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Title in Portuguese: Automação de sistema de motores de um forno elétrico para deposição de filmes finos pela técnica de spray-pirólise
Title: Automation of engine systems of an electric oven for deposition of thin films by spray-pyrolysis technique
Author: Oliveira, Fernando Weslley Silva de
Advisor(s): Graça, Manuel Pedro Fernandes
Co-advisor(s): Almeida, Ana Fabíola Leite
Keywords: Engenharia mecânica
Processos - Automação
Células solares - Produção
Computational programming
Substrate deposition
Heating chamber
Issue Date: 27-Apr-2020
Citation: OLIVEIRA, F. W. S. de. Automação de sistema de motores de um forno elétrico para deposição de filmes finos pela técnica de spray-pirólise. 2020. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Abstract in Portuguese: A automação visa a segurança das pessoas, a qualidade dos produtos, a rapidez da produção e a redução de custos, assim melhorando os complexos objetivos das indústrias e dos serviços. Os processos automatizados crescem na indústria e sua utilização com as energias renováveis está em ascensão, maximizando o potencial de conversão das fontes em energias secundárias e eletricidade. Este trabalho propôs automatizar uma câmara de aquecimento e forno elétrico para obtenção de superfície condutora por meio de um substrato transparente através da implementação de códigos computacionais na IDE do Arduino e uso de linguagens como C, C++ e Python para controlar motores de passo, termopares, drives e shields, e realizando a detecção e leitura de temperatura por meio de sensores e atuadores. Foi realizada análise mecânica para visualização das engrenagens e posicionamentos dos componentes; análise elétrica com esquemas e montagens do motor de passo com o arduino; e análise computacional para a elaboração dos algoritmos. Obteve-se códigos que comandaram três motores de passo; um motor M1 responsável por abrir e fechar a tampa do forno elétrico com códigos em C, C++ e Python; um motor M2 responsável pelo movimento no eixo x dentro e no alto da câmara; e um motor M3 para movimentação angular do aerógrafo, de modo que, pela técnica spray pirólise, deposite o líquido no substrato transparente. Houve a implementação de um código para a detecção e leitura da temperatura em dois pontos distintos, utilizando três funções para leitura de protocolo de dados serial SPI, outra para leituras advindas do módulo MAX6675 e uma implementando um SPI para leitura e armazenamento de dados em cartão SD. Foi possível uma análise e entendimento prático das melhores configurações de todos os principais elementos construtivos que compõem um forno a resistência elétrica. O código apresentou uma boa comunicação entre os dois motores de passo. A etapa de detecção de temperatura foi concluída com sucesso, captando as temperaturas e salvando os dados. O uso de outras linguagens de programação no circuito da tampa do forno elétrico mostrou-se uma forte ferramenta como um intermediário de comunicação entre o usuário e o sistema embarcado. O estudo mostrou-se viável para implementação na câmara térmica e forno e para referenciar que processos automatizados sejam realizados além de contribuir cientificamente para futuros projetos de otimização de sistemas energéticos.
Abstract: Automation aims at the safety of people, the quality of products, the speed of production and the reduction of costs, thus improving the complex objectives of industries and services. Automated processes are growing in the industry and their use with renewable energies is on the rise, maximizing the potential for converting sources into secondary energy and electricity. This work proposed to automate a heating chamber and electric oven to obtain a conductive surface through a transparent substrate through the implementation of computational codes in the Arduino IDE and the use of languages such as C, C ++ and Python to control stepper motors, thermocouples, drives and shields, and performing temperature detection and reading by means of sensors and actuators. Mechanical analysis was performed to visualize the gears and positioning of the components; electrical analysis with diagrams and assemblies of the stepper motor with the arduino; and computational analysis for the development of the algorithms. Codes were obtained that controlled three stepper motors; an M1 engine responsible for opening and closing the electric oven lid with codes in C, C ++ and Python; an M2 motor responsible for the movement on the x axis inside and at the top of the chamber; and an M3 motor for angular movement of the airbrush, so that, using the spray pyrolysis technique, deposit the liquid on the transparent substrate. There was the implementation of a code for the detection and reading of the temperature at two different points, using three functions for reading the SPI serial data protocol, another for reading from the MAX6675 module and one implementing a SPI for reading and storing data on a card SD. It was possible an analysis and practical understanding of the best configurations of all the main construction elements that make up an electric resistance furnace. The code showed good communication between the two stepper motors. The temperature detection step was successfully completed, capturing temperatures and saving data. The use of other programming languages in the electric oven cover circuit proved to be a strong tool as a communication intermediary between the user and the embedded system. The study proved to be feasible for implementation in the thermal chamber and oven and to reference that automated processes are carried out in addition to contributing scientifically to future energy system optimization projects.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/52002
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DEME - Dissertações defendidas na UFC

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