Mini-Projecto · Sistema de alarme com temporização, do diagrama de blocos à placa soldada
Contexto
A oficina "Guarda Certa", especializada em pequenas instalações de segurança, precisa de um protótipo de sistema de alarme para apresentar a um cliente: deteta movimento num espaço, dá tempo para o utilizador desarmar antes de soar, e mantém o alarme ativo até introdução de um código.
Foste contratado/a para conduzir este projeto do início ao fim: especificar, planear em diagrama de blocos e de estados, desenhar e simular o esquema com componentes escolhidos por datasheet, dimensionar a fonte de alimentação, prototipar em breadboard com medições instrumentadas, e por fim desenhar e fabricar a placa de circuito impresso definitiva, com soldadura e tratamento antioxidante.
Trabalhas individualmente ou a pares, e entregas o protótipo a funcionar mais um dossiê técnico completo com todos os documentos do processo.
Requisitos
Funcionais
- Sensor de presença (PIR ou equivalente) a detetar movimento.
- Estado desarmado: sistema em repouso, ignora o sensor.
- Estado armado: aguarda deteção; com temporização de saída (mínimo 10 segundos) entre armar e começar a vigiar.
- Estado em alarme: aciona um atuador sonoro ou luminoso, desligado apenas por um código ou comando de desarme.
- Diagrama de blocos e diagrama de estados completos, coerentes com o circuito final.
Não-funcionais
- Circuito alimentado por uma fonte dimensionada de propósito, com o cálculo de dissipação documentado.
- Esquema simulado (transiente e, se aplicável, lógica) antes de qualquer montagem física.
- Protótipo testado em breadboard, com medições registadas de osciloscópio e/ou multímetro.
- Placa de circuito impresso fabricada (desenhada, revelada, furada, soldada e com tratamento antioxidante), correspondente ao esquema validado.
- Cumprimento de normas de segurança (EPI, extração de fumos) durante a soldadura e a revelação.
Fases
Fase 1 · Especificação (2h) Escrever o descritivo do sistema e as especificações técnicas (alcance do sensor, tempo de temporização, tensão de alimentação, corrente máxima).
Fase 2 · Planeamento (2h) Elaborar o diagrama de blocos do sistema e o diagrama de estados (desarmado, armado, em alarme), a partir dos objetivos definidos na Fase 1.
Fase 3 · Escolha de componentes e datasheets (2h) Selecionar sensor, temporizador/microcontrolador e atuador, com consulta às respetivas datasheets, e dimensionar a fonte de alimentação com o cálculo de dissipação.
Fase 4 · Desenho esquemático e simulação (4h) Desenhar o esquema completo no software de simulação, configurar os componentes conforme as datasheets, correr a ERC e simular (análise transiente da temporização, e simulação lógica se houver lógica digital).
Fase 5 · Prototipagem em breadboard (3h) Montar o circuito secção a secção, testar com multímetro e osciloscópio, e comparar os resultados medidos com os simulados.
Fase 6 · Desenho e fabrico do PCB (5h) Desenhar o PCB a partir do esquema validado, e executar a placa: corte, tratamento de superfícies, desenho, revelação, furação, soldadura dos componentes e tratamento antioxidante.
Fase 7 · Testes finais e apresentação (2h) Testar a placa fabricada contra as especificações da Fase 1, completar o dossiê e apresentar o protótipo e as decisões tomadas.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Especificações e diagramas (blocos + estados) | 15% |
| Seleção de componentes e dimensionamento da fonte | 15% |
| Esquema, simulação e interpretação de resultados | 20% |
| Prototipagem em breadboard e medições instrumentadas | 15% |
| PCB fabricado (desenho, execução, soldadura, acabamento) | 25% |
| Segurança, normas e dossiê técnico | 10% |
Erros comuns
- Avançar para o esquema sem passar pelo diagrama de blocos e de estados.
- Escolher componentes sem confirmar a datasheet (tensão, corrente, encapsulamento).
- Saltar a simulação e ir direto à breadboard ou ao PCB.
- Montar o circuito inteiro em breadboard de uma vez, sem testar por secções.
- Desenhar o PCB com trilhas finas demais para a corrente do atuador.
- Soldar sem os EPIs ou sem extração de fumos ligada.
- Esquecer o tratamento antioxidante da placa fabricada.
- Dar o protótipo por concluído sem o confrontar com as especificações escritas na Fase 1.
Bónus (opcional)
- Adicionar um segundo sensor (ex.: contacto de porta) ao diagrama de blocos e de estados.
- Substituir o atuador sonoro por um módulo de notificação (ex.: LED RGB com padrões de cor por estado).
- Aplicar soldadura de um componente SMD no lugar de um equivalente THT, documentando a diferença de procedimento.
- Medir e documentar o consumo real do circuito fabricado, comparando com o valor previsto na Fase 3.
Reflexão
No dossiê final, responde: em que fase do projeto detetaste (ou poderias ter detetado) o erro mais caro de corrigir, se tivesse chegado à placa fabricada sem ser apanhado antes? E de que forma o diagrama de estados da Fase 2 orientou as decisões tomadas nas fases seguintes?