Introduo robtica

Introduo robticaSensores industriaisDetalhando os objetivosSensores DefiniesClassificao:Mecnicos.Eltricos.Magnticos.Trmicos.Outros.Diversos sensores.Captulo 6 do Keramas.2Definio de SensoresSensores so dispositivos que detectam informaes sobre o rob e do meio onde ele est imerso e as transmite para o controlador do rob.Sensores produzem um sinal que permite medir uma quantidade como:Fora, torque, temperatura, posio, velocidade,

3IntroduoSensor: pode ser definido como sendo um transdutor que altera a sua caracterstica fsica interna devido a um fenmeno fsico externo presena ou no de luz, som, gs, campo eltrico, campo magntico etc.

Transdutor: todo dispositivo que recebe uma resposta de sada, da mesma espcie ou diferente, a qual reproduz certas caractersticas do sinal de entrada a partir de uma relao definida.

Todos os elementos sensores so denominados transdutores.Sensores permitemSensores ajudam o rob a:Detectar a posio e orientao de suas diversas juntas. Garantir a qualidade de produo.Descobrir variaes de forma e dimenso das peas produzidas.Identificar obstculos imprevistos.Determinar e analisar defeitos.5ClassificaoSensores podem ser classificados de diversas maneiras:De acordo com o seu princpio de funcionamento.Funo realizada.Localizao.Tipo de ativao.

6Principio de Funcionamento5 classes:Mecnicos.Eltricos.Magnticos.Trmicos.Outros, como acsticos, qumicos, de proximidade, radioativos, ttil, pticos, voz e viso.Sensores mecnicosUsados para medir quantidades como:Posio. Velocidade. Forma.Fora e torque. Presso. Vibrao, estresse.Massa. Sensores eltricosUsados para medir quantidades como:Tenso.Corrente.Carga.Condutibilidade.Sensores magnticosUsados para medir quantidades como:Campo magnticosFluxo magntico.Permeabilidade magntica.Sensores magnticosUsados para medir quantidades como:Campo magnticosFluxo magntico.Permeabilidade magntica.reas de utilizaoAutomao industrial: identificao de peas, medio, verificao de posio etc.

Automao bancria e de escritrio: leitura de cdigo de barras, tarja magntica, identificao de impresso digital.

Automao veicular: sensores de composio de gases do escapamento, sensores de temperatura, sensores de velocidade.

Automao residencial sistemas de alarme, sensores para controle de temperatura ambiente, sensores de controle de luminosidade, sensores de deteco de vazamento de gs, sensores de presena para acendimento automtico de lmpadas etc.tico por difuso Sensor no qual o emissor e o receptor esto montados em um mesmo conjunto. acionado quando os raios infravermelhos emitidos, refletem sobre a superfcie do objeto e retornam ao receptor. tico por reflexo Sensor parecido com o tico por difuso, diferindo apenas no sistema tico. Os raios infravermelhos emitidos refletem em um espelho instalado frontalmente, e retornam ao receptor. acionado quando um objeto interrompe a reflexo de raios entre o espelho e o receptor. Sensores trmicosUsados para medir quantidades como:Temperatura.Fluxo de calor.Condutividade trmica.Calor especfico.Sensores segundo a funoSensores podem ser categorizados de acordo com a funo que realizam em:Manipulao: Que interagem com o meio ambiente do rob. Ex: sensores de Fora.Aquisio:Que permitem ao rob perceber seu prprio estado.Ex: encoders.Sensores segundo ativaoSensores podem ser categorizados de acordo com sua ativao em:Contato:Existe um contato fsico para a ativao.Exemplo: switchesSem contato:No existe contato fsico.Exemplo: viso, ultrassom, radiao.Ainda, proximidade x presenaPrincipais tipos de sensores industriaisProximidade: mecnicos, pticos, indutivos e capacitivos.

Posio e velocidade: potencimetros, LVDT, encoders absolutos e relativos e tacogeradores.

Fora e presso: clulas extensomtricas (strain gauge).

Temperatura: analgicos (termopares).

Vibrao e acelerao: acelermetros.

Do ponto de vista da robtica, podemos afirmar que um rob que no possui um sensor simplesmente uma mquina Exemplos de aplicao de sensores

Sensor para medida de rotaoSensor indutivo(posicionamento decilindro pneumtico)Safety Light CurtainsCortinas de LuzSensores pticos que detectam a entradade pessoas em umaclula.

Safety Light Curtains

Critrios para especificao de sensoresVariveis de medida:

Sinal analgico: aquele que assume um determinado valor compreendido dentro de uma escala. Entre alguns exemplos podemos citar: o valor da presso indicado em um manmetro, o valor da tenso indicado em um voltmetro, o valor da temperatura indicado em um termmetro.

Sinal digital: aquele que pode assumir um nmero finito de valores em uma determinada escala. Entre alguns exemplos podemos citar: um relgio digital e um contador.

Sinal binrio: um sinal digital que pode assumir somente dois valores na escala: 0 ou 1.

Critrios para especificao de sensoresControle de processos:

Discretos: os sensores podem ser utilizados para o controle de variveis lgicas ou booleanas (sinais binrios). Os mais empregados so os sensores de proximidade, utilizados geralmente para deteco de presena de objetos. Eles podem ser mecnicos, pticos, indutivos e capacitivos.

Contnuos: considerado uma das grandes reas da Automao. Nesse processo, existem diferentes tipos de sensores capazes de medir as principais variveis de controle, que podem ser classificadas como Medidas de Deslocamento, Velocidade, Presso, Vazo e Temperatura (sinais analgicos ou binrios).

Caractersticas dos sensoresLinearidade: o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza fsica. Quanto maior a linearidade, mais fiel a resposta do sensor ao estmulo.

Faixa de atuao: o intervalo de valores da grandeza em que pode ser utilizado o sensor, sem causar sua destruio ou impreciso na leitura.

Caractersticas dos sensoresAcurcia: razo entre o valor real e o valor medido pelo sensor.

Resoluo: grandeza relacionada ao grau de preciso de leitura do sensor.

Repetibilidade: variao dos valores lidos quando uma mesma quantidade medida vrias vezes.

Faixa de operao: limites superior e inferior da varivel a ser lida pelo sensor.

Sensibilidade e linearidade: ndice associado a acurcia, resoluo, repetibilidade e range.

Classes de proteoEspecificao de sensores para utilizao em processos automatizados: base nos graus e classes de proteo estabelecidos pelas Normas de Proteo Internacional.

Classes de proteo: indicadas por um smbolo composto por a) duas letras IP (International Protection) b) dois dgitos que definem o grau de proteoExemplo:

Classes de proteo

Classes de proteo

Sensores utilizados como transdutoresA maioria dos sensores um transdutor eltrico, pois converte a grandeza de entrada (luz, som, presso) em sinal eltrico

Exemplos de aplicao:

Fotoclula: responde ao estmulo eltrico mudando a sua resistncia

Fototransistor: responde ao estmulo eltrico mudando o fluxo de corrente

Infravermelho: responde ao estmulo eltrico mudando a voltagem de sadaElementos de comandoBoto de acionamento: quando se aperta o boto, o elemento de comando atua contra a fora da mola, interligando eletricamente a conexo Na (normalmente aberta) e desconectando a NF (normalmente fechada)

Boto inversor ou comutador: os dois tipos de contato, tanto o NA quanto o NF, esto conjugados no mesmo corpo

Interruptor com trava: um elemento que memoriza a sua condio, ou seja, se pressionado, ele mudar de condio (de aberto para fechado, ou vice-versa), para que volte posio inicial necessrio pression-lo novamenteElementos de comando

Elementos de comandoChaves fim de curso ou limit switch: so contatos acionados mecanicamente (roletes). Elas so utilizadas para verificar a posio de determinado elemento mecnico (cilindros, motores, fusos, etc)

Elementos de Sinalizao:

Lmpada: emite luzBuzina: emite somCigarra: emite som

fototransistorSensor baseado no transistor cuja juno coletor-base fica exposta luz e atua como fotodiodo (resposta mais rpida que o fotodiodo)

Interruptor de lminasConhecido como reed-switch, composto por duas lminas de ferro prximas, num invlucro de vidro

Ao se aproximar de um m ou solenide, as lminas se tocam, fechando contatos externos

Sensor de velocidade (alarmes de portas e janelas, gavetas de CD, videocassetes, mquinas industriais, etc)Sensor de reflexoFeixe luminoso que incide sobre um disco que gira e possui um furo ou uma marca de cor contrastante

O sensor recebe o feixe refletido, mas na passagem do furo a reflexo interrompida e gerado um pulso pelo sensorSensor de interrupo de luzConsiste tambm um disco com um furo

A fonte de luz e o sensor ficam em lados opostos, na passagem pelo furo, o feixe atinge o sensor gerando um pulso

A frequncia deste pulso igual a velocidade, em rotaes por segundo (rps)

Tacmetros portteis, comum em robtica, fotometria, sensor de presenafotodiodoDiodo semicondutor, cuja juno est exposta luzControle remoto, detector de fumaa, leitora de cdigo de barras, scanners, canetas pticas, cd players, fotmetros

Sensores de proximidadeChaves de fim de curso: aplicadas para detectar o fim do movimento de uma junta robtica. Chave eletromecnica convencional que opera somente em on/off e 2 formas de operao (NA ou NF)

Sensores de proximidadeSensores pticos: formados por um emissor (lmpada ou LED) e um receptor de luz (fototransistor, fotodiodo ou LDR light dimmer resistor)

Sensores de proximidadeForma de operao de um sensor ptico:

Reflexo: luz refletida no objeto e o sensor acionadoBarreira: objeto bloqueia a passagem da luz e a sada do sensor comutada

Modo emissor-receptor: emissor e receptor montados separadamente e quando o raio de luz interrompido por um objeto entre os dois o sinal de sada do sensor comutadoSensores de proximidadeCcaractersticas dos sensores pticos:

No requerem contato mecnico para sensoriamentoNo possuem partes mveisApresentam pequenas dimensesSo insensveis a vibraes e choquesOferecem muitas possibilidades de configuraoSempre requerem alinhamentoPodem ser blindados para uso em ambientes com alto grau de luminosidadeNormalmente exigem limpeza e isolamento do p e umidadeSensores de proximidade

Sensores de proximidadeSensores ultra-snicos:Um sinal sonoro emitido em determinada direo e flui at encontrar um obstculo que o reflete, e este eco captado pelo sensor que mede o tempo gasto entre a emisso e a recepoO tempo de propagao diretamente proporcional distncia do obstculoCaractersticas:Utilizam pulsos sonoros no sensoriamentoMedem a amplitude e o tempo do deslocamento do pulso sonoro de um obstculo at o receptorOperam na frequncia de 40 KHz a 2MHzProblemas de funcionamento em ambientes ruidos (porm, insensveis a p e umidade)Sensores de proximidadecompostos por um contato feito de material magntico, que acionado na presena de um campo magntico

Quando um m se aproxima do sensor, o campo magntico atrai as chapas de metal, fazendo com que o contato eltrico feche

Muito utilizados para detectar o dim de curso em sistemas automatizados (podem ser indutivos ou capacitivos)Sensores magnticos:43Sensores de proximidade