Balança de tronco para gado bovino

Balança eletrônica para gado com instrumentação de precisão, imunidade a EMI/EMC e evolução de uma arquitetura embarcada para Linux.

O projeto começou com um problema bastante objetivo: o hardware de um indicador de pesagem para gado havia enfrentado problemas nos ensaios do INMETRO e precisava ser redesenhado em aproximadamente 60 dias.

A equipe do cliente dominava o software da aplicação, mas precisava de apoio no desenvolvimento do hardware. A ECK passou então a trabalhar em conjunto com essa equipe, não apenas desenvolvendo a nova eletrônica, mas também transferindo conhecimento sobre instrumentação, aquisição de sinais e técnicas de redução de interferência eletromagnética.

Balança eletrônica para gado: refazer o hardware em 60 dias

Pesagem de gado apresenta uma dificuldade adicional: o animal não permanece imóvel sobre a balança. O valor fornecido pelas células de carga precisa ser adquirido e processado de maneira a obter uma medida estável mesmo com as variações provocadas pelo movimento do animal.

Ao mesmo tempo, o novo hardware precisava resolver os problemas encontrados na versão anterior e atender aos requisitos necessários para sua aprovação.

O trabalho envolveu a revisão da arquitetura eletrônica, substituição do conversor A/D, desenvolvimento dos filtros de entrada, revisão da alimentação, proteções, tratamento de EMI/EMC e cuidados específicos com aterramento, sinais analógicos e layout da PCB.

A nova solução foi baseada em um microcontrolador ARM executando firmware em C, sem sistema operacional.

O equipamento foi posteriormente aprovado e tornou-se um produto comercialmente bem-sucedido.

Segunda etapa — de milhares para quase um milhão de registros

Com o crescimento da utilização do equipamento surgiu uma necessidade que não existia no projeto inicial: aumentar significativamente a capacidade de armazenamento dos registros de pesagem.

Nesse ponto, simplesmente aumentar a memória da arquitetura original já não era a solução mais adequada.

A ECK participou então de uma segunda evolução do produto, utilizando um módulo Toradex executando Linux. Essa plataforma permitiu incorporar um banco de dados SQL e elevar a capacidade para uma ordem próxima de um milhão de registros.

Mas Linux não era a plataforma adequada para executar diretamente toda a parte crítica da aquisição da pesagem.

Por isso, a arquitetura foi dividida em dois níveis: um processador ARM dedicado permaneceu responsável pela aquisição e pela filtragem rápida dos sinais da balança, enquanto o módulo Toradex com Linux ficou responsável pelas funções de mais alto nível e pelo banco de dados.

Duas arquiteturas para dois problemas diferentes

Esse projeto acabou tendo duas gerações bastante distintas. A primeira consolidou uma balança eletrônica para gado robusta para uso em campo; a segunda ampliou a capacidade de processamento e armazenamento sem comprometer a aquisição crítica de pesagem.

A primeira precisava resolver rapidamente problemas de hardware, precisão e compatibilidade eletromagnética e chegar a uma solução capaz de passar pelos ensaios aplicáveis.

A segunda precisava lidar com o crescimento do produto e com uma quantidade de dados muito superior à prevista originalmente.

Em vez de tentar fazer uma única plataforma resolver tudo, cada processamento ficou onde fazia mais sentido: tempo real e aquisição no microcontrolador; Linux e SQL no processamento de alto nível e armazenamento.

O caso mostra como um equipamento de pesagem pode evoluir sem abandonar a arquitetura que garante estabilidade e precisão na medição. Quando requisitos de armazenamento, interface e processamento aumentaram, a solução foi separar responsabilidades em vez de concentrar tudo em uma única plataforma.

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