Elevador - monitorado por porta paralela
Veridiana Dattein | comentários
Arquivado no curso de Engenharia Eletrônica na UFRGS
2. JUSTIFICATIVA 4
2.1 Objetivo Geral 5
2.1 Objetivos Específicos 5
4. REFERENCIAL TEÓRICO 6
4.1 História e estado da arte na indústria de elevadores 6
4.2 Sistema de elevadores 9
4.3 Ponte H 9
4.4 Linguagem C 10
4.5 Porta Paralela 1
4.5.1 Modelos de porta paralela 12
4.5.2 Modos de operação 12
4.5.3 DB25 12
5. METODOLOGIA 14
5.1 Algoritmo do programa 15
6. RESULTADOS 16
6.1 Código fonte 16
6.1.1 Bibliotecas 16
6.1.2 Função DLL 16
6.1.3 Função principal 16
6.2 Esquema elétrico da placa de Interface Paralela 2
Este trabalho tem como objetivo desfrutar das dimensões do estudo do interfaceamento entre software e hardware, utilizando as ferramentas necessárias para alcançar um bom resultado.
A meta consiste em simular um elevador com conhecimentos sobre Porta Paralela, que nada mais é que, uma interface de comunicação entre o computador e um periférico.
O programa para monitoramento do elevador foi elaborado na linguagem C e os andares foram limitados em apenas 4.
Os elevadores para o transporte vertical de pessoas são considerados sistemas fundamentais de suporte às atividades de locomoção dos usuários de um edifício. Portanto, é de extrema importância o estudo de softwares e hardwares que possam otimizar cada vez mais esse tipo de equipamento.
Criar um elevador monitorado por computador pode não ser uma proposta, que diga-se "viável", pois acarretaria uma série de desvantagens, sendo que os problemas girariam em torno da questão financeira e da funcionalidade.
Com este trabalho, a intenção não é apresentar um aperfeiçoamento de software, mas sim, um estudo capaz de auxiliar na compreensão do uso da porta paralela em nosso dia-a-dia. Sinteticamente falando, o elevador oferecido nesta pesquisa terá, certamente, um destino mais "educativo", ou seja, de cunho didático.
O objetivo geral deste projeto é simular um elevador. O protótipo tem finalidade de contribuir no estudo e compreensão do conteúdo da disciplina de Programação 3, que faz uso da porta paralela.
Os objetivos específicos deste trabalho são os seguintes:
1. Estudar, projetar, simular e implementar o escalonamento de um elevador, diretamente em hardware;
2. Projetar, simular e programar um software baseado em linguagem de programação C;
3. Integrar as funcionalidades e interfaces necessárias para o funcionamento de um controle local convencional para edifício/construção de até 4 andares.
Este capítulo apresenta a fundamentação teórica dos conteúdos que o presente projeto abarca. Inicialmente é introduzido um breve histórico dos sistemas de elevadores, enfatizando a evolução do transporte vertical e o estado da arte. O segundo conceito descreve algumas considerações de importância na área de sistemas de elevadores aplicados aos edifícios em geral. O terceiro tema é sobre a ponte H e o quarto abrange, de forma sintética, um resumo sobre a linguagem de programação C. O último assunto visa explicar as características e o funcionamento da porta paralela.
4.1 HISTÓRIA E ESTADO DA ARTE NA INDÚSTRIA DE ELEVADORES
Quando os grandes grupos habitacionais se conformaram e as civilizações antigas interagiam entre guerras e comércio o homem criou as primeiras máquinas de transporte vertical. Em estes grupos populacionais o transporte de passageiros não era importante, o que em certa medida atrasou a chegada do que hoje se conhece como cidade moderna. Entretanto a necessidade de mover rapidamente produtos, mercancias e artefatos de um lugar mais baixo a um lugar mais alto, ou vice-versa, foi um problema que precisou grandes esforços.
No século I a.C aqueles elevadores primitivos eram acionados por energia humana ou animal e como resultado a segurança, o conforto e a eficiência do transporte estava comprometida. Durante séculos as comunidades foram agrárias e de vida horizontal e não foi até anos depois da revolução industrial quando os modernos elevadores para transporte de passageiros foram desenvolvidos (Otis, 2006, Siikonenb, 1997, Bronowski, 1992).
Na metade do século XIX quase não existiam prédios com mais de três pavimentos. Só a partir de 1852 quando Elisha Graves Otis fez a maior invenção na indústria dos elevadores, introduzindo um revolucionário mecanismo de segurança automático que permitia o elevador parar caso as cordas de tração falhassem. A partir deste momento começaram a ser construídos prédios de maior altura. Com aquela invenção, quando os cabos rompiam, uma mola acionava duas garras encima da cabina forçando-as a segurar-se sobre os suportes no poço do elevador. Esta invenção acelerou a construção de elevadores e o desenvolvimento na tecnologia para transporte vertical foi rápido.
Em 1853, Otis inaugurou a primeira fábrica de elevadores e em 1857 foi instalado o primeiro elevador para transporte de passageiros no prédio Haughwout & Company em Nova Iorque, Estados Unidos. No ano 1870 é introduzido o elevador hidráulico e em 1889 a construção da Torre Eiffel em Paris foi um evento histórico que afiançou esta indústria. Na Torre Eiffel, os elevadores hidráulicos operavam entre o solo e o primeiro pavimento, duas cabinas contra- balanceadas operavam entre o segundo e o terceiro pavimento. Os elevadores hidráulicos funcionavam com água a pressão fornecida por máquinas de vapor. Neste caso, a movimentação da cabina é realizada através de um embolo comprido que se movimenta para acima quando a água é bombeada no interior do cilindro e para abaixo por gravidade quando a água é jogada fora através de uma válvula hidráulica. Nas primeiras instalações a válvula principal para controlar o fluxo de água era aberta ou fechada manualmente através de um sistema de cordas dispostas verticalmente na cabina. Anos depois foram incorporadas válvulas piloto para o controle de aceleração e desaceleração.
Em 1880, Werner von Siemens inovou, com o uso do motor elétrico, a construção de elevadores. No primeiro modelo, a cabina, que suporta o motor elétrico, sobe pelo poço através de um conjunto de engrenagens que tracionam o elevador nos suportes ao lado do poço. Em 1887 foi criado o modelo de elevador elétrico que faz girar uma polia na qual se enrola um cabo de aço onde são suspensos o contrapeso e a cabina. As vantagens do elevador elétrico, rendimento, baixo custo de instalação, e velocidade quase constante sem reparar na carga, popularizou o uso de elevadores para o transporte de passageiros.
Os primeiros elevadores brasileiros só começaram a ser fabricados em 1918. Não eram movidos nem a vapor, nem a eletricidade. O cabineiro era quem girando uma manivela fazia com que o elevador subisse ou descesse. As portas eram também abertas e fechadas manualmente. Com a explosão demográfica e a construção de edifícios mais altos o movimento da cabina foi substituído por sistemas elétricos que dispensavam o serviço do cabineiro. Atender chamadas com o apertar de um botão aperfeiçoou a eficiência do serviço, relés e circuitos elétricos foram desenvolvidos e aplicados no Brasil.
Depois da 2a Guerra Mundial, se apresentaram significativos avanços em sistemas eletrônicos. Em 1948 foram instalados computadores para análise automática da informação, permitindo que os elevadores trabalhassem isoladamente melhorando significativamente o tráfego e o rendimento operativo dos elevadores em grandes edifícios. Os elevadores elétricos são usados em todo tipo de edifícios, residenciais, comerciais, hospitais e edifícios de usos múltiplos. A Torre Sears em Chicago possui 110 andares e 109 elevadores com velocidades de até 549 m/min, o World Trade Center, New York, tinha 110 andares em cada torre e 244 elevadores com velocidade de 488 m/min. Hoje em dia a construção de prédios de grande altura tem foco no sudeste Asiático e na costa da Arábia impulsionada pelo desenvolvimento financeiro, sendo em
Taipei, capital de Taiwan, onde foi construído o edifício mais alto do mundo, o Edifício Taipei 101, no ano 2004. A construção de edifícios de grande altura não só é imposta pela tecnologia construtiva senão também pelas vantagens em termos de eficiência que o sistema de elevadores pode oferecer. Por outro lado as condições de segurança e métodos de evacuação em casos de emergência devem ser analisadas cuidadosamente. Existem projetos realizáveis como a Milenium Tower em Tokio, desenhada por Norman Foster (1989) que alcançará 840 metros ou a Cidade Vertical: Torre Bíonica desenhada por Javier Pioz e Maria Rosa Cervera que alcançará os 1228 metros (Cervera, 2006). O mercado atual na indústria de elevadores é diversificado. Existem empresas especializadas em fabricação de cabinas, de quadros de comando, ou de alguns componentes específicos. Particularmente, as empresas que investem em inovação e tecnologia, possuem a maior parte do mercado mundial, entre elas estão, a Otis Corporation, Kone Corporation, ThyssenKrupp e Atlas Schindler. Aportes, novos modelos de controle e melhoras no sistema de elevadores são introduzidas por estas empresas, ampliando o mercado e tornando-se mais competitivas. As publicações científicas encontradas estão relacionadas com melhoras e novos modelos de controle.
A maioria das empresas na indústria de elevadores encontradas no Brasil dedicam-se à comercialização dos produtos ou à manutenção dos sistemas de transporte vertical, sendo da ThyssenKrupp (ThyssenKrupp, 2006) e Otis Corporation (Otis, 2006) a maior demanda no mercado de elevadores. Empresas nacionais, como é o caso de Sectron (Sectron, 2006) e Infolev (Infolev, 2006), possuem uma presença demarcada e competitiva no mercado nacional e internacional, participando na fabricação dos quadros de comando. Indústrias locais investem na atualização dos seus produtos aplicando métodos e tecnologias emergentes. O desenvolvimento do elevador moderno tem produzido mudanças profundas na arquitetura e há suposto uma maior evolução das cidades no sentido de permitir a construção de prédios de maior altura.
4.2 SISTEMAS DE ELEVADORES
Estudos feitos pela Associação Brasileira da Construção Industrializada (ABCI) indicam que a produtividade dos profissionais alocados em edifícios com maior grau de automação melhora de 9% a 10% (ABCI, 1993).
Os sistemas de elevadores são instalados em edifícios para atender as necessidades de transporte vertical. A potência consumida por um grupo de 12 elevadores em um edifício comercial, de 8 andares, e tráfego de 2500 pessoas por dia, representa 15% do consumo total (Thumm, 1995, Roger, 2005). Um projeto do sistema de elevadores que permita selecionar alternativas ótimas de operação ajudará a reduzir os custos e tempos envolvidos. Por outro lado, os usuários destas edificações precisam um transporte eficiente, robusto, e que ao mesmo tempo atenda as necessidades de conforto. Isto está relacionado com o decremento dos tempos de espera e locomoção, garantindo assim as condições de trabalho e as exigências de produtividade.
O funcionamento destes sistemas é geralmente especificado pela natureza da demanda do transporte do edifício, como no modelo apresentado em Kim et al. (1998). Um sistema que permita atender uma demanda de tráfego utilizando diferentes configurações permitirá aos projetistas desenvolver estudos baseados em especificações e simulações, analisando as propostas que forneçam melhor desempenho.
4.3 PONTE H
Ponte H é um circuito eletrônico que permite que um micro controlador controle um motor DC. O micro controlador apenas, não consegue "dar" a corrente necessária para o funcionamento do motor, por isso se faz necessário o uso de transistores para oferecer força ao motor.
O nome ponte H é dado pela forma que assume o circuito quando montado. O circuito é construído com duas "chaves" (S1-S2) que são acionadas de forma alternada. Para cada configuração das chaves o motor gira em um sentido diferente.
10 Veja abaixo, o circuito da ponte H:
4.4 LINGUAGEM C
texto entre outras
A "C" é uma linguagem de propósito geral, ela é utilizada para variadas aplicações, tais como: comunicação com portas para saídas e entradas de dados, programação de micros controladores, criação de jogos, desenvolvimento de banco de dados, elaboração de editores de
"A linguagem C foi criada por Dennis Ritchie, em 1972, no centro de Pesquisas da Bell
Laboratories. Sua primeira utilização importante foi a reescrita do Sistema Operacional UNIX, que até então era escrito em assembly9" (GACLI - CENTRO DE COMPUTAÇÃO – UNICAMP. p.3).
4.5 PORTA PARALELA
A Porta Paralela é uma interface de comunicação entre o computador e um periférico.
Quando a IBM criou seu primeiro PC (Personal Computer) ou Computador Pessoal, a ideia era conectar a essa Porta uma impressora, mas atualmente, são vários os periféricos que utilizam-se desta Porta para enviar e receber dados para o computador (exemplos: Scanners, Câmeras de vídeo, Unidade de disco removível e outros).
4.5.1 MODELOS DE PORTA PARALELA
Para resolver este problema, foi desenvolvida a porta paralela avançada ou EPP
(Enhanced Parallel Port). Este modelo de porta paralela é bidirecional e atinge uma taxa de transferência de 2 MB/s. Entretanto, para atingir esta taxa, necessita de um cabo especial, pois o cabo tradicional só comporta uma taxa de até 150 KB/s. Este cabo é conhecido no mercado como "cabo bidirecional", sendo que sua verdadeira característica não é ser bidirecional, mas sim permitir altas taxas de transmissão.
Aumentar a taxa de transferência trouxe um problema: a necessidade de mais atenção por parte do processador. Para resolver isto, desenvolveu-se a porta paralela ECP (Enhanced
desempenho do micro
Capabilities Port). Ela é igual a EPP porém utiliza um canal de DMA, que faz com que a transmissão e recepção sejam feitas sem a intervenção do processador, aumentando o
Todos os micros novos possuem porta paralela na própria placa-mãe ("on board"), permitindo que você, através do setup do micro, configure-a a trabalhar em qualquer um dos três modos de operação. O modo que você deverá trabalhar depende do caso. A maioria dos periféricos conectados na porta paralela aceitam somente o modo normal (SPP). Alguns outros periféricos, como é o caso do ZIP Drive, funcionam perfeitamente no modo normal, mas terão sua taxa de transferência (ou seja, seu desempenho) aumentada sensivelmente se o modo da porta paralela for EPP ou ECP. Outros periféricos, como é o caso das impressoras HP série 800 e
modo EPP ou ECP, necessitando, portanto, do tal "cabo bidirecional"
Epson Stylus Color I, necessitam obrigatoriamente que a porta paralela esteja operando em
4.5.2 MODOS DE OPERAÇÃO
A porta paralela atualmente possui três modos de operações. São eles:
Elevador monitorado por porta paralela
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