Aplicações e Implicações
Projeto individual
- Propor uma obra-prima de projeto final que junte as várias unidades do curso. Seu projeto deve incluir: design 2D e 3D, processos de fabricação aditiva e subtrativa, design e produção de eletrônica, interface e programação de microcontroladores, integração de sistemas e acabamento (packaging)
- Sempre que possível, você deve fazer em vez de comprar as partes do seu projeto. Os projetos podem ser individuais ou em conjunto, mas precisam mostrar domínio individual das habilidades e funcionar de forma independente.
Resultados de aprendizagem:
- Definir o escopo de um projeto
- Desenvolver um plano de projeto
Você respondeu às seguintes perguntas:
- o que ele vai fazer?
- quem já fez o quê antes?
- o que você vai projetar?
- que materiais e componentes serão usados?
- de onde eles vão vir?
- quanto eles vão custar?
- que partes e sistemas serão feitos?
- que processos serão usados?
- que perguntas precisam ser respondidas?
- como ele vai ser avaliado?
O que ele vai fazer?
Em 6 de junho de 2020, decidi mudar meu projeto final de novo!
Atualização do diário do projeto aqui.
Eu precisava ter a irrigação funcionando na fazenda. Não precisava de mais galinhas agora, então mudei de novo. Isso não quer dizer que desisti da chocadeira de ovos. Só quer dizer que talvez eu tenha DOIS projetos finais :-). Bom, talvez não. A realidade é que vou focar na irrigação; minhas árvores frutíferas precisam de água, e a estufa também. Preciso muito disso agora e preciso que funcione bem, o que faz a mudança valer muito a pena.
Então, nada de galinhas! SIM, ÁGUA! Talvez galinhas também.
Respondendo de forma clara: meu projeto final vai ser um sistema de irrigação. Ele vai me deixar programar irrigações por zona e horário e também vai mostrar umidade e temperatura. A placa vai ter pinos extras para expansão e vai ficar dentro de uma caixa à prova d'água.
Fiz alguns esboços:
Quem já fez o quê antes?
Várias empresas vendem sistemas controladores de irrigação.
No site do Alibaba, dá para ver muitas opções, com uma variedade quase infinita de preços e também de recursos.
JOGIN FRANCIS fez uma válvula automática muito legal para automação de irrigação que com certeza daria para adicionar ao meu projeto, mas por enquanto vou focar mais na interface e no controlador e usar válvulas comerciais.
João Milheiro também fez um sistema de irrigação, que ele usa para controlar o ambiente de um kit de cultivo de cogumelos.
O que você vai projetar?
Vou projetar a placa, que vai ter um ESP32 no centro e relés para acionar diferentes válvulas solenoides, uma bomba e um sensor.
Também vou projetar a caixa à prova d'água e uma vedação (gasket).
Por fim, vou projetar a interface web, que permite a conexão e a operação do sistema.
Não vou projetar válvulas, sensores, atuadores nem fontes de alimentação; tudo isso vai ser item comercial que vou integrar ao meu projeto final.
Que materiais e componentes serão usados?
De onde eles vão vir?
Quanto eles vão custar?
Para responder às perguntas acima, fiz uma planilha.
| Materiais e componentes | Para quê | De onde vêm | Links | Qtd | Preço unitário | Preço total |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MDF Forescolor | para a caixa | Estoque do Fab Lab | forescolor.com | 90000mm2 (30 × 30 cm) | $0.000027/mm2 | $2.43 |
| Silicone | para a vedação | estoque do Fab Lab | amazon.es | 50g | $0.05/gram | $2.39 |
| Resina epóxi | para impermeabilizar ainda mais o interior da caixa e ajudar na difusão da luz dos LEDs | estoque do Fab Lab | amazon.es | 50ml | $0.01/ml | $0.60 |
| Total | $5.42 |
Placa eletrônica
| Valor | Encapsulamento | Descrição | De onde vêm (links) | Qtd | Preço unitário | Preço total |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Placa virgem | Proto Board Copper Clad FR1, Single Sided, 1 oz. 5.00" x 4.00" (127.0mm x 101.6mm) | digikey.com | 1 | $2.44 | $2.44 | |
| FTDI-SMD-HEADER | 1X06SMD | CONN HEADER R/A 6POS 2.54MM | digikey.com | 1 | $0.18 | $0.18 |
| 22-23-2021 | 22-23-2021 | CONN HEADER VERT 2POS 2.54MM | digikey.com | 1 | $0.17 | $0.17 |
| header2x6 | 2X03 | CONN HEADER VERT 6POS 2.54MM | digikey.com | 2 | $0.48 | $0.96 |
| SWITCH | SWITCH TACTILE SPST-NO 50MA 12V | SWITCH TACTILE SPST-NO 50MA 12V | digikey.com | 2 | $0.20 | $0.40 |
| 0.1uF | C1206FAB | CAP CER 0.1UF 50V X7R 1206 | digikey.com | 2 | $0.11 | $0.22 |
| 100uF | C1206FAB | CAP CER 100UF 10V X5R 1206 | digikey.com | 1 | $1.49 | $1.49 |
| 15pf | C1206FAB | CAP CER 15PF 50V 1206 | digikey.com | 2 | $0.19 | $0.38 |
| 1nF | C1206FAB | CAP CER 1206 1NF 250V X7R 10% | digikey.com | 1 | $0.27 | $0.27 |
| ESP32-WROOM-32 (16MB) | ESP-WROOM-32 | WIFI MODULE 128MBITS SPI FLASH | digikey.com | 1 | $4.50 | $4.50 |
| LED | LED1206 | Standard LEDs - SMD 1206 Blue | eu.mouser.com | 7 | $1.45 | $10.15 |
| 100ohm | R1206 | RES SMD 100 OHM 1% 1/4W 1206 | digikey.com | 5 | $0.57 | $2.85 |
| 10k | R1206 | RES SMD 10K OHM 1% 1/4W 1206 | digikey.com | 3 | $0.57 | $1.71 |
| 1.2Mohm | R1206 | RES SMD 1.2M OHM 5% 1/4W 1206 | digikey.com | 1 | $0.10 | $0.10 |
| 1.5Mohm | R1206 | RES SMD 1.5M OHM 1% 1/4W 1206 | digikey.com | 1 | $0.18 | $0.18 |
| 150ohm | R1206 | RES SMD 150 OHM 5% 1/4W 1206 | digikey.com | 2 | $0.10 | $0.20 |
| 1K | R1206 | RES SMD 1K OHM 1% 1/4W 1206 | digikey.com | 4 | $0.57 | $2.28 |
| 220ohm | R1206 | RES SMD 220 OHM 1% 1/4W 1206 | digikey.com | 4 | $0.10 | $0.40 |
| SRD-05VDC-SL-C | RELAY_SRD-05VDC-SL-C | SRD-5VDC-SL-C 5 Pin PCB Type | banggood.com | 4 | $1.99 | $7.96 |
| ACS712 | SO08 | SENSOR CURRENT HALL 20A AC/DC | digikey.com | 1 | $2.32 | $2.32 |
| Diodo | SOD123 | DIODE GEN PURP 100V 200MA SOD123 | digikey.com | 4 | $0.13 | $0.52 |
| EL817(S)(D)(TU)-V | SOIC254P1030X460-4N | OPTOISOLTR 5KV TRANSISTOR 4-DIP | digikey.com | 4 | $0.18 | $0.72 |
| BCX70SMD | SOT23 | TRANS NPN 45V 0.1A SOT23 | digikey.com | 4 | $0.19 | $0.76 |
| MCP1700T-3302E/TT | SOT95P237X112-3N | IC REG LINEAR 3.3V 250MA SOT23-3 | digikey.com | 1 | $0.37 | $0.37 |
| TEMP-HUM-SENSOR-DHT22 | TEMP-HUM-SENSOR-DHT22 | SENSOR HUMID/TEMP 5V DTL 5% MOD | digikey.com | 1 | $5.00 | $5.00 |
| Borne de parafuso | W237-102 | WAGO SCREW CLAMP | aliexpress.com | 4 | $0.10 | $0.40 |
| ECS-.327-12.5-13X | XTAL_ECS-.327-12.5-13X | CRYSTAL 32.7680KHZ 12.5PF TH | digikey.com | 1 | $0.24 | $0.24 |
| Total | $47.17 |
Que partes e sistemas serão feitos?
Vou fazer a caixa, a placa e também a vedação.
Que processos serão usados?
- Placa
- Design eletrônico: projetar a placa no Eagle.
- Produção eletrônica: fresar a placa.
- Interface web: comunicação com o C++ usando JSON, e o próprio programa embarcado em C++.
- Caixa
- Design 3D: projetar a caixa da placa em si.
- Fresagem/produção: produzir a caixa da placa na CNC.
- Projetar e moldar uma vedação, usando cera para o molde e silicone para a vedação.
Que perguntas precisam ser respondidas?
Como faço uma interface web que converse bem com o C++? Talvez usando o protocolo JSON?
Como acerto a hora e evito que ela se perca quando falta energia?
Como ele vai ser avaliado?
Acho que, para avaliar meu projeto, é preciso rever meus objetivos. Meus objetivos com o projeto final eram ter um controlador de irrigação na minha fabfarm e, ao mesmo tempo, aprender programação e eletrônica.
As perguntas abaixo devem permitir avaliar o sucesso do meu projeto final:
- Consigo conectar na interface web do controlador de irrigação pelo celular?
- Consigo ver os horários programados e as zonas de irrigação pela interface web?
- Consigo mudar horário e duração pela interface web?
- Ele mostra umidade e temperatura?
- Ele irriga as plantas de acordo com a programação?
- Um agricultor consegue instalar/operar o sistema sem muito conhecimento técnico?
- Ele vai melhorar a vida de um pequeno agricultor/apaixonado por plantas, reduzindo, com um custo relativamente baixo, o tempo que ele precisa gastar regando?
- Melhorei minhas habilidades em C++ fazendo este projeto?
- Melhorei minhas habilidades de design eletrônico fazendo este projeto?
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