BR102015008870A2 - sistema para controle sem fio e remoto de servo motores e relês - Google Patents

Abstract

sistema para controle sem fio e remoto de servo motores e relês", aqui denominado de sistema eco6, onde descreve conjunto de 3 placas (b1, b2 e b3) controlado por software s1, que se comunicam sem fio entre si de modo a controlar remotamente qualquer número de servo motores e/ou relês ao mesmo tempo. b1 é a placa central responsável por controlar as operações de b2 e b3 pelo processamento de instruções (regras) recebidas a partir do software (s1). o sistema eco6 é voltado a reduzir custos de energia ao controlar remotamente e sem fio relês e/ou quaisquer operações de servo motor sem uso adicional de energia elétrica. o sistema é compatível tanto com um navegador bem como com um dispositivo móvel.

Description

SISTEMA PARA CONTROLE SEM FIO E REMOTO DE SERVO MOTORES E RELÊS

[0001] Sistema aqui denominado de eC06 destina-se a ser usado para finalidades comerciais. O sistema eC06 e suas placas podem ser usados em um grande número de aplicações as quais são essenciais para o controle de posição como por exemplo na robótica, HVAC, controle de tubulações, transportadores, sistema de rastreamento solar e aviação, entre muitas outras aplicações.

[0002] O servo motor é um servomecanismo de circuito fechado que usa resposta de posição para controlar seu movimento e posição final. A entrada para o seu controle é um sinal, seja analógico ou digital, que representa a posição comandada para o eixo de saída. Os servo motores podem variar desde os mais simples servo motores que usam apenas posição até os tipos mais sofisticados. Os servo motores medem tanto a posição bem como a velocidade do eixo de saída. Eles podem também controlar a velocidade do seu motor, ao invés de sempre operar em velocidade máxima. Estes melhoramentos, normalmente em combinação com um algoritmo de controle PID, permitem ao servo motor ser levado até sua posição controlada mais rapidamente e mais precisamente com menor erro.

[0003] Com sistemas maiores, onde um motor potente representa uma proporção crescente do custo do sistema, os servos motores têm a vantagem de otimizar o desempenho. Os servo motores normais consomem energia conforme giram até a posição comandada mas então o servo motor repousa. Um servo motor girará imediatamente até qualquer ângulo que o controlador dê instrução, independentemente da posição inicial na qual ele é ligado.

[0004] . A maioria dos sistemas de automação requerem na maior parte do tempo uma instalação elétrica (fios), que são custosos e lentos. O sistema eC06 é 100% sem fio, portanto requer menor investimento de instalação e manutenção.

[0005] Além disto, na maior parte do tempo, tanto a automação bem como a economia de energia são vistos ou tratados como processos separados, entretanto, para o sistema eC06, ambos são parte de uma solução única.

[0006] A FIGURA 1 ilustra o conceito completo, onde o software S1 controla, sem fio, as placas B1, B2 e B3, para ditar o comportamento do servo motor e/ou dos relês.

[0007] Na FIGURA 2 e na FIGURA 3, mostram as telas do software S1 que apresentam as regras a serem gerenciadas e a tela principal de S1.

[0008] Na FIGURA 4, a placa B2 processa as instruções de S1. As placas controlam relês e sensores. Informações destes fluem de volta para B1 e de lá para S1. Esses dados são enviados para o módulo de porta de entrada (B1) através de uma rede de módulos, XBee, BLE ou IR, do software S1.

[0009] Na FIGURA 5, a placa B2 processa as instruções de S1. As placas controlam relês e sensores. Informações desses fluem de volta para B1 e de lá para S1. Esses dados são enviados para o módulo da porta de entrada (B1) através de uma rede de módulos XBee, BLE ou IR, do software S1.

[0010] Na FIGURA 6, B3 processa instruções de S1. As placas controlam os comportamentos do servo motor de acordo com as regras enviadas de S1 para B1 e retransmitidas para S3. A placa pode ser montada também com sensores para monitorar as condições de risco. Uma rede de módulos, XBee, BLE ou IR, do software S1 é usada para finalidades de comunicação.

[0011] A FIGURA 7, como detalhado adiante, mostra o fluxo de operação do sistema para controle sem fio e remoto de servo motores e relês, aqui denominado de eC06.

[0012] O sistema eC06 inclui o software S1 e um conjunto de 3 placas: B1, B2 e B3 respectivamente. As operações das 3 placas-mãe são 100% controladas pelo software S1, que detém as regras de funcionamento do sistema. Uma vez que essas regras são definidas, S1 começa a administrar automaticamente todas as operações de B1, B2 e B3.

[0013] Regras podem ser atribuídas a S1 (FIGURA 2 e 3) com base na hora, data, tempo, temperatura, posição, ângulo, velocidade do vento ou quaisquer parâmetros dados (variáveis) que podem ser considerados relevantes ao adotar eC06 para uso. O software mantém bancos de dados remoto e local de modo que, no caso de uma interrupção da Internet, eC06 continua funcionando normalmente. O sistema eC06 é altamente adaptável para qualquer projeto nos campos de aplicação [0005].

[0014] A Placa B1 da porta de entrada (FIGURA 4) é a placa desenhada para receber comandos de S1 através de Wi-Fi ou interfaces Ethernet, e responder a essas instruções via RF através de uma rede de módulos, XBee, BLE ou IR, do software S1. Os comandos são processados e inseridos em um protocolo de controle que inclui os endereços de cada dispositivo (B2 e B3) a serem gerenciados pelo software (S1). A placa B1 é capaz de gerenciar um grande número de endereços. Apenas um B1 deve ser usado por ambiente conforme a placa B1 envia um sinal sem fio através da rede. O coração da placa B1 é um microcontrolador Atmega328 que processa todos os dados. O sistema de comunicação consiste de um módulo de Wi-Fi (RN171XV), ou interfaces Ethernet, e um módulo, XBee, BLE ou IR, do software S1.

[0015] A placa B2 (FIGURA 5) é a segunda placa que é desenhada para controlar sinais externos através de contatos de relê e também processa dados de sensores (temperatura e umidade neste caso). Esses dados são enviados para o módulo da porta de entrada (B1) através de uma rede de módulos, XBee, BLE ou IR, do software S1. A placa B2 inclui uma fonte de alimentação interna com entrada de 90-240 VAC e saída de 9VDC 500mA. O coração da placa B2 é o microcontrolador Atmega328, que gerencia e avalia todos os dados de controle. O sistema de comunicação do software S1 compreende um módulo, XBee, ou BLE ou IR. O controle de sinais externos é obtido através de relês que são capazes de acionar cargas a 115 - 240VAC e 8A. A placa B2 deve ser usada para capturar dados adicionais de sensor, bem como controlar o comportamento de relês sempre que necessário (por exemplo, luzes e temperatura em uma determinada sala, espaço de fábrica, departamento de laboratório e assim por diante).

[0016] A placa B3 Central (FIGURA 6) recebe comandos da placa da porta de entrada (B1) através de um sistema RF, com base em uma plataforma XBee, BLE ou IR. Os comandos são usados para operar um servomecanismo que usa resposta de posição para controlar o seu movimento e sua posição final. Tanto a posição bem como a velocidade do eixo de saída. Eles podem também controlar a velocidade do seu motor, ao invés de sempre operar em velocidade máxima. Ambos melhoramentos em combinação com o algoritmo de controle PID de S1, permitem ao servo motor ser levado até sua posição comandada mais rapidamente e mais precisamente, com menor erro e consumo de energia.

[0017] A aquisição de energia é obtida por um pacote de batería de 9V e 3A, ou um pacote de 4 baterias AA que oferece à placa recursos remotos para operar pois nenhum fio é necessário. Se for escolhida a tecnologia BLE, o sistema poderá operar ainda com baterias da família CR. O coração da placa é o microcontrolador Atmega328, ele gerencia e trata todas as informações de controle de dados fornecidos a partir da troca para a posição do servo motor. O sistema de rádio do software S1 consiste num módulo Xbee, BLE ou IR. Também foi planejado o uso de sensores, um sensor de temperatura D18B20 e um sensor de poeira Sharp, neste caso em particular. Outros sensores podem ser usados com base em critérios de cada projeto. O fornecedor pode variar sem qualquer necessidade de alterar o desenho da placa.

[0018] Então S1 envia comandos a B1 para ler as informações dos sensores de B2 e avalia se qualquer curso de ação deve ser tomado, se positivo, B1 envia as instruções adequadas para B3. B3 então comanda o servo motor para girar o eixo até a posição exata para atingir o resultado desejado. Ao mesmo tempo, B1 transmite para B2 as informações relativas as relês, se devem ser ligadas ou desligadas. Durante todo o processo, os dados de B1 para B2, B2 para B3, B3 para B2, B2 para B1 e B1 para o PC, retornam e avançam usando tecnologia sem fio conforme descrito antes. Independentemente do número de dispositivos de B3, este fluxo exato permanecerá o mesmo, conforme todas as operações são colocadas em espera por S1, Β1, B2 e B3 uma de cada vez.

[0019] Como um exemplo para o uso das placas é criado uma aplicação onde se deseja controlar a corrente alternada (AC) de uma determinada sala e controlar as luzes nesta sala. O sistema controla a temperatura, umidade e CFM de qualquer dada sala no prédio. Cada sala pode ter qualquer número de dispositivos. Cada sala pode ter um conjunto diferente de regras. O cliente com a função de administrador pode configurar a hora, dia da semana ou até mesmo uma data específica para definir a temperatura num nível desejado bem como quando ligar/desligar luzes. Depois de ter todas essas regras inseridas, o sistema eC06 começa a controlar a temperatura da sala ao girar um amortecedor eletrônico de acordo com a temperatura desejada. Como um exemplo de robótica, eC06 pode controlar um braço robótico para ser responsável por qualquer ação.

Claims (6)

1. "SISTEMA PARA CONTROLE SEM FIO E REMOTO DE SERVO MOTORES E RELÊS", compreendendo uma placa B1, ligada à uma placa B2 e uma placa B3, e controlada por um software S1, sendo a placa B2 desenhada para controlar sinais externos através de contatos de relês e de sensores, e a placa B3 desenhada para operar um servomecanismo, caracterizado por o software S1 se comunicar com a placa B1 enviando os comandos e as regras de funcionamento pré-definidas no dito software S1, e os comandos serem processados e inseridos em um protocolo de controle que inclui os endereços de cada placa (B2 e B3) a serem gerenciados pelo software (S1); e então a placa B1 ler as informações dos sensores e relês ligados à placa B2 avaliando se qualquer curso de ação deve ser tomado; e, a partir da leitura da placa B2, a placa B1 enviar as instruções adequadas para a placa B3 de acordo com as regras de funcionamento, pré-definidas no dito software S1; e a placa B3 comandar o servo motor para girar o eixo até a posição exata para atingir o resultado desejado pré-definido nas regras de funcionamento; e ao mesmo tempo, a placa B1 transmitir para a placa B2 comandos relativos aos relês, se devem ser ligadas ou desligadas;

2. "SISTEMA PARA CONTROLE SEM FIO E REMOTO DE SERVO MOTORES E RELÊS", de acordo com reivindicação 1, caracterizado pela placa B1 comandar inúmeras placas B3;

3. "SISTEMA PARA CONTROLE SEM FIO E REMOTO DE SERVO MOTORES E RELÊS", de acordo com reivindicação 1, caracterizado pela placa B3 controlar inúmeros dispositivos servo motor;

4. "SISTEMA PARA CONTROLE SEM FIO E REMOTO DE SERVO MOTORES E RELÊS", de acordo com reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelas operações de inúmeros comandos enviados pela placa B1 para a placa B3 serem colocadas em espera para serem executadas uma por vez.

5. "SISTEMA PARA CONTROLE SEM FIO E REMOTO DE SERVO MOTORES E RELÊS", de acordo com reivindicação 1 caracterizado pela placa B1 receber comandos do software S1 através de tecnologia wireless, ou interfaces Ethernet, e responder a estes comandos via radiofrequência (RF) através de uma rede de módulos do software S1.

6. "SISTEMA PARA CONTROLE SEM FIO E REMOTO DE SERVO MOTORES E RELÊS", de acordo com reivindicação 1 ou 5, caracterizado pelo fluxo de informações de B2 e B3 para B1 ser preferivelmente por módulos Xbee, BLE ou IR.