Artigo (parcial)

O trabalho proposto para a temática energia consiste em um equipamento  seguidor de luz (um robot),através de LDR (foto resistor) que de acordo com a luz emitida fará o controle dos motores para direcionar o equipamento.O equipamento também é capaz de identificar algumas grandezas tal como temperatura, irradiação infravermelho e campo magnético.

A estrutura  e sistema de direção 

A estrutura trata-se de um suporte plastico que nele são colocados três rodas,duas alocadas aos eixos dos motores para dar o torque necessário para a movimentação do equipamento  dos motores    e uma roda "boba" para direcionar o robot.O sistema de direção funciona em conjunto com  três sensores LDR .Quando há incidência de luz sobre o sensor LDR direito,o circuito acionara o motor esquerdo e quando o LDR esquerdo estiver sob efeito de luz, o circuito acionara o motor direito quando o LDR centrar estiver sobre a influência de luz os dois motores estarão em funcionamento.agora fotos e videos do projeto :

  Funcionamento :

Sensores 

LM35

È um dispositivo linear de detectação  de temperatura que gera em seus terminais 10mV para cada graus Celsius de variação. 

Para detectar a temperatura foi utilizado um LM 35 em conjunto com um comparador, através de uma PW ( Ponte de Wheatstone), basicamente é um divisor de tensão com um trimpot de precisão para fazer o controle da temperatura de disparo( quando a temperatura atingirá um valor para visualização).

Reed Switch e Led infravermelho 

Estes dois sensores tem um funcionamento semelhante , que operam como um interruptor,eles são ligado quando há a presença da grandeza a ser medida irradiação infravermelho e campo magnético>senso um circuito simples em serie com um elemento para identificação para o usuário.  

Sinopse

Atores

Lucas Baptistella da Silva Pinto
Ana Carolina Alves da Paz
Jonathan Santos
Gildeon Silva de Souza
Leandro Algenton

Tema : Energia

Titulo: Robot seguidor de luz com sensores para medição de temperatura, campo magnético e irradiação infravermelho.

Objetivo Especifico 

O objetivo especifico é projetar e desenvolver um robot que seja controlado a sua locomoção através da luz ( podendo utilizar uma lanterna ou um laser) para direcionar a trajetória do robot, assim controlando a locomoção remotamente.O robot possuirá três circuitos(e sensores ) para detecção e medição de algumas grandezas:

• Temperatura : Um circuito em conjunto com o LM 35 para poder medir e comparar a temperatura e sinalizar se a temperatura está dentro de certos limites. 
• Campo magnético : Um circuito em conjunto com um sensor reed switch para verificar se o ambiente que o robot está tem a influencia de um campo magnético 
• Irradiação infravermelho : Um circuito em conjunto com um Led receptor de infravermelho para verificar se o ambiente que o robot está tem iradiação infravermelho

Objetivo Geral

O objetivo geral é desenvolver um artigo de padrão cientifico mostrando a importância da instrumentação eletrônica para realizar   medições de grandezas em ambientes agressivos e que proporcionam certo cisco à pessoa.

Metodologia e Resultados Pretendidos

A metodologia do projeto se divide em duas partes basicamente :

• Desenvolvimento do robot controlador por luz  : Usaremos LDR's para detectar a luz para acionar os motores ( os motores terão um controle da velocidade utilizando PWM através do CI 555), que estarão interligados em X  com LDR para poder ter um controle preciso na hora de fazer as curvas e indicar a direção, haverá no robot três rodinha sendo um rodinha "banba" e as outras controlada pelos motores.
• Desenvolvimento dos circuitos com os sensores : Usaremos baicamento para detectar, medir e comparar as grandezas, um amplificador operacional trabalhando em conjunto com uma Ponte de Wheatstone (PW) que funciona como um comparador, quando nenhuma grandeza está presente nos sensores a ponte está em equilíbrio mas quando a grandeza a ser medida a ponte perde o equilíbrio e o amplificador consegue sentir este desequilíbrio acionando um led para sinalização .

Resultados  pretendidos :

O resultado que desejamos é um robot com preciso controle de movimentação através da luz com ótimo tempo de reação assim como desejamos para parte de medições das grandezas uma grande precisão e uma boa resposta as variações.

 Cronograma:

O cronograma está disposto na ilustração abaixo :

 

Fundamentação do projeto (Bibliografia Básica)

A área da instrumentação eletrônica, estuda tudo relativo a variável de processo onde temos principalmente;

Temperatura 

Pressão 

Vazão 

Viscosidade 

O estudo dos processos de medição estão diretamente relacionada à área de medidas elétricas. enquanto que o estudo dos equipamentos que realizam essas medidas está relacionada á área de instrumentação eletrônica.

A importância conjuntural das medidas elétricas e eletrônicas está tornando cada vez maiores com a tecnologia em pleno desenvolvimento.

Sistemas de Medidas

Existe a necessidade do ser humano de obter informações do meio ambiente, A partir destas informações será possível modelar os fenômenos observados;



• Em engenharia a maioria das informações são obtidas de forma experimental. Na Figura abaixo apresenta-se um sistema generalizado de Pesquisa Experimental em Engenharia .

 O que é informação 

• Informação é aquilo que gera um significado na mente humana modificando nosso conhecimento. O termo informação tem dois usos principais:

• Em linguagem comum ela relaciona uma coleção de fatos, idéias, entidades, conceitos e atributos que definem um sujeito ou objeto. (Ex. Enciclopédia).

• Em teoria de informação se refere à quantidade transferida numa mensagem passando por um canal de comunicação.

• Em Instrumentação aplicam-se os dois conceitos já que nos sistemas de medidas deve-se mapear a variável ( isto é codificar a medida) e ainda transmiti-la através de um canal de comunicação. 9 IPT Curso de Instrumentação

• Nas ciências naturais a informação pode ser quantificada , definido-se a menor quantidade de informação (Ex. bit), ela pode ser representada de diversas formas , mas sempre limitada a um certo tipo de portador de energia ou massa.

• Existem cinco diferentes tipos de portadores de energia:

1. Radiação

2. Energia elétrica ou magnética

3. Calor

4. Energia Química

5. Energia Mecânica.

O que é medição 

• É o processo empírico e objetivo de designação de números a propriedades de objetos ou eventos do mundo real de forma a descreve-los.

• Outra forma de explicar este processo é comparando a quantidade ou variável desconhecida com um padrão definido para este tipo de quantidade, implicando então num certo tipo de escala, como mostrado pela abaixo.

Tipos de medidas

• Medida Nominal: 

Quando duas quantidades do mesmo tipo são comparadas para saber se são iguais (Ex. duas cores , acidez de dois líquidos). 

• Medida Ordinal: 

Quando é necessário ter informação a tamanhos relativos (Ex. Classificação por peso e altura de uma turma)) 

• Medida em Intervalos: 

Quando deseja-se uma informação mais especifica, envolve-se então uma certa escala, sem incluir pontos de referência ou zero. (Ex. no caso anterior usar a escala de metros e quilogramas) 

• Medidas Normalizadas: 

Define-se um ponto de referência e realiza-se a razão, dividindo cada medida pelo valor de referência, determinando as magnitudes relativas. (Ex. O maior valor obtido será 1, quando foi escolhido como referência o valor máximo medido). 

• Medidas Cardinais: O ponto de referência é comparado com um padrão definido. Assim todo parâmetro físico pode ser medido contra uma referência padrão, como o Sistema Internacional de medidas SI. 

Sistema geral de medida 

Os sistemas de medidas apresentam geralmente três elementos constituintes, mostrado na Figura abaixo: 

• Elementos sensores 

• Conversores de sinais 

• Elementos mostradores ou atuadores

Para melhor compreensão do projeto necessita-se ter compreendimentos de algumas teorias e técnicas dispostos abaixo :

Divisor de Tensão 

O divisor de tensão é formado por uma associação em série de resistores, onde a tensão total aplicada na associação se divide nos resistores, de maneira proporcional aos valores de cada um deles. Um circuito divisor de tensão é mostrado abaixo:

O circuito divisor de tensão serve para fornecer parte da tensão de alimentação para um componente ou circuito. Dessa maneira, com um divisor de tensão é possível, por exemplo, obter 6V para um componente, a partir de uma fonte de 10V, como mostrado:

Formulando através da lei de Ohm e lei dos ramos de Kirchhoff (KVL):

LDR

O LDR possui a interessante característica de ser um componente eletrônico cuja resistência elétrica diminui quando sobre ele incide energia luminosa. Isto possibilita a utilização deste componente para desenvolver um sensor que é ativado (ou desativado) quando sobre ele incidir energia luminosa.

A resistência do LDR varia de forma inversamente proporcional à quantidade de luz incidente sobre  ele, isto é, enquanto o feixe de luz estiver  incidindo, o LDR oferece uma resistência muito baixa.
Quando este feixe é cortado, sua resistência aumenta. 

Constituição do LDR e suas Aplicações

É composto de um material semicondutor, o sulfeto de cádmio, CdS, ou o sulfeto de chumbo. O processo de construção de um LDR consiste na conexão do material fotossensível com os terminais, sendo que uma fina camada é simplesmente exposta à incidência luminosa externa. 

Com o LDR pode-se fazer o controle automático de porta, alarme contra ladrão, controle de iluminação em um recinto, contagem industrial, todos estes fotocontrolados para a operação de um relé.

Características do LDR

Também chamado de célula fotocondutiva, ou ainda de fotoresistência, o LDR é um dispositivo semicondutor de dois terminais, cuja resistência varia linearmente com a intensidade de luz incidente, obedecendo à equação R = C.L.a , onde L é a luminosidade em Lux, C e a são constantes dependentes do processo de fabricação e material utilizado. 

Como foi dito anteriormente o LDR tem sua resistência diminuída ao ser iluminado. A energia luminosa desloca elétrons da camada de valência para a de condução (mais longe do núcleo), aumentando o número destes, diminuindo a resistência. 

Conforme aumenta a intensidade de luz incidente no LDR, um número maior de elétrons na estrutura tem também seu nível de energia aumentado, devido à aquisição da energia entregue pelos fótons. O resultado é o aumento de elétrons livres e elétrons fracamente presos ao núcleo. 

Lista de material

Resistores (de diversos valores )

1 CI 555

1 CI 339

6 Transistor

3 Leds

1 Sensor Magnetítico

2 LDR

2 motor  

Pilha 

Led receptor infravermelho 

lm 35

Rodinhas 

parafusos 

OBS; Não é a lista definitiva pode haver modificações .

Pesquisa links e afins

 A seguir iremos disponibilizar alguns links e videos  que serviram como base da nosso trabalho:

Instrumentação eletrônica- UFMG

Sensores e Aplicação

Amplificadores Operacionais

Amp.Ope e PW

Os datasheet dos componentes :

Lm 35

Reed Switch

Transistor

Resumo do Projeto

Introdução 

Trabalho acadêmico interdisciplinar da Universidade São Francisco, correspondente a matéria de instrumentação eletrônica ministrada pelo professor pelo professor André Renato Bakalereski.

O trabalho consiste em desenvolver    um projeto eletroeletrônico cujo o tema é energia, colocando em pratica todo a teoria desenvolvida na matéria de instrumentação eletrônica afim de obter um desenvolvimento satisfatório do projeto.

O projeto   

O projeto consiste em desenvolver um robot controlador por luz, para monitorar, temperatura campo magnético e irradiação infravermelho em área de difícil acessos e ambiente agressivo.A luz irá conduzir o robô a áreas de difícil acesso para poder coletar as informações (medições), e sinalizará para o usuário qual grandeza física o ambiente esta exposto( sendo campo magnético, irradiação infravermelho  e temperatura ).

Introduction 

Interdisciplinary academic work at the University San Francisco, corresponding to the field of electronic instrumentation given by Professor André Renato Bakalereski.

The work is to develop an electronics project whose theme is energy, putting into practice all the theory developed in the field of electronic instrumentation in order to obtain a satisfactory development of the project.

The project

The project is to develop a robot controlled by light, monitor, temperature and magnetic field infrared radiation in an area of difficult access and environment agressivo.A light will drive the robot to hard to reach areas in order to collect the information (measurements), and signals the user that the physical quantity is exposed environment (with magnetic field, infrared irradiation and temperature).

Integrantes

Lucas Baptistella da Silva Pinto

RA : 002201301600

Ana Carolina Alves da Paz

RA: 002201400854

Jonathan Santos

RA: 002201400670

Gildeon Silva de Souza

RA: 002201401488

Leandro Algenton

RA :002201301899