Projeto Final
Projeto individual
- Documentar uma obra-prima de projeto final que integre o conjunto de unidades estudadas, respondendo: O que ele faz? Quem já fez o quê antes? O que você projetou? Que materiais e componentes foram usados? De onde vieram? Quanto custaram? Que peças e sistemas foram feitos? Que processos foram usados? Que perguntas foram respondidas? O que funcionou? O que não funcionou? Como foi avaliado? Quais são as implicações?
- Preparar um slide-resumo e um vídeo de um minuto mostrando a concepção, a construção e o funcionamento do projeto. O seu projeto deve incorporar design 2D e 3D, processos de fabricação aditivos e subtrativos, design e produção eletrônica, interfaceamento e programação de microcontrolador embarcado, integração de sistemas e acabamento.
- Sempre que possível, você deve fazer, e não comprar, as peças do seu projeto. Os projetos podem ser individuais ou em conjunto, mas precisam mostrar domínio individual das habilidades e funcionar de forma independente. Apresente o seu projeto final, os exercícios semanais e de grupo e a documentação.
Resultados de aprendizagem:
- Criar o seu próprio design integrado
- Demonstrar capacidade de modelagem 2D e 3D aplicada aos seus próprios designs
- Escolher e aplicar técnicas aditivas e subtrativas adequadas
- Demonstrar competência no design, na fabricação e na programação da sua própria placa de microcontrolador fabricada por você, incluindo um dispositivo de entrada e um de saída
Você fez isto?
- Fez o seu slide: 1920 x 1080 pixels com o seu nome, o nome do projeto, o nome do Fab Lab, uma foto/render/esboço do projeto e uma breve descrição do que o projeto é/faz
- Fez um vídeo de ~1 minuto (10MB/1080p) em que você explica o seu projeto
- Fez uma página separada de Projeto Final que resume brevemente o seu projeto
- Incluiu a BOM (lista de materiais) do seu projeto
- Colocou links desta página para todas as semanas em que trabalhou no projeto final
- Colocou links para o seu presentation.png e presentation.mp4
- Incluiu todos os seus arquivos de design originais no arquivo (2D e 3D, arquivos da placa e código). Nada de hospedagem externa dos arquivos do projeto final; converse com o seu instrutor sobre o tamanho dos arquivos
- Incluiu a licença que escolheu
- Deu crédito ao trabalho feito por outras pessoas
Slide de apresentação
Vídeo de apresentação
Diagrama de ligações
Aqui está o diagrama geral do sistema inteiro.
Links
Página de resumo do projeto final
Todos os arquivos
O que você projetou?
- Página do projeto no GitLab Fabcloud, com a placa, a caixa e o firmware.
- Firmware
- Arquivos da placa
- Caixa
O que ele faz?
O meu projeto final é um controlador de sistema de irrigação. Ele me deixa programar as irrigações por zona e horário, e também mostra a umidade e a temperatura. A placa tem pinos extras para expansão.
Quem já fez o quê antes?
Existem várias empresas que vendem sistemas controladores de irrigação.
No site do Alibaba dá para ver muitas opções, com uma faixa de preço quase infinita, e de recursos também.
JOGIN FRANCIS fez uma válvula automática muito legal para automação de irrigação, que com certeza poderia somar ao meu projeto, mas por enquanto vou me concentrar mais na interface e no controlador e usar válvulas comerciais.
João Milheiro também fez um sistema de irrigação. Ele usa o sistema para controlar o ambiente de um kit de cultivo de cogumelos.
O que você projetou?
Projetei a placa, que tem no centro um ESP32, relés para acionar vários equipamentos, como válvulas solenoides e uma bomba, e um sensor.
Também projetei a caixa à prova d'água e uma vedação.
Por fim, projetei a interface web para permitir a conectividade e a operação do sistema.
Não projetei válvulas, sensores, atuadores nem fontes de alimentação. Esses foram itens comerciais que integrei ao meu projeto final.
Que materiais e componentes foram usados?
De onde vieram?
Quanto custaram?
Para responder às perguntas acima, fiz uma planilha.
| Materiais e componentes | Finalidade | Origem | Links | Quantidade | Preço unitário | Custo total |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MDF Forescolor | para a caixa | Estoque do Fablab | forescolor.com | 90000mm2 (30 × 30 cm) | $0.000027/mm2 | $2.43 |
| Silicone | para a vedação | Estoque do Fablab | 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 Fablab | amazon.es | 50ml | $0.01/ml | $0.60 |
| Total | $5.42 |
Placa eletrônica
| Valor | Encapsulamento | Descrição | Links de compra | Quantidade | Preço unitário | Custo 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 |
| Diode | 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 |
| Screw Clamp | 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 peças e sistemas foram feitos?
- A caixa
- A placa
- A vedação
Que processos foram usados?
- Eletrônica
- Design eletrônico, projetando a placa no Eagle.
- Produção eletrônica, fresando a placa.
- Depurando a placa
- Interface web, comunicação com o C++ usando JSON e o próprio programa embarcado em C++
- Gravando o firmware
- Código de rede
- Caixa
- Finalização
Que perguntas foram respondidas?
Como fazer uma interface web que se comunique bem com o C++? Usei a biblioteca ArduinoJson, que serializava e desserializava a comunicação entre o HTML, o JavaScript e o C++.
Como acertar a hora e não perdê-la quando falta energia? Isso ainda é um desafio a resolver, porque não estou totalmente satisfeito com o jeito como o sistema marca a hora. Hoje ele depende muito da bateria em caso de falta de energia.
O que funcionou? O que não funcionou?
O firmware já está funcionando há 3 meses, irrigando as minhas plantas. O que não me deixa muito satisfeito é que, se a bateria acabar, como ele fica num lugar remoto, a gente precisa levar um hotspot para ele se conectar automaticamente à Internet e pegar a hora da Internet.
Não tive tempo de criar uma rotina de segurança para verificar a corrente da bomba. A placa tem os componentes, mas o software ainda não foi desenvolvido.
Como foi avaliado?
Os meus objetivos com o projeto final eram ter um controlador de irrigação na minha Fab Farm e, ao mesmo tempo, aprender programação e eletrônica.
Vamos ver as minhas perguntas de avaliação:
- Consigo me conectar pelo celular à interface web do controlador de irrigação?
Sim
- Consigo ver os horários programados e as zonas de irrigação pela interface web?
Sim
- Consigo mudar o horário e a duração pela interface web?
Sim
- Ele mostra a umidade e a temperatura?
Sim
- Ele irriga as plantas de acordo com a programação?
Sim
- Um agricultor consegue instalar/operar o sistema sem muito conhecimento técnico?
Sim e não. Não acredito que uma pessoa sem conhecimento técnico consiga instalar, mas qualquer um consegue operar.
- Ele vai melhorar a vida de um pequeno agricultor/apaixonado por plantas, reduzindo, com um custo relativamente baixo, o tempo gasto regando as plantas?
Sim! Melhorou a minha! A gente não precisa mais ir regar as plantas como antes, tendo que abrir e fechar válvulas umas 8 vezes por dia.
- Melhorei minhas habilidades em C++ fazendo este projeto?
Sim, agora tenho muito mais confiança programando em C++.
- Melhorei minhas habilidades de design eletrônico fazendo este projeto?
Sim, sinto que posso partir para muitos outros projetos de eletrônica.
- O que eu mudaria na próxima placa?
O regulador MCP1700 fornece até 250 mA, e o ESP32 pode puxar uns 500 mA em picos curtos quando o Wi-Fi transmite, o que pode reiniciar a placa. Da próxima vez eu usaria um regulador de 500 mA ou mais, como o AP2112 ou o AMS1117.
Semanas em que trabalhei no projeto final
Programação de Interfaces e Aplicações
Licença
Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual (Attribution-NonCommercial-ShareAlike).
arquivo da licençaAgradecimentos
Quero agradecer ao meu instrutor local, Luis Carvão, por todas as dicas e pelo tempo dedicado a me ajudar a terminar este projeto e o curso da Fab Academy.
Também quero agradecer ao meu amigo Jeff Knight pelas aulas de C++ durante um dia e uma madrugada que ele passou me ajudando a implementar a biblioteca ArduinoJson no meu projeto.
O Jeff também contribuiu com os seguintes commits no firmware, aqui:
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