Introdução a sensores e automação

Introdução a sensores e automação

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Sistema por Barreira (Unidirecionais)

Neste sistema o elemento emissor da irradiação infravermelha, é alinhado frontalmente a um receptor de infravermelho, a uma distância pré-determinada e específica para cada tipo de sensor. Qualquer interrupção desta irradiação, deixará de atingir o receptor, o que ocasionará um chaveamento eletrônico.

Sistema por Difusão (Retroreflexivo)

Neste sistema os elementos de emissão e recepção infravermelho, estão montados justapostos em um conjunto óptico, direcionados para a face sensível do sensor. Os raios infravermelhos emitidos refletem sobre a superfície de um objeto e retornam em direção de um receptor, a uma distância determinada como distância de comutação, que provoca o chaveamento eletrônico, desde que o objeto possua uma superfície não totalmente fosca.

Automação e Controle

Sistema por Reflexão

Este sistema possui características semelhantes ao sistema por difusão, diferindo no sistema óptico. Os raios infravermelhos emitidos, somente refletem em um espelho prismático especial, colocado em uma certa distância, dentro da distância de comutação, frontalmente a face sensível do sensor, e retornam em direção ao receptor, formando uma barreira óptica. A comutação ocorre quando se retira o espelho ou quando interrompe o feixe de raios infravermelho entre o sensor e o espelho com algum objeto de qualquer natureza.

Sensores de Velocidade

Empregam-se nos controles e medidores de velocidade de motores dentro de máquinas industriais, eletrodomésticos como videocassete e CD, unidades de disquete e winchesters de computadores, na geração de eletricidade (garantindo a freqüência da CA), entre outros.

Tacogerador

V= Knonde:

É um pequeno gerador elétrico de C, com campo fornecido por imã permanente. A tensão gerada pela lei de Faraday é proporcional à velocidade com que o fluxo magnético é cortado pelo enrolamento do rotor. Assim, o tacogerador é um transdutor mecânico elétrico linear, no qual e tensão de saída é dada por: K é uma constante que depende do campo do imã, do número de espiras e pólos e das dimensões do rotor; n é a rotação do eixo ( por minuto, RPM, ou segundo, RPS). A polaridade da tensão gerada depende do sentido da rotação.

Sensores de posição específica

Como vimos, estes indicam a posição atual da peça, num sistema posicionado e pode ser linear ou angular.

Potenciômetro

Quando se aplica uma tensão nos extremos de um potenciômetro linear, a tensão entre o extremo inferior e o centro (eixo) é proporcional à posição linear (potenciômetro deslizante) ou angular (rotativo). Nos sistemas de controle usam-se potenciômetros especiais, de alta linearidade e dimensões adequadas, de fio metálico em geral, com menor desgaste.

Encoders

São sensores que determinam a posição através de um disco ou trilho marcado, e se dividem em relativos e absolutos.

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Encoder relativo

Neste tipo de encoder a posição é demarcada por contagem de pulsos transmitidos, acumulados ao longo do tempo. Um encoder típico gera dois canais de informação denominados de canal A e canal B, além de um pulso a cada giro completo, que é a referência ou Z. Estes dois canais estão defasados entre si de 90 graus, para que se tenha uma maior precisão na resolução do sistema. No canal A e B a geração da quantidade de pulsos por volta, varia de 50 a 5000 pulsos, conforme a aplicação.

Encoder absoluto

Nos encoders absolutos, há um código digital gravado no disco ou trilho, lido por um conjunto de sensores ópticos (fonte de luz e sensor). O código adotado é o de gray, no qual de um número para o seguinte só muda em bit, o que facilita a identificação e correção de erros. A demarcação do disco ou trilho é feita através de furos ou ranhuras, ou por pintura num disco plástico transparente, que podem ser feitos através de técnicas fotolitográficas, permitindo grande precisão e dimensões micrométricas. A fonte de luz é geralmente o LED, e o sensor do fotodiodo ou fototransistor. Estes sensores são muito precisos e práticos em sistemas digitais, e usam-se em robôs, máquinas-ferramenta, CNC e outros.

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Lógica Digital “Emprego dos Acionadores e Sensores Digitais”

Os sistemas lógicos são estudados pela "álgebra de chaveamentos" (um ramo da álgebra moderna), também conhecida como "álgebra de Boole", conceituada pelo lógico e matemático inglês George Boole (1815 - 1864). Boole construiu sua lógica a partir de símbolos, representando as expressões por letras e ligando-as através de símbolos algébricos chamados de "conectivos". A investigação de Boole volta-se prioritariamente para o estabelecimento de relações entre a lógica e a álgebra. Seu projeto é exprimir as operações lógicas valendo-se dos símbolos algébricos. Boole foi, ainda, o primeiro matemático a afirmar que os números e grandezas não constituem os únicos objetos matemáticos. A matemática pertencem, ainda, entidades de caráter geral, denominadas "classes". Este termo pode ser definido como um conjunto de entidades que possuem, pelo menos, uma característica em comum. A álgebra de Boole trabalha com apenas duas grandezas: falso ou verdadeiro. Essas grandezas são representadas pelos símbolos "0" e "1" que definem "estados lógicos". Estado lógico é um estado perfeitamente definido, não admitindo dúvidas. Assume apenas dois valores distintos, ou seja, "grandezas binárias".

0 =falso = aberto = GND = Lo = Off

1 = verdadeiro = fechado = Vcc = Hi = On

Vimos anteriormente que os dispositivos acionadores também podem assumir dois estados distintos ("atuado" ou "não atuado") e que, em conseqüência disso, os contatos elétricos também podem assumir estados diferentes perfeitamente definidos ("aberto" ou "fechado") podendo, então, ter suas associações expressas na forma algébrica definida por Boole.

Lógica dos contatos elétricos

Para que possamos representar a lógica existente nas associações entre os contatos elétricos adotaremos o seguinte critério:

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Notamos que nesta convenção o estado lógico está relacionado com o estado elétrico do contato, ou seja, “0”=aberto e “1”=fechado, não levando em consideração o estado físico (atuado / não atuado) do dispositivo que o aciona.

Já que o estado elétrico de um contato pode ser representado por uma variável binária (0 ou 1) podemos então identificar os conectivos (elementos lógicos ou funções lógicas) existentes nas associações destes contatos, e descrevê-los de forma algébrica.

Funções lógicas

Uma função lógica pode ser expressa de várias maneiras:

1- Sentença: Os circuitos realizam funções complexas, cuja representação geralmente não é óbvia. O processo para realização de uma função através de um circuito começa na sua descrição verbal (descrição do comportamento de suas possíveis saídas, em função das diversas combinações possíveis de seus sinais de entrada), como por exemplo:

Para que a saída “S” de uma função “E” de duas entradas assuma o estado lógico “1 (verdadeiro)” suas variáveis de entrada “a” e “b” devem assumir o estado lógico “1 (verdadeiro)”.

Contato tipo NA

Não atuado = Circuito aberto = 0

Atuado = Circuito fechado = 1

Contato tipo NF Não atuado= Circuito fechado = 1

Atuado = Circuito aberto = 0

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2- Tabela Verdade: Com a descrição do funcionamento do circuito é possível então, possível montar uma tabela verdade, considerando todas as combinações possíveis dos estados das entradas e anotando os resultados na saída, como mostrado a seguir.

a b S 0 0 0 0 1 0

3- Forma algébrica: A partir da tabela verdade produzida é possível chegar à expressão Booleana que representa o comportamento do circuito. Este procedimento será detalhado mais adiante. Na tabela verdade acima, a saída "S" só é igual a "1" se as variáveis de entrada "a" e "b" forem iguais a "1". Essa lógica pode ser expressa da seguinte maneira:

S = a . b , S = a x b , S = a b

As expressões Booleanas traduzem a relação existente entre o estado da variável de saída (receptor) e o estado das variáveis de entrada (dispositivos de controle). Na álgebra Booleana a função “OU” é representada pelo símbolo “+” (soma) referindo-se a dispositivos ligados em paralelo , enquanto que a função “E” é representada pelo símbolo “.” (multiplicação) referindo-se a dispositivos ligados em série.

4- Forma Simbólica: Tendo determinada a expressão algébrica, pode-se, então, construir o circuito utilizando símbolos gráficos.

- Blocos lógicos:- Portas lógicas:

b a S

Tabela verdade da "função E" de 2 entradas b b &S S

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