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Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza
GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO
Etec “JORGE STREET”
TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM
MECATRÔNICA
Isaura – Máquina de Solda
André Wada Gromann,
Fabio Martins Peres,
Guilherme Carvalhaes Ayala,
Lucas Malheiro Verginassi,
Renan de Andrade Gimenez,
Tiago Bugan Debs,
Vitor Fonseca de Souza,
Vitor Mateus dos Reis Martins Duarte
Professor(es) Orientador(es):
Eduardo Cesar e
Nubas Custódio
São Caetano do Sul / SP
2011
[Isaura – Máquina de Solda]
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como pré-requisito para
obtenção do Diploma de Técnico em
mecatrônica.
São Caetano do Sul / SP
2011
Dedicatória:
Ao longo desses três anos, enfrentamos
diversas dificuldades, por muitas vezes
pensamos em desistir, mas sempre eles
estavam do nosso lado. Por isso dedicamos
esse trabalho á nossos familiares que tanto nos
apoiaram, e que deram forças para continuar e
concluir o curso de técnico em mecatrônica.
AGRADECIMENTOS
Inicialmente agradecemos a Deus, sem ele não estaríamos aqui. Em especial aos
professores Nubas e Eduardo que nos orientaram para realização do nosso projeto,
e a todos os outros membros da ETEC Jorge Street que colaboraram conosco.
RESUMO
A máquina de solda Isaura tem como objetivo revolucionar o mercado de soldas em
placas de circuito impresso (PCI). Aumentando a segurança, produtividade e
qualidade desse tipo trabalho.
Palavras-chave: Segurança, Produtividade e Qualidade.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Barra de estanho dentro do cadinho de solda...........................................10
Figura 2 - Pinagem do microcontrolador....................................................................19
Figura 3 - Croqui vista três dimensões.......................................................................28
Figura 4 - Croqui vista lateral.....................................................................................28
Figura 5 - Croqui vista frontal.....................................................................................29
Figura 6 - Croqui vista superior..................................................................................29
Figura 7 - Mesa antes da reforma..............................................................................39
Figura 8 - Projeto de acabamento da mesa...............................................................40
Figura 9 - Chapas dobradas na forma de trilhos........................................................41
Figura 10 - Furação dos trilhos...................................................................................41
Figura 11 - Trilhos instalados na mesa......................................................................42
Figura 12 - Trava de fixação dos atuadores...............................................................43
Figura 13 - Atuadores fixados a trave........................................................................44
Figura 14 - Estrutura dos atuadores fixada a mesa...................................................44
Figura 15 - Cremalheira..............................................................................................45
Figura 16 - Caixa dos disjuntores utilizados na máquina...........................................46
Figura 17 - Montagem da caixa de comandos...........................................................47
Figura 18 - Circuitos eletrônicos.................................................................................47
Figura 19 - Microcontolador........................................................................................48
Figura 20 - Motor DC..................................................................................................49
Figura 21 - Válvula pneumática..................................................................................50
Figura 22 - Atuador pneumático.................................................................................51
Figura 23 - Cadinho de solda ....................................................................................52
Figura 24 - Caixa de comandos.................................................................................53
Sumário
INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 9
CAPÍTULO 1 – DESCRIÇÃO DO PROJETO .......................................................... 11
1.1 - Tema e delimitação.................................................................................11
1.2 - Objetivos..................................................................................................11
1.3 - Justificativa..............................................................................................11
1.4 - Descrição da operação............................................................................12
1.4.1 - Processo Antigo.........................................................................12
1.4.2 - Processo Futuro.........................................................................12
1.5 - Descrição do funcionamento...................................................................13
CAPÍTULO 2 – PLANEJAMENTO DO PROJETO ................................................... 14
2.1 - Parte elétrica/eletrônica/eletropneumática..............................................14
2.1.1 - Entradas e Saídas.....................................................................14
2.1.2 - Diagrama em Blocos..................................................................15
2.1.3 - Esquemas Eletrônicos...............................................................15
2.1.3 - Previsão de Componentes/Tecnologias....................................18
2.1.4 - Previsão de Custos ...................................................................20
2.2 - Parte lógica..............................................................................................20
2.2.1 - Fluxograma do Processo...........................................................20
2.2.2 - Programação do Microcontrolador 8051....................................24
2.3 - Parte Mecânica........................................................................................28
2.3.1 - Croqui........................................................................................28
2.3.2 - FMEA.........................................................................................29
2.3.3 - Gráfico de Produtividade...........................................................31
2.3.2 - Previsão de Custos....................................................................33
CAPÍTULO 3 – DESENVOLVIMENTO DO PROJETO ............................................. 34
3.1 - Diário de bordo.........................................................................................34
3.2 - Montagem da máquina............................................................................39
3.2.1 - Montagem da mesa...................................................................39
3.2.2 - Montagem dos trilhos.................................................................40
3.2.3 - Montagem do suporte do cadinho.............................................42
3.2.4 - Instalação dos atuadores...........................................................43
3.2.5 - Instalação da cremalheira..........................................................45
3.3 - Desenvolvimento eletrônico....................................................................46
3.3.1 - Descrição do funcionamento eletrônico.....................................46
3.3.2 - Característica do motor..............................................................48
3.3.3 - Característica da válvula pneumática........................................49
3.3.5 - Característica dos atuadores.....................................................50
3.3.6 - Característica do cadinho..........................................................51
3.3.7 - Montagem da caixa de comandos.............................................52
CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DOS CUSTOS ................................................................ 54
6.1 - Análise de custos da máquina.................................................................54
6.1.1 - Análise de custos das matérias primas.....................................54
6.1.2 - Análise de custos da mão de obra.............................................55
6.1.3 - Análise de custos geral..............................................................55
CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 56
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 57
ANEXOS ................................................................................................................... 59
9
Introdução
Primeiramente iremos nos apresentar:
Somos do 3º FI, primeiro integrado de mecatrônica na volta do sistema de
ensino a ETEC. Nosso projeto é a máquina de solda Isaura.
André Wada,
Fabio Martins,
Guilherme Ayala,
Lucas Malheiro,
Renan de Andrade,
Tiago Bugan,
Vitor Souza e
Vitor Mateus Duarte.
Ao longo do ano conseguimos firmar algumas parcerias importantes, iremos
citá-las a seguir:
Marcio Auto Vidros
RSA Service
Dialsat
Kaeser
E Serralheria Gob.
Obedecendo as regras do Brainstorming chegamos na parte final de escolha
do projeto a três opções:
Controlador de acesso:
Iria controlar o acesso das pessoas a cadeiras em locais onde é necessário
pagar ingresso.
Motivo de não ser escolhido: Dificuldade de implantação.
Camiseta de led:
Seria uma camiseta de proteção ao ciclista, tentando reduzir o número de
mortes dos mesmos no trânsito.
Motivo de não ser escolhido: Simplicidade de realização.
Máquina de solda:
10
Máquina para soldar placas de circuito impresso, com mais facilidade,
produtividade e segurança.
Motivo de ser escolhido: Ser o projeto que melhor se encaixa na habilitação
de técnico em mecatrônica.
Para pode optar com certeza por essa opção, fizemos algumas pesquisas
sobre o possível sucesso do projeto.
Visitamos uma empresa que realiza diariamente e manualmente a solda de
placas de circuito impresso, e descobrimos que esse tipo de processo é perigoso por
conta da alta temperatura do estanho, além da baixa produtividade e qualidade.
Figura 1 - Barra de estanho dentro do cadinho de solda.
11
CAPÍTULO 1 – DESCRIÇÃO DO PROJETO
1.1 - Tema e delimitação.
Nosso trabalho de conclusão de curso enquadra-se na área de mecatrônica,
no subgrupo máquinas automatizadas.
O que pretendemos projetar é uma máquina que ira realizar todo o processo
de solda em placas de circuito impresso, restando ao operador só colocar as placas
com os componentes, apertar um botão e depois retirar as placas no final do
processo.
1.2 - Objetivos
Pretendemos realizar esse projeto para melhorar a soldagem de placas de
circuito impresso. Conforme demonstrado nas pesquisas, o processo manual de
soldagem dessas placas é pouco prático, não prezando a segurança e qualidade.
Por modo de que a automação desse tipo de processo iria revolucionar
completamente o mesmo.
Além dos objetivos pessoais de aprimoramento das técnicas mecatrônicas
aprendidas em sala de aula, esse projeto talvez seja a melhor chance de fixar as
matérias que precisaremos para podermos pertencer ao seleto grupo de bons
profissionais da área.
1.3 - Justificativa
O projeto que escolhemos consegue integrar todas as áreas da mecatrônica,
contendo parte elétrica, parte eletrônica, parte pneumática, parte mecânica e parte
de programação. Assim temos a oportunidade de rever conceitos importantes do
curso de técnico em mecatrônica. O projeto por ser complexo e envolver todas as
partes da mecatrônica vem nos obrigar a aprender a trabalhar em grupo e dividir
tarefas, e por seus custos serem altos, temos que aprender a lidar com as finanças.
Nossas maiores motivações são a complexidade e a utilidade do projeto,
complexidade porque quanto mais difícil mais motivação precisa para realizar o
projeto e utilidade por vermos o quanto esse projeto pode melhorar o processo de
soldagem de PCI nas empresas.
12
1.4 – Descrição da operação
1.4.1 – Processo Antigo
Antigamente na empresa Buzinas Araponga, as soldas de placas de circuito
impresso, eram realizadas manualmente.
Eram destinados dois funcionários só para soldar as placas, era um processo
extremamente demorado, caro, inseguro e com pouca qualidade.
Primeiramente colocava-se os componentes em seus devidos lugares, em
seguida lubrificava-se as trilhas e ligava-se o cadinho de solda.
Depois pegava-se um pinça especial e mergulhava-se um placa por vez no
cadinho de solda.
Tudo isso feito em uma linha de produção.
1.4.2 – Processo Futuro
Com a máquina que projetamos, o processo que antes era feito manualmente
agora será automatizado.
Com essa medida esse processo ficará muito mais barato, seguro, qualificado
e produtivo, dobrando o número de placas soldadas por vez.
Precisará de apenas um funcionário, para colocar os componentes no seu
devido lugar, lubrificar as trilhas, apertar um botão e por final retirar as placas.
Pode se perceber que ficará muito mais ágil a linha de produção da empresa,
aumentando lucros financeiros.
1.5 – Descrição do funcionamento
O processo se inicia com o acionamento do botão, após seu acionamento é
enviado um pulso para o microcontrolador que irá acionar o motor ligado á uma
cremalheira.
A cremalheira irá deslocar uma haste movendo as placas a serem soldadas
até o acionamento da primeira barreira ótica.
Depois do pulso gerado pela barreira ótica o motor irá parar, e os dois
atuadores serão acionados movendo o elevador com as placas para baixo, dentro
do cadinho de solda, um temporizador depois de 5 segundos irá trazer de volta os
dois atuadores que no final irão bater em uma chave fim de curso e desligando os
atuadores e ligando o motor novamente.
13
O motor irá levar as placas soldadas até o fim da mesa para serem retiradas,
batendo em uma barreira ótica que ira acionar a volta do mesmo, no final irá bater
em uma chave fim de curso que desligará o sistema.
14
CAPÍTULO 2 – PLANEJAMENTO DO PROJETO
2.1 - Parte elétrica/eletrônica/eletropneumática:
2.1.1 - Entradas e Saídas
Entradas:
P3.1 – Botão iniciar
P3.2 - Barreira ótica 1
P3.3 – Chave fim de curso/ atuadores
P3.4 - Chave fim de curso/ motor
P3.5 - Barreira ótica 2
Saídas:
P0.0 – Motor/ ida
P0.1 – Motor/ volta
P0.2 – Atuador 1/ ida
P0.3 – Atuador 1/ volta
P0.4 - Atuador 2/ ida
P0.5 – Atuador 2/ volta
P1.2 – Led verde
P1.3 – Led amarelo
P1.4 – Led vermelho
15
2.1.2 - Diagrama em Blocos
2.1.3 – Esquemas Eletrônicos
Bloco 1 – Microcontrolador 8051
Ident.
C1
C2
C3 e C4
CI1
R1
R2
TP1
X1
CN1
CN2
Descrição
Capacitor eletrolítico - 10 uF x 16 V
Capacitor cerâmico - 100 nF
Capacitor cerâmico - 33 pF
Microcontrolador - AT 89C52
Resistor de carbono - 8k2 ohms x 1/4 W
Resistor de carbono - 1k ohms x 1/4 W
Terminal para ponto de teste - 1 via - macho
Cristal - 12 MHz
Conector molex - grande - 2 vias - macho
Conector molex - pequeno - 2 vias - macho
16
Bloco 2 – Interface de potência com relé
Ident.
D1
LED
RELÉ
Q1
R1 a R3
CN1
CN2
CN3
Descrição
Diodo retificador - 1N 4004 ou 1N4007
3mm - vermelho, verde ou amarelo
Relé - 12 VDC - 1 contato reversível
Transistor de sinal - BC 547 ou BC 548 - NPN
Conector KRE - 3 vias
17
Bloco 3 – Barreira ótica
Ident.
LED
R1
R2
R3, R4
R5
Q1
CN1
CN2 a CN4
RX
TX
Descrição
3 mm - vermelho
Resistor de carbono - 180 ohms x 1/4 W
Resistor de carbono - 10k ohms x 1/4 W
Transistor de sinal - BC 547 ou BC 548 - NPN
Fototransistor infravermelho - PHFT 580 transp. - 5mm
LED infravermelho - PHIV 590 azul - 5 mm
18
2.1.4 - Pesquisa de Componentes/Tecnologias
O Intel 8051 faz parte de uma popular família de microcontroladores de
8 bits lançada pela Intel em 1977. É conhecido por sua facilidade de programação,
em linguagem assembly graças ao seu poderoso conjunto de instruções. É tido
como o microcontrolador mais popular do mundo, pois existem milhares de
aplicações para o mesmo, e existem pelo menos dois mil fabricantes produzindo
variantes e clones do modelo. Atualmente possui diversos modelos clones sendo
produzidos por empresas diversas à Intel. Por ser um microcontrolador CISC,
oferece um conjunto de instruções muito vasto que permite executar desde um
simples programa que faz piscar um LED até um programa de controle de acesso
controlado por rede
O 8051 possui uma memória ROM que faz parte da arquitetura interna
do chip, na qual será armazenado exclusivamente o programa que a CPU executará,
não os dados, pois esses serão gravados em outra memória (RAM), que pode ser
interna ou externa. A memória ROM tem a característica de poder ser gravada
apenas uma vez, em geral, na fábrica. Este fato inviabiliza que os projetistas utilizem
o8051 em sua bancada. Para realizar projetos, normalmente utiliza-se o 8031 que
não possui esta memória interna de programa (ROM), somente a de dados (RAM).
Neste caso o programa é gravado numa memória externa muito conhecida e barata
chamada EPROM e a gravação é feita por um equipamento também popular,
chamado gravador de EPROM. Além disso, pode-se utilizar, uma RAM estática com
excelente resultado, pois com ela, é possível criar o programa num computador
pessoal e enviá-lo ao microcontrolador através de um cabo serial, sem a
necessidade de qualquer outro equipamento auxiliar.
Uma outra versão (8751) também pode ser utilizada para desenvolvimento de
projetos por apresentar uma EPROM como memória de programa integrada ao chip.
Atualmente esta versão ja está praticamente preterida por versões que apresentam
memória FLASH, por exemplo o 8252. Mas enfim, se o leitor compreender o
funcionamento básico do 8031, estará formando conhecimento didático para operar
todos os membros desta família, sejam do fabricante original ou dos clones.
8051
O 8051 é o microcontrolador mais usado atualmente. É um dispositivo
simples, mas de grande aplicação. Podemos encontrá-lo em circuitos lógicos que
atuam na área da automação industrial, rádios, telefones celulares, microondas e
etc. Fabricado pela Intel, o 8051 mostra-se como uma solução de baixo custo e
facilidade de uso. Sua programação é feita em Assembly, e tem dois modos de
funcionamento: 1) Modo Mínimo: onde são usados somente os recursos internos,
19
não havendo a necessidade de outros componentes externos, possibilitando o uso
das quatro portas para controle de I/O. 2) Modo Expandido: onde as memórias ROM
e RAM são expandidas usando-se CIs externos. Mas tem a desvantagem de perder
duas de suas portas para comunicação com as memórias externas.
Figura 2 - Pinagem do microcontrolador
Características

20 Portas de I/O bidirecionais endereçáveis por bit

1 Canal serial UART com interrupção e 3 modos de operação

2 Timers/Contadores de 8/16 bit com 4 modos de operação cada um

5 Entradas de interrupção com arquitetura nesting

128+128 bytes de memória RAM interna, sendo apenas 128 bytes de uso
geral

8 Kbytes de memória PROM interna (desabilitáveis)

Até 64Kbytes de memória RAM externa (não compartilhada)

Até 64Kbytes de memória ROM externa (não compartilhada)

Pino de saída de oscilador de meia onda (1/4 do clock)
20

Clock de 1 a 120Mhz

8 bancos de registradores

Arquitetura CISC
2.1.4 - Previsão de Custos
Quantidade
1
2
3
1
2
1
1
1
4
6m
Produto
Micro controlador
Barreira ótica
Led
Fonte de alimentação
Atuador pneumático
Compressor de ar
Botão NA
Botão NF
Interface de Potência
Fios de Alimentação
Preço
R$ 59,00
R$ 12,00
R$ 1,00
R$ 70,00
R$ 60,00
R$ 175,00
R$ 1,00
R$ 1,00
R$ 10,00
R$ 1,00
2.2 - Parte Lógica:
2.2.1 - Fluxograma do Processo
Preço Total
R$ 59,00
R$ 24,00
R$ 3,00
R$ 70,00
R$ 120,00
R$ 175,00
R$ 1,00
R$ 1,00
R$ 40,00
R$ 6,00
R$ 499,00
21
inicio
B
N
Botão
on
S
Ida do motor
N
BO1
on
S
N
0,5s
S
Motor off
Volta do motor
22
N
1s
S
Motor off
Atuador desce
N
5s
S
Atuador sobe
N
FC1
on
S
Ida do motor
23
N
BO2
on
S
Inc r0
Motor off
Volta do motor
N
FC2 on
S
Motor off
S
R0 > 5
S
R0 >
10
N
N
24
LED1 on
LED2 on
LED3 on
O
O
B
2.2.2 – Programação do Microcontrolador 8051
INICIO:
MOV P0, #00001000B ; APAGAR SAIDAS
MOV P1, #11011011B; APAGAR ENTRADAS
INICIO1:
JB P1.1, $ ; VERIFICAR CHAVE
JNB P1.1, $
SETB P0.0 ; LIGAR IDA DO MOTOR
JNB P1.2,$ ; VERIFICAR A BO1
MOV TMOD, #10H ; CONTA TEMPO 1
TEMPO1:
MOV TH1, #HIGH(15535)
MOV TL1, #LOW(15535)
SETB TR1;
JNB TF1,$
CLR TR1
CLR TF1
INC
R2
CJNE R2, #20, TEMPO1 ; COMPARAR PARA CONTAR 1 S
MOV R2, #00H ; ZERAR O CONTADOR
CLR P0.0 ; DESLIGAR MOTOR
25
SETB P0.2
TEMPO2:
SETB TR1;
JNB TF1,$
CLR TR1
CLR TF1
INC
R2
CJNE R2, #30, TEMPO2 ; COMPARAR PARA CONTAR 1,5 S
CLR P0.2 ; DESLIGAR VOLTA DO MOTOR
CLR P0.3
SETB P0.1 ;IDA DO ATUADOR
MOV TMOD, #10H
VOLTA:
SETB TR1;
JNB TF1,$
CLR TR1
CLR TF1
INC
R0
CJNE R0, #100, VOLTA
MOV R0, #00H
CLR P0.1
SETB P0.3 ; VOLTA DO ATUADOR
JB P1.3,$ ; VERIFICA CHAVE FIM DE CURSO
SETB P0.0 ; LIGA A IDA DO MOTOR
JNB P1.5, $ ; VERIFICA BO2
CLR P0.0 ; PARA IDA DO MOTOR
SETB P0.2 ; ACIONA VOLTA DO MOTOR
INC R3
CJNE R3, #3, ACENDER
JB P1.4,$ ; VERICAR CHAVE FIM DE CURSO 2
26
CLR P0.2
SJMP INICIO2
INICIO2:JB P1.1, $
JNB P1.1, $
SETB P0.0
JNB P1.2,$
TEMPO3:
SETB TR1;
JNB TF1,$
CLR TR1
CLR TF1
INC
R2
CJNE R2, #20, TEMPO3 ; COMPARAR PARA CONTAR 1 S
CLR P0.0
SETB P0.2
TEMPO4:
SETB TR1;
JNB TF1,$
CLR TR1
CLR TF1
INC
R2
CJNE R2, #30, TEMPO4 ; COMPARAR PARA CONTAR 1,5 S
CLR P0.2 ; DESLIGAR VOLTA DO MOTOR
SETB P0.1 ;IDA DO ATUADOR
MOV TMOD, #10H
VOLTA2:
SETB TR1;
JNB TF1,$
27
CLR TR1
CLR TF1
INC
R0
CJNE R0, #100, VOLTA2
MOV R0, #00H ; ZERA PORTE P0
CLR P0.1 ; APAGA IDA ATUADOR
SETB P0.3 ; LIGA VOLTA ATUADOR
JB P1.3,$ ; VERIFICA CHAVE FIM DE CURSO
SETB P0.0 ; LIGA MOTOR
JNB P1.5, $ ; VERIFICA BARREIRA OTICA
CLR P0.0 ; APAGA IDA DO MOTOR
SETB P0.2 ; LIGA VOLTA DO MOTOR
INC R4 ; INCREMENTA REGISTRADOR
CJNE R4, #5,ACENDER1 ; COMPARA REGISTRADOR
MOV R4, #00H ; APAGA REGISTRADOR
SETB P0.5 ; LIGA LED
SETB P0.7 ; LIGA LED
SJMP REVOLTA1
ACENDER: SETB P0.4
SJMP REVOLTA
ACENDER1: SETB P0.6
SJMP REVOLTA1
REVOLTA: JB P1.4,$
CLR P0.2
LJMP INICIO1
REVOLTA1: JB P1.4,$
CLR P0.2
LJMP INICIO2
REVOLTA2: JB P1.4,$
CLR P0.2
LJMP INICIO
END
28
2.3 - Parte Mecânica:
2.3.1 – Croqui
Figura 3 - Croqui vista três dimensões.
Figura 4 - Croqui vista lateral.
29
Figura 5 - Croqui vista frontal.
Figura 6 - Croqui vista superior.
2.3.2 – FMEA
30
31
2.3.3 – Gráfico de Produtividade
32
33
2.3.4 - Previsão de Custos
Quantidade Produto
Preço
Preço Total
2
Rolamentos
R$ 12,00 R$ 24,00
1
Caixa Disjuntores
R$ 9,00
1
Motor DC
R$ 24,00 R$ 24,00
3
Barras de alumínio
R$ 7,00
6
Chapas de inox
R$ 11,50 R$ 70,00
2
Chapas para suporte R$ 25,00 R$ 50,00
50
Parafusos
R$ 0,50
R$ 25,00
1
Caixa de comando
R$ 9,00
R$ 9,00
8
Apoio dos trilhos
R$ 4,00
R$ 32,00
R$ 9,00
R$ 21,00
R$ 264
34
CAPÍTULO 3 – DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
3.1 – Diário de bordo
 5 de março - Brainstorming (Escolha de três projetos).
Autores: Todo Grupo.

12
de
março
–
Brainstorming
(Escolha
do
projeto
que
desenvolveremos).
Autores: Todo o Grupo.
 16 de março – Pesquisa de tecnologias para realização do projeto.
Autores: Guilherme Ayala, Vitor Souza e Vitor Mateus.

19 de março – Início do escopo do projeto (Diagrama em blocos e
fluxograma do processo).
Autores: André Wada e Lucas Malheiro.
 26 de março: Início da realização da monografia.
Autor: Fabio Martins.
 2 de abril: Início da realização da apresentação de slides.
Autores: André Wada e Vitor Souza.
 4 de abril: Realização da monografia.
 4 de abril: Pesquisa de tecnologias mecânicas ( Parafusos de fixação).
Autores: Guilherme Ayala e Renan Andrade.
 16 de abril: Pesquisa de preço nas ruas.
Autores: Vitor Mateus e Vitor Souza.
 16 de abril: Pesquisa sobre o sucesso do projeto.
Autores: Guilherme Ayala e Vitor Souza.

26 de abril: Pesquisa dos componentes eletrônicos.
Autores: André Wada, Lucas Malheiro e Tiago Bugan.

5 de maio: Compra de matérias eletrônicos e mecânicos.
Autores: Vitor Souza e Vitor Mateus.

6 de maio: Realização dos croquis e desenhos mecânicos.
Autores: Guilherme Ayala, Renan de Andrade e Vitor Souza.

7 de maio: Realização da monografia.
35

21 de maio: Início da realização da parte eletrônica (solda de alguns
componentes).

26 de maio: Início da parte mecânica (corte da mesa).
Autores: Guilherme Ayala, Renan Andrade e Vitor Souza.

16 de junho: Realização da monografia.

23 de junho: Compra de matérias para o projeto.

23 de junho: Busca de parcerias.
 4 de julho: Solda de componentes eletrônicos.

4 de julho: Início do projeto da parte elétrica.
Autor: Vitor Mateus e Tiago Bugan.

18 de julho: Reunião para saber andamento do projeto.
Autores: Todo o Grupo.

24 de julho: Início da parte de programação do projeto.
Autor: Lucas Malheiro.

31 de julho: Realização da monografia.

1 de agosto: Busca de parcerias.

6 de agosto: Realização da parte mecânica (corte da mesa).
Autores: Guilherme Ayala, Renan Andrade e Vitor Souza.

11 de agosto: Realização da parte eletrônica (Solda de componentes).
Autores: André Wada e Tiago Bugan.

11 de agosto: Realização da parte de programação.
Autores: Lucas Malheiro e Vitor Mateus.

13 de agosto: Realização da monografia.
 18 de agosto: Compra de matérias para o projeto.
36

18 de agosto: Busca de parcerias.

20 de agosto: Término do projeto da parte elétrica.
Autor: Vitor Mateus e Tiago Bugan.

20 de agosto: Término do fluxograma do projeto.
Autor: André Wada.

22 de agosto: Término da parte de programação do projeto.

27 de agosto: Solda de componentes eletrônicos.

27 de agosto: Realização da monografia.

05 de setembro: Pintura da mesa.
Autor: Renan Andrade.

8 de setembro: Realização da caixa de botões.
Autor: Vitor Mateus.

10 de setembro: Solda de componentes eletrônicos.
Autor André Wada e Tiago Bugan.

14 de setembro: Compra das chapas usadas nos trilhos.
Autor: Vitor Souza.
 14 de setembro: Compra da cremalheira.

17 de setembro: Realização da monografia.

26 de setembro: Início das dobras das chapas usadas nos trilhos.
Autores: Guilherme Ayala e Vitor Souza.

29 de setembro: Término das dobras das chapas usadas nos trilhos.
Autores: Renan Andrade e Vitor Souza.
 1 de outubro: Início da furação das chapas usadas nos trilhos.
Autores: Lucas Malheiro, Renan de Andrade e Vitor Souza.
 8 de outubro: Furação do apoio dos atuadores.
Autores: Guilherme Ayala, Renan de Andrade e Vitor Souza.

16 de outubro: Término da furação das chapas usadas nos trilhos.
37
Autor: Vitor Souza.
 22 de outubro: Início do revestimento da mesa.
Autores: André Wada, Lucas Malheiro, Renan de Andrade e Vitor
Souza.
 23 de outubro: Compra de material mecânico.

23 de outubro: Realização da monografia.
 24 de outubro: Dimensionamento do apoio dos trilhos.
Autor: Vitor Souza.

25 de outubro: Início da realização do apoio dos trilhos.
Autores: Guilherme Ayala e Renan de Andrade.

26 de outubro: Realização do apoio dos trilhos.
 27 de outubro: Término do apoio dos trilhos.

28 de outubro: Dimensionamento do apoio do cadinho.
Autores: Lucas Malheiro, Vitor Souza e Vitor Mateus.

29 de outubro: Início da realização do apoio do cadinho.

30 de outubro: Término da realização do apoio do cadinho.
Autores Guilherme Ayala e Renan de Andrade.
 30 de outubro: Realização da monografia.
Autores Fabio Martins.

31 de outubro: Realização da apresentação de slides.
Autores: Tiago Bugan e Vitor Mateus.
 01 de novembro: Realização do banner.
Autores: André Wada, Tiago Bugan e Vitor Mateus.
 05 de novembro: Realização da apresentação de slides.
Autores: Tiago Bugan e Vitor Mateus.
 06 de novembro: Dimensionamento do comprimento da cremalheira.
Autores: Lucas Malheiro, Vitor Souza e Vitor Mateus.

7 de novembro: Compra de material elétrico.
38
Autores: Vitor Mateus.

8 de novembro: Instalação da cremalheira.
Autores: André Wada, Guilherme Ayala, Renan de Andrade e Tiago
Bugan.
 8 de novembro: Realização da Monografia.
Autores: Fabio Martins.

9 de novembro: Colocação do projeto no micro controlador.
 10 de novembro – Início da realização da instalação elétrica da
máquina.

11 de novembro – Término da realização da instalação elétrica da
máquina.

12 de novembro – Realização da monografia.

12 de novembro – Compra dos materiais de acabamento para a
máquina.
 13 de novembro – Realização do acabamento e conclusão da máquina.
Autores: Lucas Malheiro e Vitor Souza.
 23 de novembro – Compra do banner.

24 de novembro - Término da monografia.
 Autor: Fabio Martins.
 25 de novembro – Conclusão da apresentação de slides.
Autores: Todo o grupo.

25 de novembro – Testes finais na máquina.
Autores: Todo o grupo.
39
3.2 – Montagem da máquina
3.2.1 – Montagem da mesa
A mesa que iremos usar para a construção da máquina de solda Isaura é uma
mesa reciclada. Pegamos uma mesa antiga usada por uma turma de 2003, seu
estado de conservação era ruim, mas ainda tinha uma boa sustentação.
Figura 7 – Mesa no inicio da reforma.
Primeiramente cortamos seus pés, e instalamos rodinhas para facilitar a
locomoção da mesma, depois instalamos parafusos na frontal e lateral da mesa para
uma melhor sustentação.
40
Figura 8 - Projeto de acabamento da mesa.
A mesa possuía algumas estruturas que não iríamos utilizar por isso
precisamos retirá-las, para depois fazer um furo para a introdução do cadinho de
solda. E por fim para melhorar a estética da mesa, pintamos e colocamos estruturas
de PVC por cima.
3.2.2 – Montagem dos trilhos
Para realização dos trilhos utilizamos chapas de 1,5mm, primeiro pegamos
uma chapa de largura e comprimento maior, depois cortamos em seis pedaços
menores de acordo com as nossas necessidades.
41
Figura 9 - Chapas dobradas na forma de trilhos.
Dois de 110x220, dois de 110x110 e o dois de 110x90. Para dar forma ao
trilho precisaríamos dobrar as chapas, e esse serviço foi feito na empresa de um
amigo do grupo que ajudou na realização do serviço, cedendo sua dobradeira
gratuitamente.
Figura 10 - Furação dos trilhos.
42
Depois unimos os trilhos que tinham o mesmo diâmetro para que eles não se
separassem a hora que fosse instalada a cremalheira.
Figura 11 – Trilhos instalados na mesa.
Por fim instalamos apoios em formato de mão francesa nas laterais dos trilhos
para que os mesmos pudessem ser fixados a mesa.
3.2.3 – Montagem do suporte do cadinho
Para poder utilizar o cadinho de solda no nosso projeto necessitávamos de
um suporte para o apoio do mesmo, e esse problema foi resolvido com um projeto
de suporte aerodinamicamente possível para a situação da mesa.
Fixado por parafusos em baixo da mesa e feito de inox, o suporte agüenta a
alta temperatura do cadinho e consegue suportar o peso além de ser especialmente
projetado para ficar milimetricamente entre o cadinho e o elevador.
43
3.2.4 – Instalação dos atuadores
Figura 12 - Trava de fixação dos atuadores.
Para instalar os atuadores no elevador, precisamos construir um suporte em
forma de trava que ficasse fixado a mesa.
E para a fixação dessa trave à mesa, utilizamos quatro mãos francesas.
44
Figura 13 - Atuadores fixados a trave.
Por sua vez os atuadores ficariam presos entre o suporte e o elevador dos
trilhos, fazendo com que o movimento do elevador seja controlado pelos atuadores.
Figura 14 - Estrutura dos atuadores fixada à mesa.
45
Por fim instalamos apoios em forma de L para fixar a estrutura à mesa.
3.2.5 – Instalação da cremalheira
Para poder realizar o movimento das placas dentro dos trilhos, precisamos de
uma cremalheira que por sua vez é movida por um motor de 12 volts.
Para poder instalar o motor conectado com a cremalheira através de um
sistema elétrico de movimento de vidros automotivos.
Figura 15 – Cremalheira
Utilizamos esse sistema em nosso projeto, conectando uma haste de alumínio
na ponta da cremalheira para que o sistema pudesse empurrar as placas e depois
voltar para a forma inicial.
46
3.3 – Desenvolvimento eletrônico
3.3.1 – Descrição do funcionamento eletrônico
A máquina funcionará automaticamente a partir do acionamento de um botão,
esse botão gerará um pulso que acionará o sistema central de controle representado
por um microcontrolador 8051.
Figura 16 - Caixa dos disjuntores utilizados na máquina.
Por sua vez o microcontrolador terá de acionar a ida do motor (M1) até que
seja acionada a primeira barreira ótica (BO1), que gerará um pulso para que o motor
(M1) seja desligado e os dois atuadores (A1) e (A2) sejam ligados.
47
Figura 17 - Montagem da caixa de comandos.
Os atuadores (A1) e (A2) terão temporizadores, que depois de cinco
segundos irão gerar um pulso para que os atuadores (A1) e (A2) voltem para o
início. Uma chave fim de curso (FC1) ficará incumbida de mandar um sinal para que
o motor (M1) seja acionado novamente para ir até a última barreira ótica (BO2).
Figura 19 - Circuitos eletrônicos.
48
Os atuadores (A1) e (A2) terão temporizadores, que depois de cinco
segundos irão gerar um pulso para que os atuadores (A1) e (A2) voltem para o
início. Uma Chave fim de curso (FC1) ficará incumbida de mandar um sinal para que
o motor (M1) seja acionado novamente para ir até a última barreira ótica (BO2).
Figura 18 – Microcontolador.
Esta irá acionar a volta do motor (M1), e quando chegar de novo ao início
uma chave fim de curso (FC2) será acionada para decretar o final do processo.
3.3.2 – Características do motor
Fabricante: Chevrolet
Modelo: Máquina de vidro elétrico
Tensão: 12 Volts
Corrente: 3,5 A
Potência: 42 Watts
49
Figura 20 – Motor DC
3.3.3 – Características da válvula pneumática
Fabricante: Werk-Schott
Modelo: 5/2 vias
Série: N18.000
Tensão: 24 Volts
Corrente: 125 mA
Potência: 3 Watts
50
Figura 21 – Válvula pneumática
3.3.4 – Características dos atuadores
Fabricante: Festo
Modelo: Duplo Ação
Série: DSNU-PPS
Pressão: 5 Bar
Dimensões: 16 mm por 25 mm
Avanço: 25 mm
51
Figura 22 – Atuador pneumático
3.3.5 – Características do Cadinho
Fabricante: Hikari
Modelo: CT-52TN
Série: 780
Tensão: 220 Volts
Corrente: 8 A
Potência: 1800 Watts
52
Figura 23 - Cadinho de solda.
3.3.4 – Montagem da caixa de comandos
Para a montagem da caixa de comando utilizamos as chapas que usualmente
servem para a elaboração da fonte de alimentação.
Dobramos as mesmas com as medidas utilizadas na fonte de alimentação,
mas para diferenciar fizemos outros furos e encapamos com papel contact para um
melhor acabamento.
Por último instalamos os componentes necessários para transformá-la em
uma caixa de comandos.
53
Figura 24 - Caixa de comandos.
54
CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DE CUSTOS
6.1 – Análise de custos da máquina
6.1.1 – Análise de custos das matérias primas
Quantidade Produto
Preço
Preço Total
1
Microcontrolador
R$ 59,00
R$ 59,00
2
Barreira Ótica
R$ 12,00
R$ 24,00
2
Chave Fim de Curso
R$ 3,00
R$ 6,00
6m
Fio de Alimentação
R$ 1,00
R$ 6,00
4
Interface de Potência
R$ 10,00
R$ 40,00
1
Botão NA
R$ 1,00
R$ 1,00
1
Botão NF
R$ 1,00
R$ 1,00
3
Led
R$ 1,00
R$ 3,00
1
Fonte de Alimentação
R$ 70,00
R$ 70,00
2
Atuador Pneumático
R$ 60,00
R$ 120,00
2
Conexão T
R$ 5,00
R$ 5,00
4m
Mangueira Pneumática R$ 3,50
1
Compressor de Ar
6m
Revestimentos de PVC R$ 10,00
R$ 60,00
2
Rolamentos
R$ 12,00
R$ 24,00
1
Caixa de Disjuntores
R$ 9,00
R$ 9,00
2
Disjuntores
R$ 9,00
R$ 18,00
1
Motor DC
R$ 24,00
R$ 24,00
3
Barras de Alumínio
R$ 7,00
R$ 21,00
6
Chapa de Inox
R$ 11,50
R$ 70,00
50
Parafusos
R$ 0,50
R$ 25,00
1
Caixa de Comando
R$ 9,00
R$ 9,00
1
Caixa de Circuitos
R$ 9,00
R$ 9,00
8
Apoio dos Trilhos
R$ 4,00
R$ 32,00
1
Cadinho
R$ 980,00 R$ 980,00
1
Cremalheira
R$ 75,00
R$ 14,00
R$ 175,00 R$ 175,00
R$ 75,00
R$ 1880,00
55
6.1.2 – Análise de custos da mão de obra
Nome
Função
Horas
Trabalhadas
Custo da
Hora
Preço
Total
André
Eletricista
38 Horas
R$ 16,00
R$ 608,00
Fabio
Monografista
30 Horas
R$ 13,00
R$ 390,00
Guilherme
Projetista
46 Horas
R$ 20,00
R$ 920,00
Lucas
Técnico
Eletrônico
44 Horas
R$ 19,00
R$ 836,00
Renan
Mecânico
34 Horas
R$ 16,00
R$ 544,00
Tiago
Mecânico
34 Horas
R$ 16,00
R$ 544,00
Vitor
Projetista
50 Horas
R$ 20,00
R$ 999,00
Vitor
Mateus
Supervisor Geral
40 Horas
R$ 23,00
R$ 890,00
R$
5732,00
6.1.3 – Análise de custos geral
Matéria Prima
R$ 1880,00
Mão de Obra
R$ 5732,00
Preço Total
R$ 7612,00
56
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O aprendizado adquirido ao longo do desenvolvimento do projeto foi muito
grande, encontramos muitos obstáculos pelo caminho e quase sempre a alternativa
para resolvê-los precisava ser encontrada em um breve período de tempo.
Elaborar um projeto com a máquina de solda Isaura é uma tarefa muito
complicada e por esse motivo precisa de um grupo. Talvez trabalhar em grupo seja a
principal dificuldade encontrada no início por nós, não é muito fácil encontrar um
líder que saiba delegar tarefas e que tenha postura adequada para cobrar
resultados.
Com tempo se aprende com os erros e fica mais fácil trabalhar, mas mesmo
com as devidas delegações de tarefas, com a união do grupo e dedicação dos
componentes se encontra muitos problemas a serem resolvidos.
Com muito trabalho, dedicação e criativi1dade, é possível resolver os
problemas enfrentados pelo grupo, e poder desfrutar do conhecimento adquirido por
meses de trabalho que serão levados como bagagem para toda uma vida
profissional.
57
REFERÊNCIAS
Livros:
ALEX Cardoso, FERNANDO Julio de Oliveira, KLEBER Pineres Moreira, MARCELO
Bernades, RICARDO Lima Alves, ROBSON Angelo Benine e RODRIGO Pereira
Silva, Monografia Fresa Speed, São Caetano do Sul: Técnico em Mecatrônica,
2007.
ALEXANDRE Capelli, Mecatrônica industrial, Editora Saber, São Paulo, 2002
DENYS Emílio Capion Nicolosi, Microcontrolador 8051: detalhado, Editora Érica,
São Paulo, 2007.
EDUARDO Cesar Alves Cruz, SALOMÃO Choueri Jr, Eletrônica Aplicada, Editora
Érica, São Paulo, 2011.
NICHOLAS Lima Pess, RODRIGO de Almeida Schmidt e RODRIGO Veríssimo da
Silva, Monografia Fishfood, São Caetano do Sul, Técnico em Automação Industrial.
2010.
NOBERTO Nery, Instalações Elétricas – Princípios e Aplicações, Editora Érica,
São Paulo, 2011.
SARTIS Melconian, Mecânica técnica e resistência dos materiais, Editora Érica,
São Paulo, 1994.
Sites:
www.jorgestreet.com.br\dtcc.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador
http://pt.scribd.com/doc/50983920/BARREIRA-OTICA
http://pt.wikipedia.org/wiki/Chave_fim_de_curso
58
http://mecatronicadegaragem.blogspot.com.br/2011/03/apostila-microcontroladores8051-em.html
http://www.ltc.ufes.br/fgr/05%20%20No%C3%A7%C3%B5es%20de%20Desenho%20T%C3%A9cnico.pdf
http://www.clubedaeletronica.com.br/pneumatica.htm
http://mecanicomaniacos.blogspot.com.br/p/mecanica-basica.html
http://nilsonmori.blogspot.com.br/2011/05/principio-basico-de-funcionamento-deum.html
http://www.jeffersonvalves.com/repositorio/pdfs-portugues/general-catalog.pdf
59
ANEXOS
60
Datasheet microcontrolador 8051
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70

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