Projeto RAGIO
Atualizado em 17/09/2014
Placas
Diversas placas de circuito impresso são utilizadas para conectar as placas dos Arduinos com os sinais de entrada e saída.
Algumas são compradas no mercado (shields).
Por exemplo : Placa Ethernet, Placa Relógio, Shield para display gráfico, etc.Placas Interface
Conceito :
Placas Simples, que normalmente servem para interface, precisam usar bornes de parafuso, pois trabalham com tensão ou correntes elevadas.
Normalmente, elas usam LEDS para sinalizar o estado das Entradas e Saídas, e usam conector Ribbon para se conectar às placas lógicas, ou "sanduíche" por serem o "recheio" do sanduíche, localizadas que estão entre a placa do Arduino e a placa do Display.
Conceito Placa Sanduíche
Cabo Ribbon Conector Ribbon
Placas Sanduíche / Shield / RS-485
Conceito :
As placas "Sanduíche" possuem conectores macho de um lado, e fêmea de outro, posicionadas de tal forma que as placas possam ser empilhadas.
Elas tem furação de fixação idênticas às dos Arduinos, permitindo o uso de distanciadores e parafusos, formando um bloco único.
Algumas tem o tamanho da placa do Arduino UNO, outras do Mega. Outras ainda, o tamanho do Display Big NumberServem mais para interligar as placas dos Arduinos (padrão) com os cabos de entrada e saída, com a alimentação, funcionam como um shield para o display, etc.
Por exemplo, cada sensor de temperatura, e Hall usa conectores com 4 pinos : positivo, negativo, saída e não conectado.
Esses conectores, individuais, entram na placa de Entradas e Saídas (Interface).
Dessa placa, os dados chegam à placa sanduíche Computador de Bordo por um cabo ribbon, nela são "desemaranhados" e encaminhados por ela aos pinos corretos do Arduino MEGA.
Cada Arduino tem sua placa sanduíche específica: Placa de Controle de Carregadores, Placa de Controle de Baterias, Gráfico e Computador de Bordo
Elas quase não tem elementos ativos, exceto a RS 485
Na placa sanduíche Placa de Controle de Baterias, a RS-485 deve utilizar acopladores óticos, para isolá-la dos demais Arduinos e placas.
As placas físicas utilizadas no Projeto Ragio são as seguintes :
- Placa Alimentação e Controle
- Placa Entradas e Saídas
- Placa Medição CA (Corrente Alternada)
- Placa de Controle de Carregadores
- Placa Medição CC (Corrente Contínua)
- Placa de Monitoração de Baterias
1 - Placa Alimentação e Controle
Essa placa é tipo interface, e comanda os contactores de potencia NA e NF
Alimentada por Vauto, isola pelo diodo Schotky VAuto de VControl condicionando sua tensão, filtrando ruídos, e estabilizando sua saída.
VControl fornece os 12 V para acionar os Relés, 5V e 3,3V para os Arduinos
Possui temporizadores, para o acionamento das bobinas dos contactores NA e NF
Também possui LEds indicadores de funcionamento.
Utiliza bornes de entrada e saída, devido às correntes mais elevadas.Possui saídas para alimentar as outras placas
Conexões
Entradas : VAuto, Comum (Terra, Chassi), Chave Contato, Chave Ignição2 - Placa Entradas e Saídas
Saídas : VAuto, VControl, Comum (Terra, Chassi), +5V , +3,3V, Bobina NA e Bobina NF
Essa placa é tipo interface, e alimenta o Acelerador com 8V, condiciona a tensão de saída do acelerador para 0-3,3 V, mede a tensão das baterias VAuto, VControl e VPack, dos shunts que permitem a medição de corrente nessas baterias, dos sensores de temperatura, dos sinais dos sensores de efeito Hall que medem Velocidade e RPM, dos micros da pedaleira, interruptores do painel, etc.
Fornecem também saída de tensão condicionada (VAcelerador) para o CVE, saída de tensão para o indicador de "Combustível", saída PWM para campainha (Buzzer), e um contato de relê para alimentação do ventilador elétrico de refrigeração do motor de tração, temporizada, acionada por limite de corrente, temperatura, chave Turbo ou Emergência acionadas.
Todas as entradas e saídas são monitoradas por LEDs. visíveis através do acrílico do Painel de Instrumentos.
Possuem conectores em linha, para cabo ribbon, por onde os sinais são transmitidos para o Computador de Bordo
É fixada no painel do veículo por meio dos dois potenciômetros que controlam o brilho e o contraste dos displays.
ConexõesEntradas :3 - Placa Medição CA (Corrente Alternada)
Alimentação: VPack, VAuto, VControl (+12V), +5V , +3,3V, Comum (Terra, Chassi)
Acelerador : +8 V, Potenciômetro, C, NA e NF do micro do acelerador.
Pedaleira: Comum dos Micros, NA Embreagem, NA Freio
Sensor Temperatura Motor : +, - e Saída
Sensor Temperatura CVE : +, - e Saída
Sensor Temperatura Carregador 12 : +, - e Saída
Sensor Temperatura Carregador 13 : +, - e Saída
Sensor Temperatura Bateria 12 : +, - e Saída
Sensor Temperatura Interna : +, - e Saída
Sensor Temperatura Externa : +, - e Saída
Potenciômetros de Brilho e de Contraste dos Displays
Saídas:
Tensão de Aceleração
Medidor analógico de combustível
Essa placa é tipo interface, e fica protegida por uma caixa plástica transparente, que será instalada junto às baterias e carregadores.
Possui bornes com parafusos, conectores Ribbon e um interruptor Mono / Trifásico
Essa placa possui três transdutores para medição da corrente alternada (fases R, S e T) Módulo Sensor de Corrente não invasiva AC TA12-100, e três medidores de Tensão Alternada isolada da rede por transformadores.
Esta placa também controla os Carregadores utilizando 12 relês de potencia.Referencia de projeto:
http://www.slideee.com/slide/arduino-day-2014-construindo-um-medidor-de-consumo-de-energia-conectado-a-nuvem-com-arduinohttp://openenergymonitor.org/emon/buildingblocks
4 - Placa de Controle de Carregadores
Placa sanduíche, efetua a medição dos sinais vindos da Placa de Medição CA via cabo ribbon.
Com esses dados, o Arduino faz a medição da energia consumida na carga das baterias.
Com os dados da medição CC da descarga das baterias, eles permitem um cálculo preciso da autonomia do veículo, e o custo por km.
E controla os relês que alimentam os carregadores de bateria seqüencialmente.
Ele também controla, via saídas PWM e através de Acopladores Óticos, os Carregadores (Fontes) Chaveados.
Mostra essas informações num display 4x20, e as envia para o Computador de Bordo
O ajuste e controle do Controle de Carregadores é feito pelo Teclado matricial 4x4.
5 - Placa Medição CC (Corrente Contínua)
Essa placa é tipo interface, e fica protegida por uma caixa plástica transparente, e será instalada junto às baterias e carregadores.
Ela utiliza bornes para entrada de fios singelos, que são ligados às baterias e carregadores.
Possui saídas de tensão de baterias e de shunts, e de VPack, com resistores limitadores de corrente, e LEDS.
E possui LEDS, para indicar as tensões, e resistores limitadores de corrente, para segurança
Possui 12 relês para a medida das tensões das baterias, e mais 2 para a medida da corrente via shunts dos carregadores.
Essas tensões transmitidas por cabo ribbon para o Controle de Carga
6 - Placa de Monitoração de Baterias
Esta placa é tipo sanduíche, e mede as tensões e correntes da placa CC, utilizando as entradas analógicas 1 e 2 de um Arduino MEGA.
Com os dados da medição CA da Carga das baterias, eles permitem um cálculo preciso da autonomia do veículo, e o custo por km.
Ele calcula a energia disponível nas baterias, e também controla individualmente a alimentação cada um dos carregadores, otimizando a carga das baterias.
As tensões e correntes das baterias, são medidas por um Arduino MEGA, além de mostrados no display LCD 4x20 local, são transmitidos para o Computador de Bordo
O ajuste e controle do Controle de Baterias é feito pelo Teclado do Computador de Bordo.As duas ultimas placas trabalham com tensões elevadas em relação ao chassis, por isso são alimentadas por uma fonte isolada, e se comunicam com o Computador de Bordo através de uma conexão serial com acoplamento ótico.
