1
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE ENGENHARIA
TESTADOR DE MÓDULO CONTROLADOR OPERADOR DE
PORTA DE ELEVADOR
Porto Alegre, 06 de dezembro de 2017.
Autor: Anderson Lindermann Ribeiro
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Curso de Engenharia Elétrica ou Engenharia de Controle e Automação
Av. Ipiranga 6681, - Prédio 30 - CEP: 90619-900 - Porto Alegre - RS - Brasil
Email: [email protected]
Orientador: Prof. Júlio César Marques de Lima
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Av. Ipiranga 6681, - Prédio 30 - Bloco F - Sala 216 - CEP: 90619-900 - Porto Alegre -
RS- Brasil
Email: [email protected]
RESUMO
O presente trabalho de conclusão de curso tem como objetivo a elaboração de uma
giga de teste para o módulo controlador e operador de porta de elevador da empresa
ThyssenKrupp Elevadores. Atualmente este teste é realizado manualmente e a ideia é
automatizar todo o processo. O trabalho será desenvolvido utilizando um
microcontrolador Cortex M0. Serão substituídas as entradas dos sinais realizadas de
forma manual pelo sistema automático, empregando o microcontrolador.
O microcontrolador lê o sinal de saída do módulo testado para cada combinação de
valores das entradas simuladas, e com base nessas respostas poderá determinar se houve
alguma inconformidade ou não. Não havendo inconformidade, serão simulados os pulsos
originalmente produzidos pela rotação do motor, para cada combinação de saída do
módulo testado. Esses pulsos serão lidos pelo módulo originando uma sequência de
2
caracteres no display do módulo, que é a interface que o módulo dispõe com o usuário.
Essa sequência de caracteres será lida por um sensor criado com a utilização de um
outro display LED Light Emmiter Diode de 7 segmentos, de mesmas dimensões, usado
agora como fotodiodos cuja disposição está relacionada com o display do módulo. Este
sensor enviará o estado do display para o microcontrolador validar o resultado do teste.
Assim o teste é automatizado utilizando um microcontrolador para simular as entradas
antes fornecidas manualmente, evitando assim falha humana no decorrer do teste do
módulo controlador de porta. Os resultados serão apresentados ao final do trabalho
seguidos de uma breve conclusão.
Palavras-interruptor: Giga de testes; automação de testes; módulo controlador operador
de porta; microcontrolador.
ABSTRACT
The present work of conclusion of course has as objective the elaboration of a
giga of test for the controller module and operator of elevator door of the company
ThyssenKrupp Elevadores. Currently this test is done manually and the idea is to
automate the whole process. The work will be developed using a Cortex M0
microcontroller. The inputs of the signals performed manually by the automatic
system, using the microcontroller, will be replaced. The microcontroller reads the
output signal of the module tested for each combination of simulated input values, and
based on these responses can determine if there was any nonconformity or not. If there
is no nonconformity, the pulses originally produced by the motor rotation will be
simulated for each combination of output of the tested module. These pulses will be
read by the module giving a sequence of characters in the display of the module, which
is the interface that the module has with the user. This sequence of characters will be
read by a sensor created using another 7-segment LED Light Emmiter Diode of the
same size, now used as photodiodes whose arrangement is related to the display of the
module. This sensor will send the status of the display to the microcontroller to validate
the test result. Thus the test is automated using a microcontroller to simulate the inputs
previously provided manually, thereby avoiding human failure during the course of the
gate controller module test. The results will be presented at the end of the work
followed by a brief conclusion.
3
Key-words: Giga Testing; Automation Testing; Door Operator Controller Module;
Microcontroller;
1 INTRODUÇÃO
Em todo e qualquer tipo de atividade executada por seres humanos, há sempre a
possibilidade de erros em sua realização. O ser humano está sujeito a diversas situações
durante o decorrer do dia e consequentemente durante a jornada de trabalho, seja cansaço,
desgaste emocional, estresse, e até mesmo distração. Esses fatores podem influenciar no
desempenho de suas atividades, podendo gerar erros na execução de tarefas,
principalmente aquelas que se tornam enfadonhas e repetitivas. A automatização de uma
determinada atividade quando bem elaborada, permite eliminar a falha humana no
processo de execução. Visando esse resultado, o presente trabalho propõe uma
automatização destinada ao teste do módulo operador de porta de elevador. No decorrer
deste artigo serão apresentadas a metodologia utilizada para realizar tal automatização,
os processos realizados, os modos de execução, os resultados obtidos, além da conclusão
e do referencial bibliográfico utilizado.
1.1 Tema de Pesquisa
O módulo controlador operador de porta de elevador mencionado neste artigo é
responsável por controlar o acionamento, a posição e a velocidade de deslocamento das
portas dos elevadores.
O controle de acionamento das portas é realizado através de comandos externos.
Durante o deslocamento do elevador, o módulo controlador operador de porta deve fazer
com que as portas permaneçam fechadas. As portas dos elevadores possuem dispositivos
de seguraça que realizam a leitura de barreiras intermediarias. Quando um módulo
controlador operador de porta aciona o fechamento das portas, este monitora os sinais
lidos pelos dispositivos de segurança. Se esses dispositivos indicarem a existencia de
algum obstáculo entre as mesmas, o módulo controlador operador de porta inverte a
rotação do motor, fazendo com que as portas voltem a se abrir até que esses obstáculos
não sejam mais identificadas, evitando assim acidentes.
Durante o deslocamento das portas, a rotação do motor envia pulsos a serem lidos
pelo módulo controlador operador de porta. Com base nesses pulsos o módulo pode
identificar a posição das portas e controlar a velocidade de deslocamento. Quando o
deslocamento das portas é ativado, a velocidade tende a ser mais elevada, diminuindo a
4
uma determinada distância do ponto final do deslocamento (fechamento total ou abertura
total).
1.2 Justificativa do Tema
A realização dos testes dos módulos operadores de porta é de suma importancia,
visto que o seu mal funcionamento pode gerar graves acidentes, como por exemplo o
esmagamento pela movimentação incorreta das portas, deslocamento do elevador com
portas abertas ou trancamento das mesmas.
O desenvolvimento da giga de testes para esse módulo, garantira a qualidade e o
bom funcionamennto dos módulos vindos de diferentes fornecedores, pois com a giga
desenvolvida serão testados os módulos evitando que sejam instalados com algum defeito
vindo de fábrica. Além da qualidade e do bom funcionamento dos módulos testados, a
giga de teste tornará possivel a realização do teste em diferentes locais, pois por ser
compacta e leve, torna possivel o seu deslocamento, deixando de ser necessário o
deslocamento do módulo para o laboratório de testes da ThyssenKrupp Elevadores,
gerando assim, economia, pois diminuirá o gasto com o transporte dos mesmos.
1.3 Objetivo do Trabalho
Esse trabalho tem como objetivo a elaboração de uma giga de testes automatica,
mais moderna e compacta do que a existente no laboratório de testes da ThyssenKrupp,
visando uma melhor qualidade nos testes realzados e economia, pois como citado no item
1.2, , por ser uma giga de testes compacta e leve, torna possivel o seu deslocamento,
deixando de ser necessário o deslocamento do módulo para o laboratório de testes da
ThyssenKrupp Elevadores, gerando assim, economia, pois diminuirá o gasto com o
transporte dos mesmos.
.
1.4 Delimitações do Trabalho
O presente trabalho se limita à automatização do teste elétrico do módulo
controlador operador de porta, cabendo ao técnico responsavel pelos testes a
responsabilidade da inspeção visual e rastreabilidade do módulo através de seu código de
barras.
5
2 REFERENCIAL TEÓRICO
Neste tópico serão apresentados os conhecimentos teóricos necessários para o
desenvolvimento desde trabalho. Alguns conhecimentos são adquiridos através de
pesquisas em livros, sites da internet ou de materiais fornecidos pelos professores no
decorrer do curso.
2.1 Dispositivos de segurança mais utilizados em portas de elevadores
Todos os dias, o tempo todo, as portas dos elevadores abrem e fecham permitindo
o acesso dos usuários ao seu destino. As portas dos elevadores são elementos essenciais
na funcionalidade e segurança do equipamento, sendo responsáveis em boa parte pela
experiência dos passageiros. Portanto, é imprescindível que as portas estejam em perfeito
estado e funcionamento.
Sendo um sistema complexo, as portas dos elevadores contêm diversos dispositivos
e componentes que asseguram a integridade física dos passageiros e a praticidade no uso
do transporte vertical que são:
a) Barreira Eletrônica: Trata-se de um sistema eletrônico que emite feixes de luz
infravermelha (portanto, invisíveis aos olhos), que impede o fechamento da porta quando
pessoas ou objetos passam ao entrar ou sair da cabina;
Para o caso do módulo controlador operador de porta esse é o sensor monitorado
para detectar qualquer obstrução nas portas.
b) Barreira Mecânica: Presente em elevadores mais antigos, também age interrompendo
o fechamento da porta durante a entrada ou saída de pessoas, porém, diferentemente da
barreira eletrônica, a porta precisa esbarrar no obstáculo para reverter o movimento da
porta;
c) Fechador e Trinco: O fechador é o componente responsável por fazer com que o
fechamento da porta aconteça de forma suave, sem gerar atritos nem ruídos. O trinco, por
sua vez, é o dispositivo que garante que a porta de pavimento permaneça devidamente
trancada durante o funcionamento do elevador;
6
d) Protetor de ilhós: Evita que a porta do equipamento seja aberta por uma pessoa não
autorizada quando a cabina não estiver no andar [1].
2.2 Giga de testes
A giga de testes elaborada nesse trabalho é um testador desenvolvido para
executar manutenções em bancada ou campo de módulos eletrônicos com a finalidade de
facilitar detecção de algum problema no equipamento testado.
2.3 Automação de teste
A palavra automação está diretamente ligada ao controle automático, ou seja, ações
que não dependem da intervenção humana. Este conceito é discutível pois a “mão do
homem” sempre será necessária, pois na sua ausência não seria possível a construção e
implementação dos processos automáticos. Historicamente, o surgimento da automação
está ligado com a mecanização, sendo muito antigo, remontando da época de 3500 e 3200
a.C., com a utilização da roda. O objetivo era sempre o mesmo, o de simplificar o trabalho
do homem, de forma a substituir o esforço braçal por outros meios e mecanismos,
liberando o tempo disponível para outros afazeres, valorizando o tempo útil para as
atividades do intelecto, das artes, lazer ou simplesmente entretenimento (Silveira &
Santos, 1998). Enfim, nos tempos modernos, entende-se por automação qualquer sistema
apoiado em microprocessadores que substitua o trabalho humano [2].
Para a automação do teste do módulo controlador operador de porta serão
necessárias as simulações das entradas antes feitas manualmente, e a leitura das saídas
para cada entrada gerada. Após a geração de pulsos para simulação de deslocamento e
leitura do display de interface com usuário. Estes passos serão explicados mais
detalhadamente no tópico referente a metodologia.
2.4 Diodo Emissor de Luz (LED)
Um LED é um diodo especial capaz de emitir luz. Quando um LED se encontra
diretamente polarizado, os elétrons livres pertencentes ao semicondutor do tipo N
atravessam a junção, eliminando as lacunas existentes no semicondutor do tipo P. Ao
eliminarem as lacunas, descem da banda de condução para a banda de valência liberando
energia. Num diodo convencional, a liberação de energia é manifestada sob a forma de
calor, no caso dos LED, manifesta-se essencialmente pela emissão de luz.
7
O diodo emissor de luz não é composto por silício como o diodo retificador, pois o
silício é opaco. Em vez de silício, utilizam-se outros materiais semicondutores, como
fosforeto de Gálio (GaP), cujo número de fótons de luz emitidos é suficiente para emitir
luz de forma eficiente. O diodo emissor de luz emite luz apenas quando diretamente
polarizado. A cor da luz emitida depende do semicondutor utilizado, assim como dos
materiais dopantes.
Um foto diodo é um diodo sensível a luz, que é utilizado para converter sinais
luminosos em sinais elétricos. O seu princípio de funcionamento baseia-se no fato de a
corrente de saturação variar de forma quase linear com a intensidade luminosa, quando o
diodo se encontra inversamente polarizado [3].
Para a criação do sensor do display LED de 7 segmentos, foi aplicada a propriedade
do fotodiodo sobre um segundo display LED de 7 segmentos e medida as variações de
tensão ocorridas em seus pinos. Com esse teste foi possível verificar que quando
colocados dois displays de frente um ao outro, a incidência de luz emitida pelo primeiro,
é capaz de gerar sinais elétricos no segundo display, possibilitando o seu uso como um
sensor que lê display LED de 7 segmentos.
2.5 Placa STM32 Núcleo-64
A placa STM32 Núcleo-64 fornece uma maneira acessível e flexível para que os
usuários possam experimentar novos conceitos e construir protótipos com os
microcontroladores STM32 no pacote LQFP64, escolhendo a partir das várias
combinações de desempenho, o consumo de energia e a disponibilidade de recursos. O
Arduino ™ suporte de conectividade Uno V3 e cabeçalhos do ST morfo permitem
expandir facilmente a funcionalidade da plataforma de desenvolvimento aberta Núcleo
com uma ampla escolha de shields especializados. A placa STM32 Núcleo não requer
qualquer gravador separado, uma vez que integra o debbugger ST-LINK / V2-1 e
programador. A placa STM32 Núcleo vem com o abrangente software biblioteca HAL
STM32 juntamente com vários exemplos de pacotes de software, bem como acesso direto
à ARM ® mbed ™ [4].
2.6 STM32CubeMX
O STM32CubeMX faz parte da iniciativa original STMicroelectronics STMCube
™ para facilitar a vida dos desenvolvedores, reduzindo o esforço de desenvolvimento,
tempo e custo. STM32Cube cobre todo o portfólio STM32.
8
O STM32CubeMX é uma ferramenta gráfica que permite uma configuração muito
fácil de microcontroladores STM32 e a geração do código C de inicialização
correspondente através de um processo passo a passo.
O primeiro passo consiste em selecionar o microcontrolador STMicroelectronics
STM32, que corresponde ao conjunto de periféricos necessário.
O usuário deve então configurar cada software embutido requerido, graças a um
solucionador de conflito de pinout, um auxiliar de configuração de clock, uma calculadora
de consumo de energia e um utilitário que executa a configuração periférica de MCU
(GPIO, USART, ...) e pilhas de middleware (USB , TCP / IP, ...).
Após a configuração, o usuário lança a geração do código C de inicialização com
base na configuração selecionada e este código estará pronto para ser usado em vários
ambientes de desenvolvimento [5].
3 METODOLOGIA
Neste item serão descritas as etapas necessárias para a execução do trabalho,
utilizando um diagrama em blocos, visto na figura 1. O diagrama indica a ordem a ser
executada e a denomimação de cada uma dessas etapas. A execução de cada etapa é
descrita a partir do item 4, entitulado aplicação da metodologia proposta.
Figura 1 - Diagrama em blocos descrevendo as etapas empregadas na metodologia.
Fonte: Autoria própria
9
3.1 Estudo da placa a ser testada
Para a elaboração de um testador, inicialmente é necessário ter conhecimento do
funcionamento do que será testado, neste caso o módulo controlador operador de porta
do elevador.
3.2 Medições dos pinos de entradas e saídas
Com as localizações dos pinos de entradas e saidas através do esquema elétrico do
módulo a ser testado, é possivel analisar o comportamento de cada pino da placa através
do uso de um osciloscópio e de um multimetro. Essa etapa é essencial para que possam
ser simuladas todas as funções do módulo a ser testado.
3.3 Criação de periféricos e sensores
Como a tensão de alimentação e dos sinais de entrada e saída do módulo controlador
operador de porta são maiores que as suportadas pela placa Núcleo 64, onde está
localizado o microcontrolador responsável pelo teste, torna-se necessária a utilização de
circuitos e sensores que possam realizar a interação entre a placa e o software de teste e
o módulo testado.
3.4 Programação do microcontrolador
Para que possam ser simuladas todas as sequências de entradas do módulo a ser
testado, e lido suas saídas ou dados dos sensores, faz-se necessária a programação do
microcontrolador, contendo nesse programa um código capaz de gerar e ler todas as
sequências e resultados obtidos para cada entrada/saída.
3.5 Teste e análise dos resultados
Como foi citado anteriormente, para que o código de teste seja considerado
eficiente, deve ser capaz de interagir com o hardware testado, de forma a simular
todas as possíveis entradas de sinais do hardware, e interpretar seus sinais de saída,
verificando se o mesmo apresenta as saídas apropriadas para cada entrada
simulada.
Sendo capaz de realizar esse processo, com base nas interpretações dos sinais
lidos, o software deve validar o teste considerando os resultados obtidos, sendo que
esses resultados podem variar entre módulo aprovado ou módulo reprovado.
10
4 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA
Neste item será descrito como foram realizadas todas as etapas necessárias para
a realização do trabalho, seguindo a ordem de execução apresentada no diagrama de
blocos da figura 1 e os resultados obtidos em cada uma dessas etapas.
4.1 Estudo da placa a ser testada
Com a utilização do esquema elétrico do módulo a ser testado, e analisando o seu
funcionamento durante os processos de teste em bancada com o testador já existente, foi
possível entender o seu funcionamento e localizar os pontos de alimentação, entradas e
saídas dos módulos, itens cruciais para o desenvolvimento do testador proposto nesse
trabalho.
O teste de bancada é realizado usando o testador já existente, ilustrado na figura 2,
a seguir, seguindo a seguinte rotina:
1. Ligar o disjuntor. Se os conectores estiverem ligados corretamente, o motor gira no
sentido anti-horário e no módulo MCOP aparece J (piscando).
2. Ligar o interruptor RAP. Neste momento o Motor deve girar no sentido horário e o
módulo MCOP deve permanecer apresentando a letra J (piscando).
3. Desligar RAP. O motor deve voltar a girar no sentido inicial (anti-horário) e continuar
apresentando a letra J piscando.
4. Ligar P24 até que o módulo MCOP apresente a letra A constantemente ligada. Este
passo deve acionar o freio do motor.
5. Desligar P24. O motor deverá permanecer parado e o módulo MCOP continuará
apresentando a letra A constantemente ligada.
6. Ligar a interruptor RAP novamente. Neste passo o motor dará um pulso rápido e depois
reduzirá sua velocidade. No módulo MCOP deverá apresentar o número 7 constante.
7. Desligar RAP. O motor deverá girar no sentido inverso e parar. O módulo MCOP
apresentará a letra A constante.
11
8. Ligar RAP. Mais uma vez o motor dará um pulso rápido e depois ficará lento. No
módulo MCOP aparecerá 7 constante.
9. Ligar P27. Neste passo o motor deve parar e o módulo MCOP apresentará a letra F
constantemente ligada.
10. Desligar RAP e P27 juntos. MCOP voltará a apresentar A constantemente ligado e o
motor permanecerá parado.
Observação: Quando realizar o passo 4 e não aparecer a letra “A” constante.
Reiniciar o processo cuidando para antes de acionar o passo 4, ligar o P27. Desligar o P27
e depois continuar o passo 4. Neste instante aparecerá a letra “A”.
Figura 2 – Testador e módulo controlador operador de porta de elevador
a) Testador de bancada b) Módulo testado
Fonte: Autoria própria
Com base na rotina de teste descrita, e visualizando o comportamento do módulo
durante cada etapa, foi constatado que os botões RAP e P27, correspondem às entradas
manuais realizadas no teste de bancada e que o botão P24 do testador atua diretamente no
freio do motor. Além disso foi possível também observar as variações do display LED 7
segmentos para cada etapa do teste.
O módulo monitora a velocidade e o deslocamento das portas através dos pulsos do
encoder fixado no eixo do motor, lidos pelos pinos do conector CN2 do módulo
controlador operador de porta.
12
4.2 Medições dos pinos de entradas e saídas
O módulo controlador operador de porta possui 6 conectores totalizando 23 pinos
ao todo, sendo especificados a seguir por meio de quadros ou textos descritivos:
Conector CN 1: Usado para programação do módulo controlador operador de porta,
não utilizado durante os testes ou atuação em campo.
Conector CN 2: Corresponde aos dados gerados pelo encoder. Nos pinos desse
conector são lidos os pulsos que indicam o deslocamento das portas. Esse conector possui
4 vias, por onde entram os sinais gerados pelo encoder. Esses sinais foram medidos
atraves do osciloscópio Keysight Infitiivision dso-x-2024a e são apresentados a seguir nas
figuras 3, 4 e 5.
Figura 3: Sinal AD (superior) e sinal AD negado (inferior)
Fonte: Autoria própia
Os sinais AD e AD negado são lidos através dos pinos 1 e 2 do conector CN2.
13
Figura 4: Sinal BD (superior) e sinal BD negado (inferior)
Fonte: Autoria própia
Os sinais BD e BD negado são lidos através dos pinos 3 e 4 do conector CN2.
Para que esses sinais pudessem ser simulados foi necessário saber sua amplitude e
as diferenças dos periodos dos mesmos para deixar a simulação o mais realista possivel.
Para isso foram medidos os sinais AD e BD, não se fazendo necessária a leitura dos
demais, visto que são os mesmos porém negados.
Figura 5: Sinal AD (suprior) e sinal BD (verde)
Fonte: Autoria própria
14
Com base na interpretação da figura 5 foi visto que os sinais AD e BD tratam-se
dos mesmos sinais porém lidos em pinos diferentes, portanto os sinais AD e AD negado,
BD e BD negado podem ser simulados com apenas dois sinais, que são os mesmos
defasados em 180°.
Conector CN 3: Corresponde a alimentação do encoder responsavel por gerar os
pulsos lidos pelo módulo para leitura do movimento das portas. Seus pinos são
apresentados no quadro 1 a seguir.
Quadro 1: Dados dos pinos do conector CN3
Fonte: Autoria própia
Como pode ser visto no quadro 1, os pinos 1 e 2 do conector CN3 não corresponde
a nenhuma entrada ou saida, já os pinos 3 e 4 são referentes a alimentação do encoder.
Essa alimentação é gerada pela próprrio módulo controlador operador de porta.
Conector CN4: O conector CN4 possui 4 vias, nele são lidos os comandos de
entrada no módulo controlador operador de porta, como pode ser visto a seguir no quadro
2.
Quadro 2: Dados dos pinos do conector CN4
Fonte: Autoria própia
Os valores P27 e RAP corresponde as entradas que antes seriam feitas manuais
durante o periodo de teste, ou através de sensores em campo. Para simula-las é necessaria
uma tensão de 24V. As entradas trabalham como entradas digitais, onde 24V corresponde
ao nivel lógico 1(alto) e 0V ao nivel lógico 0 (baixo).
Na útima linha do quadro é possivel ver a máxima corrente medida em cada pino
durante o teste de bancada realizado com a ultilização do multimetro Fluke 289.
Conector CN5: Esse conector é o responsável pelo acionamento do motor de
deslocamento da porta, pois através dele, é modificado os valores lidos pelo inversor de
frequência responsável pelo comportamento do motor CA – Corrente Alternada, utilizado
para movimentar as portas. Nele também é ativado o comando de freio do motor.
A seguir no quadro 3 são apresentados os pinos do conector CN5.
1 2 3 4
- - GND 5V
Pinos do conector CN3
Pino 15 16 17 18
Correspone a: - P27 - RAP
Corrente I(A) 0 0,598mA 0 0,599mA
Pinos do conector CN4
15
Quadro 3: Dados dos pinos do conector CN5
Fonte: Autoria própia
Os pinos de 9 a 12 são ligados diretamentes ao inversor de frequência, sendo de 9
a 11 alimentados com 15Vcc e o pino 12 o GND do inversor. O Pino 13 é a alimentação
do freio, ele é alimentado com 24Vcc da fonte que alimenta o módulo controlador
operador de porta, e o pino 14 é a saída para o freio do motor, quando ativo libera os 24V
do pino 13 para o motor, fazendo com que o mesmo pare de girar.
Na última linha do quadro 3 são apresentadas as correntes máximas medidas nos
pinos com o multimetro.
Conector CN6: Este conector possui 4 vias e é o responsável pela alimentação geral
do modulo controlador operador de porta. A identificação dos pinos e as correntes
máximas consumidas podem ser visto a seguir no quadro 4.
Quadro 4: Dados dos pinos do conector CN6
Fonte: Autoria própia
4.3 Criação de periféricos e sensores
Conforme citado no item 3.3 deste trabalho, a tensão de alimentação e dos sinais de
entrada e saída do módulo controlador operador de porta são maiores que as suportadas
pela placa Núcleo 64, onde está localizado o microcontrolador responsável pelo teste,
tornando-se necessário a utilização de circuitos e sensores que possam realizar a interação
entre a placa e o software de teste e o módulo testado. Portanto, foram projetados 3
circuitos periféricos para efetuar uma adequação destas tensões, sendo eles a fonte de
alimentação da placa Núcleo-64, o circuito de controle das entradas e o circuito para
leitura das saídas do módulo testado.
Pino 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Corresponde a: - - - INV INV INV INV GND INV 24V Freio
Corrente I(A) 0 0 0 9,87mA 10,41mA 9,87mA 9,87mA 0 556mA 72mA
Pinos do conector CN5
Pino 1 2 3 4
Corresponde a: GND 24V - -
Corrente I(A) 0 101,21mA 0 0
Pinos do conector CN6
16
4.3.1 Criação da placa fonte
Os pinos 2 e 13 do módulo controlador operador de porta são alimentados
diretamente a fonte de alimentação 24Vcc.
Para tornar o testador portátil, sem depender da conexão Núcleo-64/computador
para alimentar o processador, foi projetado um circuito com a finalidade de alimentar o
mesmo. O Núcleo-64 ligado a uma fonte externa precisa de uma alimentação de 5Vcc a
12Vcc. Para atender a essa necessidade, levando em consideração as informações
presentes no datasheet do componente [6] foi utilizando o regulador de tensão LM7812,
como pode ser visto no esquema elétrico a seguir:
Figura 6: Fonte de alimentação para o Núcleo - 64
Fonte: Autoria própria
No circuito apresentado acima, os GND’s do circuito estão todos interligados no
pino 1 do conector J1, onde é ligado o GND da fonte de alimentação 24Vcc. No pino 2
do conector J1 é ligado os 24Vcc da fonte, alimentando o LM7812, que regula a tensão
em sua saída Vo (pino 2 do conector J2) em 12Vcc. Assim no conector J2 do circuito da
figura 6, tem-se a tensão de 12Vcc necessária para alimentar o Núcleo-64.
Para garantir que o módulo operador de porta não seja alimentado antes de iniciar
o teste, foi projetado o circuito apresentado na figura 7, que consiste de um driver de
elevação do sinal com isolação óptica.
1
2
J1
CONN-SIL2
1
2
J2
CONN-SIL2
VI1
VO3
GN
D2
U17812
17
Figura 7: Circuito para alimentação 24Vcc dos módulos a serem testados
Fonte: Autoria própria
O funcionamento desse circuito ocorre da seguinte forma: No pino 1 do conector
J3, é lida a tensão de 3,3Vcc oriunda do Núcleo-64 e o pino 1 do conector J4 é conectado
a tensão de 24Vcc da fonte de tensão. Quando o optoacoplador 4N25 recebe a alimentação
de 3,3Vcc faz com que haja condução do coletor para o emissor do seu transistor, fazendo
com que a tensão nos pinos 2, 3 e 4 em J4 seja 0Vcc, e quando recebe 0Vcc, faz com que
a tensão nesses pinos seja de aproximadamente 24Vcc.
Para que esse circuito tenha um bom funcionamento, foi levado em consideração
os dados do datasheet do optoacoplador 4N25 [7].
O cálculo para dimensionamento dos resistores do circuito acima levou em
consideração para o cálculo de R1 que o LED do 4N25 trabalha com uma corrente
máxima de 10mA e uma tensão de 2Vcc e considerou uma corrente coletor-emissor
também de 10mA. Sendo assim tem-se que:
𝑅1 = 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝐿𝐸𝐷
𝐼𝐿𝐸𝐷 (𝑒𝑞. 1)
Onde R1 = Resistor de entrada do 4N25, Vin = 3,3Vcc oriunda do Núcleo-64,
VLED= 2Vcc (tensão de trabalho do LED) e ILED=10mA, corrente do LED. Logo:
𝑅1 = 3,3𝑉𝑐𝑐 − 2𝑉𝑐𝑐
10𝑚𝐴= 130Ω
Como não existe esse valor comercial de resistor, foi utilizado o resistor de 150Ω,
que modificou a corrente no ILED para 8,66mA.
Para o cálculo de R2, foi utilizada a equação 2 a seguir:
1
2
J3
CONN-SIL2
A
K
C
E
B
1
2 4
5
6
U3
4N25
R1
150
R227k
1 2 3 4
J4CONN-SIL4
18
𝑅2 =𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝐶𝐸(𝑠𝑎𝑡)
𝐼𝐶𝐸 (𝑒𝑞. 2)
Onde R2 é o resistor do coletor do 4N25, Vin = 24Vcc, VCE(sat) = 0,1 Vcc e ICE
= 1mA, logo:
𝑅2 = 24𝑉𝑐𝑐 − 0,1𝑉𝑐𝑐
1𝑚𝐴= 23900Ω
O resistor comercial mais próximo desse valor, e que não excede a corrente de 1mA
é o resistor de 27kΩ, que limita a corrente em 0,885mA.
Após o dimensionamento do circuito fonte, foram realizados os testes com
protoboard e elaborada uma placa de circuito impresso apresentada no item 4, intitulado
testes e análise dos resultados. A seguir pode ser visto na figura 8, a simulação de como
deve ficar a placa fonte projetada:
Figura 8: Layout da placa fonte simulada
a) Layout das trilhas b) Localização dos componentes
Fonte: Autoria própria
4.3.2 Criação da placa de controle das entradas
Como citado no item 3.3 da metodologia, o microcontrolador e o módulo a ser
testado trabalham com tensões diferentes. Para poder realizar o acoplamento entre eles,
foi necessária a criação de um circuito periférico (placa de controle). Este circuito é
composto por 5 optoacopladores, que quando recebem sinal vindo dos pinos dos
processadores, atuam nas entradas do módulo a ser testado. A seguir, na figura 9, pode-
19
se ver os circuitos projetados para acionar as entradas de 24Vcc e 15Vcc do módulo
controlador de porta de elevador.
Figura 9: Circuito de acionamento das entradas 24Vcc
Fonte: Autoria própria
Nos pinos 2, 3 e 4 do conector J1, são lidas as tensões de 3,3Vcc oriunda do Núcleo-
64 e nos pinos 2, 3 e 4 do conector J4 é conectado a tensão de 24Vcc da placa projetada
como fonte de tensão. O optoacoplador 4N25 quando recebe a alimentação de 3,3Vcc faz
com que haja condução do coletor para o emissor do seu transistor, fazendo que a tensão
nos pinos J3, J8 e J9 seja aproximadamente 0Vcc, e quando recebe 0Vcc, faz com que a
tensão nesses pinos seja de aproximadamente 24Vcc.
Para que esse circuito funcione adequadamente, foi levado em consideração os
dados do datasheet do optoacoplador 4N25 [7].
Os cálculos para dimensionamento dos resistores do circuito da figura 9, foram
realizados da mesma forma que no circuito da placa fonte. Para os resistores R1, R3 e R5
foram utilizados a mesma equação e dados utilizados para calcular o R1 da fonte (eq.1).
Da mesma forma, para o dimensionamento dos resistores R2, R4 e R6 foram utilizadas a
mesma equação e dados utilizados para calcular o valor de R2 da fonte (eq.2).
A
K
C
E
B
1
2 4
5
6
U1
4N25
R1
130
R227k
A
K
C
E
B
1
2 4
5
6
U2
4N25
R3
150
R427k
A
K
C
E
B
1
2 4
5
6
U3
4N25
R5
150
R627k
1
2
3
4
J1
SIL-100-04
1 2 3 4
J2CONN-SIL4
1
J3
CONN-SIL1
1
J8
CONN-SIL1
1
J9
CONN-SIL1
20
Para gerar as tensões de 15Vcc que alimentam os pinos 8, 9 10 e 11 do conector
CN5 do módulo testado, são utilizados 4 reguladores de tensão 7815, que atuam
recebendo a tensão de 24Vcc da fonte, e liberando para os pinos 3, 4, 5 e 6 do conector
J4 as tensões de 15Vcc. No pino 1 do mesmo conector é a entrada dos 24Vcc da fonte
que alimenta os reguladores e no pino 2 o GND, como pode ser visto a seguir na figura
10.
Figura 10: Ligação dos reguladores de tensão 7815 na placa de controle
Fonte: Autoria própria
Para geração dos pulsos simulados para o conector CN2 do módulo controlador
operador de porta de elevador, foi projetado o circuito da figura 11, onde é utilizada como
tensão de alimentação a própria tensão de 5Vcc gerada pelo módulo a ser testado. Assim
durante essa etapa do teste já poderá ser medido e analisado o valor de tensão gerado
nesse conector e ser visto se está dentro da conformidade. Os pulsos serão gerados através
dos acionamentos dos pinos de entrada e saída do microcontrolador e apresenta o mesmo
comportamento do circuito da figura 10, tendo como diferença os valores de Vin que deve
VI1
VO3
GND
2U47815
1 2 3 4 5 6
J4ARDUINO-SIL6
VI1
VO3
GND
2
U57815
VI1
VO3
GND
2
U67815
VI1
VO3
GND
2
U77815
21
ser utilizado para o dimensionamento dos resistores R8 e R10 (cálculo apresentado no
decorrer do item).
Figura 11: Circuito simulador de pulsos
Fonte: Autoria própria
O circuito da figura 11 apresenta o seguinte funcionamento: Nos pinos 1 e 4 do
conector J5, é ligada a alimentação 5Vcc geradas pelo módulo testado. No pino 1 são
ligados os resistores R8 e R10, utilizados para limitar a corrente no transistor do
optoacoplador. Essa tensão será transformada em pulsos conforme o acionamento das
entradas dos pinos 1 dos optoacopladores U8 e U9. Essas entradas são acionadas através
do microcontrolador que gera os pulsos nos conectores J6 e J7. Os pulsos gerados pelo
microcontrolador são de 3,3Vcc e apresentam defasagem de 180°, assim são simulados
os pulsos AD, BD, AD negado e BD negado. Ainda no pino 4 do conector J6, pode ser
medida a tensão de 5Vcc gerada pelo módulo testado. Os pinos 1 e 3, 2 e 4 do conector
J7, são as saídas dos pulsos simulados para o teste do módulo controlador operador de
porta de elevador.
O cálculo para dimensionamento dos resistores do circuito levou em consideração
para o cálculo de R7 e R9 que o LED do 4N25 trabalha com uma corrente máxima de
10mA e uma tensão de 2Vcc e considerou uma corrente coletor-emissor de 10mA. Sendo
assim temos que:
1234
J5SIL-100-04
A
K
C
E
B
1
2 4
5
6
U8
4N25
R7
150
R85.6k
A
K
C
E
B
1
2 4
5
6
U9
4N25
R9
150
R105.6k
1 2 3 4
J7SIL-100-04
1
J6
CONN-SIL1
1
J10
CONN-SIL1
22
𝑅7 𝑒 𝑅9 = 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝐿𝐸𝐷
𝐼𝐿𝐸𝐷= (𝑒𝑞. 3)
Onde R1 = Resistor de entrada do 4N25, Vin = 3,3Vcc oriunda do Núcleo-64,
VLED= 2Vcc (tensão de trabalho do LED) e ILED=10mA, corrente do LED. Logo:
𝑅7 𝑒 𝑅9 = 3,3𝑉𝑐𝑐 − 2𝑉𝑐𝑐
10𝑚𝐴= 130Ω
Como não existe esse valor comercial de resistor, foi utilizado o resistor de 150Ω,
que modificou a corrente no ILED para 8,66mA.
Para o cálculo de R8 e R10, foi utilizada a equação a seguir:
𝑅8 𝑒 𝑅10 =𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝐶𝐸(𝑠𝑎𝑡)
𝐼𝐶𝐸= (𝑒𝑞. 4)
Onde R2 = Resistor do coletor do 4N25, Vin = 24Vcc, VCE(sat) = 0,1 Vcc e ICE
= 1mA, logo:
𝑅8 𝑒 𝑅10 = 5𝑉𝑐𝑐 − 0,1𝑉𝑐𝑐
1𝑚𝐴= 4900Ω
O resistor comercial mais próximo desse valor, e que não excede a corrente de 1mA
é o resistor de 5,6kΩ, que limita a corrente em 0,87mA.
A seguir pode ser visto na figura 12, a simulação de como deve ficar a placa de
controle projetada:
Figura 12: Layout da placa de controle das entradas simulada
Fonte: Autoria própria
Assim como a placa fonte, a placa de controle também será apresentada no item 4,
intitulado testes e análise dos resultados.
23
4.3.3 Criação da placa de leitura das saídas do módulo testado
Para finalizar os circuitos periféricos, foi projetada uma placa para auxiliar nas
medições das saídas dos módulos testados. Essa placa tem por objetivo rebaixar as tensões
de 24Vcc, 15Vcc e 5Vcc do módulo testado para 3,3Vcc para serem lidas pelo
microcontrolador. Nela também estão presentes os valores gerados pelo sensor de display
projetado para este trabalho.
Para a leitura das tensões 15Vcc foram projetados os circuitos da figura 13, como
pode ser visto a seguir:
Figura 13: Divisores de tensões para leitura dos 15Vcc
Fonte: Autoria própria
O pino 1 do conector J1 deste circuito corresponde ao GND, e os pinos de 2 a 5 do
mesmo conector são as entradas de 15Vcc para leitura. Essa tensão é rebaixada para
aproximadamente 3,3Vcc com a utilização da série resistor + diodo zener, utilizado para
garantir que essa tensão não ultrapasse os 3,3Vcc e consequentemente queime o pino de
entrada/leitura do microcontrolador. Além disso, para cada saída do módulo testado, é
utilizado um LED para demonstração de seu estado.
A seguir é apresentado o cálculo para dimensionamento dos circuitos para rebaixar
as tensões de saída de 15Vcc para 3,3Vcc.
𝑅1 = 𝑉𝑜 − 𝑉𝑑𝑧
𝑖 (𝑒𝑞. 5)
R1680
R3150
D2LED
D11N4728A
R4680
R6150
D3LED
D41N4728A
R7680
R9150
D5LED
D61N4728A
R10680
R12150
D7LED
D81N4728A
1 2 3 4 5
J1CONN-SIL5
1
J2
CONN-SIL1
1
J3
CONN-SIL1
1
J4
CONN-SIL1
1
J5
CONN-SIL1
24
Onde R1 é o resistor de entrada, utilizado para limitar a corrente e não permitir que
Vo chegue diretamente ao diodo zener, Vo = tensão de saída do módulo testado, Vdz =
tensão do diodo zener e i a máxima corrente do circuito. Logo:
𝑅1 = 15𝑉𝑐𝑐 − 3,3𝑉𝑐𝑐
96𝑚𝐴= 121,87Ω
R2 = 121,87Ω, valor comercial utilizado 120Ω.
Como são 4 leituras de 15Vcc que devem ser lidas, foram projetados 4 circuitos
idênticos ao dimensionado anteriormente, logo R1 = R4 = R7 = R10 = 120 Ω.
Para a leitura das tensões de 24Vcc e 5Vcc dos módulos testados foram utilizados
os circuitos apresentados na figura 14.
Figura 14: Divisores de tensão para as leituras de 24Vcc e 5Vcc.
Fonte: Autoria própria
Para o dimensionamento dos resistores de entrada destes circuitos foi utilizada a
equação 6 apresentada anteriormente, obtendo-se os valores apresentados no quadro 5
para cada tensão de entrada.
Quadro 5: Valores de tensões medidas
Fonte: Autoria própria
R13220
R15150
D9LED
R1618
R18150
D11LED
D121N4728A
1
J6CONN-SIL1
1
J7CONN-SIL1
1
J8
CONN-SIL1
1
J9
CONN-SIL1
D101N4728A
Vin= 24Vcc Vin= 5Vcc
R13= 220Ω R16= 18Ω
Vo= 3,3Vcc Vo= 3,3Vcc
25
Como todos os LED’s desse circuito estão em paralelo com os diodos Zeners de
3,3Vcc, o dimensionamento deles ocorreu igualmente aos dos LEDs dos optoacopladores,
obtendo-se assim os mesmos valores de resistores e correntes.
Nessa placa, além dos circuitos de leitura das saídas dos módulos testados, temos
também a leitura do sensor de display, projetado da seguinte forma:
Inicialmente foi testado um display 7 segmentos para verificar se todos os seus
segmentos estavam ok. A seguir na figura 15, pode ser visto o esquema elétrico do circuito
montado para teste.
Figura 15: Circuito montado para teste do display 7 segmentos
Fonte: Autoria própria
Pelo fato de o display escolhido para teste ser do tipo anodo comum, é preciso que
para que seus segmentos acendam, a tensão no pino comum seja maior que nos pinos de
saídas dos segmentos, portanto a parte positiva da fonte foi ligada ao pino comum do
display.
Como os segmentos dos displays são construídos com LED’s é necessário tomar
cuidado com a corrente para que os mesmos não queimem. A corrente necessária para
acender um LED comum é de aproximadamente 10mA. Para limitar essa corrente foram
necessários a utilização dos resistores nos segmentos dos displays, sendo esses,
calculados utilizando a Lei de Ohm demonstrada abaixo.
𝑉 = 𝑅𝑥𝐼 (𝑒𝑞. 8)
Onde:
V: Tensão [V];
R= Resistencia [Ω];
I= Corrente [A]
26
𝑅 =𝑉
𝐼=
5𝑉
10𝑚𝐴= 500Ω
O resistor comercial com o valor mais próximo ao valor calculado utilizado para
realizar o teste foi de 470Ω, limitando a corrente em cada segmento em 10,63 mA.
Para acionamento de cada segmento de forma individual foi utilizada uma chave
dip switch, que quando acionada fecha o circuito e liga o segmento desejado. Com esse
teste foi possível constatar que todos os segmentos do display estavam funcionando.
Como o objetivo do teste é observar o comportamento de um display quando
emitida uma luz sobre os seus segmentos, foi posicionado em cima do display
anteriormente testado um segundo display (display 2), para que nele pudesse ser realizado
os testes.
Utilizando um multímetro digital, ajustado para medir tensão continua, foram
medidas as tensões em todos os seguimentos do display 2 antes que nele fosse emitida a
luminosidade originada do display 1, e foi constatado que sobre eles não havia tensão, ou
seja V= 0Vcc, como pode ser visto no quadro 6.
Quadro 6: Tensão em cada segmento do display 2 quando ausência de iluminação
Fonte: Autoria própria
Após essa medição, foi acionado segmento por segmento do display 1 e medidas
as tensões originadas em cada segmento do display 2 como pode ser visto a seguir no
quadro 7.
Quadro 7: Tensão em cada segmento do display 2 para cada segmento do display 1
ligado
Segmento A B C D E F G Ponto
Tensão (Vcc) 0 0 0 0 0 0 0 0
Tensão em cada segmento do display 2 quando ausencia de iluminação
A B C D E F G Pontos
A 0,47 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,03 0,0001 0,0001
B 0,009 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,1524 0,008 0,0001
C 0,0001 0,0001 0,0003 0,0377 0,1657 0,0001 0,0024 0,0003
D 0,0001 0,0006 0,0006 0,0431 0,3354 0,001 0,0001 0,0789
E 0,0001 0,0001 0,1741 0,0011 0,0002 0,0001 0,0006 0,0488
F 0,054 0,1573 0,0003 0,0001 0,0001 0,0002 0,0008 0,0001
G 0,0001 0,0008 0,0015 0,0001 0,0008 0,0007 0,6979 0,0001
Ponto 0,0001 0,0001 0,0001 0,0638 0,0497 0,0001 0,0001 0,0001
Tensão em cada segmento do display 2 para cada segmento do display 1 ligado
Tensão nos segmentos do display 2 (Vcc)
Segmento do
display 1
ligado
27
Fonte: Autoria própria
Como pode ser visto, quando emitida uma luminosidade sobre algum segmento
do display 2, o mesmo foi capaz de gerar tensão em seus terminais. Sendo essa tensão de
aproximadamente 500mVcc no segmento diretamente iluminado e de 30mVcc nos
iluminados de forma indireta.
Para a leitura dos valores gerados pelo sensor foi montado na placa de leitura das
saídas do módulo testado o circuito apresentado na figura 16.
Figura 16: Circuito para medição dos valores do sensor
Fonte: Autoria própria
Seu funcionamento ocorre da seguinte forma: No conector J10 são ligados os pinos
do sensor, e no conector J11 são ligadas as entradas AD do microprocessador para ler os
valores gerados pelo sensor.
A seguir na figura 17, são apresentadas as fotos da placa simulada, sendo a placa
montada apresentada no item 4, intitulado testes e análise dos resultados.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
J10CONN-SIL10
R19470
R20470
R21470
R22470
R23470
R24470
R27470
R28470
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
J11
CONN-SIL10
28
Figura 17: Layout da placa de leitura das saídas simulada
a) Layout das trilhas b) Localização dos componentes
Fonte: Autoria própria
4.4 Programação do microcontrolador
Para realizar a programação do microcontrolador de forma precisa, foi necessário
antes verificar o comportamento das entradas e saídas do módulo testado, durante cada
etapa da rotina de teste especificada no item 4.1 estudo da placa a ser testada.
Levando em consideração, que as únicas entradas realizadas manualmente no teste
são as denominadas P27 e RAP, localizadas nos pinos 16 e 18 do conector CN.4
respectivamente, foi montado o quadro 7 a seguir, onde é apresentado o estado de cada
pino de entrada e saída do módulo testado, para cada etapa do teste realizada.
Quadro 7: Estado dos pinos de entrada e saída do módulo testados para cada etapa
da rotina de teste.
Fonte: Autoria própria
Onde, 1 = nível lógico alto, 0 = nível lógico baixo e P = existência de pulsos durante
a execução da etapa de teste.
RAP P27 P24 8 9 10 11 12 13 14 16 18 1 2 3 4 3 4
1 0 0 0 1 0 0 1 GND 24V 0 0 0 P P GND 5V P P J PISCANDO
2 1 0 0 1 0 1 0 GND 24V 0 0 1 P P GND 5V P P J PISCANDO
3 0 0 0 1 0 0 1 GND 24V 0 0 0 P P GND 5V P P J PISCANDO
4 0 0 1 1 0 1 1 GND 24V 1 0 0 0 0 GND 5V 0 0 A
5 0 0 0 1 0 1 1 GND 24V 1 0 0 0 0 GND 5V 0 0 A
6 1 0 0 0 1 1 0 GND 24V 0 0 1 P P GND 5V P P 7
7 0 0 0 1 1 1 1 GND 24V 1 0 0 P P GND 5V P P A
8 1 0 0 0 1 1 0 GND 24V 0 0 1 P P GND 5V P P 7
9 1 1 0 1 1 1 1 GND 24V 1 1 1 0 0 GND 5V 0 0 F
10 0 0 0 1 1 1 1 GND 24V 1 0 0 0 0 GND 5V 0 0 A
ETAPA
DO TESTE Display
Estado dos pinos de entrada e saída do módulo testados para cada etapa da rotina de teste
ESTADO DA ENTRADA CN5 CN4 CN3
29
Como os conectores CN.1 e CN.6 são respectivamente os conectores de
programação e alimentação do módulo, e não são alterados durante o teste, não aparecem
no quadro anterior. Assim como os pinos de 4 a 7 do conector CN.5, 15 e 17 de CN.4, e
1 e 2 de CN.2 que não influenciam no teste pois não são ligados a nada.
Para realizar as simulações de entradas do módulo a ser testado, foi necessária a
configuração das portas utilizadas para atuarem como saídas digitais.
Para realizar as leituras das saídas do módulo a ser testado, foi necessária a
configuração das portas utilizadas para atuarem como entradas digitais.
As leituras dos caracteres do display do módulo testado são realizadas através das
portas AC do processador, que com base na leitura do valor de tensão lido, comparando
com um valor configurado durante a programação, identifica quais segmentos do display
estão ligados e quais estão desligados.
O código do programa criado para o teste atua conforme o fluxograma a seguir:
Figura 18: Fluxograma do código de teste
Fonte: Autoria própria
Após a execução do programa de teste, o módulo deverá ser retirado do testador
pelo técnico executor do teste, e identificado como aprovado ou reprovado de acordo com
o resultado apresentado pelo programa.
O resultado do teste é apresentado pelo programa através de um display LCD 16x2
adicionado ao testador projetado para servir de interface com o usuário.
Para a criação do software de teste foi utilizado o programa STM32CubeMX
mencionado no referencial teórico.
30
4.5 Teste e análise dos resultados
Para cada execusão dos processos anterioires foram realzados testes e análizados
os resultados para verificação da funcionalidade do projeto. Sendo eles explicados por
tópicos a seguir.
4.5.1 Resultados medidos para a placa fonte
A placa fonte foi construída com a finalidade de alimentar o Núcleo-64 e através
de um comando do mesmo, permitir que o módulo a ser testado seja energizado.
A seguir na figura 19 pode ser visto a placa fonte montada.
Figura 19: Placa fonte montada
a) Layout das trilhas b) Localização dos componentes
Fonte: Autoria própria
Os testes da mesma foram realizados com o auxilio de uma fonte de tensão CC, e
multimetro. Os resultados obtidos podem ser vistos a seguir no quadro 8.
Quadro 8: Valores de tensões medidos na placa fonte
Fonte: Autoria própria
Para a medição da tensão no conector J4 da placa fonte, foi simulado o
comportamento do mesmo mediante a uma tensão de entrada de 3,3Vcc no conector J3,
simulando assim o acionamento através do microcontrolador, onde, quando no conector
J3 a tensão era 0Vcc, no J4 era 23,89Vcc, e quando no conector J3 a tensão era 3,3Vcc,
ConectorTensão desejada
(Vcc)
Tensão Medida
(Vcc)J2 12 11,46
J4 24 23,89
Tensões medidas na placa fonte
31
no J4 era 0,2 Vcc. O que caracterizou o bom funcionamento deste circuito, visto que
obteve o resultado para o qual foi projetado.
4.5.2 Resultados medidos para a placa de controle das entradas
Para realizar os testes da placa de controle das entradas, também foi necessária a
simulação do acionamento dos pinos 2, 3 e 4 do conector J1, e dos conectores J6 e J10
través do comando gerado pelo microcontrolador, apresentando o mesmo comportamento
do conector J4 da placa fonte. Ou seja, quando os conectores de entrada recebem uma
tensão de 0Vcc, é esperado o nível lógico alto na saída dos circuitos projetados, e quando
os conectores de entrada recebem uma tensão de 3,3Vcc, a saída deve apresentar nível
lógico baixo.
Para a medição do conector J4 dessa placa, foi necessário apenas alimentar o pino
1 do mesmo com 24Vcc e ligar o pino 2 ao GND da fonte de tensão continua.
As tensões medidas para essa placa pode ser visto a seguir no quadro 9:
Quadro 9: Valores de tensões medidas na placa de controle das entradas
Fonte: Autoria própria
Onde os conectores J3, J8 e J9 são utilizados para simular as entradas 24Vcc do
módulo a ser testado, sendo os pinos J4.3 á J4.6 utilizados para simular os 15Vcc antes
gerados pelo inversor de frequência, e o conector J7 utilizado para gerar os pulsos que
atuarão substituindo o motor utilizado no testador já existente.
ConectorTensão desejada
(Vcc)
Tensão Medida
(Vcc)J3 24 23,82
J4.3 15 14,85
J4.4 15 14,93
J4.5 15 14,96
J4.6 15 14,86
J7.1 5 4,9
J7.2 5 4,87
J7.3 5 4,9
J7.4 5 4,87
J8 24 23,84
J9 24 23,91
Tensões medidas na de controle das
entradas
32
Os resultados do quadro anterior validaram a placa para ser utilizada como circuito
periférico, pois comprovou que a mesma estava funcionando de acordo com o esperado
quando projetada.
A seguir na figura 20 pode ser visto a placa controle das entradas construída
Figura 20: Placa de controle das entradas montada
a) Layout das trilhas b) Localização dos componentes
Fonte: Autoria própria
4.5.3 Resultados medidos para a placa de leitura das saídas do módulo testado
Para as medições das tensões na placa de leitura das saídas dos módulos a serem
testados, foi necessário o uso de uma fonte de tensão CC regulável, onde foram ajustadas
as tensões de 15Vcc, 24Vcc e 5Vcc.
Essas tensões foram ligadas aos conectores J1, J6 e J7, e medidas nos pinos de
saída J2, J3, J4, J5, J8 e J9, sendo que nesses pinos, a tensão esperada é de
aproximadamente 3,3Vcc para que possam ser usadas nas entradas do microcontrolador.
A seguir no quadro 10, são apresentadas as tensões medidas.
Quadro 10: Tensões medidas na placa de leitura das saídas do módulo testado.
Fonte: Autoria própria
ConectorTensão desejada
(Vcc)
Tensão Medida
(Vcc)J2 3,3 3,3
J3 3,3 3,3
J4 3,3 3,3
J5 3,3 3,3
J8 3,3 3,3
J9 3,3 3,3
Tensões medidas na placa de leitura das
saídas do módulo testado
33
Assim como nas demais placas, os resultados do quadro anterior validaram a placa
para ser utilizada como circuito periférico, pois comprovou que a mesma estava
funcionando de acordo com o esperado quando projetada.
A seguir na figura 21, são apresentadas as fotos da placa montada.
Figura 21: Placa de leitura das saídas montada
a) Layout das trilhas b) Localização dos componentes
Fonte: Autoria própria Fonte: Autoria própria
Após as medições e testes com as placas que atuam como circuitos periféricos, as
mesmas foram ligadas ao Núcleo-64 e realizados testes com o módulo operador de porta
de elevador para validar seu funcionamento.
Para isso foram utilizados 10 (dez) módulos para serem testados e foi constatado que
todos os testes efetuados apresentaram resultados idênticos para cada módulo testado no
testador de bancada utilizado atualmente.
A seguir é apresentado o protótipo montado com a placa a ser testada.
Figura 22: Testador finalizado
Fonte: Autoria própria
34
5 CONCLUSÃO
O desenvolvimento deste trabalho de conclusão possibilitou a elaboração de um
testador capaz de realizar o teste de módulos controladores de porta de elevador da
ThyssenKruppp Elevadores, tendo como resultado um protótipo que atende as
especificações necessárias para analisar e validar os resultados dos módulos testados.
Utilizando conhecimentos interdisciplinares adquiridos no decorrer do curso,
foram interpretados o funcionamento e os sinais do módulo a ser testado, realizado a
programação de um microcontrolador para automatização do teste e criado circuitos
periféricos para realizar a interação entre microcontrolador e módulo testado.
O objetivo desse trabalho foi alcançado de forma satisfatória, pois com ele foi
possível a automatização do teste do módulo operador de porta de elevador, diminuindo
a possibilidade de falhas humanas nesse processo, garantindo assim uma melhor
qualidade no teste destes módulos. Além disso a giga de teste projetada, se tornou uma
versão mais moderna e compacta do que o testador utilizado atualmente, possibilitando
que a mesma seja deslocada para diversos locais, podendo assim gerar impactos
econômicos, deixando de gastar com o deslocamento dos módulos para o laboratório de
testes, pois com a mesma, os testes podem ser realizados direto em campo, garantindo
assim que apenas os módulos que apresentarem defeito sejam substituídos.
35
6 REFERÊNCIAS
[1] Consiste Elevadores. Disponível em:
<http://www.consisteelevadores.com.br/2012/04/conheca-os-componentes-de-
seguranca-presentes-nas-portas-dos-elevadores/> Acesso em 13.set.2017.
[2] Campus Virtual. Disponível em:
<http://campusvirtual.edu.uy/archivos/mecanica-
general/CURSO%20BINACIONAL%20URUGUAY-
BRASIL%202011/PLC/Apostila%20de%20Automacao%20Industrial.pdf> Acesso em:
13.set.2017
[3] Análise de circuitos e dispositivos eletrônicos
AMARAL, Acácio Manuel Raposo; Análise de circuitos e dispositivos eletrônicos.
Ed.Publindustria, Edioes Técnicas, Lda, 2013. 275 p.
[4] Núcleo 64
<http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/user_manual/98/2e/fa/4b/
e0/82/43/b7/DM00105823.pdf/files/DM00105823.pdf/jcr:content/translations/en.DM00
105823.pdf> Acesso em 17.out.2017
[5] STMCube MX
<https://translate.google.com.br/translate?hl=pt-
BR&sl=en&u=http://www.st.com/en/development-
tools/stm32cubemx.html&prev=search> Acesso em 17.out.2017
[6] Datasheet do regulador de tensão 7812
<http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/85508/ETC/LM7812.html> Acesso
em 23.out.2017
[7] Datasheet do optoacoplador 4n25
<http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/30830/TOSHIBA/4N25.html> Acesso
em 25.out.2017