cdigo de Trnsito Brasileiro

O Cdigo de Trnsito Brasileiro (CTB) estabelece limites legais de peso para

os veculos de carga que transitam nas vias terrestres brasileiras, para o estudo que

estamos realizando ser dada nfase aos caminhes compactadores de lixo que

circulam nas vias dos bairros da cidade de Belo Horizonte - Minas Gerais. Sendo

assim o Conselho Nacional de Trnsito (CONTRAN), atravs das Resolues n

12/98, 184/05 e n 62/98, regulamentou os artigos 99 e 100 do CTB, nos quais

constam os limites para dimenses, Peso Bruto Total (PBT) e peso por eixo, quedevem ser observados para todos os veculos de carga que circulam nas vias

terrestres conforme a figura 1. A lei 7.408/85 determinou que fosse atribuda uma

tolerncia de 5% ao limite de 45.000 kg para o PBT, passando o limite para a

autuao para 47.250 kg.

Atravs da Resoluo n 104 de 21/12/99, o CONTRAN alterou a tolerncia

para o excesso de peso por eixo de 5% para 7,5%. As dimenses mximas

extradas da Resoluo n 12/98 artigo 1 so: Largura: 2,60 m; Altura: 4,40 m;Comprimento total: veculo simples: 14,0 m.


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A tabela 1 mostra a quantidade de peso mximo por eixo em diversos tipos

de veculos de acordo com Lei. 7.408/85.

Tabela 1 -Peso mximo por eixo

Fonte:Pgina Eixos no ANTT1

2.2 Superintendncia de Limpeza Urbana

A Superintendncia de Limpeza Urbana (SLU) a autarquia municipalresponsvel pela elaborao, controle e execuo de programas e atividades

voltados para a limpeza urbana de BH. Criada em 1973, a SLU presta servios de

coleta domiciliar de lixo, varrio, capina, aterramento de resduos, coleta seletiva,

reciclagem de entulho e compostagem, entre outros. A limpeza urbana traz reflexos

diretos para a sade pblica e para a preservao do meio ambiente. A coleta de

resduos slidos domiciliares, ou coleta domiciliar, consiste na atividade regular de

coleta e transporte de resduos slidos gerados em edificaes residenciais,comerciais, pblicas e de prestaes de servios.

Essa atividade gerenciada pela Prefeitura de forma descentralizada, por

meio das nove Sees de Operao da SLU. O servio de coleta domiciliar porta a

porta abrange cerca de 93% da extenso das vias formalmente urbanizadas e 72%

da extenso das vias das vilas, favelas e conjuntos habitacionais, contemplando

95% da populao de Belo Horizonte. Mdia diria de lixo gerado em Belo

1Disponvel em: Acesso em Julho. 2014.


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Horizonte. Em Belo Horizontes so coletados por dia cerca de 3.700 toneladas de

lixo (PBH, 2012).

2.3 Sistemas Supervisrios

Segundo SILVA (2004) os sistemas supervisrios permitem que sejam

monitoradas e rastreadas informaes de um processo produtivo ou instalao

fsica. Tais informaes so coletadas atravs de equipamentos de aquisio de

dados e, em seguida, manipuladas, analisadas, armazenadas e posteriormente,

apresentadas ao usurio. Estes sistemas tambm so chamados de Supervisory

Controland Data Aquisition (SCADA).A figura 1 mostra um exemplo de um sistema supervisrio, SP-1coleta os

dados de presso, o SCADA monitora em tempo real e armazena os dados

coletados no servidor.

Figura 1-Sistema SCADA de monitoramento de presso da gua

Fonte:Prprio

Atravs dos sistemas supervisrios possvel fazer uma anlise das

informaes coletadas e armazenadas no banco dados, isso possibilita identificarfalhas e aperfeioar as tomadas de deciso. O monitoramento feito tempo real.


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2.4 Microcontroladores

Nessa seo, so descritos microcontroladores de uma forma geral e mais

especificamente o microcontrolador AVR Atmel usado neste trabalho.

2.4.1 O que so microcontroladores

Os Microcontrollers (MCU) so um sistema computacional completo, pois

podem ser programados com funes especificas de acordo com cada

desenvolvedor. Podem ser utilizados, por exemplo, para tarefas simples, comocontrolar a intensidade luminosa de um Light-Emitting Diode (LED) ou fazer com que

o display de um relgio funcione como so utilizados para controlar circuitos,

geralmente so encontrados dentro de outros dispositivos.

Os MCUs possuem uma Unidade Central de Processamento (CPU), clock

para dar sequncia s atividades da CPU, memria para armazenar e manipular

dados, conjunto de instrues operacionais (firmware) e portas de entrada e

sada digital (input/output).H dezenas de tipos diferentes de microcontroladores disponveis no

mercado, tais como: Programmable Intelligent Computer (PIC), Integrated

Electronics (Intel), Acorn RISC Machine (ARM), Phillips/ NXP, Toshiba, Panasonic,

Atmel e muitos outros. Cada um com caractersticas que devem ser levadas em

conta em um projeto. Microcontroladores so usados em diversos ramos da

indstria,na automao e controle de sensores de calor, proximidade, umidade,

celulares ou receptores de Televiso (TV) entre vrios outros.

2.4.2 Microcontrolador Atmel AVR

Em 1996, a Atmel desenvolveu um microcontrolador que utiliza um conjunto

reduzido de instrues ou Reduced Instruction Set Computing (RISC), isso gerou

uma melhora significativa na capacidade dos microcontroladores de trabalharem

com baixo consumo de energia, permitindo assim um melhor desempenho.


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A figura 2 mostra o microcontrolador Atmel AVR, ele foi o primeiro

microcontrolador a adotar as memrias do tipo flash como forma de armazenagem

de suas instrues, o Atmel AVR possui uma maior preciso na contagem de tempo,

permitindo um maior aproveitamento de seu processador.

Fonte:Pgina Microcontroladores no Protostack2

Apesar dos Programmable Intelligent Computer (PIC) ainda dominarem o

mercado de MCU's, eles no foram projetados em cima da plataforma RISC, j que

sua tecnologia da dcada de 1980. Sendo assim, os PIC's so menos eficientes

que seus pares da Atmel.

2.5 Sensores

Um sensor pode ser definido como um dispositivo que recebe e responde a

um estmulo ou um sinal, os sensores respondem a estmulos atravs de um sinal

eltrico. Diferente de um sensor o transdutor um dispositivo que converte um tipo

de energia em outra. Muitas vezes um sensor composto de um transdutor

convertendo um estmulo recebido em outro.


Figura 2 Microcontrolador Atmel AVR


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Os sensores podem ser ativos e passivos, sensores ativos produzem um sinal

eltrico de sada sem a necessidade de alimentao externa, j um sensor passivo

necessita de energia externa para obter um sinal de sada.

2.5.1 Transdutores

Como falado no tpico anterior, os transdutores so equipamentos que

convertem uma magnitude fsica ou qumica num sinal eltrico. Sistemas de

monitoramento necessitam de sensores para medir magnitudes fsicas como

presso, deslocamento, fora, posio, temperatura, acelerao, deformao,

vibrao. Um medidor formado por um sensor e um transdutor, o sensor detectaum sinal fsico ou qumico e o transdutor converte em sinal eltrico.

Os Transdutores so divididos em dois tipos: ativos e passivos. Os

transdutores ativos necessitam de uma energia externa para funcionarem, e os

transdutores passivos sempre geram um sinal eltrico de sada em resposta a um

estmulo.

Existem vrias formas de se classificar os transdutores:

Linear ou rotativo: Transdutor de posio linear mede o movimento em tempo

real da mesa ou carro porque se deslocam junto com eles (medida direta),

fornecem resultados mais precisos. O rotativo para medir movimentos

lineares faz-se necessrio a converso de movimento linear em rotativo pr

seu custo menor porque menos robusto.

Analgico e digital: Em um transdutor analgico a variao do sinal se d

continuamente com a mudana de posio da mesa, ex: balana commedidores de ponteiros. O digital tem sua variao de sinal na forma de pulso

e discreta conforme mudana de posio da mesa, ex: balana com display

digital.

Transdutores incrementais absolutos (ou semi-absolutos) so principalmente

do tipo rotativo, pois necessitam de um mtodo adicional para contar o

nmero de voltas do parafuso quando estiverem medindo distncias maiores

do que o passo do parafuso. Estes transdutores so absolutos no domnio deuma rotao. (UFRJ, S/DATA).


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2.5.2 Clulas de carga

Clulas de carga so transdutores de fora, nos quais uma estrutura

mecanicamente rgida possui sensores fixados. Quando aplicada uma carga

mecnica, o sistema deforma-se e a informao transmitida ao sensor.

(Brusamarello, 2006).

Robert Hooke em 1678 formulou a lei de Hooke, essa lei serve para calcular a

deformao de um material causada pela fora mecnica exercida sobre o material,

sendo que a fora proporcional a deformao do corpo, partindo do seu ponto de

equilbrio e multiplicado pela constante da mola. A lei de Hookepode ser expressa

pela frmula F=Kl, onde F a fora aplicada, K a constante da mola, e l a

deformao do material.

Extensmetro um transdutor capaz de medir a deformao causada em um

material submetido a uma fora mecnica a partir da variao da resistncia eltrica.

Os extensmetros so divididos em dois tipos: materiais resistivos que so os fios

resistivos, lminas e materiais de base que so papel, resina, polister e poliamida.

extremamente importante saber escolher qual material ser utilizada para evitar

erros de preciso na medio.

2.5.3 Sensor de fora resistivo

Neste trabalho utilizou-se um sensor de fora resistivo ou Force Sensitive

Resistor (FSR), um sensor que funciona atravs da variao da resistncia de

acordo com a fora aplicada na rea sensitiva do sensor.


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22

A figura 3 mostra como so constitudos os FSR, a rea sensitiva vai

identificar que o sensor foi tocado, o condutor de polmero a resistncia no qual vai

sofrer a deformao com aps um toque mecnico, um isolante de plstico para

isolar todo o circuito, passagem de ar e um circuito flexvel.

Figura 3 -Sensor de fora resistivo

Fonte:Pgina FSR no Sensorwiki3

3Disponvel em: Acesso em Julho.

2014.


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A figura 4 mostra o grfico de funcionamento do sensor, o FSR utiliza um

polmero que diminui a resistncia medida que h um aumento na fora mecnica

aplicada na rea sensitiva, os valores do grfico so baseados no sensor de 0,5

polegadas (12,7 milmetros) de dimetro utilizado neste trabalho, no qual suporta

uma fora entre 100 gramas e 10 quilogramas, e possui um resistor de 100 quilo

ohm.

Figura 4 -Grfico de Resistncia x Fora

Fonte:Prprio

Embora os FSR tenham propriedades similares s clulas de carga, eles no

so adequados para medio de preciso, por terem uma margem de 10% de erro

para mais ou para menos na sada de dados na medio.

2.6 Dispositivos para Prototipagem

Nessa seo, so abordadas as tecnologias de hardwaree software usadas

na soluo do problema proposto.

2.6.1 Plataforma Arduino


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Arduino uma plataforma de prototipagem digital. Seus criadores inicialmente

visavam seu uso em projetos escolares. A inteno era oferecer uma base de

trabalho de baixo custo. Colocando em outras palavras, um Arduino um minsculo

computador que executa operaes de entrada e sada, sendo possvel conect-lo a

outros dispositivos, permitindo a expanso do mesmo.

O Arduino pode trabalhar de forma independente ou conectada a um

computador. Ele pode ser expandido usando-se para isso, Shieldsou escudos, que

so placas que se conectam ao Arduino, e expe seus pinos. Essas expanses

permitem ao Arduino adicionar funes como conectar-se com a internet, utilizar

sensores e outros perifricos que forem conectados. A sua fonte de alimentao

de 7 voltsno mnimo e 35 voltsno mximo com corrente mnima de 30 Miliampre. Aplaca e os demais circuitos requerem tenses entre 5 e 3,3 volts para seu

funcionamento.Conforme a figura 5, podemos visualizar os componentes da placa,

assim como um microcontrolador Atmel AVR de 8 bits4, pinos digitais e analgicos

de I/O, entrada USB que permite conexo com o computador.

Figura 5 -Placa Arduino

Fonte:Pgina Arduino5no Arduino

4Emerson Alecrim. "O que so bits e bytes? - InfoWester." 2004. 30 Jun. 2014

5Disponvel em: Acesso em Julho.2014.


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25

Para programar o Arduino e torn-lo apto para realizar uma tarefa, deve-se

usar o Arduno Integrated Development Environment(IDE), que um software livreque permite programar na linguagem que o Arduno entende, o Wiring. A lngua-

gem baseada em um conjunto de funes em C/ C ++. O IDE permite escrever um

programa de computador, que um conjunto de instrues passo-a- passo, em

seguida, fazer o upload para o Arduino, enviando essas informaes atravs do

cabo USB. Em seguida, executar essas instrues e interagir com tudo o que estiver

conectado.

A figura 6 mostra a IDE Arduino, com a indicao do significado de cadaboto na interface.

Figura 6 -Interface IDE Arduino

Fonte:Prprio


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26

2.7 Protoboard

Protoboard uma base de construo de prottipos de circuitos eletrnicos,

essa placa de montagem usada para construir e testar circuitos rapidamente antes

de finalizar qualquer circuito. Aplaca tem vrios furos onde os componentes so

conectados, pode ser conectado praticamente qualquer circuito integrado (CI).

Podemos ver na figura 7, que a protoboardpossui quatro trilhas horizontais

de alimentao, duas na parte superior e duas na parte inferior, sendo a 1 trilha

positivam e a 2 trilha negativo, na parte central existem duas bandas de trilhas

verticais, essas bandas so isoladas entre si, permitindo a possibilidade de conectar

um microcontrolador no meio sem que ocorra um curto circuito.

Figura 7 - Protoboard

Fonte:Pgina Protoboardno Paleotechnologist6

No necessrio soldar os componentes na protoboard, para conect-los

bem simples, as pontas dos componentes so postas nos furos, que so ligados por

trilhos de metais abaixo dos orifcios, diferentes componentes podem ser ligados

entre si em um trilho comum.



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2.7.1Cabo Jumper

Cabojumper um cabo utilizado para transferir sinais eltricos, geralmente

utilizado em protoboard. No mercado esse cabo pode ser encontrado em vrios tipos

de tamanho e cores, a figura 8 mostra um cabo Jumpermacho.

Figura 8 -Cabo Jumper

Fonte:Pgina Cabo Jumper no Cinestec7

7Disponvel em: Acesso emJulho. 2014.


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28

3 DESENVOLVIMENTO DO PROTTIPO

3.1 Montagem

A figura 9 mostra o esquema de montagem do sistema supervisrio, com

todos os seus componentes, Liquid Crystal Display(LCD) 16x2, Light-Emitting Diode

(LED) nas cores vermelho, amarelo e verde, resistor 100 quiloohm, protoboard,

jumpers, uma plataforma Arduino com um microcontrolador Atmel AVR e FSR.

Figura 9 -Esquema de montagem do sistema supervisrio

Fonte:Prprio


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3.2 Diagrama de caso de uso

Como pode observada, a figura 10, apresenta as funcionalidades do sistema

e as interaes dos atores do sistema com elas. Vemos ento que o sistema

supervisionado, mas no controlado, sendo o carregamento e o descarregamento do

coletor realizado pelo operador.

Figura 10 -Caso de Uso do Supervisrio

Fonte:Prprio


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O quadro 1 descreve detalhadamente o cenrio mostrando as funcionalidades

do sistema.

Quadro 1- Descrio de Atores e Casos de uso

Fonte:Prprio

3.3 Diagrama de atividade

A figura 11 mostra o fluxo das atividades que precisam ser executadosquando o processo iniciado at o seu encerramento.


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Figura 11 -Diagrama de Atividade do Supervisrio

Fonte:Prprio

O quadro 2 descreve detalhadamente as atividades do sistema, em cadaetapa do processo.


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Quadro 2 -Descrio Diagrama de Atividade

Fonte:Prprio

3.4 Cdigo fonte

Em cada etapa do servio de coleta dos resduos, os LED s e o LCD

informaro ao condutor do caminho o status de carga. O cdigo dita o

comportamento do supervisrio de carga na coleta. O trecho de cdigo na figura 12

inicia com as configuraes das bibliotecas e as definies iniciais.


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Fonte:Prprio

A figura 13, mostra s linhas de cdigo que fazem referncia aos prottipos

das funes.

Figura 13

-

Funes Utilizadas no Aplicativo

Figura 12-Cabealhos e definies

Fonte:Prprio


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Esses prottipos so uma exigncia da linguagem C/ C++ International

Organization for Standardization (ISO), mas no Wiring, linguagem utilizada naplataforma Arduino, esses prottipos so opcionais. Contudo, foram inseridos no

cdigo para facilitar a leitura do mesmo.

Seguindo a sequncia lgica de declaraes, na figura 14, as variveis que

permitem a manipulao dos dados vindos dos sensores, so do tipo analgico e

precisam ser mapeados, de tal forma, que possam ser guardados na forma de zeros

e uns, ou seja, digitalmente.

Fonte:Prprio

Figura 14 -Variveis do sistema


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Na figura 15 podemos ver o uso do comando map que permite que as

transformaes sejam feitas nos dados, guardando as devidas propores, como

mostrado na funo Loop.

Fonte:Prprio

A figura 16 mostra as condies para que cada LED acenda, bem como as

mensagens que sero mostradas na tela.

Figura 15-Principais Funes do Sistema


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Figura 16 -Sesso do Cdigo que Controla o Censor

Fonte:Prprio

A figura 17 mostra a condio de mensagem que vai aparecer no LCD de

acordo com o LED que acender.


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Fonte:

Prprio

Figura 17 -Controle do Comportamento dos LEDs


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A figura 18 mostra que faz com que o displayinforme ao usurio a quantidade

de carga no caminho.

Fonte:Prprio

Figura 18 -Funes de controle do LCD


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3.5 Monitoramento em Tempo Real

A descrio do monitoramento do supervisrio de carga ocorre em quatro

etapas, ao se iniciar o roteiro de coleta o motorista inicializa o dispositivo que emiti a

primeira mensagem -supervisrio-, em seguida ascende o LED de cor verde com a

seguinte mensagem Coletor vazio!, a terceira etapa acontece quando o coletor

atinge metade da capacidade de carga ascendendo o LED de cor amarelo com a

seguinte mensagem Colet carga! e por fim quando a capacidade estiver no

mximo o LED de cor vermelho ascende com a ltima mensagem Colet + de 3/4!.

O monitoramento da carga atravs do Arduino pode ser incrementado com quantos

pontos de monitoramento desejados e nmeros de mensagens a se exibir alm de

ser possvel adicionar mais recursos ao sistema.

3.5.1 Testes

No primeiro teste no foi aplicado nenhuma fora mecnica no FSR, podemos

ver na figura 19 que o LED verde acendeu e a mensagem de coletor vazio foi

mostrada na tela de LCD.

Figura 19 -Teste Realizado sem Aplicao de Fora Mecnica

Fonte:Prprio


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O segundo teste foi realizado aplicando uma fora de5 quilograma-fora (Kgf)

no FSR, podemos ver na figura 20 que o LED verde apagou e o LED amarelo

acendeu, a mensagem na tela foi alterada para coletor carga.

Figura 20 -Teste Realizado Aplicando 5 Kgf no FSR

Fonte:Prprio


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O terceiro teste foi realizado aplicando uma fora de 10 quilogramas-fora

(Kgf) no FSR, podemos ver na figura 21 que o LED amarelo apagou e o LED

vermelho acendeu, a mensagem na tela foi alterada para coletora carga acima de .

Figura 21 -Teste Realizado Aplicando 10 Kgf no FSR

Fonte:Prprio

Conclumos que mesmo com a margem de impreciso do FSR de 10%, os

testes foram realizados com sucesso, como um trabalho futuro, sero alteradas as

informaes que aparecero na tela LCD, para mostrar a quantidade de carga em

tempo real.


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3.6 Interface com o Usurio

A figura 22 mostra como vai ficar a interface finalizada do prottipo,a interface

com o usurio de simples entendimento ao condutor do caminho, os LED vo

acender de acordo com a quantidade de carga, a tela de LCD mostrara o status da

carga, como o motorista no pode perder a ateno nas vias pblicas, o dispositivo

servir apenas para orientar o motorista, no havendo a necessidade de configurar o

dispositivo.

Figura 22- Interface Supervisrio

Fonte:Prprio


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4 CONCLUSO

Nesse trabalho foi apresentado um prottipo de um sensor de fora resistivo

que ser instalado em cada caminho de lixo, para que o motorista tenha

informao sobre a quantidade de peso que est carregando substituindo o modelo

usado atualmente que alm de gerar danos aos veculos e vias pblicas, pode fazer

com que o trajeto no seja concludo.

Podemos observar que a substituio do modelo antigo pela implementao

desse novo modelo, possibilita a autonomia do motorista de poder solicitar um novo

caminho para dar continuidade ao trajeto, ir evitar danos s vias pblicas devido

ao excesso de peso, reduo dos danos gerados aos prprios veculos.

Como trabalho futuro pretende-se melhorar a usabilidade da interface dos

equipamentos instalados nos caminhes, implementar um sistema de

monitoramento em tempo real para que a central da SLU receba as informaes de

peso de cada veculo, para que possa ser feito uma gesto melhor da quantidade de

veculos enviados em cada trajeto.


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5 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

MACROBERTS,Michael. Beginning Arduino (Technology in Action).2. Ed. NewYork: Apress, 2013, 424 p.

PURDUM, Beginning C for Arduino: Learn C Programming for the Arduino. 1.

Ed. New York: Apress, 2012, 280 p.

EVANS, Brain. Beginning Arduino Programming.1. Ed. New York: Apress, 2011,

272p.

BELL,Charles. Beginning Sensor Networks with Arduino and RaspberryPi. 1.

Ed. New York: Apress,2013, 300 p.

Ministrio das Cidades. Cdigo de Trnsito Brasileiro. Disponvel

em:.Acesso em: 27 set.2013.

Works Cited McGrath, Mic . Sensor Technologies:

Healthcare, Wellness, and Environmental Applications.Print.

Prefeitura Municipal de Belo Horizonte.Superintendncia de Limpeza Urbana .

Disponvelem:.Acesso em: 15 set.2013.

Documents

Monitoramento de Carga Em Caminhoes de Coleta e Compactacao de Lixo Domiciliar_ Sistema Supervisorio - Jose Ricardo Da Cruz,Ebenezer Xavier Dos Reis, Christian Matsugane Dantas Yogi