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UNIVERSIDADE DE UBERABA - UNIUBE DIVA SILVA PRATES GABRIEL GOMES PABLO HENRIQUE BOSCO LEONARDO ROSENTHAL
PAINÉL PUBLICITÁRIO AUTOMÁTICO SUSTENTÁVEL
UBERABA – MG 2010
UNIVERSIDADE DE UBERABA - UNIUBE DIVA SILVA PRATES GABRIEL GOMES PABLO HENRIQUE BOSCO LEONARDO ROSENTHAL
PAINÉL PUBLICITÁRIO AUTOMÁTICO SUSTENTÁVEL
Projeto apresentado ao professor Rafael, como requisito parcial para obtenção de nota no módulo de oficinas integradas do quinto período do curso de Engenharia Elétrica. Orientador: Rafael Rocha Buso.
UBERABA – MG 2010
INTRODUÇÃO O grande diferencial para qualquer coisa que seja desenvolvida no mundo de hoje é sem dúvida nenhuma a chamada Comunicação. Por meio dela, por exemplo, que temos a capacidade de conhecer novas pessoas, ampliar nossos conhecimentos em meio à troca de informações e ser destaque principalmente no mercado de trabalho. É através dela que as empresas e indústrias divulgam seus produtos e procuram “vender seu peixe”. Não importa o meio utilizado para isso, pode ser através de televisão, rádio, jornais, revistas outdoors, entre outros, o que importa é chamar a atenção das pessoas com relação ao produto divulgado. Esse projeto busca, de forma simples e dinâmica, proporcionar através de um outdoor, uma maneira prática para divulgação de produtos e empresas de forma a desenvolver um trabalho viável, sem grandes custos e de fácil manutenção, além de não causar danos ao meio ambiente.
OBJETIVOS Tivemos por objetivo, o desenvolvimento de um projeto totalmente viável, que proporciona um retorno financeiro quando aplicado ao dia a dia, respeitando o meio ambiente através de fontes de energia renováveis, no caso a energia solar (painel solar para carregar a bateria) e economia (utilização de LED’s para a iluminação do outdoor).
DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO Nosso protótipo consiste em um painel de propagandas, composto de quatro propagandas, as quais ficam girando em torno de dois eixos controlados por um motor (no protótipo utilizamos um motor de limpador de pára-brisa) e engrenagens para controlar a rotação, a fim de que todas elas possam ser exibidas em ambos os lados do painel e em um intervalo de tempo que permita a visualização de cada uma delas. A iluminação é feita a partir de LED’s, a qual é automaticamente ligada no momento em que o motor para de receber energia do painel solar, ou seja, quando chega à noite ou o tempo fica nublado.
1° PARTE: ESTRUTURA
O outdoor se dividirá em três partes: dimensões, estrutura e banner. As dimensões que adotamos foram em uma escala menor, por se tratar de um protótipo. Em uma montagem real ela deve se ajustar a cada medida definida pelo anunciante. Na figura abaixo podemos visualizar as medidas que iremos adotar.
Dimensões: 80cm x 60cm (protótipo).
E
estrutura
foi
construída
em
ferro
galvanizado.
A galvanização foi desenvolvida por Galvani, físico e químico que fazia estudos sobre a eletricidade. Galvanização é um tratamento de superfície que consiste em depositar um metal sobre um substrato (metálico ou não), através da redução química ou eletrolítica para proteção, melhor condutividade e melhor capacitação para se soldar sobre a superfície tratada. Outras aplicações são: para melhorar a aparência, aglutinar partículas não condutoras à camada eletro depositadas, resistência ao atrito, melhorar a dureza superficial, resistência à temperatura, entre outras. O ferro galvanizado oferece uma maior resistência ao tempo uma vez que o ferro é revestido por uma superfície de zinco para proteção contra a corrosão, mesmo que a superfície esteja riscada, o zinco atua como metal de sacrifício, se oxida para proteger o ferro. O custo da estrutura com ferro galvanizado a inicio apresenta um investimento maior com relação a outros materiais, mas que em longo prazo se torna uma vantagem devido ao baixo custo da manutenção, que se resume na pintura para manter o material mais protegido.
Os banners podem ser feitos de vinil, poliéster, lona e outros materiais. Para nosso tipo de aplicação precisaremos de um material flexível e acima de tudo durável, pois estará em constante contato com o tempo, tomando sol e chuva. O banner feito de vinil para esse tipo de aplicação é o que apresenta melhor custo beneficio, alem de durável ele apresenta outras vantagens, ele retém e esconde a sujeira, não é inflamável, é atóxico entre outros.
2° PARTE: PAINEL SOLAR
A grande vantagem da utilização dos painéis solares é a economia e benefício ao meio ambiente. Com o painel solar, não há preocupação em gastar com condutores, sendo de fácil mobilidade e pode ser colocada em qualquer ambiente, sem gastar energia elétrica. A placa solar que será utilizada converte a energia do Sol diretamente em eletricidade. Ela é composta de células solares, feitas de materiais semicondutores como o silício. São as chamadas células fotovoltaicas. Quando as partículas da luz solar (fótons) colidem com os átomos desses materiais, provocam o deslocamento dos elétrons, gerando uma corrente elétrica, usada para carregar uma bateria. O efeito fotovoltaico foi descoberto em 1887 pelo físico alemão Heinrich R. Hertz (1857-1894). Geradores elétricos como esses são cada vez mais usados em aparelhos eletrônicos e em satélites. Fora da atmosfera terrestre, um sistema de placas solares é capaz de absorver 14% da energia solar que incide sobre elas. Cada metro quadrado de coletor fornece 170 watts (pouco menos que três lâmpadas comuns de 60 watts), senda que para a ocasião, iremos utilizada apenas para recarregar as baterias usadas para o funcionamento dos equipamentos.
3° PARTE: MOTOR
Os motores utilizados em automóveis são todos com tensão nominal a 12 volts, são robustos e normalmente projetados para condições extremas, tais como poeira, calor, variações de tensão e corrente, etc. Essas características são de acordo com as necessidades do projeto. Por isto escolhemos o motor de pára-brisa para tal função. Vantagens do motor de pára-brisa: Rotação baixa, não ultrapassa 150 RPM: já que o projeto visa mostrar propagandas de acordo com a rotação do motor, o fato dela ser baixa é uma característica necessária ao motor que iremos utilizar no projeto. Aproximadamente 300g de peso: já que iremos construir um pequeno protótipo do projeto, uma das características essenciais ao motor é um pequeno tamanho e peso, pra que proporcione melhor deslocamento do protótipo. Características de um motor de pára-brisa: Motor do tipo ADO: Características Técnicas: • Tensão dos Motores: 12 VCC ou 24 VCC • Consumo Nominal: 2,5 A (conforme torque) • Torque/Opções: 5 a 10 Nm (Torque máximo) • Sentido de Giro: L/R (Oscilante) • Velocidades: 1 Oscilações: 40/min.(máxima). Após testes, percebemos que a rotação do motor ultrapassava a velocidade desejada, dificultando a visualização das propagandas. Para corrigir este problema acrescentamos uma engrenagem conectando o motor ao eixo giratório da estrutura, diminuindo a velocidade.
4° PARTE: O CIRCUITO
O circuito que escolhemos, por ser o mais simples e não necessitar de um controlador para seu funcionamento é um circuito controlador de semáforos com algumas modificações. O circuito é constituído de dois circuitos integrados, um do tipo 555 em configuração astável, de acordo com as normas do fabricante, e outro, um CMOS CD 4017, que conta “clocks” e seqüenciador das luzes do semáforo. O LM555 é configurado por um capacitor e por dois resistores, que foram substituídos por potenciômetros para configuração manual mais simples. Os diodos do circuito são apenas de proteção e as lâmpadas foram substituídas para utilização do motor.
Figura 1.1: Circuito de semáforo
Figura 1.2: Circuito modificado
Como pode ser visto na figura 1.2, a parte de iluminação foi removida e a ligação do CMOS CD 4017 foi modificada para melhor temporização do motor, em série com um potenciômetro para se poder definir a rotação deste. Outros potenciômetros foram inseridos na ligação do LM555 para que se possa definir o tempo de funcionamento do motor. Conforme a pesquisa se aprofunde, poderemos modificar o circuito, dependendo de nossa vontade, provavelmente mantendo a base do circuito.
5° PARTE: DETALHAMENTO DO PROJETO: DIODOS
LED é a sigla em inglês para Light Emitting Diode, ou Diodo Emissor de Luz. O primeiro LED da história foi produzido em 1962 por Nick Holoniak Jr., um engenheiro da General Eletric. No princípio, esses diodos emissores de luz eram em cor única, vermelhos. Na seqüência surgiram LEDs verdes e amarelos. Uma grande evolução tecnológica se deu quando do desenvolvimento do LED azul, por Shuji Nakamura, dispositivo que se for combinado com LEDs das cores verde e vermelha permite a emissão de luz branca. O LED é um diodo semicondutor (junção P-N) que quando energizado emite luz visível, é composto basicamente por nitretos de gálio, índio e alumínio. Comparando com uma lâmpada comum, o LED emite luz por uma reação física, enquanto que a lâmpada gera luz porque seu filamento é aquecido a ponto de brilhar. Na lâmpada comum, a corrente elétrica ao passar por um filamento de metal, faz as moléculas (um agrupamento de átomos) do material vibrarem e, por isso, produzirem calor. Ocorre que o calor chega a tal nível que o filamento fica incandescente e brilha (a ausência de oxigênio no interior da lâmpada impede que o filamento se incendeie). No caso de um LED, os elétrons (partículas dos átomos) do material semicondutor são excitados por uma corrente elétrica e, por isso, vão para uma órbita superior em torno do átomo. Ao voltar à sua camada normal, o que acontece muito rapidamente, emitem a energia excedente, que foi recebida da corrente, na forma de radiação luminosa. Em geral, os leds operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3V, sendo compatíveis com os circuitos de estado sólido. É interessante notar que a tensão é dependente do comprimento da onda emitida. Assim, os leds infravermelhos geralmente funcionam com menos de 1,5V, os vermelhos com 1,7V, os amarelos com 1,7V ou 2.0V, os verdes entre 2.0V e 3.0V, enquanto os leds azuis, violeta e ultra-violeta geralmente precisam de mais de 3V. A potência necessária está na faixa típica de 10 a 150 mW, com um tempo de vida útil de 100.000 ou mais horas. Em geral, os leds operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3V, sendo compatíveis com os circuitos de estado sólido. É interessante notar que a tensão é dependente do comprimento da onda emitida. Assim, os leds infravermelhos geralmente funcionam com menos de 1,5V, os vermelhos com 1,7V, os amarelos com 1,7V ou 2.0V, os verdes entre 2.0V e 3.0V, enquanto os leds azuis, violeta e ultra-violeta geralmente precisam de mais de 3V. A potência necessária está na faixa típica de 10 a 150 mW, com um tempo de vida útil de 100.000 ou mais horas.
Geralmente, os leds são utilizados em substituição às lâmpadas de sinalização ou lâmpadas pilotos nos painéis dos instrumentos e aparelhos diversos. Para fixação nesses painéis, é comum o uso de suportes plásticos com rosca. Como o diodo, o LED não pode receber tensão diretamente entre seus terminais, uma vez que a corrente deve ser limitada para que a junção não seja danificada. Assim, o uso de um resistor limitador em série com o Led é comum nos circuitos que o utilizam. Para calcular o valor do resistor usa-se a seguinte fórmula: R = (Vfonte-VLED)/ILED, onde Vfonte é a tensão disponível, VLED é a tensão correta para o LED em questão e ILED é a corrente que ele pode suportar com segurança. Tipicamente, os LEDs grandes (de aproximadamente 5 mm de diâmetro, quando redondos) trabalham com correntes da ordem de 12 a 30 mA e os pequenos (com aproximadamente 3 mm de diâmetro) operam com a metade desse valor. Os LEDs não suportam tensão reversa (Vr) de valor significativo, podendo-se danificá-los com apenas 5V de tensão nesse sentido. Por isso, quando alimentado por tensão C.A., o LED costuma ser acompanhado de um diodo retificador em antiparalelo (polaridade invertida em relação ao LED), com a finalidade de conduzir os semi-ciclos nos quais ele - o LED - fica no corte, limitando essa tensão reversa em torno de 0,7V (tensão direta máxima do diodo), um valor suficientemente baixo para que sua junção não se danifique. Pode-se adotar também uma ligação em série entre o diodo de proteção e o LED. Assim: Pensando em economia, adotamos no um sistema de iluminaçao atraves de LEDs que serão conectados a uma estrutura presa ao painel, para iluminar as propagandas durante a noite ou em dias com pouca iluminaçao. Adotamos I1 = 15 mA e I2 = 8 mA, Vfonte = 12 V, VLED = 2 V: R1 = (12 - 2)/0,015 = 10/0,015 = 680* R2 = (12 - 2)/0,008 = 10/0,008 = 1K2* Aproximamos os resultados para os valores comerciais mais próximos.
CIRCUITO
Figura 2.1: Circuito para LEDs de iluminação
Funcionamento: Quando é dia, a placa solar alimenta a bateria, fazendo com que ela fique sempre carregada. O relé fica na posição 1 (em cima, ou sempre ativo). A bateria alimenta a carga, mas não alimenta os LEDs de iluminação, fazendo o circuito e o motor estar sempre alimentados. Quando a placa solar cessa (noite) a tensão e, conseqüentemente, o relé comuta para NF. Como a bateria está conectada a carga, esta continua funcionando sem parar. O relé comutadofaz com que os LEDs acendam.s diodos são para que a bateria não carregue o painel solar.
FOTOS DO PROTÓTIPO
Figura 3.1: Estrutura do protótipo
Figura 3.2:Motor e engrenagem para o ajuste da velocidade da rotação do eixo da propaganda
Figura 3.3: Motor de limpador de pára-brisa
Figura 3.4: Engrenagem para ajuste da velocidade do eixo da propaganda
Figura 3.5: Estrutura onde serão exibidas as propagandas
Figura 3.6: Estrutura da propaganda
Figura 3.7: Posicionamento das propagandas no protótipo
Figura 3.8:
Figura 3.9:
Figura 3.10:
Figura 3.11:
Figura 3.12:
Figura 3.13:
Figura 3.14:
CONCLUSÃO Concluímos que esse projeto será de grande importância para o desenvolvimento e aprimoramento de nossos conhecimento além de estarmos aprendendo a trabalhar em equipe dividindo as tarefas sem sobrecarregar os integrantes do grupo. Ao concluir este trabalho alcançamos nossos objetivos, aprendendo a valorizar todo conteúdo aprendido na faculdade e também como aplicar os mesmos em nossa vida cotidiana, pois acreditamos que Oficinas Integradas integram todo o conhecimento adquirido e valoriza a busca do saber atraves de pesquisas e trabalhos práticos.
BIBLIOGRAFIA LED. Wikipédia, A enciclopedia livre. Disponivel em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/LED>. Acessado em: 03/03/10.
A revolução dos LEDs está chegando. Martinelli, Paulo. Agência Anhaguera. Disponível em: . Acessado em: 07/03/10.
Luz
do
século
21
chega
às
fachadas.
Arcoweb.
.
Disponível
em:
Acessado
em:
07/03/10.
http://www.national.com/ds/LM/LM555.pdf
http://www.national.com/ds/LM/LM555.pdf
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/rohm/1n4148.pdf
http://www.ibytes.com.br/projetos.php?id=523
http://br.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070608150330AAXXvFd
