VÍDEO: MONTAGEM DO PAINEL DE CONTROLE

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SENSOR FOTOELETRICO

Sensor Fotoelétrico BALLUFF.

Sensor fixado no Carrinho

No projeto AGV foi utilizado dois sensores fotoelétrico BALLUFF, aplicação deste sensor é fazer o carrinho para quando encontrar um objeto na sua frente ou atrás em uma distancia de 12cm.

O uso de sensores e chaves para detecção de posição é muito comum na automação de máquinas e processos. Suas aplicações costumam ser a contagem de peças, verificação de posicionamento de uma peça para liberação de uma próxima fase do processo, seleção entre peças diferentes e determinação de dimensional de um produto, entre outras. Apesar de parecer um procedimento simples, muitas vezes um projeto de automação pode sucumbir devido à escolha errônea de um sensor.

Figura 1

Exemplo de sensor foto elétrico, transformando energia luminosa em energia elétrica.

11.   CARACTERÍSTICAS

Ao escolher um sensor fotoelétrico para uma determinada aplicação precisamos levar em conta suas características. As principais são:

a) Sensibilidade

A sensibilidade de um sensor fotoelétrico nos diz de que modo a grandeza associada em sua saída varia com a intensidade de luz que incide nesse sensor.

De uma forma geral, a maioria dos sensores usados nas aplicações eletrônicas são extremamente sensíveis no sentido de que basta apenas um fóton para que já possamos ter uma variação sensível da grandeza associada.

O aproveitamento dessa sensibilidade, na maioria dos casos vai depender muito mais da sensibilidade do circuito usado no processamento dos sinais desse sensor.

b) Resposta Espectral

Diferentemente do olho humano, a maioria dos sensores fotoelétricos podem "ver" muito mais do que os nossos olhos. Em outras palavras, esses sensores em sua maioria podem perceber tanto radiação infravermelha como ultravioleta. Na figura 2 temos a curva de resposta típica de alguns sensores, comparadas a sensibilidade do olho humano.

Figura 2

A sensibilidade de diversos sensores à radiação infravermelha é importante porque esses sensores podem operar como fontes de radiação infravermelha tais como LEDs infravermelhos, LASERs e mesmo outras.

c) Velocidade

Em muitas aplicações os sensores devem detectar variações muito rápidas de luz (ou sombra), como no caso da leitura de código de barras, controles de velocidade de máquinas, encoders ópticos, links por fibra óptica e outras aplicações.

Nem todos os sensores existentes podem responder a essas variações rápidas ou modulação das fontes de luz. No entanto, para os sensores lentos existem aplicações importantes como àquelas que exigem o manuseio de correntes intensas no controle de automatismos baseados em luz e sombra, etc.

Os sensores mais lentos podem ter uma resposta tão baixa que limitam a sua freqüência de aplicação a pouco mais de 10 kHz, enquanto que os mais rápidos podem chegar a dezenas de Megahertz.

22. CLASSE DE PROTEÇÃO DOS SENSORES

 

33. FATORES INICIAIS NA ESCOLHA DO SENSOR DE POSIÇÃO

Existem diversas tecnologias de detecção de posição para uso em automação, e a decisão de utilização entre uma ou outra depende de diversos fatores, tais como:

3.1) O objeto a ser detectado – tipo de material, cor, dimensões, velocidade,

número de operações por hora e etc;

3.2) Local de instalação – distância do sensor ao objeto, restrições quanto ao

espaço para montagem do sensor, etc;

3.3) Condições ambientais – este é um ponto crucial na escolha do sensor correto. Deve-se observar se há presença de água no ambiente, poeira, óleo ou produtos químicos. Isto influenciará no grau de proteção adequado do sensor. Deve-se ficar atento também à temperatura ambiente, pois a maioria dos sensores com eletrônica embutida trabalha até 55ºC;

3.4) Tipo de detecção a ser feita – deve-se definir se o sensor deve indicar somente a presença ou ausência do objeto, ou se deseja saber a posição do objeto de um modo analógico;

3.5) Tensão de alimentação – deve-se saber a tensão de alimentação disponível e que tipo de saída se deseja do sensor;

3.6) Características dos sensores – deve-se saber a precisão, a repetibilidade e

tempo de resposta desejados;

3.7) Custo do sensor e sua vida útil – o custo do produto sempre é um fator

decisivo na escolha. Deve-se, porém, avaliar se o custo baixo inicial não

acarretará um alto custo de manutenção futuro.

   4. CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES

Os sensores normalmente convertem um valor físico em sinal elétrico. Os sensores podem ser divididos de acordo com o tipo de sinal de saída em sensores analógicos e digitais, no nosso projeto utilizamos digital.

4.1) Sensores Analógicos – os sensores analógicos geram um sinal elétrico de

saída de acordo com a mudança contínua do valor da variável física. Esta

relação não necessariamente é linear, mas sempre indica o valor da variável

física. Sensores analógicos sempre oferecem mais informações que sensores

digitais; 

4.2) Sensores Digitais – os sensores digitais geram dois diferentes sinais de saída, ou seja, “on” ou “off”. A mudança de um estado para outro ocorre para um valor específico da variável física, e este valor pode normalmente ser ajustado.

Figura 3, Diferença de sensores Analógicos e Digitais

       Em resumo, os sensores medem uma grandeza física e entregam um sinal elétrico como saída. Se esse sinal puder tomar qualquer valor dentro de certos limites ao longo do tempo, esse sensor é chamado de analógico. Se esse sinal elétrico só puder tomar dois valores ao longo do tempo, sejam estes sinais de qualquer amplitude, o sensor é chamado de digital.

55. CARACTERÍSTICAS DOS SENSORES

As principais características dos sensores, tanto analógicos quanto digitais são apresentadas a seguir.

5.1) Faixa de Medição (Range) – define-se como faixa ou range a todos os níveis de amplitude da grandeza física medida nos quais se supõe que o sensor pode operar dentro da precisão especificada. Assim, como exemplo, um sensor de pressão pode ser fabricado para operar de 60 mmHg até 300 mmHg. A amplitude dessa escala é definida como faixa.

5.2) Resolução – define-se como resolução o menor incremento da grandeza física medida que provoca uma mudança no sinal de saída do sensor. No caso de sensores digitais, a resolução vai estar dada pelo menor incremento da grandeza física medida que provoca uma mudança de 1 bit na leitura de saída do sensor digital.

5.3) Sensibilidade – a sensibilidade é a transferência do sensor, quer dizer, a

relação entre a variação do sinal elétrico entregue na saída e a variação da

grandeza física medida. Um sensor de pressão pode ter uma sensibilidade de 3

mV/mmHg, o qual significa que por cada mmHg que mude a pressão medida, o

sinal elétrico entregue na saída mudará de 3 mV.

5.4) Linearidade – dado um determinado sensor, se para variações iguais da

grandeza física medida obtém-se variações iguais do sinal entregue, então

define-se o sensor como linear, caso contrário, define-se como não – linear.

5.5) Histerese – se o sensor entregar um determinado valor de saída para um

estímulo crescente do sinal de entrada ao passar pelo valor X1, e outro valor

diferente na saída para um estímulo decrescente do sinal de entrada ao passar

pelo mesmo valor X1, então nesse caso se diz que há uma histerese no sensor.

5.6) 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.

5.7) 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, medida como

sinal de saída com informação de entrada nula (sem sinal de entrada). Esta

relação pode ser expressa em termos percentuais ou em dB (decibéis), unidade que representa 10 vezes do logaritmo da relação Sinal / Ruído.

S/N (dB) = 10*log S(w) / N(w)

Onde:

S/N[dB] – Relação Sinal / Ruído em decibéis;

S[w] – Potência do Sinal de Saída do Sensor em Watts;

N[w] – Potência do Ruído de Saída do Sensor para entrada nula em Watts.

5.8) Resposta em Freqüência – qualquer sistema eletrônico que manuseia sinais elétricos tem suas limitações em freqüência, isto é, sinais em determinadas freqüências são reproduzidos e em outras não. Não é diferente no caso dos sensores. Se a grandeza física medida varia sua amplitude com uma determinada freqüência, é possível que o sinal elétrico entregue pelo sensor reproduza essas mudanças com a amplitude adequada, mas se a freqüência dessas mudanças na grandeza física aumentar, é possível que o sinal de saída entregue pelo sensor diminua sua amplitude em função da freqüência dessas mudanças. Desta forma define-se resposta em freqüência de um sensor como a faixa do espectro que esse consegue reproduzir.

REFERÊNCIAS DO PROJETO

D. Thomazini, P. U. B.  Albuquerque, Sensores Industriais Fundamentos e Aplicações. Editora Érica. São Paulo, 2007.

A. P. Malvino. Eletrônica. 4ª edição. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 1997.

Veículos Guiados Automaticamente, disponível em:< http://www.system-agv.com/por/veicoli-a-guida-automatica.php > Acesso em: 14/09/2013

Sensores Infravermelhos Ativos, disponível em: < http://downloads.distribuidoramodesto.com.br/Manual%20IRA-50.pdf  > Acesso em 12/09/2013

VIDEO: PRIMEIROS TESTES NO PROTOBOARD

Testes efetuados dia 14/09/2013

Montamos o circuito do sensor de proximidade, obvio que não funcionou de primeira, fizemos algumas alterações mas ainda sim precisaremos fazer mais algumas pesquisas para fazer funcionar esse circuito, com certeza muitos testes ainda serão necessários, mas por enquanto fica esse  videozinho para relatarmos o andamento do projeto.

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LIGAÇÃO DO PAINEL PRINCIPAL E BARREIRAS

1.8 Ligação Painel e Barreiras.

LIGAÇÃO DAS PLACAS DO CARRINHO

1.7 Circuito projetado no ISIS, ligação do sensor e motor.

PLACA DE CONTROLE DO MOTOR

1.6 Circuito projetado no ISIS, controle do motor.

Este projeto inverte a rotação do motor para o carrinho ir para frente ou para trás, é controlado pelos sensores de ré e frente.

LISTA DOS COMPONENTES:

8 Diodos.

4 Resistores de 100KΩ.

2 Resistores de 1kΩ.

2 Resistores de 470Ω.

2 Baterias de 9 volts.

2 Terminais para bateria 9 volts.

1 Transistor regulador de tensão 7812

4 Transistores BC 547

1 Trimpot 10kΩ

2 Relé 6volts com um contato NA

1 Capacitor de 0,1µF 25V

1 Capacitor de 0,22µF 25V

1 Capacitor de 100µF 25V

ESQUEMA ELÉTRICO SENSOR FRENTE/RÉ

1.5 Circuito projetado no ISIS, sensor de proximidade.

O terminal ( A ) circulado em vermelho é o sinal que o sensor envia para placa do motor. Teremos que montar dois sensores, cada sensor vai enviar um sinal de referência para a placa do motor.

LISTA DOS COMPONENTES PARA UM SENSOR:

R1- 10K

R2, R5, R6, R9 – 1K

R3- 33R

R4, R11 – 1M1

R7- 4K7

R8- 1K5

R10, R12, R14 – 1K1

C1, C4- 1 µF 63V

C2- 47 PF 63V

C3, C5- 100 µF 25V

D1- INFRA –  4 led´s emissor

D2- INFRA- RED PHOTO DIODE

D3, D4 – 1N4148 75V 150mA

D5- 7- LEDS

IC1- CI 555

IC2- LM324

IC3- 7812 12V 1ª

2 Capacitores 100 nF

1 Capacitor 330nF

1 Relé com (NA)

ESQUEMA ELÉTRICO PAINEL PRINCIPAL

1.5 Circuito projetado no ISIS, esta placa vai instalado dentro do painel da figura 1.1.

            Este projeto consiste em controlar os movimentos do carrinho (frente/ré), (esquerda/direita) via RF.

CIRCUITO DE CONTROLE RF DO CARRINHO:

A= Vira para direita.

B= Vira para esquerda.

C= Vai para trás.

D= Vai para frente.

B1= Ativa o carrinho se locomover para frente (BOTÃO PULSANTE).

B2= Ativa o carrinho se locomover para trás (BOTÃO PULSANTE).

LISTA DOS COMPONENTES:

2 Pares de barreira IVA

1 Carrinho de brinquedo

1 Caixa de plástico

2 Botões de pulso

1 Placa RF

1 Botão de emergência

1 Botão on/off

1 7809

1 Capacitor de 100µF 25V

1 Capacitor de 0,22µF 25V

2 Relé 6 volts com 2 contatos (NF/NA)

2 Relé 6 volts com 1 contatos (NF/NA)

2 Resistore 470Ω

BARREIRA IVA

            Esta barreira é muito utilizada em portão eletrônico. Sempre trabalha em par um emissor e outro receptor, internamente a barreira tem um ajuste vertical e horizontal para poder alinhar, quando está na melhor posição acende um LED indicando, é utilizado uma proteção frontal contra colisões e para não interferir o sinal entre elas com o meio externo, abaixo está as fotos e a ligação.

1.2 Par de barreiras

1.3 Barreira sem a capa frontal

1.4 Esquema de ligação

A barreira é alimentada com 12vdc, o fio verde e amarelo deste exemplo é o sinal que a barreira envia (Ativando um relé interno com contatos NA/NF).

Especificações tecnicas: 

Tensão de Alimentação: 12 a 17Vdc. Tensão contínua (fonte ou bateria), nunca usar tensão alternada;

Corrente de alimentação: Tipicamente 60mA. Consumo para o par (emissor e receptor);
Distância de Trabalho em uso externo (ação do sol e chuva): 30 metros;
Distância de Trabalho em uso interno (sem incidência de sol): 30 metros;
Carga elétrica suportada pelo relé interno: 3A x 220V, ou 660W;
Delay para o disparo (valor fixo) 150 ms (mili-segundos);
Indicador de detecção: No receptor, led vermelho, onde o aceso demonstra fotocélula obstruída;

Frequência de modulação do sinal infravermelho: Em torno de 1,5KHz;
Temperatura de trabalho: -5ºC até 50ºC;
Umidade relativa do ar: até 55%Peso: Aproximadamente 100 gramas o par;
Hermeticamente projetada para uso externo: sol, chuva, granizo, neblina.

PAINEL PRINCIPAL

1.1 Painel Principal

E = Botão de Emergência (Corta alimentação do circuito).

B1= O carro vai para frente.

B2= O carro vai para trás.

ON/OFF= Chave liga/desliga o circuito.

LAYOUT AGV

 1.0 layout

A barreira IVA vai controlar a direção do carrinho, se for para a direita a barreira ira ajustar para esquerda, se for para esquerda a barreira ira ajusta para direita. Esse controle é feito remoto via RF.

            O sensor frontal e o sensor de ré desliga o carrinho quando ele chegar a 15 cm de uma superfície, o carro só vai retornar a sua origem após apertar um botão do painel principal B1 e B2.

Tudo começa com um rascunho...

Aplicação na industria de um protótipo AGV

Com certeza nosso protótipo não vai chegar nem perto disso, mas o conceito AGV é o mesmo, e pra quem nunca tinha visto está ai um bom exemplo de aplicação.

1º Protótipo AGV na Renault Brasil

Introdução Projeto AGV

Antes de tudo, depois de decido qual seria o nosso projeto fizemos esse esboço inicial pra apresentar para Profa. Débora, a ideia do nosso projeto é um protótipo AGV ( Veículo Guiado automaticamente).
Talvez surja alguma otimização, mas inicialmente o que será utilizado para esse projeto são: um carrinho de controle remoto, dois sensores de infra-vermelho ativo (barreira de IVA, muito utilizado em portões e muros como alarme perimetral), sensores de anti-colisão na frente e atrás do veículo (sensores de proximidade com infra-vermelho), botoeiras de acionamento para ida e volta do veículo.

Esboço da ideia do projeto.

Carrinho de controle remoto que será automatizado.