Assinale a alternativa correta (1,0 ponto cada):

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAO

Sensores e Atuadores Industriais -Pesquisa: Encoders(Prof Milton Valrio)

FABIANO FERREIRA DA SILVA37156475997 Semestre

Encodersso equipamentos de extrema importncia naindstriapara o controle e medio de velocidade em motores, medio de distncia percorrida, posio e sentido de giro de esteiras.Com este tipo de medio, aindustriaconsegue aplicar com precisocontrole de matria prima, padres precisos deempacotamento,corte,embalageme processamento emlinhas de produo automatizadas.Um tipo de sensor de grande importncia na automao tanto industrial como de qualquer outro equipamento, o que d informaes sobre a velocidade ou posio de uma pea que gira ou se desloca linearmente. O ngulo exato em que ela pra ou ainda a velocidade em qualquer sentido de rotao ou movimento podem ser fundamentais para o tipo de controle que se deseja. Para sensoriar posies e velocidade um tipo de sensor muito usado o Encoder. O controle de muitos equipamentos automatizados depende do conhecimento da posio de peas mveis com preciso.A variedade de uso e aplicao dosencoders vasta, vamos listar algumas reas de uso algumas aplicaes prticas:Portas automticas;Maquinas de polimento de lentes;Maquinas de converso (grficas);Maquinas de etiquetagem e embalagem;Maquinas de perfurao;Maquinas de mistura de materiais (quimica, alimentcia, etc);Equipamentos Mdicos;Robtica;Medio de distncia;Engarrafadoras;Telescpios de alta preciso e resoluo;Esteiras;Linhas de processamento;Tornos CNC;Maquinas de solda automticas;Leitores de cdigos de barras;Calandras;Elevadores;Radares;Maquinas de vento;Processadores nucleares;Turbinas Elicas;Para essa finalidade so usados diversos tipos de transdutores, cuja finalidade fornecer, na forma de sinais eltricos, informaes sobre a posio, velocidade de deslocamento e sentido de deslocamento de peas giratrias ou que se movem em linha reta.Um dos dispositivos mais usados para essa finalidade o encoder ptico ou simplesmente encoder que se enquadra na categoria dos transdutores codificados.Transdutores Codificados (CDT)Chamamos de transdutores codificados ou CDTs os transdutores de posio ou sensores que fornecem informaes para um circuito externa na forma de um cdigo. Os transdutores codificados podem ser de diversos tipos:a) RelativoOs transdutores relativos, como os encoders, indicam a mudana de posio e no a posio real.b) AbsolutoIndicam a posio real do objeto.Os sensores deste tipo podem ser usados para medir tanto deslocamentos lineares como angulares, conforme mostra a figura 1.Na figura 2 temos um transdutor linear em que existe uma tira de material plstico onde esto gravadas as posies do objeto, as quais so lidas por um transdutor quando ele se desloca.

nsdutor linear.A idia dos dispositivos denominados encoders antiga. Os cilindros dos antigos pianos que "tocavam sozinhos" ou ainda dos cilindros com pinos das caixinhas de msica o ponto de partida.Colocando os pinos de um cilindro em posies determinadas pelas notas musicais que devem ser acionadas, ao girar esses pinos acionavam lminas de comprimentos diferentes que ento produziam as notas correspondentes, conforme mostra a figura 3.

A idia evoluiu para os dispositivos capazes de controlar as funes de uma mquina em funo de sua posio e hoje temos os CDT.Um dos tipos mais populares de transdutor codificado ou CDT o encoder ptico que tem a construo fsica mostrada na figura 4

Encoder ptico.Esse transdutor formado por um disco de plstico transparente opnde esto gravadas tiras escuras que correspondem codificao digital de cada posio.A leitura feita colocando-se um ou mais emissores infravermelho de um lado e um ou mais sensores (fotodiodos ou fototransistores) do lado oposto. Os sinais obtidos so ento pulsos quando partes claras ou escuras do disco plstico passam diante dos sensores, conforme mostra a figura 5.

Na forma mais simples temos uma seqncia de claro e escuros que se movem diante de um nico par de sensores, caso em que se produz um tem de pulsos que pode ser contado tanto para se monitorar a posio do objeto como sua velocidade. Esse tipo de sensor denominado incremental.No sensor absoluto, temos diversas faixas que fornecem uma indicao digital, pois vrios sensores so usados para a sua leitura.Observe ento que as marcas claras e escuras so programadas para fornecer uma informao digital da posio em que o disco pra.Evidentemente, quanto mais cdigos forem gravados, no disco, ou seja, mais dgitos tiver o cdigo maior quantidade de posies que pode ser sensoriada. Em suma, o nmero de bits do cdigo d a preciso ou resoluo do encoder.Por exemplo, um encoder de 4 bits ou 4 faixas de leitura permite ler apenas 32 posies, mas um encoder de 8 faixas tem uma resoluo de 256 posies ou aproximadamente 1,4 .Uma das desvantagens deste tipo de sensor que na verso incremental torna-se difcil detectar o sentido do movimento. Os pulsos gerados quando ele se desloca num sentido so os mesmos quando ele se desloca no sentido oposto.Existem diversas tcnicas que podem ser usadas para que os transdutores incrementais tambm detectem o sentido do movimento.Uma dessas tcnicas mostrada na figura 6.

Tcnica para deteco do sentido de movimento.Este sistema usado quando o deslocamento se faz em passos iguais de ngulos nos dois sentidos.Conforme podemos ver, na fita onde se desloca o sensor temos duas faixas com marcas.Observe que as marcas de posio esto levemente deslocadas, de modo que o circuito possa detectar isso, dando com preciso o sentido de rotao do sensor. Quando ele gira num sentido, as marcas de uma faixa cortam o sensor um pouco antes do que as marcas do outro. Com a inverso do sentido de rotao a outra faixa que passa detectar as marcas antes.A codificao dos transdutores de deslocamento absolutos tem a aparncia mostrada na figura 7.

Observe que neste caso temos 6 trilhas e portanto 6 bits, o que permite ler 26 posies diferentes ou uma definio de 64 posies.Observe que neste tipo de sensor temos marcas de clock. Sua finalidade muito importante. Sem as marcas de clock, na transio da leitura de posio para outra ocorrem estados intermedirios dos nveis lgicos que podem causar erros. Por isso, importante que a marca de clock diga ao circuito o momento exato em que deve ser feita a leitura.Em muitos encoders desse tipo a codificao das posies feita em binrio, conforme mostra a figura 8.

Codificao em binrio.Trata-se de uma forma intuitiva de se fazer a marcao de posies, porm existem alguns problemas a serem considerados na adoo desta forma de numerao das posies.Para evitar estes problemas muitos transdutores de deslocamento absolutos adotam uma codificao diferente que dada pelo denominado Cdigo de Gray.O Cdigo de GrayNo cdigo de Gray, a passagem de um valor numrico para outro sempre se faz com a mudana de valor de um nico bit. Isso facilita a leitura.Por exemplo para passar do 11 decimal para 12 decimal temos duas possibilidades:Binrio: 01011 para 01100Gray: 01110 para 01010Observe que em binrio tivemos 3 bits mudando e no cdigo Gray apenas 1, conforme mostra a figura 9.

Comparao entre binrio e Gray.A idia de se usar esse tipo de codificao vem do tempo em que os circuitos digitais ainda usavam vlvulas e contadores eletromagnticos. As vlvulas consumiam uma grande quantidade de energia assim como a comutao de contadores.Assim, picos de consumo eram gerados quando na passagem de 0111111 para 100000 quando vrios rels eram fechados e abertos ao mesmo tempo. O pico de EFM (Fora Contra-Eletromotriz) gerado podia causar srias instabilidades ao circuito.No cdigo binrio, os valores dos dgitos so expressos pela sua posio no nmero como potncias de 2.Assim, para a numerao de 0 a 7 em binrio temos:0 - 0001 - 0012 - 0103 - 0114 - 1005 - 1016 - 1107 - 111Veja que, para a passagem de 011 (3) para 100 (4) todos os dgitos mudam! No cdigo Gray temos uma forma difrente de representar os nmeros de 0 a 7:1 - 0002 - 0013 - 0104 - 1105 - 1116 - 1017 - 100Na figura 10 mostramos um disco sensor de encoder programado em Cdigo Gray.

Disco programado em cdigo Gray.Os transdutores de deslocamento codificados tambm apresentam suas vantagens e desvantagens:Vantagens:* So lineares ou podem ser programados para qualquer outro tipo de resposta.* So precisos* Possuem desgaste muito baixo* O circuito de condicionamento simplesDesvantagens: preciso ter um acoplamento mecnico com o objeto.Encoders na PrticaPodemos encontrar no comrcio especializado encoders diversos tipos e formatos, com circuitos internos que podem fazer a comunicao com dispositivos de controle externo de diversas maneiras.Essa comunicao pode ser uma simples seqncia de pulsos,como nos tipos incrementais mais simples, como pode ser codificada para transmisso serial por linha Rs232 ou RS485.Nesse ltimo caso, o encoder pode se comunicar diretamente com microprocessadores, computadores, PLCs e outros dispositivos de controle.Na figura 11 temos os aspectos de alguns encoders encontrados em aplicaes prticas.

Aspecto fsico de um encoder.Na figura 12 damos um circuito simples TTL que converte entradas em cdigo Gray para Binrio, acionando um conjunto de LEDs. Trata-se de um conversor de 4 bits.Esse circuito deve ser alimentado com tenso de 5 V pois, trata-se de lgica TTL.Assim aps esse estudo sobre encoder podemos concluir que um transdutor dealtssima aplicao na engenharia, pois como um sensor de movimento capaz deconverter movimentos lineares ou angulares em informaes eltricas, podemosmanipular, controlar e comandar variveis como distncia, velocidade e posio.SOROCABAMARO/2015

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