Um pequeno exemplo de SE

Supondo que tenhamos de projetar um sistema embarcado de uma estufa de papel para fotocopiadores (máquinas de xerox). O objetivo do SE é manter os papéis aquecidos evitando umidade que comprometa a qualidade das cópias (quem já trabalhou como copista sabe que esse é um problema incômodo). Primeiro vamos ver como poderia ser o sistema em malha aberta e em seguida em malha fechada.

Parte mecânica : a estufa é uma caixa de madeira com medidas necessárias para caber folhas de papel no formado A4 e demais componentes do sistema, com uma tampa superior afixada em uma dobradiça (vide Ilustração 3).

Ilustração 3: Estufa de papel para fotocopiadora e impressoras laser

Sistema embarcado: usaremos um chip microcontrolador como unidade de controle com memória já embutida no próprio chip. Como atuador usaremos uma lâmpada incandescente de 40 W acionada por intermédio de um relê ligado ao chip microcontrolador, que irá gerar o calor necessário para eliminar a umidade. Como trata-se de um sistema em malha aberta, não temos sensores de umidade aqui, então vamos programar o chip para estabelecer um tempo regular em que a lâmpada fique acesa e outro tempo em que ela fique apagada. Suponhamos que, com base em experimentos prévios, o tempo seja definido em 3 minutos acesa e 15 minutos apagada para manter uma temperatura adequada ao papel. Note que não há nenhum evento externo que influencie no acendimento da lâmpada, somente a contagem de tempo realizada pela unidade de processamento (chip) é que vai decidir quando ligar ou desligar a lâmpada. Esse é um sistema em malha aberta. O fluxograma de execução do programa ilustra esse processo (Ilustração 4).

Ilustração 4: Fluxograma de operação do sistema em malha aberta

Numa abordagem em malha fechada, todos os componentes do projeto anterior estariam presentes, só que agora teríamos que adicionar um novo periférico que adquira informação de umidade do ar na caixa, ou seja, um sensor de umidade. Então agora temos o chip microcontrolador, uma lâmpada acionada por relê e mais um sensor de umidade ligado ao chip. Desse modo, temos no sistema embarcado uma configuração CPU, sensor, atuador, onde podemos acionar a lâmpada quando a umidade informada pelo sensor estiver acima do esperado, ou apagá-la quando estiver no nível desejado. O processo é exemplificado pelo fluxograma da Ilustração 5.

Ilustração 5: Fluxograma de operação do sistema em malha fechada

A desvantagem do sistema em malha aberta é evidente, ele não compensa variações de umidade de dias chuvosos ou mais secos, podendo gastar mais energia, porém é um sistema mais simples e barato de se produzir. Já o sistema em malha fechada é mais “inteligente” e consegue lidar com as variações de umidade sem problemas, mas acaba saindo mais caro devido ao adicional de componentes, além de ter uma programação um pouco mais complexa, já que agora temos que considerar a informação do sensor.