modulo 2808_teorico e pratico-v1

MÓDULO 2808

SISTEMA DE CONTROLE,

TRANSPORTE E

SELEÇÃO DE PEÇAS

MANUAL TEÓRICO E PRÁTICO

MÓDULO 2808

SISTEMA DE CONTROLE,

TRANSPORTE E SELEÇÃO DE PEÇAS


MÓDULO 2808 - SISTEMA DE CONTROLE, TRANSPORTE E SELEÇÃO DE PEÇAS


SUMÁRIO

Esta apostila tem por objetivo único fornecer as informações teóricas essenciais à utilização dos equipamentos da Datapool. Não é permitido o uso para quaisquer outras finalidades ou a reprodução total ou parcial desta Apostila, por quaisquer meios, sem a autorização da Datapool Eletrônica. i

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 - SISTEMA DE CONTROLE 1

CAPÍTULO 2 - CONCEITOS TEÓRICOS SOBRE SENSORES 3

2.1 INTRODUÇÃO 3

2.2 SELEÇÃO DE SENSORES 4

2.3 CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES 5

2.4 CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES 6

CAPÍTULO 3 - SENSORES FOTOELÉTRICOS 8

3.1 SENSOR DE BARREIRA 9

3.2 SENSOR RETROREFLEXÍVEL 10

3.3 SENSOR DIFUSO 11

CAPÍTULO 4 - SENSORES INDUTIVOS 13

CAPÍTULO 5 - SENSOR DE COR 16

CAPÍTULO 6 - SENSOR DE CORTINA 17

CAPÍTULO 7 - ENCODER 18

7.1 ENCODER ABSOLUTO 20

7.2 ENCODER INCREMENTAL 21

CAPÍTULO 8 - MOTOR DE PASSO 23

8.1 MOTOR DE CAMPO MAGNÉTICO PERMANENTE 25

8.2 MOTOR DE RELUTÂNCIA VARIÁVEL 26

8.3 MOTOR HÍBRIDO 26

CAPÍTULO 9 - MOTOR DC 28

9.1 MODULAÇÃO POR LARGURA DE PULSO (PWM) 29



SUMÁRIO

Esta apostila tem por objetivo único fornecer as informações teóricas essenciais à utilização dos equipamentos da Datapool. Não é permitido o uso para quaisquer outras finalidades ou a reprodução total ou parcial desta Apostila, por quaisquer meios, sem a autorização da Datapool Eletrônica. ii

CAPÍTULO 10 - SISTEMA DE CONTROLE, TRANSPORTE E SELEÇÃO DE PEÇAS 31

CAPÍTULO 11 - CLP2301 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 32

11.1 PAINEL TRASEIRO 34

11.2 CONECTOR LATERAL 34

11.3 MÓDULO DE INTERFACE HOMEM / MÁQUINA 35

11.4 CONEXÃO ENTRE O MÓDULO 2808 E CLP2301 36

CAPÍTULO 12 – SDM 9431 MICROPROCESSADOR 38

12.1 CONECTOR SDM 9431 39

12.2 CONEXÃO ENTRE O MÓDULO 2808 E SDM 9431 40

CAPÍTULO 13 – DAQ AQUISIÇÃO DE DADOS 42

13.1 CONEXÃO ENTRE O MÓDULO 2808 E DAQ 42

CAPÍTULO 14 - EXPERIÊNCIAS 44

14.1 EXPERIÊNCIAS USANDO CLP 2301 44

14.1.1 EXPERIÊNCIA 0 – LEITURA 45 14.1.2 EXPERIÊNCIA 1 – SELECIONADOR 47

14.1.3 EXPERIÊNCIA 2 – PWM E ENCODER 50 14.1.4 EXPERIÊNCIA 3 – SENSOR DE COR 53 14.1.5 EXPERIÊNCIA 4 – SENSOR INDUTIVO 57 14.1.6 EXPERIÊNCIA 5 – SENSOR REFLEXIVO 59

14.1.7 EXPERIÊNCIA 6 – EXTRAS 63 14.1.8 EXPERIÊNCIA 7 – ESTEIRA COMPLETA 64

14.2 EXPERIÊNCIAS USANDO MICROCONTROLADOR SDM 9431 64

14.3 EXPERIÊNCIAS USANDO DAQ – AQUISIÇÃO DE DADOS – VIA PC 66

14.3.1 EXPERIÊNCIA 0 – LEITURA 67 14.3.2 EXPERIÊNCIA 1 – SELECIONADOR 70 14.3.3 EXPERIÊNCIA 2 – PWM E ENCODER 72 14.3.4 EXPERIÊNCIA 3 – SENSOR DE COR 75 14.3.5 EXPERIÊNCIA 4 – SENSOR INDUTIVO 79

14.3.6 EXPERIÊNCIA 5 – SENSOR REFLEXIVO 81 14.3.7 EXPERIÊNCIA 6 – EXTRAS 85 14.3.8 EXPERIÊNCIA 7 – ESTEIRA COMPLETA 86



CAPÍTULO 1 – SISTEMA DE CONTROLE

Esta apostila tem por objetivo único fornecer as informações teóricas essenciais à utilização dos equipamentos da Datapool. Não é permitido o uso para quaisquer outras finalidades ou a reprodução total ou parcial desta Apostila, por quaisquer meios, sem a autorização da Datapool Eletrônica. 1

CAPÍTULO 1 - SISTEMA DE CONTROLE

Os sistemas de controle automáticos são amplamente utilizados em vários processos

industriais, tais como, controle de tensão e freqüência em geração de energia elétrica;

controle de temperatura em caldeiras a vapor ou fornos; controle de nível em

reservatórios; controle de rotação de motores elétricos; controle automático de navegação

em aviões, navios e naves espaciais; etc.

As variáveis envolvidas em sistemas de controle em geral podem ser classificadas como

discretas ou contínuas. As variáveis discretas possuem apenas dois níveis básicos: “alto”

ou “baixo”; “ligado” ou “desligado”; “1” ou “0”; e como exemplos típicos pode-se citar os

estados de sensores de proximidade, chaves finais de curso, termostatos, etc. Uma

variável contínua pode variar continuamente entre o seu extremo de valores máximo e

mínimo, exemplos típicos são os sinais de transdutores de temperatura como termopares,

de posição ou nível como potenciômetros, etc.

Um sistema de controle que utiliza variáveis tipicamente discretas é chamado de controle

lógico combinacional / sequencial. Um exemplo de equipamento de controle que foi

originariamente desenvolvido para manipular este tipo de variável em automações é o

controlador lógico programável (CLP). Um sistema de controle que utiliza variáveis

tipicamente contínuas é chamado de controle de processo contínuo. Exemplos de

equipamentos que manipulam variáveis contínuas em controles automáticos são os

controladores de malha. Estes controladores, dependendo do número de malhas de

controle implementadas e de outras funções de processamento, podem ser classificados

em Single-Loop, Multi-Loop, SDCD (Sistemas Digitais de Controle Distribuído), CLP,

Computadores de Processo, etc. Na utilização desses equipamentos que são geralmente

digitais, uma variável contínua freqüentemente é convertida em um número binário

associado. Apesar de cada bit de informação do número em questão ser discreto, ainda

assim o dado representativo da variável relacionada pode variar entre uma faixa de

valores máximo e mínimo, proporcionais ao número de bits do dado.

A necessidade de controle automático ou de malhas de controle contínuas não está

relacionada apenas com o interesse da automação em si, mas sim ligada a questões mais

fundamentais como estabilizar sistemas instáveis, rejeitar distúrbios, perturbações ou

variações em um processo, planta ou modificar a dinâmica de um sistema. Uma das

idéias fundamentais neste contexto é o conceito de realimentação (feedback).

Basicamente um sinal de informação relacionado com a grandeza a ser controlada, como

a de uma temperatura, pressão, velocidade, tensão, fluxo etc., é somado (subtraído) a um

valor de referência desejado para a mesma. O erro resultante dessa operação é

processado (atenuado/amplificado, filtrado, etc.) e excita a entrada do processo em

questão. Geralmente em malhas de controle contínuo utilizam-se realimentações



CAPÍTULO 1 – SISTEMA DE CONTROLE


negativas com a finalidade de estabilizar sistemas, rejeitar distúrbios e/ou modificar suas

dinâmicas, daí o sinal de realimentação ser subtraído da referência desejada.

É cada vez mais comum falar-se em sistemas automatizados, que não deixa de ser mais

uma tentativa de tornar as máquinas mais parecidas com o ser humano, porém com um

índice de erros muito menor. Neste caso, utilizam-se diferentes tipos de sensores,

assemelhando-se aos sentidos humanos, para que seja possível fazer o reconhecimento

do material ou objeto a ser analisado. Por exemplo, em indústrias de shampoos podem-se

utilizar sensores de cor para reconhecer a embalagem e assim separar seus diferentes

tipos e encaminhá-los a locais distintos.

Para tal, faz-se necessário um controle eletrônico inteligente, capaz de interpretar os

sinais emitidos pelo sensor e tomar uma decisão como, por exemplo, eliminar os objetos

fora de um determinado padrão.

É necessário, portanto, o conhecimento detalhado do funcionamento dos sensores a

serem utilizados, bem como quais serão os recursos eletrônicos a serem desenvolvidos.

A figura 1 mostra etapas de um sistema automatizado, neste caso uma esteira.

Figura 1 – Etapas de um sistema automatizado.



CAPÍTULO 2 – CONCEITOS TEÓRICOS SOBRE SENSORES


CAPÍTULO 2 - CONCEITOS TEÓRICOS SOBRE SENSORES

2.1 INTRODUÇÃO

Os sensores são dispositivos que mudam seu comportamento sob a ação de uma

grandeza física, podendo fornecer diretamente ou indiretamente um sinal que indica

alguma condição operacional. Quando operam diretamente, convertendo uma grandeza

física em um sinal proporcional, são chamados de transdutores. Os de operação indireta

alteram suas propriedades, como a resistência, a capacitância ou a indutância, sob ação

de uma grandeza, de forma mais ou menos proporcional.

Os sensores são dispositivos que mudam seu comportamento sob a ação de uma

grandeza física, podendo fornecer diretamente ou indiretamente um sinal que indica

alguma condição operacional. Quando operam diretamente, convertendo uma grandeza

física em um sinal proporcional, são chamados de transdutores. Os de operação indireta

alteram suas propriedades, como a resistência, a capacitância ou a indutância, sob ação

de uma grandeza, de forma mais ou menos proporcional.

O sinal de um sensor pode ser usado para detectar e sinalizar desvios em sistemas de

alarme ou de controle, interagindo com os mesmos por meio de respostas elétricas que

são resultantes de suas atuações.

Sistemas de controle recebem informações do mundo exterior através de sensores,

também denominados de detectores e transdutores de entrada, que são responsáveis

pela detecção e medida de propriedade tais como temperatura, luz, composições

químicas, movimento, etc. Estes dispositivos possibilitam fazer com que os sistemas

sejam capazes de tomar decisões sobre o ambiente onde se encontram.

As aplicações típicas de sensores são as de monitoração em geral, incluindo detecção e

medição de informações. Entretanto alguns equipamentos eletrônicos podem usar

sensores para propósitos de detecções não primarias. Por exemplo, as impressoras

possuem sensores que detectam a ausência de papel. Muitas câmeras podem detectar

níveis de luz e distâncias. Automóveis contem vários tipos de sensores incluindo os de

medição de temperatura do motor, de composição de emissão de gás, de pressão do

óleo, de velocidade, de uso de cintos de segurança, etc.

Algumas das variáveis físicas que podem ser medidas com sensores comerciais são:

Fluxo: fluídos em geral como consumo de combustível, velocidade e direção do vento,

etc.;

Força: como cisalhamento, peso, compressão, tração, torque, etc.;

Concentração: líquidos ou gases como cloro, dióxido de azoto, dióxido de enxofre,

dióxido de carbono, hidrogênio, monóxido de carbono, sulfito de hidrogênio, e outros;

Dimensões (distância, altura e volume): como altímetros, sensores de nível, etc.;





Precipitação: detecção de ponto de orvalho, pluviômetro;

Pressão: absoluta ou diferencial, pressão em meio gasoso, em meio líquido, etc.;

Radiação: infravermelha, ultravioleta, etc.;

Temperatura: de meio gasoso, de meio líquido, de superfície sólida;

Umidade: do solo, umidade relativa do ar, etc.

Outras Variáveis: resistividade do solo; visibilidade; fumaça; chama e outras.

2.2 SELEÇÃO DE SENSORES

Atualmente existe uma vasta disponibilidade de sensores no mercado. Alguns deles já

estão prontos para uso direto, contendo fontes de alimentação e componentes eletrônicos

compatíveis com entradas de registradores, computadores, controladores, etc. A seleção

do sensor adequado a uma aplicação ou projeto deve ser realizada atendendo as

seguintes questões:

Que propriedade se deseja medir?

Qual a faixa de medição desejada?

Que resolução e precisão são desejadas?

Qual a velocidade de resposta?

Qual o tipo de saída?

Qual nível de alimentação?

Após a seleção das questões básicas, a escolha do modelo e fabricante do sensor deve

ser efetuada através da documentação técnica correspondente. É comum obter as

informações de usuários que já possuem sistemas em funcionamento. Na documentação

técnica dos sensores devem estar presentes, pelo menos, a faixa de trabalho e a

precisão. A faixa de trabalho é o valor mínimo e o máximo que o sensor pode medir. Esta

informação pode constar em catálogos sob outros termos, como “span” ou “range”. A

precisão é relacionada ao erro que um sensor pode apresentar na leitura. Nas

documentações técnicas, é praticamente obrigatória a apresentação do valor do erro

apresentado pelo sensor durante a sua operação efetiva. Os erros podem ser

apresentados em relação ao valor lido, em relação ao fundo de escala ou uma faixa de

valor.

A precisão e a faixa de trabalho são os elementos mais importantes para a escolha do

sensor. Entretanto, ao efetuar a leitura de um catálogo, se depara com outros parâmetros

apresentados em grandezas como mV (milivolt), mA (miliampère), entre outras. A razão

de se apresentar essas unidades são os sinais de saída dos sensores. Nesse caso, os

sensores podem ser considerados os elementos que irão transformar a variável de





interesse em um sinal elétrico que possa ser enviado a um elemento leitor. Esses tipos de

sensores são denominados transdutores, que são basicamente elementos que trans-

formam um tipo de sinal em outro.

Nos transdutores, devido ao valor esperado possuir uma unidade diferente do valor

disponível, a relação entre os dois valores é expressa pela sensibilidade, a relação entre a

unidade de saída pela unidade de entrada. Quanto maior a sensibilidade, maior o nível de

saída apresentado pelo transdutor para um determinado valor de entrada. A forma como

um transdutor transforma um tipo de variável em outro é conhecida como princípio de

transdução, cuja essência é baseada em fenômenos físicos, como por exemplo, a

alteração da dimensão de um elemento que modifica sua resistência elétrica

correspondente, como acontece em alguns transdutores de força.

2.3 CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES

Linearidade: É o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza física

correspondente. Quanto maior esta característica, mais fiel é a resposta do sensor ao

estímulo. Os sensores mais usados são geralmente aqueles que apresentam ações

lineares. Os sensores não lineares são usados em faixas limitadas, em que os desvios

são aceitáveis, ou com adaptadores especiais, que tornam lineares os sinais resultantes.

Faixa de atuação: É o intervalo de valores da grandeza em que pode ser usado o sensor.

Resolução: Define-se como resolução o menor incremento da grandeza física medida

que provoca uma mudança mensurável no nível do sinal de saída do sensor. No caso de

sensores digitais, a resolução vai estar representada pelo menor incremento da grandeza

física medida que provoca uma mudança de um bit na leitura da medição correspondente.

Sensibilidade: A sensibilidade é a relação de transferência do sensor, ou seja, a relação

entre a variação do sinal elétrico entregue na saída pela variação da grandeza física

medida.

Range (Faixa): Define-se como faixa ou range todos os níveis de amplitude da grandeza

física medida nos quais se supõe que o sensor pode operar dentro da precisão

especificada.

Histerese: É à relação em porcentagem (%) do ponto de operação e o ponto de

modificação da saída correspondente. Geralmente esta característica esta relacionada a

sensores com ações não lineares.

Exatidão ou Erro: Dada uma determinada grandeza física a ser medida, a exatidão é a

diferença absoluta entre o valor do sinal de saída entregue pelo sensor e o valor do sinal

ideal que o sensor deveria fornecer para esse determinado valor de grandeza física.

Relação Sinal / Ruído: É a relação entre a potência de um sinal qualquer entregue na

saída do instrumento e a potência do sinal de ruído agregado ao sinal original.





Resposta em Frequência: Qualquer sistema eletrônico que manuseia sinais elétricos

tem suas limitações em frequência, isto é, sinais em determinadas frequências são

adequadamente reproduzidos e em outras não. No caso dos sensores a grandeza física

medida varia sua amplitude com uma determinada faixa de freqüência. Desta forma

define-se resposta em frequência de um sensor como a faixa do espectro que esse

consegue reproduzir com precisão.

2.4 CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES

Os transdutores podem ser divididos em: ativos e passivos, digitais e analógicos.

Os transdutores ativos geram a variável de saída (sinal elétrico) excitada pela própria

variável de entrada, isto é, não necessita de alimentação externa. É o caso de um sensor

de radiação solar que utiliza o efeito termopilha como princípio de transdução. Conforme a

intensidade da radiação solar, este tipo de sensor gera uma corrente elétrica que é

proporcional à energia solar aplicada. Um outro exemplo é o do sensor de velocidade que

utiliza um gerador como elemento de transdução, gerando uma tensão elétrica

proporcional à rotação do seu elemento sensor. A figura 2 ilustra um transdutor ativo em

medições de velocidade de ventos.

Figura 2 – Transdutor ativo.

Os transdutores passivos necessitam de uma alimentação externa, como ilustra a figura

3. É o caso, por exemplo, de transdutor que utiliza a variação da resistência elétrica como

princípio de transdução. É possível encontrar sensor para medir a direção do vento que

utiliza potenciômetro para indicar a direção. Para medir a variação da resistência é

necessário aplicar uma tensão e observar a variação da corrente elétrica do circuito

associado ao mesmo. Para esse tipo de transdutor deve-se observar a “qualidade” da

alimentação. No exemplo, caso a tensão de alimentação varie, a leitura irá variar

proporcionalmente, introduzindo um erro adicional no sistema. Tais erros podem ser

compensados eletronicamente e os fabricantes devem indicar a variação permissível da

alimentação para o sensor utilizado. A vantagem dos sistemas ativos está na

possibilidade de se obter maior sensibilidade nos transdutores através do uso de

dispositivos amplificadores.





Figura 3 – Transdutor passivo.

Uma outra divisão se refere aos sensores digitais e analógicos. Os analógicos possuem

como característica sinais contínuos que portam na sua intensidade o valor de interesse.

Os digitais se caracterizam pela lógica de dígitos binários. Por exemplo, um sensor de

presença, como encontrado em portas automáticas de aeroportos, indica apenas a

presença ou a ausência de transeunte por meio de uma mudança de estado. Podem ser

utilizados também para medir rotações de sistemas mecânicos, onde registrando o

período da modificação de estado tem-se o tempo de uma rotação e, consequentemente,

a freqüência de giro. Medidores de velocidade de vento utilizam este princípio. A figura 4

ilustra um gráfico resultante desse processo de medição, a distância horizontal entre

pulsos é o tempo resultante. Portanto, o inverso do tempo entre ocorrências é a

frequência de rotação do sistema que é proporcional a velocidade do vento.

Figura 4 – Dados na forma de pulsos.



CAPÍTULO 3 – SENSORES FOTOELÉTRICOS


CAPÍTULO 3 - SENSORES FOTOELÉTRICOS

Os sensores fotoelétricos ou ópticos utilizam feixes de luz para detectar um objeto. O seu

princípio de funcionamento baseia-se em dois circuitos: um emissor do feixe de luz e o

receptor do mesmo. O emissor pode ser um fotodiodo e o receptor um fototransistor

sensível à luz vinda do emissor. A luz gerada pelo emissor deve atingir o receptor com

intensidade suficiente para fazer com que o sensor comute sua saída. A figura 5 ilustra o

princípio de funcionamento de um sensor fotoelétrico.

&Emissor

ReceptorAnalisador de

Frequência

Estado de

Saída

Sincronismo entre

Emissor e Receptor

Created with Visio

Figura 5 – Princípio de funcionamento.

O sinal de luz gerado pelo emissor óptico é modulado numa determinada frequência e/ou

nível. O receptor do sinal do sensor é acoplado a um filtro que somente considera sinais

com mesma natureza do emissor. Essa característica é empregada no sensor óptico para

minimizar os efeitos de possíveis interferências causadas por outras fontes luminosas que

não o emissor. A figura 6 ilustra um diagrama de blocos de um sensor óptico típico.

&

Analisador de

FrequênciaOscilador Emissor Receptor

Pré-

amplificadorDiscriminador

Indicador de

Estado

Estágio de

Saída

Fonte

Vcc

Saída

GND

G

Created with Visio

Figura 6 – Diagrama de blocos de operação de um sensor óptico.

A figura 4 divide-se da seguinte forma:

Oscilador: gera um sinal elétrico modulado e envia ao emissor;





Emissor: transforma o sinal elétrico vindo do oscilador em um feixe de luz pulsante

(modulado), sendo executada a emissão do sinal físico;

Receptor: converte o sinal de luz pulsante em um sinal elétrico modulado;

Pré-amplificador: ajusta o sinal elétrico modulado vindo do receptor a níveis

compatíveis com o circuito eletrônico do sensor;

Analisador de frequência: compara a frequência do sinal recebido pelo receptor com

a frequência do sinal gerado pelo emissor, considerando apenas os sinais que sejam

compatíveis;

Discriminador: compara o nível do sinal recebido do analisador de frequência com

níveis preestabelecidos, definindo o estado do sensor;

Estágio de saída: recebe o sinal do discriminador e aciona a saída correspondente;

Led: indicador de estado, sendo acionado pelo discriminador;

Fonte de alimentação: a alimentação do circuito do sensor é feita por um regulador

interno.

Os sensores fotoelétricos são utilizados onde uma detecção sem contato físico do objeto

a ser detectado é requerida. Comparado com os sensores de proximidade, o sensor

fotoelétrico possui uma zona de sensoriamento muito maior. Com os sensores de

barreira, é possível monitorar distância com mais de 20 metros. Existem alguns tipos

básicos de sensores fotoelétricos.

3.1 SENSOR DE BARREIRA

Nos sensores fotoelétricos tipo barreira o transmissor e o receptor estão em unidades

separadas e são montado um de frente para o outro de modo que o receptor receba

sempre a luz emitida pelo emissor. O transmissor emite uma luz pulsante no alcance de

onda infravermelho ou vermelho visível. Quando o objeto a ser detectado interrompe o

feixe de luz, a saída é acionada, como indicado na figura 7.

Figura 7 – Princípio de funcionamento do sensor fotoelétrico tipo barreira.





Nos sensores de barreira, o feixe propaga somente em um sentido (do transmissor ao

receptor). Efeitos desfavoráveis como poeira no ar, sujeiras nas lentes, fumaça ou

serração, não interferem diretamente no sistema. Um sensor de barreira é distinguido pelo

alcance. As características da zona de sensoriamento podem ser facilmente descritas: um

objeto deve ter no mínimo o tamanho do eixo óptico, ou seja, o tamanho da superfície

sensora ou das suas lentes, para permitir uma detecção segura. Isso vale também para a

distância total entre o transmissor e receptor.

Os sensores tipo barreira têm funcionamento adequado com objetos opacos ou

translúcidos. No caso de objetos transparentes, o feixe de luz não é suficientemente

interrompido. Um sensor de barreira deve operar com sensibilidade alta para assegurar

uma máxima confiabilidade operacional. Uma exceção é a detecção de objetos

parcialmente transparentes. A sensibilidade deve ser reduzida conforme a necessidade.

Os modelos usados em automação industrial chegam até uma distância de 40 metros, já

nos modelos utilizados em automação predial pode-se trabalhar até uma distância de 100

metros. A figura 4 ilustra um conjunto de sensor foto-elétrico tipo barreira.

Figura 8 – Sensor de barreira.

3.2 SENSOR RETROREFLEXÍVEL

Nos sensores fotoelétricos do tipo retroreflexíveis o emissor e o receptor estão em uma

única unidade e um espelho prismático é instalado na frente do sensor, como ilustra a

figura 9. A luz emitida é refletida pelo refletor e chega ao receptor. Quando um objeto

interrompe este caminho a saída do sensor é acionada.





Figura 9 – Princípio de funcionamento de um sensor retroreflexível.

Os sensores retrorefletivos são adequados para detectar objetos opacos, translúcidos e

até transparentes, porque o feixe de luz precisa passar pelo objeto duas vezes, sendo

assim atenuadas duas vezes mais do que com um sensor de barreira. Um cuidado

especial deve ser tomado com objetos muito refletivos, pois a luz pode refletir no próprio

objeto e retornar ao receptor e assim o objeto não serão detectados. Neste caso deve-se

tomar cuidados especiais na instalação, montando o sensor a 45 graus da face refletiva

do objeto.

Há também os sensores refletivos com filtro polarizador incorporados. Esses filtros

instalados tanto no emissor como no receptor fazem com que somente a luz refletida pelo

refletor prismático chegue ao receptor. Esse tipo de recurso facilita a instalação no caso

de objetos refletivos, bem como no caso de objetos transparentes. Sensores

retrorefletivos sem filtro polarizador operam na área de infravermelho, sistemas com filtros

polarizadores operam na área de luz vermelha visível.

Uma vantagem dos sensores tipo refletivo em relação ao do tipo barreira é a facilidade de

instalação, pois somente a conexão de um cabo é necessária, uma vez que os

transmissores e receptores estão integrados em um único corpo.

As distâncias de trabalho deste tipo de sensor também são grandes e estão na faixa de

até 30 metros, aproximadamente. O tamanho da zona de reflexão pode ser facilmente

estabelecido, o objeto deve ter o tamanho da lente e do refletor, direcionados diretamente

em frente aos mesmos. Para uma detecção segura de objetos menores é utilizado um

refletor prismático menor.

3.3 SENSOR DIFUSO

Um sensor difuso é utilizado para a detecção direta de objetos. Assim como em um

sensor retroreflexívo, o transmissor e receptor estão incorporados em uma única unidade.

O transmissor emite luz que é refletida pelo próprio objeto a ser detectado e é visto pelo

receptor. Este sistema não avalia a interrupção do feixe de luz, mas a luz refletida pelo

objeto. A luz transmitida neste sistema é pulsante.





Neste tipo de sensor deve ser tomado cuidado especial com a cor do objeto. Como o

receptor detecta a luz refletida pelo objeto, a cor e rugosidade do mesmo influenciam no

índice de reflexão da luz, logo o sensor irá detectar objetos de cores claras a uma

distância maior do que os objetos de cores escuras. No entanto, essa desvantagem é

utilizada como recurso, por exemplo, na detecção de marcas em películas plásticas em

sistemas de embalagem.

A distância máxima entre este tipo sensor e o objeto a ser detectado está na faixa de 2

metros, bem menor que nos tipos barreira e refletivo, mas há grande vantagem na

facilidade de instalação. Uma vez que os transmissores e receptores estão integrados em

um único corpo, é necessário somente à ligação de um cabo.

Como no caso do sensor de barreira, um sensor difuso deve sempre ser operado com

sensibilidade máxima, para atingir a máxima confiabilidade operacional. Um plano de

fundo interferente é uma exceção. O plano de fundo deve ser suprimido reduzindo a

sensibilidade. Deve ser levado em consideração que não somente o alcance é reduzido

como também a zona morta em frente à lente aumenta. O sistema, dessa maneira, fica

mais susceptível a poeira, névoa, etc.



CAPÍTULO 4 – SENSORES INDUTIVOS


CAPÍTULO 4 - SENSORES INDUTIVOS

Os sensores de proximidade indutivos são dispositivos eletroeletrônicos capazes de

detectar a aproximação de peças, componentes, elementos de máquinas, etc. A detecção

ocorre sem que haja o contato físico entre o elemento e o sensor. Isto aumenta a vida útil

do sensor, uma vez que estes sensores não possuem peças móveis sujeitas a desgastes

mecânicos. Muitas das aplicações onde eram empregadas chaves fim-de-curso passaram

a optar pelos sensores indutivos devido a sua detecção sem contato e elevada vida útil.

Sensores indutivos operam segundo o princípio de que havendo um movimento relativo

entre um campo magnético e um condutor, uma corrente poderá ser induzida no condutor.

Usualmente, o condutor é um fio, e esse fio é enrolado de tal maneira a produzir uma

bobina. Assim que o campo magnético passa pela bobina, ele induz na mesma uma

tensão que é proporcional à intensidade do campo magnético, à velocidade do movimento

e ao número de espiras do fio da bobina. A relutância em circuitos magnéticos é o

equivalente à resistência em circuitos elétricos. Um caminho de baixa relutância é um

bom condutor magnético. Como exemplo, se um material ferromagnético é aproximado de

um imã permanente, o campo que circunda o imã aumenta em intensidade, fazendo com

que o fluxo seja redirecionado para passar através do material.

Os sensores de proximidade indutivos funcionam gerando um campo magnético à sua

frente. Eles consistem de uma bobina sobre um núcleo de ferrite, um oscilador, um

circuito detector e um circuito de saída. A bobina faz parte de um circuito oscilador que

gera um sinal de tensão senoidal. Quando um objeto-alvo metálico ferroso ou não-ferroso

penetra no campo, a perda de energia ocasionada pelas correntes de fuga no objeto,

resulta numa amplitude de oscilação menor. Um circuito detector então reconhece esta

mudança específica de amplitude e, dependendo da magnitude da mudança gera um

sinal de comando para o circuito de saída do sistema. A figura 10 ilustra o princípio de

funcionamento de um sensor indutivo.

Figura 10 – Princípio de funcionamento de um sensor indutivo.





À distância de atuação dos sensores indutivos não é muito grande, pode-se encontrar

modelos com distância sensora típica de 30 mm. E importante observar que os catálogos

dos fabricantes sempre informam a distância sensora nominal baseada em um objeto-alvo

padrão de aço, chamado alvo padrão. O alvo padrão é uma plaqueta quadrada de aço

doce, com 1 mm de espessura, com comprimentos dos lados iguais ao diâmetro da face

ativa. No entanto, à distância sensora operacional varia com o tipo de metal e necessita

ser multiplicada por um fator de redução. O fator de redução é usado para determinar o

alcance quando se deseja detectar outros materiais que não o aço doce padrão. A

composição química do objeto-alvo tem grande efeito no alcance de detectores de

proximidade indutivos. Caso o material de seu objeto-alvo seja de um outro material,

deve-se multiplicar a distância sensora informada através do fator de redução, conforme

tabela 1, para se determinar o alcance específico para aquele alvo.

MATERIAL DO OBJETO FATOR DE REDUÇÃO

Aço doce 1,00

Aço inoxidável 0,85

Latão 0,50

Alumínio 0,45

Cobre 0,40

Tabela 1 – Fator de redução para outros materiais diferentes do aço doce.

O tamanho e a forma do alvo também podem afetar o alcance. Os seguintes pontos

devem ser usados como orientação geral quanto ao tamanho e à forma de um objeto:

Alvos planos são preferíveis;

Alvos arredondados podem diminuir o alcance;

Materiais não-ferrosos normalmente diminuem o alcance (válido somente para as

versões de sensores que detectam todos os metais);

Alvos menores que a face ativa, tipicamente reduzem o alcance do sensor;

Alvos maiores que a face ativa podem aumentar o alcance;

Películas, folhas e filmes metálicos podem aumentar o alcance.

Para um alvo que executa movimento cíclico, aproximando e afastando-se do sensor

(especialmente para sensores digitais), a histerese resultante pode tornar-se uma

característica importante, uma vez que irá evitar oscilações (comutações) na saída do

sensor quando o mesmo estiver sujeito a choques e vibrações ou quando o alvo estiver

posicionado exatamente no ponto de alcance nominal do sensor. Os sensores indutivos

são utilizados em posicionamentos de peças em máquinas de produção automática,

elemento contador em equipamentos de seleção ou esteiras transportadoras, sensor de





proximidade em portões ou elevadores, gerador de pulso para monitoramento de rotação,

detecção de posição de trilhos em pátios de ferrovia, etc.

A maioria dos sensores indutivos disponíveis no mercado é para a detecção de presença

(ou ausência), mas também há modelos que possuem uma saída analógica proporcional

à distância do objeto à face sensora que são utilizados em algumas aplicações

específicas.

Os sensores indutivos podem ser do tipo blindados e não blindados. A construção

blindada inclui uma faixa metálica que envolve o conjunto núcleo de ferrite/bobina. Já os

sensores não blindados não possuem essa faixa. A figura 11 apresenta um sensor

indutivo blindado e um sensor indutivo não blindado.

Figura 11 – Sensores indutivos blindados e não-blindados.

Atualmente há uma ampla gama de modelos com dimensões e formatos diversos de

sensores, o que permite a aplicação destes em locais de dimensões reduzidas. A figura

12 ilustra um sensor indutivo típico de mercado e a figura 13 representa o seu circuito

interno.

Figura 12 – Sensor indutivo típico.

Figura 13 – Circuito interno do sensor de proximidade indutivo básico.



CAPÍTULO 5 – SENSOR DE COR


CAPÍTULO 5 - SENSOR DE COR

A cor pode ser um importante fator na automação. Seja na identificação, classificação,

checagem ou avaliação de um produto. Os sensores de cor são utilizados para a

detecção sem contato de objetos opacos e transparentes, com base em suas cores. Os

transmissores emitem pulsos de luz nas três cores básicas, vermelho, verde e azul, os

quais são refletidos por um objeto. A luz recebida pelo receptor é amplificada, digitalizada

e avaliada por meio de um microprocessador. Se o valor do sinal corresponder a um valor

de referência lido anteriormente, a saída chaveada será ativada.

O sensor de cor tem a finalidade reconhecer cores distintas, previamente configuradas.

Alguns sensores baseiam-se no modelo de cores RGB, que é um modelo aditivo no qual

o vermelho, o verde e o azul são combinados de várias maneiras para reproduzir outras

cores. O nome do modelo e a abreviação RGB vêm das três cores primárias: vermelho,

verde e azul (Red, Green e Blue, em inglês).

Para reconhecer a cor, o sensor emite uma luz sobre os objetos a serem inspecionados e

através da radiação refletida calcula as coordenadas de cromaticidade (níveis de verde,

vermelho e azul), após isto, compara-as com os valores de referência das cores

previamente armazenadas. Se estes valores estiverem dentro de uma faixa de tolerância

determinada, é ativada uma de suas saídas lógicas.

Os sensores de cor podem detectar tanto as cores de objetos opacos através de suas

reflexões (luz incidente) como as de materiais transparentes em luz transmitida, por onde

é utilizado um refletor. No entanto, o sensor pode reconhecer as cores de objetos muito

brilhantes como sendo acromáticas na luz incidente. Este problema pode ser resolvido

inclinando-se o sensor.

Figura 14 – Sensor de cor.



CAPÍTULO 6 – SENSOR DE CORTINA


CAPÍTULO 6 - SENSOR DE CORTINA

As cortinas de luz (também chamadas de grades de luz, sensores fotoelétricos ou bordas

de portas) são formadas por uma fileira de elementos transmissores infravermelhos em

uma carcaça e por uma fileira de elementos receptores em uma carcaça separada. As

duas carcaças são montadas voltadas uma à outra para criar um feixe de luz, no qual

cada receptor reconhece a luz emitida por um ou mais transmissores. Quando um alvo

(tal como um braço ou uma perna) interrompe um ou mais feixes de luz, o receptor não vê

mais a luz de seus transmissores correspondentes e aciona o alarme para mudar de

condição.

Esses dispositivos podem possuir desde quatro até vinte feixes de luz entre os elementos

sensores. A atribuição é definida pelo comprimento de região a ser monitorada.

O tempo de resposta é um dos fatores mais importantes que devem ser considerados ao

ser calculados a distância mínima de segurança adequada. O tempo de resposta de uma

cortina de luz é o tempo que uma cortina de luz leva para transmitir o sinal de alarme à

interface de segurança ou ao elemento de controle da máquina depois que o campo de

proteção foi interrompido. O tempo de resposta geral do sistema de segurança da cortina

de luz inclui o tempo de resposta da cortina de luz, o tempo de resposta de qualquer

interface interposta (tal como um controlador de segurança ou controlador lógico

programável de segurança) e o tempo de resposta dos elementos de controle primários

da máquina (por exemplo, contato do motor ou relê de controle).

Esses dispositivos são utilizados principalmente em sistemas de segurança de máquinas

de indústrias metalúrgicas em que os operários podem sofrer graves ferimentos em

função da movimentação das máquinas, como prensas ou esteiras transportadoras. Além

disso, podem ser utilizados na detecção de pessoas em elevadores (sistemas

antifechamento nas portas) ou em controle de acesso a estacionamentos.

Figura 15 – Sensor de cortina de luz.



CAPÍTULO 7 – ENCODER


CAPÍTULO 7 - ENCODER

O encoder é um transdutor que converte um deslocamento mecânico em pulsos elétricos.

Ele realiza as chamadas “medidas indiretas”, isto é, mede o deslocamento linear de um

eixo qualquer através do deslocamento angular do eixo do motor, através de um

acoplamento (conexão mecânica direta ao eixo do motor) ou transmissão de movimento

através de correias e polias. A figura 16 ilustra sua estrutura.

Figura 16 – Estrutura de um encoder.

O disco perfurado é o responsável pela passagem ou não da luz ate os elementos

sensíveis, como mostra a figura 17.





Figura 17 – Elementos sensíveis do encoder.

Na figura 18, pode-se observar os três sinais do encoder. Os sinais A e B são os que

fornecem a indicação da posição e também o sentido de giro. Este é determinado pela

fase dos canais, ou seja, se o canal A estiver 90º avançado em relação a B, o encoder

estará girando no sentido horário. Se o canal A estiver 90º atrasado em relação a B, o

encoder estará girando no sentido anti-horário.

Periodo do Sinal

360º

Canal A

Canal B

Pulso de Referência

Resolusão90º

Created with Visio

Figura 18 – Sinais do encoder

Os cinco principais parâmetros que determinam a performance do encoder são:

Resolução: É o menor incremento de contagem que o dispositivo pode fornecer.

Trata-se do numero de pulsos emitidos por rotação. Quanto maior o numero de pulsos,

maior a resolução e vice-versa.

Graduação: É a distancia entre janelas da escala graduada.

Precisão: Trata-se por precisão o erro real do transdutor.

Interpretação: É a contagem das bordas do sinal digitalizado.

Classe de precisão: É a faixa de erro utilizada para classificar o encoder.

Basicamente, há dois tipos de encoder: o incremental e o absoluto. O encoder

incremental gera pulso para a eletrônica subsequente, porem, quando parado, não há

sinal algum na sua saída. Isto significa que, para a máquina saber onde ela esta, é





necessária a movimentação do encoder. A partir daí a maquina conta o numero de pulsos

gerados. Uma maquina equipada com este tipo de encoder ao ser desligada, necessita de

um novo referenciamento. O encoder absoluto gera uma palavra de 6 a 8 bits de uma

única vez, e não serialmente. Além de maior precisão, uma maquina que usa este tipo de

dispositivo não necessita ser referenciada a pós seu desligamento. A figura 19 mostra a

diferença entre os discos perfurados do encoder incremental e absoluto. A equação (10)

representa a formula utilizada para dimensionar um encoder.

Figura 19 – Disco perfurado do encoder incremental e absoluto.

sInt

PANp

Re* (10)

onde Np é o número de pulsos do encoder; PA é o passo de fuso das esferas da

maquina; Int é o fator de interpolação e Res é a resolução da maquina.

7.1 ENCODER ABSOLUTO

O elemento básico de um encoder absoluto é um disco de vidro estampado por um

padrão de trilhas concêntricas. Feixes de luz atravessam cada trilha para iluminar

fotosensores individuais, o qual fornece sempre a posição absoluta de um objeto e não

existe contato físico para que ocorra a detecção. Feita essa detecção, definimos a

posição absoluta do encoder através de um código.

Figura 20 – Encoder de código binário padrão.





O código mais empregado é o binário, pois este é facilmente manipulado por um circuito

relativamente simples e, com isso, não se faz necessário nenhum tipo de conversão para

se obter à posição real do encoder. O código é extraído diretamente do disco (que está

em rotação). O sincronismo e a aquisição da posição no momento da variação entre dois

códigos tornam-se muito difíceis, tornando-os mais susceptíveis a erros, como ocorre com

os seguintes códigos binários consecutivos, o 7 (0111) e o 8 (1000), onde é possível notar

que a variação do nível zero para um e um para zero ocorre em todos os bits, e uma

leitura feita no momento da transição pode resultar em um valor completamente errado.

Figura 21 – Encoder absoluto com base binária padrão.

Como o mau alinhamento das fotocélulas pode causar erros de leitura, uma solução

comum é o uso de um disco estampado em Código Gray, em lugar do código binário

padrão. O Código Gray é um código digital com a propriedade de que duas palavras

códigos consecutivas diferem apenas de 1 bit, conforme pode ser visualizado na fig. 22.

Figura 22 – Encoder absoluto com base no código de Gray.

7.2 ENCODER INCREMENTAL

O encoder incremental possui apenas uma trilha com dentes igualmente espaçados

(figura 23). A posição do objeto é determinada pela contagem do número de dentes que

passam na frente de um fotossensor, onde cada dente representa um ângulo conhecido.

Este sistema requer um ponto de referência inicial.





Figura 23 – Encoder incremental.

A resolução de um encoder incremental é dada pela relação pulsos/revolução

(normalmente chamado de PPR), isto é, o encoder gera uma certa quantidade de pulsos

elétricos por uma revolução dele próprio. Para se determinar à resolução basta pegar, por

exemplo, o número de pulsos que passam em uma revolução propriamente dita e dividi-lo

por um ângulo de uma revolução (360°). Se um encoder fornecesse 720 pulsos/revolução,

neste caso teríamos uma resolução de 2 pulsos por grau da trilha, ou poderíamos

interpretar que seria gerado um pulso elétrico a cada 0,5º mecânicos.

A precisão de um encoder incremental depende de fatores mecânicos, elétricos e

ambientais, que são: erros na escala das janelas do disco, excentricidade do disco,

excentricidade das janelas, erro introduzido na leitura eletrônica dos sinais, temperatura

de operação e nos próprios componentes transmissores e receptores de luz.



CAPÍTULO 8 – MOTOR DE PASSO


CAPÍTULO 8 - MOTOR DE PASSO

Trata-se de um dispositivo que transforma um pulso elétrico em um movimento angular de

rotação. O eixo do motor roda por um ângulo específico a cada pulso aplicado. Este

ângulo, ou deslocamento efetuado repete precisamente com cada pulso aplicado, através

de uma lógica de amplificação.

Devido a este movimento angular fixo, preciso e repetitivo, este tipo de motor possui a

habilidade para controle de velocidade, posição ou direção de cargas. Assim, a partir de

uma posição inicial, pode-se deslocar uma carga, em uma certa direção, a uma distância

proporcional ao número de pulsos aplicados ao motor e, invertendo-se o sentido do

deslocamento, retorna-se a carga a posição inicial aplicando-se o mesmo número de

pulsos anterior. A repetibilidade deste movimento é muito precisa, podendo ter um erro

geralmente menor que 5% em um único passo. Este erro é não acumulativo em relação à

distância posicionada, ou ao número de vezes que se reposiciona a carga.

O motor de passo é geralmente controlado por uma tensão contínua aplicada por uma

lógica através de um circuito amplificador (“driver”). Os tamanhos comuns dos passos

variam entre 0,8º até 30º por passo.

Posicionamentos lineares podem ser conseguidos, transformando o movimento angular

em linear por meio de polias acopladas ao eixo do motor.

Os motores de passo podem ser divididos, dependendo da construção, em três grupos

principais:

Motor de campo magnético permanente (PM);

Motor de relutância variável (VR);

Motor híbrido.

Os motores dos tipos campo magnético permanente e relutância variável são

normalmente encontrados na configuração de três ou quatro fases, enquanto que os do

tipo híbrido estão somente disponíveis na forma de quatro fases. A figura 24 mostra os

diagramas e identificações de fases para os diversos tipos. As cores das terminações dos

enrolamentos indicadas ainda não foram padronizadas, porém são usadas por grande

número de fabricantes.





Figura 24 – Diagramas e identificações de fases

Com relação ao tipo de conexão dos seus enrolamentos internos este motor pode ser

classificado como:

Unipolar

Bipolar

No motor unipolar uma das extremidades dos enrolamentos está conectada a fonte DC

que alimenta o motor, as outras extremidades serão chaveadas para o nível terra através

do circuito de controle.

Figura 25 – Motor unipolar.





No motor bipolar as extremidades dos enrolamentos estão disponíveis extensamente e o

circuito de controle deverá aplicar tensões de polaridades inversas nestes enrolamentos,

conforme descrito posteriormente.

Figura 26 – Motor bipolar.

8.1 MOTOR DE CAMPO MAGNÉTICO PERMANENTE

O motor de campo magnético permanente emprega um rotor radial permanente

magnetizado (imã). Quando cada fase está energizada na sequência de um modo de

operação, o fluxo resultante no estator reage com o fluxo do rotor, alinhando os dois

campos ao longo do eixo de relutância mínima. Isto resulta no movimento de um passo do

rotor, quando cada fase do estator está energizada.

Estes motores são disponíveis com ângulos de passos de 90º, 120º e na faixa de 7,5º a

18º.

Os motores PM têm como vantagens bom torque residual e bom amortecimento. E como

desvantagens alta inércia do rotor e funcionamento afetado por modificações nas forças

magnéticas do campo.

Figura 27 – Diagrama esquemático de um motor PM de quatro fases.





8.2 MOTOR DE RELUTÂNCIA VARIÁVEL

Este motor consiste de um rotor cilíndrico com dentes radiais e estator que tem um

número diferente de dentes do rotor, com bobinas colocadas em torno de cada dente do

estator. A figura 28 mostra a configuração de um motor VR de três fases e passo de 15º.

Quando uma das fases do motor está energizada, o rotor moverá para a posição onde

quatro de seus dentes, alinhem com os dentes energizados do estator. O deslocamento

do rotor de sua posição resultará no desenvolvimento de um toque de ação contrária.

O rotor de ferro mole não tem praticamente magnetismo residual, o motor não

desenvolverá torque na condição desenergizado. Os motores de relutância variável são

obtidos com passos de 15º e podem operar em velocidade de passos rápido e tem boa

resposta devido à pequena inércia do rotor. Existem, entretanto, tendências a

ressonâncias e oscilações devido à ausência de amortecimento inerente.

Estes motores têm como vantagens o auto torque, em relação à inércia, e a capacidade

de altas velocidades de passos. Porém, apresentam como desvantagens o fato de não

possuir torque residual e estão sujeitos à ressonância.

Figura 28 – Diagrama esquemático de um motor VR de três fases.

8.3 MOTOR HÍBRIDO

A construção de um motor híbrido representa a combinação dos dois tipos descritos

anteriormente. O rotor consiste de um cilindro magnético, axialmente magnetizado,

montado em um eixo e colocado entre duas capas de ferro laminadas ou sólidas.

O estator em oito pólos salientes, com dentes radiais em cada face do pólo, o qual

contém enrolamentos bifilares.

As principais características deste tipo de motor são seus pequenos ângulos de passo,

alto torque e habilidade para operar velocidades de passos rápidos.





Suas vantagens são a de fornecer torque residual, capacidade de alta velocidade de

passo e alta resolução. Porém, como desvantagens possuem alta inércia do rotor e

ressonâncias podem ocorrer para certas velocidades.

Figura 29 – Laminação usada na construção de motores híbridos.



CAPÍTULO 9 – MOTOR DC


CAPÍTULO 9 - MOTOR DC

Esses tipos de motores são conhecidos por seu controle preciso de velocidade e por seu

ajuste fino e são muito utilizados em aplicações que exigem tais características. Os

motores de corrente contínua teve um grande aumento nos últimos anos, devido à

eletrônica de potência. Fontes estáticas de corrente contínua com tiristores confiáveis, de

baixo custo e manutenção simples, substituíram os grupos conversores rotativos. Com

isso, motores de corrente contínua passaram a constituir alternativa mais atrativa em uma

série de aplicações.

O funcionamento básico do motor DC está fundamentado na força de Lorentz aplicada em

uma carga em movimento dentro de um campo magnético (F = qvB). Seja uma espira de

corrente inserida num campo magnético criado por um ímã permanente, em que há uma

corrente criada por uma bateria (fonte DC). De uma forma simplificada, a simples

passagem desta corrente faz com que apareçam duas forças de sentidos contrários,

aplicadas uma em cada lado da espira. Estas forças criam um torque que faz a espira

girar, transformando a energia elétrica da corrente em energia cinética num eixo acoplado

às espiras. A direção da rotação depende da polaridade da bateria e da direção das linhas

de campo magnético criadas pelo ímã.

Figura 30 – Motor DC.

Um motor real é composto de conjuntos múltiplos de espiras, dispostas de tal forma que

as forças que agem em cada espira sejam somadas e produzam um torque significativo

para uma possível aplicação.





9.1 MODULAÇÃO POR LARGURA DE PULSO (PWM)

Uma das técnicas utilizadas para o controle da velocidade de um motor DC é a técnica de

modulação por largura de pulso.

A figura 31 ilustra o princípio de funcionamento de um PWM aplicado a controle de

potência, onde tem-se um circuito imaginário formado por um interruptor de ação muito

rápida e uma carga a ser controlada.

Figura 31 – Interruptor de ação.

Quando o interruptor está aberto não há corrente na carga e a potência aplicada é nula.

No instante em que o interruptor se fechado, a carga recebe a tensão total da fonte e a

potência aplicada é máxima.

Para obter uma potência intermediária, por exemplo, 50%, aplicada à carga é necessário

que a chave seja aberta e fechada rapidamente de modo a ficar 50% do tempo aberta e

50% fechada. Isso significa que, em média, tem-se metade do tempo com corrente e

metade do tempo sem corrente (figura 32).

Figura 32 – Tempos de abertura e fechamento da chave .

A potência média e, portanto, a própria tensão média aplicada à carga é neste caso 50%

da tensão de entrada. Note que o interruptor fechado pode definir uma largura de pulso

pelo tempo em que ele fica nesta condição, e um intervalo entre pulsos pelo tempo em

que ele fica aberto. Os dois tempos juntos definem o período e, portanto, uma freqüência

de controle.

A relação entre o tempo do pulso e a duração de um ciclo completo de operação do

interruptor define ainda o ciclo ativo, conforme mostra a figura 33.





Figura 33 - Relação entre o período e o pulso em nível alto.

Variando-se a largura do pulso e também o intervalo de modo a termos ciclos ativos

diferentes, pode-se controlar a potência média aplicada a uma carga. Assim, quando a

largura do pulso varia de zero até o máximo, a potência também varia na mesma

proporção, conforme está indicado na figura 34.

Figura 34 – Variação da potência aplicada à carga

Este princípio é usado no controle PWM, onde a largura de pulso é modulada (variada) de

modo a controlar o ciclo ativo do sinal aplicado a uma carga e, com isso, a potência

aplicada a ela.



CAPÍTULO 10 – SISTEMA DE CONTROLE, TRANSPORTE E SELEÇÃO DE PEÇAS

Esta apostila tem por objetivo único fornecer as informações teóricas essenciais à utilização dos equipamentos da Datapool. Não é permitido o uso para quaisquer outras finalidades ou a reprodução total ou parcial desta Apostila, por quaisquer meios, sem a autorização da Datapool Eletrônica.

31

CAPÍTULO 10 - SISTEMA DE CONTROLE, TRANSPORTE E SELEÇÃO DE PEÇAS

O sistema de controle, transporte e seleção de peças é constituído por uma esteira

transportadora equipada com sensores e atuadores, para detecção, transporte e seleção

de peça. Os elementos disponíveis neste equipamento são: sensor de cor, sensores

reflexivos, sensores indutivos, sensor de barreira, sensor de rotação (encoder), motor de

passo e motor de corrente contínua (DC).

O módulo tem por finalidade reconhecer características de um objeto, por intermédio dos

sensores¸ bem como separar cada objeto de acordo com as características configuradas

pelo usuário. Esta tem a capacidade de separar até três tipos distintos de objetos e caso

não seja satisfeita a condição imposta pelo usuário, o objeto será considerado um rejeito

e separado dos demais. Os objetos podem ser separados por cor, tamanho e tipo de

material.

O controle eletrônico inteligente pode ser realizado de três formas: via Controlador Lógico

Programável (CLP2301), via PC (utilizando sistema de aquisição de dados) ou via

microcontrolador (módulo SDM9431). Estes equipamentos foram programados de forma a

interpretar o sinal de cada elemento do módulo. Em um primeiro instante, é necessário

que o usuário configure os controladores para que o mesmo possa receber a informação

do tipo de seleção que o processo exige. Após a atuação do controlador, os mesmo ficam

responsáveis pelo recebimento dos sinais vindo dos sensores e transmissão de sinais

para os atuadores.

Figura 35 – Sistema de controle, transporte e seleção de peças.



CAPÍTULO 11 – CLP 2301 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL


CAPÍTULO 11 - CLP2301 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL

O CLP 2301 possui toda funcionalidade para implementar um controlador completo com

12 entradas digitais, 12 saídas digitais, 8 entradas analógicas e 1 saída analógica. A

tabela 2 apresenta suas principais características:

PARÂMETROS ESPECIFICAÇÕES OBSERVAÇÕES

Alimentação 5VDC

Consumo 185 mA

Memória de programa 256/512 kbytes Flash ROM.

Memória de dados retentiva 128 kbytes RAM estática.

Canal de comunicação COM1 RS232-C RS485 Operação ponto a ponto ou em rede

multiponto.

Canal de comunicação COM2 RS232-C Operação ponto a ponto.

Entradas digitais isoladas 12 canais Isolação óptica, sinais de 121 a 30VDC, Tipo

PNP.

Saídas digitais isoladas 12 canais Isolação óptica, Tipo PNP a transistor para

sinais de 5 a 24VDC/500mA com proteção

contra curto.

Entradas analógicas 8 canais Resolução de 10 bits para sinais de 0-

10VDC, 0-20mA e 4-20mA e PT100 3 fios.

Saídas analógicas 1 canal Resolução de 10 bits e para sinais de 0-

20mA, 4-20mA (0-10VDC via resistor

externo).

Gerador de frequência 1 canal Canal de saída digital O8 pode operar como

gerador de frequência programável de 16 a

2000Hz, duty ciclo fixo 50%.

Interface para encoder 1 canal Entradas I0, I1 e I2. Operar com ou sem sinal

de sincronismo. Freq. Max. de contagem

2000Hz

Interface para contador rápido 1canal Entradas I0 e I1. Operar com ou sem sinal de

sincronismo. Freq. Max. de contagem de

2000Hz.

Tabela 2 – Principais características.

O CLP vem montado em gabinete metálico, com pintura eletrostática com tinta epóxi, e

fixado em cartão frontal feito em policarbonato, com adesivo, impresso em serigrafia

indelével a nomenclatura dos componentes presentes neste cartão, os quais são citados

a seguir:





CLP e interface homem/máquina (IHM)

Chave LIGA/DESLIGA (CH1) para alimentação de todo o equipamento;

Fusível (F1) para proteção da fonte;

Conector (CN1) de entrada para o cabo de alimentação AC;

Conectores de comunicação CN2 e CN3 localizados no painel traseiro e conector de

comunicação CN4 localizado na parte lateral do gabinete;

Conector DB9 (RS232) para entrada de cabo de comunicação com o PC;

Borne com sinal de alimentação disponível (24V).

O gabinete possui ainda uma fonte interna para alimentação do CLP (100 a 240VAC) e

placa com conector traseiro com os pontos do CLP disponíveis em borneiras.

A figura 36 ilustra o CLP2301.

Figura 36 – CLP2301 – Controlador lógico programável.





11.1 PAINEL TRASEIRO

Todos os pontos de I/O do CLP 2301 – Controlador Lógico Programável está disponível

na parte traseira do mesmo. A figura 37 mostra como estes pontos estão distribuídos. O

controlador é formado por um subsistema processador completo com memória Flash,

ROM, RAM, acoplada a um subsistema de I/O digital com 12 entradas digitais, 12 saídas

digitais, 8 entradas analógicas e 1 saída analógica. Quando acoplado a uma fonte de

alimentação este módulo se torna um controlador completo. Através do conector traseiro

do equipamento, pode-se acessar a interface de processo deste módulo. Esta interface é

composta por duas réguas de borne com 36 pontos (CN2 e CN3), dispostos verticalmente

na placa traseira.

CONECTOR DE ACESSO- CLP 2301

EA0

EA1

EA2

EA3

EA4

EA5

EA6

EA7

SA0

VCC

DGND

AGND

SD1

SD0

SD2

SD3

SD4

SD5

SD6

SD7

ED0

ED1

ED2

ED3

ED4

ED5

ED6

ED7

CN2

SD8

SD9

SD10

SD11

ED8

ED9

ED10

ED11

CN3

Created with Visio

Figura 37 – Painel traseiro do CLP 2301.

11.2 CONECTOR LATERAL

O CLP 2301 possui um conector lateral (CN4) através do qual é feita a conexão via cabo DB-25 ao módulo 2808, de maneira mais simples e rápida.





11.3 MÓDULO DE INTERFACE HOMEM / MÁQUINA

O CLP 2301 vem equipado com um painel de interface com o operador composto de um teclado com 15 teclas, incluindo10 teclas de função programáveis e 10 led’s programáveis. Um display de cristal líquido, equipado com backlight disponibiliza duas linhas com 16 caracteres cada para apresentação de mensagens e valores do processo a ser controlado. O painel com disposição das teclas é apresentado na figura 38:

Figura 38 – Interface Homem / Máquina.

As teclas possuem a seguinte funcionalidade:

Enter: Permite ao usuário confirmar uma opção escolhida entre as existentes ou uma entrada do dado que estiver sendo solicitado pela interface.

Cancela: Permite ao usuário cancelar uma função selecionada ou uma entrada de dados.

Seta para Cima: Entra no menu de funções disponível para usuário. Estas funções permitem a supervisão e/ou programação de variáveis do tipo Memória Inteira (M) e Real (D) e Contato Auxiliar (R). Propicia acesso a especificação de senhas de acesso e do relógio de tempo real. Durante programação de contatos auxiliares permite a seleção ON e OFF para o contato a ser programado.

Seta para esquerda: Durante a entrada de dados serve para retornar o cursor para a esquerda, apagando o ultimo caracter digital pelo usuário (backspace). Ainda permite retornar para opção anterior na qual se está programando, percorrendo opções no sentido circular para trás.





Seta para Direita: Permite comutar entre todas as outras opções disponíveis no menu de função percorrendo as opções no sentido circular para frente.

Ponto Decimal: Esta função é realizada pela tecla seta para cima, durante uma entrada de dados reais, tendo a função de separar a parte inteira da fracionária.

Sinal: Esta função é realizada pela tecla seta para a direita, durante uma entrada de dados, permitindo digitar valores negativos. Para entrar com um valor negativo digitar o número desejado e pressionar a tecla seta para a direita.

Numéricas: Tecla para a entrada de dados numéricos inteiros e/ou reais. Podem também ser utilizadas como teclas de função. Quando o display estiver apresentando um valor para ser alterado (modo de entrada de dados), as teclas 0...9 operam como teclas numéricas, permitindo a digitação de valores que serão apresentados no display. Quando a tecla não estiver no modo de entrada de dados, as teclas 0...9, quando pressionadas, operam como teclas de função, quando programadas para este fim.

Figura 39- Funcionalidade das teclas do CLP 2301.

NOTA Para maiores informações sobre o equipamento CLP2301, consultar material teórico e prático fornecido junto com o equipamento.

11.4 CONEXÃO ENTRE O MÓDULO 2808 E CLP2301

Para a realização do controle do módulo 2808 utilizando o CLP 2301 é necessário efetuar

as ligações entre estes equipamentos. Além dos pontos de I/O, responsáveis pela

comunicação entre os equipamentos, o circuito eletrônico do módulo 2808, necessita ser

alimentado por uma fonte de 24V, cujo sinal é fornecido pela fonte do CLP 2301, através

das ligações VCC e DGND. A figura 39 identifica os pontos (internamente) de entrada do

CLP 2301, localizados no conector CLP do módulo 2808.

I2 I3 I4 I5 I6 I7 ENCO O0I124V GND I0 O5 O6 O7 ADDR0O1 O2 O3 O4

CLP

ADDR1ADDR2

Created with Visio

Figura 40 – Identificação dos pontos do conector CLP do módulo 2808.

A régua de bornes localizada na parte traseira do CLP 2301 deve ser ligada ponto a ponto

(internamente) no conector CLP do módulo 2808, conforme indicado na tabela 3, mas, de

modo a simplificarmos o processo de ligação, foi projetado um cabo de comunicação,

onde basta conectarmos via cabo DB-25 o conector CN4 localizado no CLP ao conector





DB-25 denominado “CLP” presente no módulo 2808. Maiores informações sobre estas

ligações e cabos estão disponíveis no manual de Manutenção do módulo 2808.

CLP2301 MÓDULO 2808 DESCRIÇÃO

CONECTOR CN2 CONECTOR CLP

ED0 I0 Entrada digital I0.








ED3 ENCO Entrada do contador rápido (Encoder) I3.

SD0 O0 Saída digital O0.








CONECTOR CN3 CONECTOR CLP

VCC +24V Tensão de referência para saídas.

DGND GND Tensão referência para entradas.

SD8 ADDR0 Saída para endereçamento 0.



Tabela 3 – Ligação entre módulo 2808 e CLP 2301.



CAPÍTULO 12 – SDM 9431 MICROPROCESSADOR



O Módulo SDM 9431 é um sistema de desenvolvimento para os microcontroladores da

família 8051. A figura 40 ilustra o módulo SDM 9431.

Figura 41 – Módulo SDM9431.

O mesmo poderá operar no MODO TECLADO, onde toda a programação será

desenvolvida no próprio equipamento, através do seu teclado e do seu display de cristal

líquido. Um computador compatível com IBM-PC poderá ser usado para armazenagens

em unidades de disquetes dos programas desenvolvidos, através de comunicação serial.

O sistema também poderá operar no MODO PC, onde toda a programação será

desenvolvida em um computador compatível com IBM-PC, interligado através de

comunicação serial. Neste modo toda a programação, verificação de áreas de memórias e

registros será apresentada no vídeo do computador IBM-PC. O programa SDM.EXE,

desenvolvido pela DATAPOOL, será utilizado para a comunicação e programação do

módulo SDM 9431. Este programa possibilita execuções, depurações e verificações para

o sistema de desenvolvimento de microcontroladores SDM 9431, incluindo utilizações de

arquivos no padrão HEX gerados por programas em linguagem Assembly, ou linguagem

C, disponíveis para a família 8051. Por exemplo, AVCASE da Avocet Systems, Inc.

As características técnicas do Módulo SDM 9431 estão resumidas a seguir:

Sistema está baseado no microcontrolador 8031, que é a versão sem ROM interna do

8051. O qual possuem uma arquitetura de barramento de dados de 8 bits, instruções

de operação de bits, duas fontes de interrupções externas com dois níveis de

prioridades programáveis, dois contadores/temporizadores de 16 bits, porta serial com

quatro modos de programação, 32 linhas de entrada/saída endereçáveis bit a bit.

Memória RAM externa de 32K bytes, com opção de se usar memória de 8K bytes,

acessada como memória de programa, ou como memória de dados, para possibilitar

desenvolvimento de programas.

http://www.datapool.com.br/

http://www.datapool.com.br/





Memória EPROM externa de 16K, contendo o programa monitor do sistema SDM

9431, que permite a execução de programas em tempo real, no modo passo a passo e

no modo "breakpoint", que será a execução de um programa até um ponto pré-

determinado, entretanto neste último caso, a execução não será realizada em tempo

real. O programa monitor permite que o usuário verifique/altere registros, memórias de

programa e memórias de dados, como também a comunicação serial com um

computador compatível com IBM-PC tanto na operação no modo teclado, quanto na

operação no modo PC.

Teclado de 24 teclas para comandos e dados hexadecimais, usados no modo teclado,

ou para experiências de entradas de dados, quando operando no modo PC.

Display de cristal líquido do tipo alfanumérico, de duas linhas por 16 colunas, para

comunicação no modo teclado e para experiências de saídas de dados, quando

operando no modo PC.

8 led's e 8 chaves do tipo "dip switch" para experiências de entrada e saída binária.

Um conversor análogo-digital de oito canais multiplexados, de oito bits cada, para

implementações de experiências analógicas.

Um conversor digital-analógico de um canal de oito bits para implementações em

controle analógico.

Sinais de barramentos estão amplificados e disponíveis em conectores e em

barramentos do tipo soquete, possibilitando experiências de análise e

desenvolvimento de circuitos de interface. Com possibilidade de endereçamentos já

decodificados e disponíveis para o usuário.

Um protoboard de 550 pontos para montagem de circuitos externos ao SDM 9431.

Fontes de alimentação de +5 (3A), +12 (1A) e -12 (1A) volts.

12.1 CONECTOR SDM 9431

O módulo SDM 9431 possui um conector (CN12) com todos os pontos do microprocessador disponível, o que permite a conexão do módulo a outros equipamentos. Essa conexão é realizada através de cabo flat de 40 vias. A figura ilustra a identificação dos pontos do conector CON12 do módulo SDM 9431.





IO5

CO

N1

2

D2

D3

D1

D0

D4

D5

D6

D7

RESET

INT1

IO7

WR#

PSEN#

IO6

T0

RD#

T1

ALE

MS6

A7

A13

A12

A14

A15

A11

A10

A9

A8

A6

+12V

A3

A2

A4

A5

A1

A0

-12V

GND

+5V

Created with Visio

Figura 42 – Identificação dos pontos do conector CON12 do módulo SDM 9431.

NOTA: Para maiores informações sobre o equipamento SDM9431, consultar material teórico e prático fornecido junto com o equipamento.

12.2 CONEXÃO ENTRE O MÓDULO 2808 E SDM 9431

Para a realização do controle do módulo 2808 utilizando o módulo SDM 9431 existem

ligações entre estes equipamentos. A figura 39 identifica os pontos de entrada do SDM

9431, localizados no conector microprocessador do módulo 2808.

D2

D3

D1

GN

D

D0

AD

DR

0

D4

D5

D6

D7

MICROPROCESSADOR

AD

DR

1

AD

DR

2

Created with Visio

Figura 43 – Identificação dos pontos do conector microprocessador do módulo

2808.





A conexão entre estes equipamentos é realizada através de um cabo flat de 40 vias,

fornecido junto com os equipamentos, ou seja, deve-se ligar o conector CON12 do

módulo SDM 9431 ao conector tipo DB-25 “Microprocessador” do módulo 2808. No

entanto, esta ligação requer um certo cuidado. Ao realizar este procedimento é necessário

identificar um ponto do conector, por exemplo, “D0” do módulo 2808, e manusear o cabo

de forma a conectar este mesmo ponto no pino identificado por D0 do módulo SDM 9431.

Tal identificação deve estar marcada no cabo, e também pode ser obtida conferindo-se as

ligações do cabo, entre o conector DB-25 e o conector Latch 40 pinos, conforme a Tabela

4 à seguir:

CONECTOR LATCH 40 PINOS CONECTOR DB-25

1 (D0) 1

3 (D1) 2

5 (D2) 3

7 (D3) 4

9 (D4) 5

11 (D5) 6

13 (D6) 7

15 (D7) 8

17 (ADDR0) 9

21 (ADDR1) 10

32 (ADDR2) 11

36 (GND) 12

Tabela 4 – Ligações do cabo de comunicação microcontrolador.

ATENÇÃO! Antes de ligar o cabo flat verifica a posição do mesmo, conforme nomenclatura na placa. Ligação do cabo flat invertida podem danificar a placa e ocasionar a queima dos componentes.



CAPÍTULO 13 – DAQ AQUISIÇÃO DE DADOS



Sistema de aquisição de dados com interface USB constituído de 8 entradas analógicas,

2 saídas analógicas, 12 pontos de I/O configuráveis como entrada ou saída e 1 entrada

para contador.

O software que acompanha o sistema de aquisição de dados via USB, deve ser instalado

antes da inserção do sistema de modo que o Windows possa detectar o dispositivo

adequadamente.

13.1 CONEXÃO ENTRE O MÓDULO 2808 E DAQ

Para a realização do controle do módulo 2808 utilizando sistema de aquisição de dados

(DAQ) existem ligações entre estes equipamentos. A figura 43 identifica os pontos de

entrada da DAQ no módulo 2808 internamente, mas de modo a facilitar o uso do

equipamento, basta conectar o cabo USB na entrada USB de seu Computador e na

entrada tipo USB denominada “PC” localizada na lateral direita do módulo 2808.

D0 +5VGNDD5 D6 D7 ADDR0D1 D2 D3 D4

PC

ADDR1ADDR2

Created with Visio

Figura 44 – Identificação interna no módulo 2808 dos pontos de conexão entre

módulo 2808 e DAQ.

As ligações (internamente) entre o módulo 2808 e a DAQ devem são realizados conforme

indicado na tabela 4, lembrando que ao usuário basta apenas “plugar” o cabo USB no PC

e no módulo 2808 na entrada denominada “PC”.





Módulo 2808 DAQ Descrição

CONECTOR PC CONECTOR DIGITAL

GND GND Referência (comum).

ENCO PFI0 Entrada do contador rápido.

ADDR2 P1.2 Saída para endereçamento 0.



D7 P0.7 Dados 7.

D6 P0.6 Dados 6.

D5 P0.5 Dados 5.

D4 P0.4 Dados 4.

D3 P0.3 Dados 3.

D2 P0.2 Dados 2.

D1 P0.1 Dados 1.

D0 P0.0 Dados 0.

Tabela 5– Ligação entre módulo 2808 e DAQ.



CAPÍTULO 14 – EXPERIÊNCIAS


CAPÍTULO 14 - EXPERIÊNCIAS

ATENÇÃO!

O uso deste sistema requer ligações a outros equipamentos.

Quaisquer experiências, montagens ou testes devem ser realizadas ou supervisionadas

por profissionais habilitados.

Antes de energizar quaisquer montagens, experiências ou testes, as ligações devem ser

cuidadosamente revisadas.

IMPORTANTE:

As experiências no módulo 2808 podem ser realizadas através de 3 equipamentos de

controle diferentes: PC, Microcontrolador ou CLP. Somente o cabo de um destes

dispositivos poderá estar conectado ao módulo 2808 por vez. Caso contrário poderá

haver conflito de dados na comunicação do módulo com o equipamento.

14.1 EXPERIÊNCIAS USANDO CLP 2301

Siga o seguinte procedimento para executar as experiências utilizando o CLP 2301:

Carregue o programa SPDSW no seu PC: Será gerado o Ícone do SPDSW (onde

irá ser carregado o programa) e o Ícone do OPPE (onde será carregado o

programa da IHM- interface homem máquina do CLP);

Ligue o CLP, conecte o cabo de comunicação DB-9, “Pause” o programa em

execução no CLP através do SPDSW, carregue a experiência desejada

(arquivo.PJW).

Compile e Carregue o IHM correspondente (arquivo.OPJ) no OPPE, retorne ao

SPDSW e pressione “Play”.

Seu programa está carregado no CLP e pronto para ser executado.





Agora, ligue o módulo 2808 através da chave ON/OFF (CH1), a lâmpada L1

localizada na parte superior do módulo deverá ascender.

O Módulo 2808 controlado pelo CLP será então inicializado e a experiência poderá

ser configurada através do teclado do CLP.

Observações:

A Experiência 0 – Leitura é a única experiência onde não é necessário carregar o arquivo

IHM no programa OPPE, só será utilizado o Programa SPDSW neste caso.

Devem ser mantidas as configurações de fábrica para o CLP para que todas as

experiências funcionem corretamente.

14.1.1 EXPERIÊNCIA 0 – LEITURA

Introdução

Certifique-se de que as ligações entre a esteira e o CLP estejam corretas. Caso surja

alguma dúvida consultar o tópico 11.4 (Conexão entre o módulo 2808 e CLP).

Procedimentos

a) Conectar o cabo paralelo no conector CN4 CLP ao conector CLP da esteira;

b) Conectar o cabo serial no conector RS 232 da esteira ao PC;

c) Abrir o programa SPDSW no PC;

d) Projeto, abrir, selecionar a pasta CLP, pasta experiências, pasta exp0 e selecionar

o arquivo leitura;

e) Abrir o editor ladder;

f) Selecionar o Ícone compila;

g) Na tela do CLP, não é identificado o programa por este não ter HIM;

h) Ligar a esteira;

i) Colocar uma peça manualmente na frente de um dos sensores e acompanhar o

acionamento do sensor no editor Ladder. Poderá ser acompanhado no fluxograma

da página 60.





Considerações Iniciais

Todas as experiências têm como princípio básico à leitura e escrita de dados. A leitura

dos sensores é efetuada em três etapas, pois não é possível realizar a leitura dos 24

sensores simultaneamente. Para que isso seja possível, é necessária a utilização de três

variáveis de endereçamento (ADDR0, ADDR1 e ADDR2) como pode ser observado na

tabela 3.

ENDEREÇO DE: ADDR0 ADDR1 ADDR2

Leitura dos sensores de 0 a 7 0 1 0



Tabela 6 – Endereçamento da leitura dos sensores.

Segue abaixo o fluxograma para realizar as leituras.

INÍCIO

ADD1=0

ADD2=1

ADD3=0

I0002=1

GRANDE=0

GRANDE=1

I0004=1

MEDIO=0

MEDIO=1

I0005=1

POS3=0

POS3=1

I0006=1

COR1=0

COR1=1

I0004=1

COR2=0

COR2=1

I0005=1

PECAOK=0

PECAOK=1

I0006=1

COR3=0

COR3=1

I0008=1

ALIMEN=0

ALIMEN=1

1

I0002=1

POS4=0

POS4=1

ADD1=0

ADD2=1

ADD3=1

2

S

S

S

S S

S S

S S

N

N

N

N N

N N

N N





ADD1=1

ADD2=0

ADD3=1

I0004=1

METAL=0

METAL=1

I0005=1

POS1=0

POS1=1

I0006=1

PEQUENO=0

PEQUENO=1

I0008=1

POS2=0

POS2=1

ADD1=0

ADD2=0

ADD3=1

1

S

S

S

SN

N

N

N

2

Figura 45 – Fluxograma experiência 0 CLP 2301.

A escrita é realizada automaticamente, não sendo necessário escrever um endereço

específico. O Acionamento de Sensores e Atuadores nesta Experiência deve ser

acompanhado por meio do Editor Ladder do programa SPDSW.

14.1.2 EXPERIÊNCIA 1 – SELECIONADOR

Introdução


alguma dúvida consultar o tópico 11.4 (Conexão entre o módulo 2808 e CLP). Nesta

experiência será desenvolvido um programa em linguagem Ladder para estudar o

funcionamento do selecionado de peças, que é constituído de um motor de passo e

quatro sensores indutivos.

Objetivo

Ajustar a posição do selecionador de peças a critério do usuário.

Material Utilizado

Software para programação em Ladder;

Controlador Lógico Programável;

Modulo 2808 - Esteira.





Procedimentos

a) Abrir o programa SPDSW no PC;

b) Projeto, abrir, selecionar a pasta CLP, pasta experiências, pasta exp1 e selecionar

o arquivo selecionador;

c) Abrir o editor Ladder;

d) Selecionar o Ícone compilar

e) Após compilar, fechar o programa SPDSW;

f) Abrir o programa OPPE;

g) Projeto, abrir, selecionar a pasta CLP, pasta experiências, pasta exp1 e selecionar

o arquivo selecionador;

h) Compilar;

i) Na tela do CLP aparecerá as opções 1, 2, 3 e 4. Apertando a tecla referente a 1, 2,

3, ou 4 o ponteiro selecionador da esteira deslocará a posição referente.


O motor de passo é controlado através de duas variáveis. A variável SENTIDO que se

refere ao sentido de rotação do motor, isto é, define o sentido de deslocamento da haste

metálica (esquerda ou direita). A variável HABMP refere-se ao acionamento ou não do

mesmo. O controle da presença da haste metálica em cada posição é realizado através

dos sensores indutivos que estão devidamente posicionados. Assim como o sentido e o

acionamento do motor de passo são controlados por meio de variáveis, os sensores

responsáveis por cada posição também são. Suas variáveis são: posição 1 – POS1,

posição 2 – POS2, posição 3 – POS3 e posição 4 – POS4.

Fluxograma





INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

LER POSIÇÃO

SEGUINTE

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

POSIÇÃO

SEGUINTE=1

S

N

POS1=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

POSIÇÃO

SEGUINTE=2

S

N

POS2=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

POSIÇÃO

SEGUINTE=3

S

N

POS3=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

POSIÇÃO

SEGUINTE=4

S

N

POS4=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

1

1

1

1


Discussão

Cada posição possui um sensor, que é acionado com a presença da haste do

selecionador; por meio do software é feita a associação de cada sensor a sua respectiva

posição. Logo, o motor de passo será habilitado até que o sensor referente à posição

escolhida pelo usuário seja ativado e logo em seguida o motor será desabilitado

aguardando um novo comando. A cada novo comando, o programa é capaz de

movimentar o motor de passo no sentido correto, independente da posição em que este

se encontra, pois, caso este se desloque no sentido errado, nunca acionará o sensor

esperado.





Experiência Proposta

Baseado nos conhecimentos adquiridos com a experiência acima é recomendado que se

faça o experimento a seguir. Utilizando o conjunto selecionador (motor de passo e

sensores indutivos), desenvolver um programa em linguagem Ladder capaz de fazer com

que o motor de passo execute, automaticamente, a seguinte sequência em relação às

posições:

Figura 47 – Sequência de posições proposta.

14.1.3 EXPERIÊNCIA 2 – PWM E ENCODER

Introdução


alguma dúvida consultar o tópico 11.4 (Conexão entre o módulo 2808 e CLP).

Nesta experiência será desenvolvido um programa em linguagem Ladder para estudar o

funcionamento do encoder e do controle de velocidade de um motor DC através da

modulação por largura de pulso (PWM).

Objetivo

Entender o funcionamento do encoder e aprender a manipular o PWM.

Material Utilizado








Procedimentos



o arquivo PWM;

c) Editor Ladder;

d) Selecionar o Ícone compila;




o arquivo PWM;

h) Compilar;

i) No CLP, aparece no display a opção 2 ou 7 para variar velocidade. Aperte a tecla 2

até que a esteira entre em movimento. A velocidade será controlada pela tecla 2 ou

7.


O encoder foi utilizado para que se possa medir a velocidade de rotação da esteira, e o

PWM para controlar a velocidade da mesma. Tais elementos são controlados através de

variáveis via software. Suas variáveis são: ENCODER e PWM.

Fluxograma





INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

BOTÃO

AUMENTAR=1

S

N

PWM<10S

N

INCREMENTAR

PWM

2

CONTADOR=0

INCREMENTA

CONTADOR

CONTADOR=0CONTADOR=11S

N

BOTÃO

DIMINUIR=1

S

N

PWM>0S

N

DECREMENTAR

PWM

CONTADOR=0S

N

LIGAR

MOTOR DC

1

1

CONTADOR =

PWM

S DESLIGAR

MOTOR DC

N

TEMPORIZADOR

DESLIGADO

S LIGAR

TEMPORIZADOR

N

CONTAR E

ACUMULAR OS

PULSOS DO

ENCODER

TEMPORIZADOR

= TEMPO PRÉ-

DETERMINADO

S DESLIGAR

TEMPORIZADOR

N CALCULAR A VELOCIDADE

DE ROTAÇÃO DA ESTEIRA

DIVIDINDO OS PULSOS

CONTADOS POR 500 E PELO

TEMPO PRÉ-DETERMINADO

2


Discussão

A modulação por largura de pulso (PWM) é utilizada para controlar a velocidade de

motores de corrente continua, pois altera o valor eficaz da tensão de alimentação do

motor, sendo essa responsável pelo movimento do mesmo. Para tanto, define-se o tempo

em que sua onda permanecerá em nível lógico alto e baixo, ou seja, define-se o valor de

seu duty-cicle. Para gerar o PWM foi utilizado o gerador de frequência do CLP, onde o

valor do duty-cicle é alterado a critério do usuário. O encoder possui uma resolução de

500 passos por volta, para realizar o calculo da velocidade de rotação da esteira faz-se à

leitura do tempo, que o encoder leva pra girar 10 passos, e sua velocidade é calculada

por meio da seguinte expressão:





Vrpm = [(1 rotação/500)*10]/(t/60) = 6/(5t) [rpm]

onde t é o tempo adquirido em segundos.

Observação

No início desta experiência, a Esteira está parada, a mesma irá se movimentar a medida

em que aumentamos a velocidade “+” através do teclado do CLP.



faça o experimento a seguir. Utilizando o encoder e o motor DC, fazer um programa em

linguagem Ladder capaz de alterar a velocidade da esteira de acordo com a tecla

pressionada pelo usuário, ou seja, caso aperte a tecla 2, a velocidade da esteira deve ser

2rpm, não importando sua velocidade anterior.

14.1.4 EXPERIÊNCIA 3 – SENSOR DE COR

Introdução


alguma dúvida consultar o tópico: 11.4 (Conexão entre o módulo 2808 e CLP). Verifique

também se o sensor de cor já está devidamente programado com as três cores a serem

utilizadas, se houver dúvidas consultar o tópico 5 Sensor de Cor (maiores informações

também no Tópico 4.5 do Manual de Manutenção).


funcionamento do sensor de cor juntamente com o conjunto selecionador.

Objetivo

Entender o funcionamento do sensor de cor.

Material Utilizado








Procedimentos



o arquivo sensor de cor;

c) Editor Ladder;

d) Selecionar o Ícone compila

e) Após compilar, fechar o programa SPDSW.



o arquivo sensor de cor;

h) Compilar;

i) No CLP aparece configuração da posição 1 na esteira. Escolha através das teclas

1, 2 e 3 a cor referente;

j) Logo aparecerá configuração da posição 2, escolha novamente a cor referente;

k) E finalmente a configuração da posição 3. Não repetir as cores na programação

das posições. Ao digitar a terceira cor, a esteira entra em funcionamento.

l) Colocar e verificar se a peça selecionada cairá no depósito conforme a cor

especificada;

m) Ao colocar uma cor diferente das 3 selecionadas esta será depositada na quarta

gaveta.

n) Ao colocar uma peça na esteira, esperar até que ela seja depositada para que a

outra peça seja inserida na esteira.

Procedimento de programação do Sensor de cor

a) Ligue a esteira

b) No sensor de cor pressione a tecla “Set” por mais ou menos 3 segundos;

c) Nas teclas + e – selecione sensibilidade;

d) Aperte novamente a tecla “Set”, estando a peça com 2 cores referentes na frente

do sensor. Um led amarelo acenderá.

e) Ligue a esteira;

f) Aperte a tecla “Set” no sensor de cor por 3 segundos até que só fique acesso a

lâmpada do barramento verde (sensibilidade). Esta pode ser variada apertando a

tecla + ou -.

g) Coloque a segunda peça na frente do sensor e repita o procedimento anterior.






Como dito anteriormente, o sensor de cor é capaz de identificar até três cores distintas,

logo cada cor será associada a uma variável. Tais variáveis são: COR1 referente à cor 1,

COR2 referente à cor 2 e COR3 referente à cor 3. O usuário escolherá a posição de cada

cor. Por exemplo, COR1 na posição 1, COR2 na posição 2 e COR3 na posição 3.

Fluxograma

INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

DEFINIR COR

PARA A

POSIÇÃO 1

DEFINIR COR

PARA A

POSIÇÃO 2

DEFINIR COR

PARA A

POSIÇÃO 3

REALIZAR A

LEITURA DO

SENSOR DE COR

COR LIDA = COR

ESCOLHIDA NA

POSIÇÃO 1

S

N

POS1=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

COR LIDA = COR

ESCOLHIDA NA

POSIÇÃO 2

S

N

POS2=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

2

1

1

1

ALIMENTAR A

ESTEIRA





COR LIDA = COR

ESCOLHIDA NA

POSIÇÃO 3

S

N

POS3=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

POS4=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

2


Discussão

De acordo com a cor, do objeto, lida pelo sensor, o motor de passo movimentará a haste

do selecionador até que o sensor indutivo responsável pela posição escolhida seja

acionado. A configuração das cores em cada posição fica a critério do usuário.



faça o experimento a seguir.

Utilizando o conjunto selecionador (motor de passo e sensores indutivos) e sensor de cor,

desenvolver um programa em linguagem Ladder capaz de executar a seguinte tarefa:

Cada posição deverá ter a seguinte sequência de cores:

Posição 1: COR1, COR2 e COR3.



Posição 4: rejeito.

A esteira deverá ser alimentada, com peças, de maneira aleatória. A posição 4 será

utilizada como rejeito, não importando a sequência de cores nela depositada, quanto

menos peças o rejeito tiver, melhor será o programa.

Quando todas as posições forem preenchidas corretamente a esteira deverá ser

desligada automaticamente.





14.1.5 EXPERIÊNCIA 4 – SENSOR INDUTIVO

Introdução


alguma dúvida consultar o tópico: 11.4 (Conexão entre o módulo 2808 e CLP).


funcionamento do sensor indutivo juntamente com o conjunto selecionador.

Objetivo

Entender o funcionamento do sensor de indutivo.

Material Utilizado




Procedimentos



o arquivo sensor indutivo;


d) Selecionar o Ícone compilar;




o arquivo sensor indutivo;

h) Compilar;

i) No CLP aparece metal e a posição para o depósito. Se escolher a posição 1 para

metal, as peças não metálicas serão depositadas na segunda posição ou vice

versa. Ao escolher a posição a esteira entra em funcionamento.






O sensor indutivo é acionado quando há a presença de um material metálico. Sua variável

é METAL.

Fluxograma

INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

DEFINIR A

POSIÇÃO 1 OU 2

PARA A PEÇA

METÁLICA

REALIZAR A

LEITURA DO

SENSORE

INDUTIVO

MATERIAL LIDO

= MATERIAL

ESCOLHIDO NA

POSIÇÃO 1

S

N

POS1=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

POS2=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

1

1

ALIMENTAR A

ESTEIRA


Discussão

Neste caso, utilizaram-se apenas duas posições, visto que são duas as condições do

sensor indutivo, metal ou não metal. O motor de passo fará o seu posicionamento assim

que a peça for lida pelo sensor. A escolha de tais posições também fica a critério do

usuário.








Utilizando o conjunto selecionador (motor de passo e sensores indutivos) desenvolver um

programa em linguagem Ladder capaz de executar a seguinte tarefa:

Cada posição deverá ter a seguinte sequência:

Posição 1: metal, metal, não metal.

Posição 2: não metal, metal, não metal.

Posição 3: metal, não metal, não metal.



utilizada como rejeito, não importando a sequência nela depositada, quanto menos peças

o rejeito tiver, melhor será o programa.



14.1.6 EXPERIÊNCIA 5 – SENSOR REFLEXIVO

Introdução


alguma dúvida consultar o tópico: 11.4 (Conexão entre o módulo 2808 e CLP).


funcionamento do sensor reflexivo juntamente com o conjunto selecionador.

Objetivo

Entender o funcionamento do sensor reflexivo utilizado na esteira para identificar o

tamanho das peças.

Material Utilizado








Procedimentos


b) Projeto, abrir, selecionar a pasta CLP, pasta experiências, pasta exp5 e selecionar o

arquivo sensor refletivo;


d) Selecionar o Ícone compilar

e) Após compilar, fechar o programa SPDSW.


g) Projeto, abrir, selecionar a pasta CLP, pasta experiências, pasta exp5 e selecionar o

arquivo sensor refletivo;

h) Compilar;

i) No CLP aparece Configuração das posições, configure nas posições 1, 2 e 3. Ao

configurar a 3 posição a esteira entra em funcionamento, coloque a peça na esteira

e configura o resultado.


É possível separar as peças em três tamanhos distintos, cada tamanho será associado a

uma variável.

Tais variáveis são: PEQUENO, MEDIO e GRANDE.

O usuário escolherá a posição de cada tamanho. Por exemplo, PEQUENO na posição 1,

MEDIO na posição 2 e GRANDE na posição 3.

Fluxograma





INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

DEFINIR

TAMANHO PARA

A POSIÇÃO 1

DEFINIR

TAMANHO PARA

A POSIÇÃO 2

DEFINIR

TAMANHO PARA

A POSIÇÃO 3

REALIZAR A

LEITURA DOS

SENSORES

REFLEXIVOS

TAMANHO LIDO

= TAMANHO

ESCOLHIDO NA

POSIÇÃO 1

S

N

POS1=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

TAMANHO LIDO

= TAMANHO

ESCOLHIDO NA

POSIÇÃO 2

S

N

POS2=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

2

1

1

1

ALIMENTAR A

ESTEIRA





TAMANHO LIDO

= TAMANHO

ESCOLHIDO NA

POSIÇÃO 3

S

N

POS3=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

POS4=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

2


Discussão

De acordo com o tamanho do objeto, o motor de passo movimentará a haste do

selecionador até que o sensor indutivo responsável pela posição escolhida seja acionado.

A movimentação da haste é feita a partir do momento em que o sensor de peças

pequenas fizer sua leitura. A configuração dos tamanhos em cada posição fica a critério

do usuário.




Os sensores reflexivos aqui utilizados para medir o tamanho das peças podem também

ser utilizados para medir comprimento. Para isso, ajuste os três sensores reflexivos

contidos na esteira na mesma altura do menor deles. Em seguida, utilizando o conjunto

selecionador (motor de passo e sensores indutivos) e sensores reflexivos, desenvolver

um programa em linguagem Ladder capaz de executar a seguinte tarefa:

Separar as peças de acordo com o comprimento de cada uma delas.

Posição 1: peças de comprimento pequeno.

Posição 2: peças de comprimento médio.

Posição 3: peças de comprimento grande.





14.1.7 EXPERIÊNCIA 6 – EXTRAS

As experiências a seguir têm como finalidade fazer com que o aluno solidifique os

conhecimentos adquiridos, uma vez que estas envolverão mais de um tipo de sensor.

Sensor de Cor, Conjunto Selecionador e Sensor Indutivo

Desenvolver um programa em linguagem Ladder, capaz de realizar a seguinte tarefa.

Cada posição deverá conter objetos com as seguintes características:

Posição 1: peça metálica cuja cor seja a COR1.

Posição 2: peça não metálica cuja cor seja a COR3.



Sensor de Cor, Conjunto Selecionador e Sensor Reflexivo



Posição 1: peça pequena cuja cor seja a COR1.

Posição 2: peça média cuja cor seja a COR3.

Posição 3: peça grande cuja cor seja a COR2.


Sensor de Cor, Conjunto Selecionador, Sensor Indutivo e Sensor Reflexivo.



Posição 1: peça metálica, pequena e cuja cor seja a COR1.

Posição 2: peça não metálica, grande e cuja cor seja a COR3.

Posição 3: peça metálica, media e cuja cor seja a COR2.






14.1.8 EXPERIÊNCIA 7 – ESTEIRA COMPLETA

Como nas indústrias, uma esteira pode ser configurada de acordo com o processo que

esta irá realizar, deve-se deixar a critério do usuário as características do objeto a ser

configurado em cada posição. Baseado nisso, desenvolver um programa em linguagem

Ladder capaz de controlar toda a esteira a critério do usuário.

14.2 EXPERIÊNCIAS USANDO MICROCONTROLADOR SDM 9431

Siga o seguinte procedimento para executar as experiências utilizando o SDM 9431:

Carregue o programa SDM 9431 no seu PC: Será gerado o Ícone do SDM 9431

na área de trabalho, caso este ícone não seja gerado, coloque-o na área de

trabalho como um “atalho”. Clique sobre este ícone, clique em conectar dentro do

programa SDM 9431, configure a porta serial;

Ligue o módulo 9431, com o módulo 9431 no modo PC, clique em conectar.

pressione a tecla RESET no módulo 9431;

Carregue o programa desejado (arquivo .hex);

Agora, ligue o módulo 2808 através da chave ON/OFF (CH1), a lâmpada L1

localizada na parte superior do módulo deverá ascender;

Execute o programa através da tela do SDM 9431

O programa foi carregado no módulo 9431.

O módulo 2808 controlado pelo módulo 9431 será então inicializado, e a

experiência poderá ser configurada através do teclado do 9431.

Observação:

Caso o programa não carregue por algum motivo, repita o procedimento, ou reset o

módulo 9431 com o mesmo ligado para não perder o programa carregado e execute a

operação via modo teclado do módulo 9431.




endereços de leitura. A escrita dos atuadores também é realizada através de um

endereço como pode ser observado a seguir.





OPERAÇÃO ENDEREÇO (HEXA)

Leitura dos sensores de 0 a 7 F400



Escrita F800

Tabela 7 – Endereçamento da leitura dos sensores e escrita dos atuadores.

Segue abaixo a tabela que relaciona os sensores com os seus endereços e respectivo bit

do barramento dados.

SENSOR NOME ENDEREÇO BIT DO BARRAMENTO DE DADOS

Tamanho grande GRANDE F400 D2

Tamanho médio MEDIO F400 D4

Posição 3 POSICAO3 F400 D5

Cor 1 COR1 F400 D6


Alimentador ALIMENT F401 D3

Cor 2 COR2 F401 D4

Barreira PECAOK F401 D5

Cor 3 COR3 F401 D6

Encoder ENCODER F801 D0


Material metálico METAL F801 D4


Tamanho Pequeno PEQUENO F801 D6


E a tabela que relaciona os atuadores com os seus endereços e respectivo bit do

barramento dados.

ATUADOR NOME ENDEREÇO BIT DO BARRAMENTO DE DADOS

Sentido do motor de passo SENTIDO F800 D0

Habilitador do motor de passo HABMP F800 D1

Habilitador do motor DC PWM F800 D2

Tabela 9 – Endereçamento da escrita dos atuadores.





14.3 EXPERIÊNCIAS USANDO DAQ – AQUISIÇÃO DE DADOS – VIA PC

Siga o seguinte procedimento para executar as experiências utilizando o DAQ:

Carregue o programa de comunicação com a placa NI6008 OEM em seu PC;

Agora, ligue o módulo 2808 através da chave ON/OFF (CH1), a Lâmpada L1

localizada na parte superior do módulo deverá ascender.

Conecte o cabo USB entre o módulo 2808 e o PC, o led verde próximo à entrada

PC no módulo 2808 deverá ascender e ficar piscando;

Abra o arquivo da experiência desejada (arquivo . exe), para isso na pasta “PC”,

clique no arquivo .exe da experiência desejada e execute o mesmo.

O módulo 2808 controlado pelo DAQ será então inicializado e a experiência

poderá ser configurada através das teclas presentes na tela do sistema

supervisório no PC.

Observação: Caso o seu PC não consiga identificar a placa DAQ, siga o

procedimento à seguir e faça a limpeza do dispositivo (Device) junto ao programa

(software) Measurement & Automation que acompanha a placa DAQ. Isto pode

ocorrer, caso, anteriormente, seu PC tenha sido usado com uma outra placa DAQ. O

software irá “salvar” a identificação desta placa DAQ, não permitindo a identificação

de uma segunda placa usada posteriormente. Para que isso seja possível, deve-se

“limpar” o dispositivo (Device) junto ao software seguindo o procedimento abaixo.

No Windows 7 ou de modo semelhante em outras versões do Windows:

Na área de trabalho, vá em Iniciar ;

Acesse “ Todos os programas”;

Vá a pasta National instruments;

Acesse o programa “ Measurement & Automation “ na aba “Configuration”;

Acesse “ Device and Interfaces” ;

Para “limpar” todos os dispositivos do tipo “ NI USB-6008 “, vá em Todos os

dispositivos do tipo NI USB-6008;

Clique com o botão direito e exclua os mesmos;

Uma vez excluída toda a lista de dispositivos, o próximo dispositivo plugado

assumirá a prioridade.





14.3.1 EXPERIÊNCIA 0 – LEITURA

Introdução

Certifique-se de que as ligações entre a esteira e o módulo NI USB-6008 OEM estejam

corretas. Caso surja alguma dúvida consultar o tópico 13.1 (Conexão entre o módulo 2808

e o DAQ).

Procedimentos

a) Ao executar o programa, aparecerá na tela do PC, um desenho com as indicações

de acionamento dos sensores;

b) A esteira entra em funcionamento;

c) Inserir uma peça na esteira e acompanhe a ativação dos sensores no PC. Espera a

peça chegar ao depósito de peças para inserir outra.

d) A peça será deslocada até o depósito;

e) Não tendo controle de qual caixa cairá. O porteiro deslocador manterá a última

posição;

f) Para parar o programa, desligue a esteira.





variáveis de endereçamento (ADDR0, ADDR1 e ADDR2) como pode ser observado na

tabela 10.

ENDEREÇO DE: ADDR0 ADDR1 ADDR2





Segue a seguir o fluxograma para realizar as leituras.

Fluxograma





INÍCIO

ADDR0=0

ADDR1=1

ADDR2=0

D2=1

GRANDE=0

GRANDE=1

D4=1

MEDIO=0

MEDIO=1

D5=1

POS3=0

POS3=1

D6=1

COR1=0

COR1=1

D4=1

COR2=0

COR2=1

D5=1

PECAOK=0

PECAOK=1

D6=1

COR3=0

COR3=1

D3=1

ALIMEN=0

ALIMEN=1

1

POS4=0

ADDR0=0

ADDR1=1

ADDR2=1

2

S

S

S

S

S

S

S

S

N

N

N

N

N

N

N

N

D7=1 POS4=1S

N

3

3





ADDR0=1

ADDR1=0

ADDR2=1

D4=1

METAL=0

METAL=1

D5=1

POS1=0

POS1=1

D6=1

PEQUENO=0

PEQUENO=1

D3=1

POS2=0

POS2=1

1

S

S

S

SN

N

N

N

2

Figura 58 – Fluxograma experiência 0 DAQ.

Para a escrita, a tabela a seguir relaciona cada atuador com os seus endereços e

respectivo bit do barramento dados.

ATUADOR NOME ADDR0 ADDR1 ADDR2 BIT DO BARRAMENTO DE

DADOS

Sentido do motor de passo SENTIDO 1 0 0 D0

Habilitador do motor de passo HABMP 1 0 0 D1

Habilitador do motor DC PWM 1 0 0 D2

Tabela 11 – Endereçamento da escrita dos atuadores.

O Acionamento de sensores e atuadores nesta experiência deve ser acompanhado por

meio da tela do sistema supervisório no PC quando do acionamento dos mesmos.





14.3.2 EXPERIÊNCIA 1 – SELECIONADOR

Introdução

Certifique-se de que as ligações entre a esteira e o módulo NI USB-6008 OEM estejam

corretas. Caso surja alguma dúvida consultar o tópico 13.1 (Conexão entre o Módulo 2808

e o DAQ). Nesta experiência será desenvolvido um programa no LabVIEW para estudar o

funcionamento do selecionado de peças, que é constituído de um motor de passo e

quatro sensores indutivos.

Objetivo

Ajustar a posição do selecionador de peças a critério do usuário.

Material Utilizado

LabVIEW 7.1;

Módulo NI USB-6008;

Módulo 2808 - Esteira.

Procedimentos

a) Ao executar o programa, aparecerá na tela do PC, um desenho com as indicações


b) Nesta experiência só entrará em funcionamento o motor que ativa a posição do

depósito de peças;

c) Clicar nos ícones (selecione a posição) para selecionar qual posição deve parar o

deslocador;

d) Os demais sensores poderão ser visualizados atuando peças manualmente;

e) Para parar, desligue a esteira.


O motor de passo é controlado através de duas variáveis. A variável SENTIDO que se

refere ao sentido de rotação do motor, isto é, definindo o sentido de deslocamento da

haste metálica (esquerda ou direita). A variável HABMP refere-se ao acionamento ou não

do mesmo. O controle da presença da haste metálica em cada posição é realizado

através dos sensores indutivos que estão devidamente posicionados. Assim como o

sentido e o acionamento do motor de passo são controlados por meio de variáveis, os

sensores responsáveis por cada posição também são. Suas variáveis são: posição 1 –

POS1, posição 2 – POS2, posição 3 – POS3 e posição 4 – POS4.





Fluxograma

INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

LER POSIÇÃO

SEGUINTE

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

POSIÇÃO

SEGUINTE=1

S

N

POS1=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

POSIÇÃO

SEGUINTE=2

S

N

POS2=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

POSIÇÃO

SEGUINTE=3

S

N

POS3=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

POSIÇÃO

SEGUINTE=4

S

N

POS4=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

1

1

1

1






Discussão

Cada posição possui um sensor, que é acionado com a presença da haste do

selecionador; por meio do software é feita a associação de cada sensor a sua respectiva

posição. Logo, o motor de passo será habilitado até que o sensor referente à posição

escolhida pelo usuário seja ativado e logo em seguida o motor será desabilitado

aguardando um novo comando. A cada novo comando, o programa é capaz de

movimentar o motor de passo no sentido correto, independente da posição em que este

se encontra, pois, caso este se desloque no sentido errado, nunca acionará o sensor

esperado.




Utilizando o conjunto selecionador (motor de passo e sensores indutivos), desenvolver um

programa no LabVIEW capaz de fazer com que o motor de passo execute,

automaticamente, a seguinte sequência em relação às posições:

Figura 60 – Sequência de posições proposta.

14.3.3 EXPERIÊNCIA 2 – PWM E ENCODER

Introdução

Certifique-se de que as ligações entre a esteira e o módulo NI USB-6008 estejam


e o DAQ).





Nesta experiência será desenvolvido um programa no LabVIEW para estudar o

funcionamento do encoder e do controle de velocidade de um motor DC através da

modulação por largura de pulso (PWM).

Objetivo

Entender o funcionamento do encoder e aprender a manipular o PWM.

Material Utilizado

LabVIEW 7.1;



Procedimentos

a) Ao executar o programa aparecerá na tela do PC, um desenho com as indicações


b) Atue no ícone (iniciar esteira);

c) Atuar nos ícones (aumentar) ou (diminuir), para que a esteira mude os valores de

RPM;

d) Este valor de RPM poderá ser acompanhado no ícone (RPM);

e) Para parar o programa atue novamente no ícone (iniciar esteira).


O encoder foi utilizado para que se possa medir a velocidade de rotação da esteira, e o

PWM para controlar a velocidade da mesma. Tais elementos são controlados através de

variáveis via software. Suas variáveis são: ENCODER e PWM.

Fluxograma





INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

BOTÃO

AUMENTAR=1

S

N

PWM<10S

N

INCREMENTAR

PWM

2

CONTADOR=0

INCREMENTA

CONTADOR

CONTADOR=0CONTADOR=11S

N

BOTÃO

DIMINUIR=1

S

N

PWM>0S

N

DECREMENTAR

PWM

CONTADOR=0S

N

LIGAR

MOTOR DC

1

1

CONTADOR =

PWM

S DESLIGAR

MOTOR DC

N

TEMPORIZADOR

DESLIGADO

S LIGAR

TEMPORIZADOR

N

CONTAR E

ACUMULAR OS

PULSOS DO

ENCODER

TEMPORIZADOR

= TEMPO PRÉ-

DETERMINADO

S DESLIGAR

TEMPORIZADOR

N CALCULAR A VELOCIDADE

DE ROTAÇÃO DA ESTEIRA

DIVIDINDO OS PULSOS

CONTADOS POR 500 E PELO

TEMPO PRÉ-DETERMINADO

2






Discussão

A modulação por largura de pulso (PWM) é utilizada para controlar a velocidade de

motores de corrente continua, pois altera o valor eficaz da tensão de alimentação do

motor, sendo essa responsável pelo movimento do mesmo. Para tanto, define-se o tempo

em que sua onda permanecerá em nível lógico alto e baixo, ou seja, define-se o valor de

seu duty-cicle, sendo este alterado a critério do usuário.

O encoder possui uma resolução de 500 passos por volta, para realizar o calculo da

velocidade de rotação da esteira faz-se a leitura do tempo, que o encoder leva pra girar

10 passos, e sua velocidade é calculada por meio da seguinte expressão:

Vrpm = [(1 rotação/500)*10]/(t/60) = 6/(5t) [rpm]

onde t é o tempo adquirido em segundos.

Observação

No início desta experiência, a esteira está parada, a mesma irá se movimentar a medida

em que aumentamos a velocidade através do botão “aumentar” presente na tela do

supervisório desta experiência.




Utilizando o encoder e o motor DC, fazer um programa no LabVIEW capaz de alterar a

velocidade da esteira de acordo com a tecla pressionada pelo usuário, ou seja, caso

aperte a tecla 2, a velocidade da esteira deve ser 2 rpm, não importando sua velocidade

anterior.

14.3.4 EXPERIÊNCIA 3 – SENSOR DE COR

Introdução



e o DAQ)





Verifique também se o sensor de cor já está devidamente programado com as três cores

a serem utilizadas, se houverem dúvidas consultarem o tópico: 5 Sensor de Cor (maiores

informações também no tópico 4.5 do manual de manutenção).


funcionamento do sensor de cor juntamente com o conjunto selecionador.

Objetivo

Entender o funcionamento do sensor de cor.

Material Utilizado

LabVIEW 7.1;



Procedimentos

a) Ao executar o programa aparecerá na tela do PC um desenho com indicação de

acionamento dos sensores;

b) Os ícones (posição 1, 2 e 3) servem para configurar a cor desejada;

c) Após programar as cores, iniciar a esteira atuando no ícone (iniciar esteira);

d) A esteira entrará em funcionamento;

e) Colocar uma peça na esteira;

f) A indicação dos sensores poderá ser visualizada no PC;

g) A peça será depositada na posição estabelecida;

h) No programa também poderá ser visualizada a rotação do motor no ícone RPM;

i) A cor diferente da estabelecida será enviada na caixa 4;

j) Para parar o programa, ativar novamente o ícone (iniciar esteira).


Como dito anteriormente, o sensor de cor é capaz de identificar até três cores distintas,

logo cada cor será associada a uma variável.

Tais variáveis são: COR1 referente à cor 1, COR2 referente à cor 2 e COR3 referente à

cor 3.





O usuário escolherá a posição de cada cor. Por exemplo, COR1 na posição 1, COR2 na

posição 2 e COR3 na posição 3.

Fluxograma

INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

DEFINIR COR

PARA A

POSIÇÃO 1

DEFINIR COR

PARA A

POSIÇÃO 2

DEFINIR COR

PARA A

POSIÇÃO 3

REALIZAR A

LEITURA DO

SENSOR DE COR

COR LIDA = COR

ESCOLHIDA NA

POSIÇÃO 1

S

N

POS1=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

COR LIDA = COR

ESCOLHIDA NA

POSIÇÃO 2

S

N

POS2=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

2

1

1

1

ALIMENTAR A

ESTEIRA





COR LIDA = COR

ESCOLHIDA NA

POSIÇÃO 3

S

N

POS3=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

POS4=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

2


Discussão

De acordo com a cor, do objeto, lida pelo sensor, o motor de passo movimentará a haste

do selecionador até que o sensor indutivo responsável pela posição escolhida seja

acionado. A configuração das cores em cada posição fica a critério do usuário.




Utilizando o conjunto selecionador (motor de passo e sensores indutivos) e sensor de cor,

desenvolver um programa no LabVIEW capaz de executar a seguinte tarefa:

Cada posição deverá ter a seguinte sequência de cores:




Posição 4: Rejeito.






utilizada como rejeito, não importando a sequência de cores nela depositada, quanto

menos peças o rejeito tiver, melhor será o programa.



14.3.5 EXPERIÊNCIA 4 – SENSOR INDUTIVO

Introdução



e o DAQ).


funcionamento do sensor indutivo juntamente com o conjunto selecionador.

Objetivo

Entender o funcionamento do sensor de indutivo.

Material Utilizado

LabVIEW 7.1;



Procedimentos

a) Ao executar o programa aparecerá um desenho na tela do PC, dando a opção para

escolha de qual posição deverá ser depositada a peça metálica;

b) Assinale o campo preferido e atue no ícone (em funcionamento). Aparecerá outra

tela com desenho das indicações dos sensores;

c) Ativar a esteira ícone (iniciar esteira);

d) A esteira entrará em funcionamento depositando peças metálicas na posição

escolhidas e peças não metálicas na outra caixa;

e) Para parar o programa atue novamente no ícone (iniciar esteira).






O sensor indutivo é acionado quando há a presença de um material metálico. Sua variável

é METAL.

Fluxograma

INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

DEFINIR A

POSIÇÃO 1 OU 2

PARA A PEÇA

METÁLICA

REALIZAR A

LEITURA DO

SENSORE

INDUTIVO

MATERIAL LIDO

= MATERIAL

ESCOLHIDO NA

POSIÇÃO 1

S

N

POS1=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

POS2=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

1

1

ALIMENTAR A

ESTEIRA






Discussão

Neste caso, utilizaram-se apenas duas posições, visto que são duas as condições do

sensor indutivo, metal ou não metal. O motor de passo fará o seu posicionamento assim

que a peça for lida pelo sensor. A escolha de tais posições também fica a critério do

usuário.




Utilizando o conjunto selecionador (motor de passo e sensores indutivos) e o sensor

indutivo desenvolver um programa no LabVIEW capaz de executar a seguinte tarefa:

Cada posição deverá ter a seguinte seqüência:

Posição 1: metal, metal, não metal.

Posição 2: não metal, metal, não metal.

Posição 3: metal, não metal, não metal.

Posição 4: Rejeito.


utilizada como rejeito, não importando a seqüência nela depositada, quanto menos peças

o rejeito tiver, melhor será o programa.



14.3.6 EXPERIÊNCIA 5 – SENSOR REFLEXIVO

Introdução


corretas. Caso surja alguma dúvida consultar o tópico 13.1 (Conexão entre o Módulo 2808

e o DAQ)


funcionamento do sensor de tamanho juntamente com o conjunto selecionador.





Objetivo

Entender o funcionamento do sensor de tamanho.

Material Utilizado

LabVIEW 7.1;



Procedimentos

a) Ao executar o programa, aparecerá um desenho no PC, com a opção de

localização do depósito e tamanho de peças;

b) Poderão ser configurados 3 posições no depósito com tamanhos diferentes;

c) Atue o ícone (funcionamento);

d) Aparecerá outra tela no PC com indicação de atuação dos sensores;

e) Atuar o ícone (iniciar esteira);

f) A esteira entra em funcionamento;

g) Inserir uma peça na esteira, e aguardar até que ela seja depositada na caixa;

h) Para parar o programa atue novamente no ícone (iniciar esteira).


É possível separar as peças em três tamanhos distintos, cada tamanho será associado a

uma variável.

Tais variáveis são: PEQUENO, MEDIO e GRANDE.

O usuário escolherá a posição de cada tamanho. Por exemplo, PEQUENO na posição 1,

MEDIO na posição 2 e GRANDE na posição 3.

Fluxograma





INÍCIO

SENTIDO=0POS1=0

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

S

N

DEFINIR

TAMANHO PARA

A POSIÇÃO 1

DEFINIR

TAMANHO PARA

A POSIÇÃO 2

DEFINIR

TAMANHO PARA

A POSIÇÃO 3

REALIZAR A

LEITURA DOS

SENSORES

REFLEXIVOS

TAMANHO LIDO

= TAMANHO

ESCOLHIDO NA

POSIÇÃO 1

S

N

POS1=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

TAMANHO LIDO

= TAMANHO

ESCOLHIDO NA

POSIÇÃO 2

S

N

POS2=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

2

1

1

1

ALIMENTAR A

ESTEIRA





TAMANHO LIDO

= TAMANHO

ESCOLHIDO NA

POSIÇÃO 3

S

N

POS3=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

POS4=0S

N

DEFINIR

SENTIDO

ACIONAR

MOTOR DE

PASSO

1

2


Discussão

De acordo com o tamanho do objeto, o motor de passo movimentará a haste do

selecionador até que o sensor indutivo responsável pela posição escolhida seja acionado.

A movimentação da haste é feita a partir do momento em que o sensor de peças

pequenas fizer sua leitura. A configuração dos tamanhos em cada posição fica a critério

do usuário.




Os sensores reflexivos aqui utilizados para medir o tamanho das peças podem também

ser utilizados para medir comprimento. Para isso, ajuste os três sensores reflexivos

contidos na esteira na mesma altura do menor deles. Em seguida, utilizando o conjunto

selecionador (motor de passo e sensores indutivos) e sensores reflexivos, desenvolver

um programa no LabVIEW capaz de executar a seguinte tarefa:

Separar as peças de acordo com o comprimento de cada uma delas.

Posição 1: peças de comprimento pequeno.

Posição 2: peças de comprimento médio.

Posição 3: peças de comprimento grande.





14.3.7 EXPERIÊNCIA 6 – EXTRAS

As experiências a seguir têm como finalidade fazer com que o aluno solidifique os

conhecimentos adquiridos, uma vez que estas envolverão mais de um tipo de sensor.

Sensor de Cor, Conjunto Selecionador e Sensor Indutivo

Desenvolver um programa no LabVIEW, capaz de realizar a seguinte tarefa. Cada

posição deverá conter objetos com as seguintes características:


Posição 2: peça não metálica cuja cor seja a COR3.



Sensor de Cor, Conjunto Selecionador e Sensor Reflexivo



Posição 1: peça pequena cuja cor seja a COR1.

Posição 2: peça média cuja cor seja a COR3.

Posição 3: peça grande cuja cor seja a COR2.


Sensor de Cor, Conjunto Selecionador, Sensor Indutivo e Sensor Reflexivo.



Posição 1: peça metálica, pequena e cuja cor seja a COR1.

Posição 2: peça não metálica, grande e cuja cor seja a COR3.

Posição 3: peça metálica, media e cuja cor seja a COR2.






14.3.8 EXPERIÊNCIA 7 – ESTEIRA COMPLETA

Como nas indústrias, uma esteira pode ser configurada de acordo com o processo que

esta irá realizar, deve-se deixar a critério do usuário as características do objeto a ser

configurado em cada posição. Baseado nisso, desenvolver um programa no LabVIEW

capaz de controlar toda a e esteira a critério do usuário.

modulo 2808_teorico e pratico-v1

Documents