 |
|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
  |
|
S E N S O R E S Olá! Estamos aqui nos encontrando novamente nesta serie de artigos, onde nosso objetivo é dar a você leitor condições de entender, e projetar circuitos de automação, começando por projetos simples e de media complexidade e porque não alta complexidade. Neste artigo iremos falar sobre sensores. Sensores....., sem eles nada seria controlável, ate mesmo nos a raça perfeita ( nem tão perfeita ), sem os sensores, seriamos um fiasco ! Afirmação FORTE dizer que sem os sensores nada seria controlável certo? Sei que você concorda, vamos fazer uma analogia sobre o corpo HUMANO, imagina se você não tivesse o sensor de VISÂO e o de AUDIO, seus olhos e seus ouvidos. Você esta atravessando a rua não vê e não houve o carro vindo....bem você foi atropelado, seus sensores falharão ou você não os tem, isso causou um serio problema. Imagina se seus sensores de tato de sua mão e de sua pele, não funcionasse. Imagina você com a mão no fogo, não iria sentir dor, então sua mão queimaria e você não sentiria nada “ Ou seja não sentiria nada, absolutamente nada “ Exemplo estranho? Não somente tentando chamar a sua atenção. Agora vamos falar de maquinas, imagina seu carro, sem sensor de temperatura do motor, o motor iria esquentar tanto que iria mandar seu motor para o ferro velho. Vamos supor que precisamos efetuar o controle de uma maquina de fazer BOLACHA RECHEADA, como ela saberia qual a quantidade de trigo, de água de leite, como ela saberia onde colocar a massa, como colocar a quantidade certa de massa a ser colocada nas formas, e a quantidade de recheio, Imagina? Imaginou? Ainda bem, para isso existem os sensores. Vamos resumir então: SENSORES são utilizados para nos dar uma noção de uma determinada posição pré-definida ou não de alguma coisa. Manteremos essa afirmação de sensores. Bem simples nada acadêmico mas bastante objetiva. Vejamos alguns tipos de sensores: Sensores Ópticos, sensores magnéticos, sensores piezelétricos, sensores mecânicos, sensores de pressão, sensores de gás, sensores indutivos, e ainda ver por ai, os sensores de cores, sensores de odor ( sim de cheiro ), e etc. No meio do caminho, entre os sensores OPTICOS, achamos os sensores ópticos por reflexão, por infra vermelho, por luminosidade a laser, e nas mais variadas aplicações. Sensores Magneticos têm os mais simples comosos reedyswit ate os de transistores de efeito HALL, esses transistores reagem internamente ao serem aproximados de imãs. Sensores de pressão utilizada para a medição da pressão do ar, ou pressão de um determinado peso aplicado a um determinado ponto. Sensores de gás identificam o vazamento de certos tipos de gases na atmosfera de ambientes que seria nocivo a um processo ou as pessoas. Pois bem, na indústria cada um desses sensores teria uma determinada aplicação, para efetuar o controle de uma determinada atividade. Em nosso caso vamos não só falar de sensores como vamos mostrar a você como conectamos a placa de porta LPTLPT Port Start, mas também como programar para o que os mesmos sirva para alguma coisa, e deixar a parte teórica para você pesquisar depois, mas prometa que pesquise. Na foto da figura 1 observamos a foto de alguns sensores ópticos e mecânicos, neste artigos iremos nos restringir a esse modelos de sensores para podermos dar a você uma idéia bem clara de como fazer com que eles (sensores) ajude você a controlar algo. Vejamos a figura 2A, 2B e 2C, temos 3 pequenos diagramas de sensores para você MONTAR e testar. Sendo o da figura 2A um diagrama de um sensor óptico por fenda, em 2B um sensor mecânico, e o da figura 2C um sensor óptico por reflexão. Figura 2A Figura 2B O que cada um tem em comum? São sensores! Observe a semelhança no diagrama da figura 2 A e 2C, são idênticos, o que difere entre eles é que o sensor da figura 2 A é um sensor de fenda que ira detectar quando um objeto passar por entre a fenda, o da figura 2C ira identificar quando algo passar a sua frente e o terceiro o mecânico da figura 2B, ira identificar quando algo tocar ele ( do sensor ). Vamos a algumas definições e afirmações: Pessoal os sensores pode entregar ao circuito eletrônico de controle as informações de varias formas diferentes. Vejamos algumas. Um determinado sensor independente do tipo pode entregar a você a simples e eficiente informação de nível lógico “1” ou “0”, mas ele pode enviar a você também um trem de pulsos ou uma serie de “1”e”0” ou seja um monte de uns e zeros (101010101010) neste caso estamos falando de encoders ( calma no final tudo fará sentido ), ou um sensor pode também entregar uma grandeza lida na forma de byte. Mas como assim, imagina que você tem um sensor de temperatura. Supomos que ele ao chegar a 100 graus, te envie a informação nível lógico “1” sempre que chegar a 100 graus, isso é simples. Mas se você precisar medir a temperatura entre -10 a + 150 graus, e a -10 graus você tem de ligar uma caldeira, depois que a caldeira chegar a +40 graus ligar a bomba, e manter ela ligada ate bombear 100 litros do liquido X ate o recipiente e depois manter a temperatura em elevação nessa caldeira ate chegar a 150 graus ? Bem, ai você não pode usar um sensor que te dá como informação o nível “1”ou “0”, você precisa medir uma grandeza. Danou-se! Danou-se nada, ai basta você utilizar um conversor análogo digital. O qual irá demonstrar nesta serie de artigos. Complicando mais, no artigo sobre controle de motores, servos, motores de passo, solenóides e relés, vimos que podemos ligar desligar e inverter o sentido de rotação dos motores, com alguma dificuldade em controlar a velocidade de rotação dos mesmos. Sim isso é uma meia verdade. Porque meia verdade. Porque agora que vamos começar a entender algumas coisinhas, aquela afirmação virou meia verdade! Mas como? Bem, com a utilização de sensores, podemos também desenvolver outros circuitos de controle, que nos dá outras opções, tais como o já citado encoder, e agora vamos falar do PWM. Calma PWM pra você não é novidade. Você já viu isso aqui na Revista e não foi poucas vezes, e vera mais ainda, no momento estamos somente citando. Deixando isso de lado, vejamos a situação em que devemos variar a tensão em uma válvula dosadora, para manter um fluxo de um determinado liquido a 1 litro por minuto. Vamos fazer de conta que essa é a maquina é a maquina que faz bolacha recheada, citada no começo do artigo, e precisamos aplicar 1 litro de leite por minuto a massa, caso contrario a massa desanda, da prejuízo em um caraça engravatado vai pegar no seu pé ( seu chefe ) que não entende nada de automação mas entende e muito de lucro e prejuízo. Vamos supor que a tal válvula que controla a quantidade de leite funcione assim: Ao injetarmos uma tensão de 1 volt ela abre a vazão equivalente a 250ml de leite por minuto, se aplicarmos 2 volts ela aumente para 500ml por minuto, com 3 volts ela aplica 750 ml por minuto , com 4 volts ela aplica 1 litro por minuto e com 5 volts ela aplicara a vazão máxima que é de 1,5 litros por minuto. Sabemos como a válvula de controle da bomba que injeta o leite na massa funciona. Mas como variar a tensão, se ate agora em toda a serie de artigos falamos somente de motores, sensores e conversores digitais análogos. È a hora de falarmos sobre os conversores DIGITAIS ANALOGOS, que ira executar exatamente a função que precisamos. Esse tipo de conversores não é novidade para o leitor, senso assim os conversores digitai análogos produz uma determinada tensão de saída de acordo com um código binário enviado ao conversor. Mas o que tem isso a ver com sensoriamento? Tudo, pois iremos ter de controlar uma ação que ira gerar uma reação, e essa reação ira gerar um resultado que é um produto. Por isso parei o foco sobre os sensores para fazer essas breves colocações e exemplos. Caso contrario você iria aprender somente aquele lance chato de LIGADO ou DESLIGADO, e a interface que propormos a vocês mesmo sendo utilizada na porta paralela que pode parecer antiquado, faz tudo isso que acabamos de escrever aqui. Voltemos à questão sobre ligação de sensores. Na serie de circuitos da figura 2 A,B e C, podemos observar outra coisa em comum nos sensores ate agora apresentados. Todos eles tem 3 pontos de conexão. Sendo alimentação, terra e o sinal. Esta começando a ficar obvio. Mas antes de tudo. Você devera montar o circuito da paginaLPT Port Start figura 3 logo abaixo ! Figura 3 Mas porque ? Estamos falando de sensores, ótimo. Não deveríamos montar circuitos de sensores? Sim é verdade, mas preciso explicar ao leitor como a interface efetua a leitura dos sensores. Então monte o circuito, e seu raciocínio ira ficar claro, muito claro! Vamos repetir o circuito na figura 3 e começar uma analise de como ele funciona. Rapidamente, quando todas as chaves DIP estão abertas, o nível lógico de saída é ZERO (0), quando fecharmos cada uma das chaves o nível lógico ira para 1”. Que bonitinho, sim,muito legal. Podemos afirmar então que cada umas das 8 chaves do DIPSWITH seria um sensor mecânico. Concorda ? Espero que todos digam sim ! De posse da interface LPT publicada emLPT Port Start e do circuito da figura 3, instale o programa LPT – PORT LEITURA, na figura 4 vemos a tela de controle do programa de leitura da porta paralela. Digite o endereço da porta LPT e acione um dos DIPS do circuito da figura 3. Tecle em LER e você ira perceber as alterações do dado lido para cada vez que clicar em LER. Faça as seguintes experiências:
Coloque todos os DIPS em desligado....clique em LER no programa e o dado lido será 0, agora coloque todos em ligado clique em LER o dado o valor lido será 255, agora desligue todos os DIPS e acione somente o DIP nr. 8, o dado lido ao clicar em ler devera ser 128. Após este teste simples, podemos observar que temos condições de conectar ate 8 sensores na porta de entrada da interface LPT PORT de maneira normal, porem podemos multiplexar a entrada e obter uma quantidade maior de sensores caso seja necessário. Vejamos uma analise rápida do programa. No BOX 1 você já esta cansado de conhecer que é a rotina inicial de configuração do endereço da interface de porta paralela ja mencionado emLPT Port Start. BOX 1 Já no BOX2 temos a rotina de leitura de entrada dos 8 bits que compõe a porta. BOX 2 Pronto, a rotina de entrada é básica para todos os sensores, independente do sensor ser óptico ou mecânico, o que vai começar a mudar é a forma com que os sensores será lido pelo programa, veremos isso logo a frente. Vejamos agora outro exemplo, escolha um dos 3 exemplos contidos na figura 2 A, 2B ou 2C e monte os ! Iremos ver o comportamento dele perante o software. Pessoal independente do circuito proposto, o programa será o mesmo, isso é valido para qualquer tipo de sensor que entregue em sua saída um nível 1 ou 0. È o mesmo caso se o seu sensor de pressão entrega a pressão máxima em nível 1 ou a pressão mínima em nível 0. Ou um sensor de presença, nível 1 para presença , ou ZERO para a ausência. No caso do exemplo do circuito de teste da figura 3 o circuito efetua a leitura dos 8 dipswit do circuito, agora para nos so interessa a leitura de um único bit, porem iremos ler todos como sendo um byte. Mas como, simples nos iremos iguinorar os outros bits de entrada. Na figura 5 temos o diagrama de conexão da porta de entrada da interface de porta paralela e a implementação de dois circuitos de entrada para começarmos os testes.
Pessoal observe que as entradas das portas não estão na seqüência, fique atento a isso, pois os pinos de 1 a 8 estão da seguinte forma pino 1=D0 pino2=D4, pino3=D1, pino4=D5, pino5 =D2, pino 6 =D6, pino 7 =D3, e pino8 = D7. Monte o circuito da figura 5 e observe que o circuito equivale ao sensor mecânico da figura 2B. Ótimo, agora ative o programa da figura 4 indique o endereço da porta LPT, e click em LER, ativando o sensor S1. Na janela do software você ira ter a leitura 1, ao acionar o sensor S2 a leitura devera ser 2, caso os sensores esteja no bit D3 a leitura lida devera ser 3, de acordo com a tabela T1 TABELA T1 Na tabela T1 temos o correspondente a cada dado a ser lido ao conectarmos os sensores nos pinos de D0 a D7. Porem o leitor deve estar se perguntando, mas e quando nos tivermos mais que um sensor ativo? Calma pessoal, o programa resolve isso. Mas no momento nosso objetivo é outro. Como pudemos constatar para a gente efetuar a leitura dos sensores temos de tomar uma atitude manual em nosso programa, que é ativar o botão leitura com o mouse, e sabemos que isso não pode ser assim, devemos deixar o programa fazer isso automaticamente,caso contrario seria muito estranho o usuário ter de ativar uma tecla toda a vez que ter de efetuar a leitura dos sensores. Mas, como temos um objetivo final, que é agregar tudo isso que estamos estudando na serie de artigos e finalizar com o controle de uma mini esteira, vejamos então o programa de controle que iremos apresentar a você no futuro, na figura 6, o temos novamente a tela do programa de controle da esteira. O programa da figura 6 já é nosso conhecido de artigos passados e será utilizado em artigos futuros, iremos analisar diretamente o que nos interessa que é a rotina contida no botão inicial, a qual tem como função efetuar a leitura da porta de entrada de forma continua. O conteúdo da rotina contida no botão esta no BOX3. Mas somente isso? Na verdade não, usamos de um artifício já publicado na edição onde estudamos o controle de motores de passo, onde aplicamos a nossa função de controle através de um serviço de TIMER do Visual Basic. Vejamos a figura 7, onde temos a implementação do timer de controle de leitura continua da porta de entrada. Observe os dois (2) TIMERS a direita na tela, e vejamos o conteúdo do mesmo, BOX 4. È facilmente observado que a rotina apresentada no quadro 4 é muito parecida com a do quadro 2. A diferença esta somente na manipulação dos dados, no restante é idêntica, porem o controle esta em uma função TIME, que uma vez colocada em estado TRUE passa a executar continuamente, fazendo assim com que a leitura dos dados na porta de entrada seja efetuada de forma continua, e o valor lido mostrado na janela. No BOX4 existe algumas linhas que possui o código comentado, estas linhas tem uma aplicação futura que é a contagem de objetos que passa pelos sensores da esteira. A mesma será estudada em um artigo futuro. Ate este momento você já leu cerca de 3.745 palavras, e temos mais um punhado a ser lida logo a frente, vamos resumir tudo o que já estudamos ate agora sobre sensores. RESUMO SOBRE SENSORES: Existem sensores de vários tipos, neste artigo nos fixamos a estudar os ópticos de fenda e por reflexão e os mecânicos. Podemos afirmar que os tipos de sensores estudados, pode nos dar somente duas informações possíveis 0 ou 1 ( zero ou um ). Vimos também a maneira como a placa de interface é programada para efetuar a leitura dos dados na entrada. Então chegou a hora de um raciocínio lógico. Qualquer um dos sensores ligados entre os dados D0 a D7 da porta de interface LPT, ira gerar um valor em binário, lido pelo programa em decimal o qual devera efetuar a alteração em um ciclo. Imagine que você tem um sensor ligado a D0 e outro a D5, o dado lido em D0 sera o decimal 1 e o dado lido em D5 caso o sensor seja ativo será 32, para entender isso basta ler a tabela T1. A condição de funcionamento será a seguinte: Caso o SENSOR D0 esteja com nível 0,ativar o motor M1 tracionando da direita para a esquerda, então o motor M1 começa a girar no sentido programado. Supondo que esse é o motor da esteira do artigo futuro, e a mesma possui um objeto que esta sendo levando de um ponto A ate um ponto B, ao passar pelo ponto B onde o sensor D0 esta em operação, o referido sensor muda de estado lógico 0 para 1. No programa queremos que ao detectar o estado 1 na entrada o motor reverta a rotação e envie o objeto detectado do ponto B para o ponto A. No ponto A teremos o segundo sensor que esta ligado a D5, o objeto ao passar pelo sensor numero 2 que esta ligado a D5 passa o seu nível de ( 0 ) para 1. Então o programa de controle da esteira conta no campo objetos 1, e o ciclo é repetido sendo o produto levado do lado A ate o ponto B, ao chegar ao ponto A ele inverte e volta para o ponto B, como a contagem anterior era 1, devido ao primeiro objeto, agora o valor lido será incrementado em +1 indo a 2 e assim por diante ate o contador detectar o numero 12. Onde o mesmo devera parar. Como se trata de um programa de teste e exemplo imagine que o produto a ser levado do ponto A ao ponto B esta sendo colocado manualmente. Nosso objetivo é dar a você a linha de raciocínio que precisamos para tudo ficar mais claro. Ótimo ! Vamos finalizar o assunto sobre sensores e falar um pouco de forma breve sobre conversores análogos e digitais. Supondo que você tenha que medir uma determinada grandeza que pode ser a temperatura de um sensor, ou a pressão ou a humildade, ou o nível de gás em um determinado ambiente e você tem um sinal análogo e precisa converte o mesmo em digital. Fique tranqüilo que a leitura dessa informação também é possível. Vejamos o diagrama da figura 8. Ate agora nenhuma novidade, pois estamos utilizando o CI ADC 0804, conversor Análogo digital. No nosso caso “colocamos” o CI para efetuar a forma de moto continuo, ou seja uma vez o circuito alimentado ele efetuara a leitura da porta de entrada ininterruptamente. O circuito é simples e muito funcional. Na entrada do circuito através do pino 6, você pode injetar o dado a ser lido, faça um teste rápido, coloque na entrada do circuito um potenciômetro devidamente polarizado e ao variar a resistência você ter um dado de saída. O circuito da figura 8 devidamente conectado a porta de entrada da interface LPT tornara o programa e a interface um leitor de praticamente qualquer tipo de sensor, desde que devidamente implementado. O programa de controle é exatamente a rotina contida no quadro 4. Vejamos agora outra situação que na verdade não se trata de sensores, mas sim um circuito de saída, também muito simples, que lhe Dara uma ótima idéia de como implementar soluções para a automatização de maquinas e serviços efetuado por maquinas. Vamos supor que você precise gerar uma determinada tensão, portanto um sinal analogo, a partir de um circuito digital. Isso é fácil, basta você montar o circuito da figura 9. Mas somente isso? Sim pessoal somente esse circuito da figura 9 já é um circuito conversor Digital Análogo de rede resistiva. Mas nos não vamos explicar como ele funciona, porque o nosso objetivo é outro, alem do mais eu me lembro muito bem, que em varias edições da revista saber eletrônica circuitos semelhantes a este foi explorado e de secado o seu funcionamento, portanto uma conjunta aos exemplares anteriores e você entendera o funcionamento do mesmo. Nosso grande lance é os programas, vamos a eles. Esperamos que você tenha feito o download dos programas que efetua o teste da interface LPTLPT Port Start. No programa de teste da figura 10. Programa já conhecido também, estudaremos somente o conteúdo da barra de rolagem do quadro PORT A. Presumindo que você montou o circuito da figura 9 e conectou-o na porta de saída da interface no conector SV3. Carregue o programa, conecte os cabos e ligue a saída de um multímetro na escava de VDC e faça a medição da voltagem na saída do circuito da figura 9. Agora avance a barra de rolagem e observe o ponteiro do multímetro. Você esta variando a saída da voltagem enviando ao circuito os valores entre 0 a 255 em decimal. Observe o BOX 5 para você entender como o programa efetua a rotina.
Mas quem é HSCROLL1_change() e qual o seu conteúdo ? Na verdade é uma barra de rolagem que foi criada e dada a elas os valores da figura 11. Observe que em MAX foi dado o valor Maximo de 255 e em MIN o valor 0. Sendo assim ao movimentarmos a barra de rolagem ela Varia de 0 a 255. No quadro 5, então temos a seguinte afirmação: Out dados, hscroll1 = enviar o dado contido em hscroll ( que varia de 0 a 255 ) para a porta dados. Pronto ! Esta implementado um conversor digital análogo simples, e que funciona maravilhosamente bem. Bom pessoal aqui a gente termina mais um artigo, onde exploramos os sensores, conversores Digital/Análogo e Análogo/Digital e os programas de leitura. No próximo artigo finalizaremos com o incremento de um teclado de 16 teclas a interface de porta paralela e um dysplay de LCD. E ai sim apresentaremos o projeto final da esteira.
|
||
