Revista Mecatronica Atual - Edicao 004

8/2/2019 Revista Mecatronica Atual - Edicao 004

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3MECATRNICA ATUAL N 4 - JUNHO/2002

SEO DO LEITOR

SEODO

SEO DO LEITOR

Obrigado a todos os leitores que nos enviaram cartas e e-mails. Infeliz-mente, o espao no suficiente para publicar todas as cartas, mas esco-lhemos aquelas que julgamos trazer informaes para a maior parte dos

leitores. Continuem enviando os seus comentrios, crticas e sugestes,

pois somente com esse suporte poderemos adequar as nossas publica-

es ao que os leitores necessitam.

Cartas: Editora Saber

Rua Jacinto Jos de Arajo, n 315CEP 03087-020 So Paulo SP Brasil

E-mail: [email protected]

Encoders e Resolvers

Ol, amigos da Revista Mecatrnica Atual! Quero deixar registrado que adorei

a matria sobre encoderse mquinas CNC. Trabalho com uma outra face daAutomao Industrial, em uma montadora, e sempre tive a curiosidade de sa-

ber como o princpio de funcionamento de tais equipamentos.

Porm, ainda tenho algumas dvidas que gostaria de esclarecer. Qual a

diferena entre encoderse resolvers? Quais as aplicaes em que um nosubstitui o outro? Gostaria que vocs publicassem algo sobre o assunto, pois

isso complementaria mais as informaes da edio n 3.

Gilson A. Junior

So Bernardo do Campo, SP

Caro Gilson,

Essa uma boa pergunta, e deve esclarecer vrios leitores que tm a mes-ma dvida.

Ambos os dispositivos so transdutores utilizados para monitorar desloca-mentos, sejam eles angulares ou lineares.

O encoder faz essa tarefa enviando pulsos digitais para o sistema de contro-le. No encoder incremental, por exemplo, temos trs ondas quadradas (sinal A,sinal B e sinal C).Os sinais A e B esto defasados de 90, o que determina seusentido de rotao.

No resolver, ao invs de termos trs sinais digitais, temos trs analgicos.Para sermos mais precisos trs senides. A funo de cada senide seme-lhante aos pulsos digitais do encoder, porm, por serem analgicos, a precisodesse dispositivo maior.

Esperamos ter esclarecido a sua dvida e a sua sugesto para um artigomais profundo est anotada. Obrigado e continue colaborando.

Cad o artigo sobre inversoresvetoriais?

Bom dia, amigos da Revista

Mecatrnica Atual!

Gostaria de saber de vocso mot ivo pelo qual no fo i

publicada na revista nmero trs

a seqncia de informaes so-

bre inversores de freqncia,

conforme anteriormente anun-

ciado na revista nmero dois.

Queria aproveitar a oportunida-

de para parabeniz-los pelo ex-

celente trabalho desenvolvido.

Os assuntos da Revista tm aju-

dado a manter-nos informados

e atualizados no que diz respei-to a temas para os quais ,at en-

to, no existiam publicaes ao

nosso alcance. Grato.

Luiz Vanderlei

Chefe de Manuteno Eltri-

ca da Incomfral (Itana-MG)

Caro Luiz,

Ficamos felizes que voc es-teja satisfeito com nossa revis-ta. Com certeza, no nos esque-cemos dos inversores vetoriais

e, dentro em breve, publicare-mos uma matr ia bastanteabrangente sobre o assunto.Aguarde!

Mesa XY

Prezados Senhores,

Gostaria de saber como

posso adquir ir a mesa XY

mencionada na edio n 2

(ou outra mesa XY seme-lhante) para montagem de

uma minifresa. Obrigado.

Mauro Sollar

Caro Mauro, o fabricanteda mesa XY utilizada na edi-o n2 a OptronMicromecnica ptica Ltda,que fica em Campinas (SP)e os telefones de l so: (19)32874707 ou (19) 32893950.


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MECATRNICA ATUAL N 4 - JUNHO/20024

SEO DO LEITOR

Preciso e repetibilidade

Gostei muito da revista

Mecatrnica Atual. No entanto, no

artigo sobre encoders, quando o

autor pergunta se o leitor sabe adiferena de preciso, resoluo

e repetibilidade, fiquei com mais

dvidas!

Segundo o l ivro Instru-

mentao Eletrnica Moderna e

Tcnicas de Medio, dos au-tores Albert D. Helfrick e William

D. Cooper,preciso a medi-da do grau de reprodutividade

da medida, isto , para um de-

terminado valor da varivel, a

preciso a medida do grau de

afastamento entre vrias medi-das sucessivas. Exatido a

medida do grau de concordn-

cia entre a indicao de um ins-

trumento e o valor verdadeiro da

varivel sob medio. Logo,

fico na dvida com os concei-

tos de preciso e repetibilidade

apresentados no artigo. Vocs

poderiam esclarec-los me-

lhor?

Grato pela ateno e para-

bns pela revista!

Leandro

Prezado Leandro, preciso oparmetro que indica a diferenaentre um valor desejado e o valorreal. Por exemplo, voc quer cor-tar um pedao de fio de 10 mm,mas, ao invs disso, o faz com 11mm. A sua preciso nessa tarefafoi de 1 mm, no caso, para mais.

J a repetibilidade, como oprprio nome diz, a capaci-

dade de manter constante suapreciso. Voltemos ao exemploacima: sabemos que sua preci-so no corte de 1 mm, agorase torna necessrio cortar umnovo pedao de fio. Quantomais prximo de 11 mm elesair, tanto melhor suarepetibilidade.

bom lembrar que h casosonde a repetibilidade melhordo que a preciso. Esperamos teresclarecido a sua dvida.

Nmeros atrasados

Ol!

Primeiramente quero parabenizar vocs pela excelente idia dessas

novas Revistas Mecatrnica Fcil e Mecatrnica Atual. Sou fsico, eh muito tempo leio as revistas da Editora Saber. Os artigos descritos

nas Revistas (acima citadas) foram abordados de maneira simples, dire-ta e til, tornando agradvel e muito instrutiva sua leitura. Infelizmente,

no consegui encontrar nas bancas as revistas Mecatrnica Fcil e

Mecatrnica Atual doms de maro. Gostaria de saber como posso ad-

quirir essas edies atrasadas. Obrigado pela ateno, e mais uma vez,

parabns.

Arquimedes Luciano

Prezados Senhores,

Favor informar-me o procedimento de aquisio dos nmeros 1 e 2

da excelente Revista Mecatrnica Atual. Atenciosamente.P. Ohara

Caros, Arquimedes e Ohara,Obrigado pelos elogios e por prestigiar no somente as revistas de

Mecatrnica como tambm as demais publicaes da Editora. Quantoaos nmeros atrasados, estes podem ser adquiridos pelos sites das re-v is tas nos endereos: http: / /www. meca tronicaatual .com.br / edicoes.htm (Mecat rnica Atual) e http: / /www.mecatronicafacil.com.br/edicoes.htm(Mecatrnica Fcil) ou ainda pelo telefone(11)6192-4700. Se vocs preferirem, j possvel fazer a assinatura dasrev is tas, tambm at ravs dos s i tes http: / /www. mecatronicafacil.com.br/assinatura(Mecatrnica Atual) ehttp://www.mecatronicaatual.com.br/assinatura (Mecatrnica fcil) ou pelo telefone(11) 6192-4700.

Controlador Lgico Programvel

Caros Editores,

Meu nome Alex Ricardo Ferrer de Andrade, sou funcion-

rio da Companhia Energtica de So Paulo - CESP, e venho

atravs deste parabenizar meu recm- conhecido colega Paulo

Csar pelo interessante artigo publicado nesta conceituada re-

vista, que trata dos Controladores Lgicos Programveis (CLPs).

Como meu ramo de trabalho voltado diretamente s aplica-

es em Usinas Hidreltricas, gostaria de fazer uma pequena

observao no artigo apresentado, no que se refere tensousual empregada nos circuitos de comandos e controles dasmesmas, que de 125Vcc e no 115 Vcc conforme citado. Sem

mais, atenciosamente,

Alex Ricardo F. de Andrade

Caro Alex,Em primeiro lugar gostaramos de agradecer suas palavras

que, com certeza, servem de incentivopara aperfeioar cadavez mais esse trabalho. Com relao a tenso, voc est corre-to, o valor deve ser 125 Vcc e no 115 Vcc como estava noartigo.


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MECATRNICA ATUAL N4 - JUNHO/20026

NOTC IAS

A

E

A

Pulse apresentou uma nova srie de indutores

para conversores DC-DC que oferecem a menor

resistncia corrente direta (DCR) disponvel atual-

mente. Eles so compactos e robustos proporcionan-do aos projetistas grande flexibilidade sem a neces-

sidade de terminais. Os componentes tm apenas

7,36 mm de altura e foram projetados para monta-

gem em superfcie. Dentre as aplicaes possveis

para eles, citamos as relacionadas com telecomuni-

caes, controles industriais, automotivos e equipa-mentos com alta densidade de componentes. Encon-

tram-se disponveis em indutncias que vo de 0,45

Choques SMT de alta corrente para fontes DC

microhenries a 6,2

microhenries.

As quatro sries

(PA 1292, PA1294,PA1393 e PA1494)

tm faixas DCR de

0,38 miliohms a 1,

44 miliohms, resul-

tando em perdas

de apenas 0,16 W a 2,25 W. Os indutores apresentammaior armazenamento de energia (2,4 milijoules) com

a faixa de frequncias de 100 kHz a 2 MHz.

Bourns lana novo encoderde contatos digitais de 12 mm

transio na indstria de circuitos analgicos

para digitais exige alternativas para ospotencimetros rotativos. Em resposta, a Bourns

oferece o PEC11, um encoderincremental de 12

mm. O novo modelo completa a linha de produ-

tos que incluem os tipos PEC12 e PEC16.

Esses componentes consistem numa alter-nativa para o uso de encoderspticos em aplica-

es onde a blindagem no seja necessria. Tra-ta-se de um encoderpor contatos de preciso

em um invlucro quadrado compacto. Construdocom eixo e bucha de metal, o produto indicado

para aplicaes em ambientes rudes. O PEC11vem em verses de 12, 18 e 24 pulsos por volta.

Os comprimentos dos eixos podem ser de 15 mm,

20 mm, 25 mm ou 30 mm.

Dentre as aplicaes, destacam-se os con-

troles industriais, equipamentos de teste e medi-

das, equipamentos mdicos e de consumo.Mais informaes no site da empresa em:

www.bourns.com.

ste CI, lanado pela Microchip (www.microchip.com), usa um detector resistivo

para referenciar um alarme de rpm e, desse

modo, implementar um detector de falha de ven-

tilao sem a necessidade de software.

CI detecta falha de ventoinha sem a necessidade de software

O novo componente, denominado

TC670, vem em invlucro SOT-23 e exi-

ge uma corrente de apenas 90 A e

elimina a necessidade de que os ven-

tiladores sejam do tipo de 3 fios.

Novos conectores fio-a-fioreduzem custos

Tyco Electronics (www.tycoelectronics.com) lanou uma nova srie de conectores

AMP de 4,2 mm com a designao de Power

Economy (PE). O novo projeto para conexes

fio-a-fio que exigem um espao central de 4,2 mm

x 4,2 mm. O 4.2 PE disponibilizado com 2 a 24

posies e aceita um receptculo ou mesmomontagem em painel. Apesar desse conector se

casar com os AMP-DUAC e outros compatveis,ele mais barato. Dentre as aplicaes poss-

veis, esto as mquinas automticas de venda,

equipamentos industriais e comerciais, jogos, etc.

O 4.2 PE especificado para uma tenso de600 VAC e 9 ampres de corrente mxima (na con-

figurao de 2 posi-

es). Sua durabilidade

especificada para 50ciclos de uso. O

conector fabricado emnylon UL94V-2 com con-

tatos de lato prateado.


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NOTCIAS

7MECATRNICA ATUAL N4 - JUNHO/2002

NOTC IAS

Os mtodos comuns de deteco de nveis de l-

quido se baseiam normalmente no contato direto.No entanto, existem casos como, por exemplo, na in-

dstria de alimentos, em que este contato deve ser

evitado.

Uma nova famlia de sensores lanada pela Turckfoi projetada especialmente para fazer a deteco do

nvel de lquidos atravs das paredes de metal do re-

servatrio.

Esses sensores usam pulsos ultrassnicos de alta

freqncia que se propagam atravs de um gel de

Nova famlia de sensores detecta o nvel de lquidosatravs das paredes do reservatrio

acoplamento. Como o padro de reflexo depende da

densidade do meio que o lado oposto da parede doreservatrio apresenta, por estas reflexes poss-vel saber se do outro lado temos ar ou lquido, e por-

tanto detectar o nvel.

O sensor pode ser ajustado a condies especfi-

cas de uso como, por exemplo, a densidade ou tipo

do lquido. Outra de suas vantagens que no h

necessidade de se abrir o reservatrio para fazer seuposicionamento.

Mais informaes em: http://www.turck.com.br/


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ELETRNICA


le chamadonormalmentede RS-485,

entretanto, seu nome oficial EIA-485 que reflete onome do comit que naquele tempo foi padronizado.

Esse padro ser logo revisado e se tornar a normaTIA/EIA-485-A.

O padro RS-485 baseado na transmisso dife-rencial de dados que ideal para transmisso em al-tas velocidades, longas distncias e em ambientespropcios a interferncia eletromagntica.

Ele permite a comunicao entre vrios elemen-tos participantes em uma mesma rede de dados.

Suas caractersticas bsicas so: Transmisso diferencial balanceada;

Caracterstica multipoint; Apenas uma fonte simples de +5V para alimen-

tar os circuitos de transmisso e recepo; Transmisso de dados em modo comum com

tenses de 7V at +12V. At 32 participantes (cargas); Transmisso de dados em at 10 Mbps em uma

distncia mxima de 12 metros; Distncia mxima de 1200 metros em 100 Kbps.As interpretaes de suas especificaes e as

caractersticas do padro variam de fabricante parafabricante, porm, essas especificaes tm queser seguidas pelos fabricantes dos chips deimplementao do padro. Podemos citar, por exem-

plo, a redes Fieldbus quetransmitem em RS-485 em

12 Mbps em 100 metros.Uma aplicao tpica darede RS-485 mostrada nafigura 1.

ESPECIFICAESBSICAS DO PADRO

RS-485

O circuito de Driverqueimplementa a rede RS-485 garantido pela diferenade tenso em seus termi-

Neste artigo abordaremos o padro decomunicao EIA-485, suas especificaese seus limites prticos. E veremos o porqudela ser a rede mais utilizada em ambienteindustrial nos dias de hoje.

Figura 1 - Uma aplicao tpica da rede RS-485.

Juliano Matias

E

ELETRNICA



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ELETRNICA


nais nas seguintes confi-guraes: sem carga, car-ga mnima com 2 estaes(tambm conhecidas comons) e na sua configuraomxima com 32 estaes(figura 2). Os termos utili-zados como refernciapara as tenses, so:

VOA Tenso de sadaem referncia ao terra.

VOB

Tenso comple-mentar de sada em rela-o ao terra.

VOD Tenso de sadadiferencial (VOA VOB).

VOS Tenso de off-set,

tambm chamada de VOC.VCM

Tenso de VOA

eVOB, incluindo qualquer di-ferena entre terras e ru-dos eltricos.

Podemos ver, na tabe-la 1, as tenses padrespara cada aplicao dostestes.

Tambm condioque o driverno poder serdanificado caso as sadasentrem em curto ou em po-

tenciais que estejam entreas tenses em modo comum de 7V at +12V. E quan-do os terminais de sada entrarem em curto, a corren-te mxima no poder ultrapassar 250 mA.

O Data Rate dos componentes tem influncia navelocidade da transmisso dos dados em cada esta-o. Os tempos de subida (ts) e o tempo de descida(td) do sinal tm que ser no mximo de 0,3 da unidadede tempo. Uma rede em 10 Mbps tem um intervalo detempo de 1/10 M, isto , 100 ns, ento, os tempos emquesto (ts e td) devem ser no mximo de 33 ns.Para 100 kbps em 1200 m o tempo do sinal de100 ms, ento seu tempo ts e td deve ser no mxi-mo de 3,3 ms.

Existem tambm especificaes em relao a car-ga que cada n ir consumir do bus, e essasespecificaes servem para o Circuito de Entrada epara o Circuito de Sada. Um total de quatro pontos sorelevantes nessa especificao, conforme figura 3:

Corrente de Entrada (IN) em +12 V = -0,8 mA; IN entre 3 V e 7 V deve ser entre 0,8 mA e 0 mA.A rea sombreada define a impedncia do circuito

de entrada e, como a transmisso diferencial, te-

mos que o mdulo tem que ter uma impedncia de nomnimo 10,6 k(+19 V/1,8 mA). O padro no espe-cifica uma impedncia definida,s que ela tem que estar den-tro da rea sombreada.

O Circuito de Entrada dosinal dever assumir um nvellgico 1 sempre que a diferen-a das tenses de entradas(normal e a complementar) formaior que 200 mV, e assumir onvel lgico 0 se a diferenade tenses for menor que 200

Figura 2 - O circuito de Driver.

Tabela 1 - Tenses padres para cada aplicao dos testes.

Figura 3 - Pontosrelevantes.

Figura 4 - Representao grfica.


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ELETRNICA


mV. Uma representao grfica mostrada na figura4. Nesse grfico, a rea azul claro representa o nvellgico 1 e a rea azul escuro representa o nvel lgi-co 0.

Com o nvel aceitvel de 200 mV e o mnimo de1,5 V do Circuito de sada, do uma margem de 1,3 Vpara erro. Uma vez que o cabo normalmente um partranado, rudos eltricos so cancelados devido operao diferencial. O resultado um barramento quepermite uma alta taxa de transmisso aliada a umatima imunidade contra interferncias externas.

Nem sempre prtico seguir todas essasespecificaes (fora outras que no foram citadas).Os dispositivos podem conter limitaes, e as aplica-es no precisam ser totalmente compatveis coma norma ou at mesmo existir alguma especificaomelhor do que o que norma pede.

Normalmente, a especificao mnima quandose fala das especificaes de tenses nos circuitosde sada do sinal (VOD1, VOD2, IOS, VCM, VTH). Alguns chipsde implementao do RS-485 programam um maiornmero de ns e outros chipsaumentam a velocida-de da rede, mas nenhum deles foge s especificaesbsicas da rede.

IMPLEMENTAO

Topologia: RS-485 defi-nido como um barramentoMulti Ponto (figura 5). Issoquer dizer que vrios equipa-mentos (ns) podem ser liga-dos rede ao mesmo tempo(seguindo as especificaes).Normalmente, um equipamen-to em RS-485 possui recursosde transmitir e receber dados,pois tem os dois circuitosimplementados, mas isso no uma regra, pois existemequipamentos que s transmi-tem ou s recebem informa-

es. Na prtica, se o equipa-mento s enviar ou s rece-ber, isso acabar prejudican-do a performance do sistema,pois uma comunicao bemimplementada deve serbidirecional.

Durante uma comunica-o somente um n poderenviar dados por vez, isto ,ele tem o controle da redenaquele momento. Com isso,enquanto ele envia os dados,

todos os outros participanteso recebem e somente o n endereado pelo pacotede dados responde ao n que enviou a requisio. Naprtica, cada n tem o seu endereo ajustvel porhardware ou software e, ao ouvir um pacote de da-dos enviado pelo n que tem o controle da rede na-quele momento, o n de destino responde para todosincluindo o que fez a requisio da mensagem, po-rm, s o controlador interpreta os dados.

A estrutura em anel poder ser implementada (fi-gura 6). Precisaramos para cada n de dois circui-tos RS-485. Uma estrutura em anel utiliza comunica-o ponto a ponto entre os seus vizinhos (analisandopor esse lado o protocolo em anel pode serimplementado em uma rede RS-485 ponto a ponto).Um exemplo de uso em anel de uma rede RS-485 arede de cho de fbrica Interbus, que possui em cadan duas portas de comunicao RS-485. Caso vocpretenda criar uma rede RS-485 em anel, eudesaconselho, pois muito trabalhoso e caro ter porn dois circuitos de implementao RS-485. H ou-tros protocolos eltricos mais fceis de seremimplementados nesse caso.

A estrutura em estrela tambm desaconselhvel, pois, todos os ns esto nas ex-

Figura 5 - Barramento Multi Ponto.

Figura 6 - Estrutura em anel.


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ELETRNICA

MECATRNICA ATUAL N 4 - JUNHO/20021 0

tremidades da rede fazendo com isso que os stubstenham uma distncia muito grande, causando pro-blemas de reflexo dos sinais de dados (figura 7).

Portanto, podemos concluir que, sem dvida ne-nhuma, a topologia mais utilizada em RS-485 a debarramento.

Stubs:a norma RS-485 pede que os stubstenham omenor comprimento possvel. Um stub a distncia en-tre o n e o busde dados, ou entre o n e o resistor determinao, como mostra a figura 8. No existe umadistncia mxima estipulada pela norma, mas stubsgran-des significam perda da quali-dade do sinal. Esse efeito re-duzido controlando a taxa detransmisso dos dados.

A regra geral que o stubdeve ser menor que 1/3 do

tempo de transmisso. Porisso que transmisses maislentas permitem stubsmaio-res e transmisses mais rpi-das stubsmenores.

Nmero de ns: O padro 32 ns, definidos pelas cor-rentes e impedncias do Cir-cuito de Entrada e do Circui-to de Sada do Driver, porm,se a impedncia do Circuitode Entrada for maior, pode-secom isso aumentar o nmero

de ns na rede.Terminao: A norma es-

tipula um resistor de 120 em paralelo com os ns daextremidade do barramento.Com isso, temos que aimpedncia do cabo vai de100 at 120 . Outras ter-minaes podero serimplementadas, porm as ve-remos adiante neste artigo.

Falha no barramento: ORS-485 projetado para serimune a vrios tipos de falhasassociadas ao ambiente emque est o cabo de comuni-cao, tais como rudos el-tricos (provenientes deinduo eletromagntica) ouat mesmo diferena de po-tencial entre os terras dos nsda rede. Na prtica, umarede robusta tanto que umas das mais utilizadas naindstria nos dias de hoje.

Velocidade de transmisso: At ento os limi-tes eram 10 Mbps em 12 metros e 100 Kbps em12000 metros. Com o avano da tecnologia, esseslimites tendem a aumentar (como j tm aumenta-do). Em longas distncias, o fator determinante pelo tempo de resposta do cabo empregado na apli-cao. Normalmente, um cabo de 100 possui umatraso de 5ns/metro, com isso 1200 metros de caboter um atraso de 6 s, que limita a velocidade em333 Kbps (166 Khz), isso sem contar com os atra-sos da eletrnica de cada n da rede. Em 30 metros

o atraso de 150 ns, e com esseatraso um Driver ideal capaz dechavear em at 10 Mbps, teorica-mente.

TERMINAES EM

LINHAS DE TRANSMISSODE DADOS

A norma que especifica os tiposde terminaes a AN-903.

Existem basicamente sete tiposdiferentes de terminaes diferen-tes, so elas:

Sem terminao; Srie/Backmatch; Paralela; AC; Com alimentao (Failsafe);

Failsafealternada; Bidirecional.No entraremos em detalhes de

cada uma delas, mas na tabela 2,vocs observam um quadro com-parativo dos sete tipos de termina-o.

Na figura 9 vemos um quadrocomparativo dos tipos de termina-es.

Tabela 2 - Quadro comparativo dos tipos de terminaes.

Figura 7 - Estrutura em estrela.

Figura 8 - Stub.


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1 1MECATRNICA ATUAL N 4 - JUNHO/2002

Figura 9 - Quadro comparativo dos tipos de terminaes.


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ELETRNICA


PROTEO CONTRA DES-CARGAS

ATMOSFRICAS

Um fator muito importantequanto especificao de um sis-tema no padro de comunicaoRS-485 a proteo eltrica dosns da rede.

Como vocs viram, a rede RS-485 permite em alguns casos umadistncia de at 1200 m. Equipa-mentos com essa distncia decabo constituem-se em tima fon-te de queima de equipamentosdevido a descargas atmosfricas,ainda mais nos meses de dezembro, janeiro e feverei-

ro, meses em que o ndice de raios aumenta abrupta-mente.Hoje em dia, as pessoas esto tomando cincia

do problema da sobretenso nas indstrias, e estoprotegendo seus equipamentos por todos os lados:pela alimentao, pela comunicao (RS-485), pelossensores do campo, enfim, fazendo um trabalho queat algum tempo atrs ningum se preocupava emexecutar. Eu mesmo conheci uma empresa que, devi-do ao problema de falta de verba no momento, com-praram 15 protetores para a rede RS-485 com o intui-to de proteger 18 ns de rede, resultando que 3 nsficaram sem proteo. Na semana seguinte sobreveio

uma descarga atmosfrica no lo-cal e, parece brincadeira, queima-ram justamente os trs que nohaviam sido protegidos. Comesse ocorrido voc pode perce-ber a importncia da proteocontra sobretenso nos equipa-mentos eletroeletrnicos.

Vejam na figura 10 um prote-tor para rede RS-485 da empresaPhoenix Contact.

COMPARAO ENTRE OSPADRES RS-232 e RS-485

Citamos na tabela 3, a se-guir, as principais caractersticas do padro RS-232 e

do padro RS-485 para que vocs possam fazem umacomparao.

APLICAES PRTICAS

Enfim, como implementaremos o protocolo RS-485 em nossa aplicao? Essa pergunta respondi-da com outras perguntas, tais como:

Qual nvel de implementao a aplicao pre-cisa?

Essa pergunta muito pertinente, pois, dependen-do da aplicao podemos querer incorporar eletroni-

Tabela 3 - Principais caractersticas dos padres RS-232 e RS-485.

Figura 10 - Protetor para rede RS-485.


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ELETRNICA


camente um circuito que faa afuno do Driver de comunicaopara a rede RS-485 ou, caso nohaja a necessidade de mexer naeletrnica do circuito, poderemosadquirir um hardware externo so-mente para a funo de comuni-cao de dados. Para a primeiraaplicao temos vrios fornece-dores de chips para a imple-mentao do padro RS-485.

O sistema atual j se comu-nica em RS-232?

Bom, se o sistema j se co-munica em RS-232, isso meiocaminho andado, pois existem no

mercado empresas que fazemconversores de protocolos eltri-cos RS-232/RS-485, como ocaso do conversor da figura 11,da empresa Phoenix Contact.No nos esqueamos que o pa-dro RS-232 full-duplex e co-municao ponto a ponto, e queo RS 485 half-duplex e MultiPonto, isto , no somente aconverso do protocolo eltrico,mas tambm a alterao no pro-grama que acessa a porta serial

RS-232.

Voc quer apenas aumentara distncia de comunicaoentre os ns da rede?

A distncia pode ser aumen-tada dentro de alguns limites,pode-se ver junto ao fabricantedos chipsda mquina. Mas, in-dependentemente desse fator,pode-se aumentar a distncia uti-lizando para isso Fibras ticasde vidro (Multimodo e Mono-modo). Na figura 12 apresen-tado um conversor de sinal RS-485 conexo em cobre para co-nexo em Fibra tica de vidroMultimodo, da Phoenix Contact.

Voc fez um programa noseu PC e quer criar ou acessaruma rede RS-485?

Aqui h duas opes. A pri-meira acessar a porta RS-232do PC e depois converter o sinal

eltrico para RS-485, como ci-tado acima.

Ou voc pode adquirir umaplaca para PC com interfaceRS-485, normalmente essasplacas so chamadas de pla-cas Multi-Port, e elas podem terde 2 at 16 portas de comuni-cao serial RS-485.

Voc quer acessar umaoutra rede RS-485 a partir deum sistema Fieldbus?

Normalmente em redes dotipo Fieldbus temos a necessi-dade de troca de informaescom outras redes, para isso

necessrio primeiramente utili-zar um conversor de protocoloeltrico. Na figura 13 temos umexemplo de um mdulo paraRS-485 utilizado na redeInterbus.

H a necessidade de seisolar dois segmentos deuma mesma rede eletrica-mente?

Eventualmente, em decor-rncia da diferena de potenci-

ais entre dois painis eltricos,se faz necessria a isolaoeltrica de dois segmentos derede e para isso existemmdulos especiais onde en-tram RS-485 e saem RS-485,porm isolados (figura 14).

CONCLUSO

RS-485 um padro bemdefinido com vrias aplicaesem comunicao Multi-Ponto.E desde que corretamentemensurados, os limites impos-tos pelo padro podem ser su-perados como acima explicado. o maior protocolo eltrico uti-lizado em redes Fieldbus, poisalcanamos grandes distnci-as, uma maior velocidade decomunicao, e uma rede ro-busta quando pensamos emimunidade a rudos eletromag-nticos.l

Figura 11 - Conversor de protocolo eltricoRS-232/RS-485, da Phoenix Contact.

Figura 12 - Conversor de sinal RS-485 conexoem cobre para conexo em Fibra tica de vidro

Multimodo, da Phoenix Contact.

Figura 13 - Mdulo para RS-485 utilizado narede Interbus, da Phoenix Contact.

Figura 14 - Mdulo especial onde entra RS-485 e sai RS-485, porm isoladamente.


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ROBTICA

efetuador apropriado segundo as ca-

ractersticas da pea a ser

manuseada.

Geralmente, os efetuadores so

projetados para uma aplicao espe-

cfica, embora tambm existam r-

gos terminais universais, teis para

uma diversidade de tarefas. Porexemplo, um efetuador destinado a

pegar um lpis (colocado sobre uma

mesa em uma orientao qualquer)

para desloc-lo e deposit-lo numacaixa, dever ser diferente de outro

destinado a segurar o mesmo lpis,

mas com o intuito de escrever com

ele sobre uma folha de papel.

ACIONAMENTO E MEDIO

Independentemente do tipo ou

modelo de efetuador, existem diver-

sos mecanismos e princpios de

acionamento que so implementados

para o manuseio adequado da pea

a manipular.

Por exemplo, um efetuador pode

consistir de uma garra de trs dedosque se fecham sobre o objeto. Nes-

se caso, o movimento dos dedos

pode ser originado atravs de um

motor eltrico, onde so utilizados,

em geral, pequenos motores D.C. de

m permanente ou motores de pas-

so. A rotao do eixo do motor

transmitida e convertida em deslo-

camentos dos dedos atravs de

mecanismos que podem ser parafu-sos de acionamento, sistemas de

polias ou trens de engrenagens. Nes-

ses casos possvel controlar a

abertura dos dedos de maneira tal a

poder segurar objetos de diferentes

dimenses e formas eficientemente,

dentro dos limites lgicos dados pelo

tamanho do efetuador.Em outros casos, o deslocamen-

to dos dedos implementado por

meio de pistes pneumticos. Em

geral, muito difcil controlar a posi-

o da haste nesses dispositivos

Nas edies anteriores (ver Mecatrnica Atual

nmeros 2 e 3) foi abordado o tema de robs

manipuladores, incluindo a sua definio,

diferentes tipos de estruturas e dis-

positivos componentes.

sentena que diz: nenhum

homem uma ilha tam-

bm pode ser aplicada aos

robs manipuladores. Efe-

tivamente, o objetivo nesse tipo de

robs interagir com seu ambiente

deslocando um objeto, uma ferramen-

ta ou algum dispositivo especial, que

pode ser uma cmera de vdeo den-tro do seu espao de trabalho. Para

isso, precisa ter em algum ponto da

sua estrutura fsica algum dispositi-vo especial que permita tal interao.

Esse dispositivo conhecido com o

nome de rgo terminal ou efetuador.

O efetuador o encarregado, portan-

to, do manuseio concreto da pea a

manipular, estando o restante da es-

trutura do rob manipulador destina-

do a posicion-lo e orient-lo da ma-

neira adequada.

Na maioria dos casos, o efetuador

fixado no extremo do ltimo elo,

naquela parte do manipulador conhe-

cida com o nome de punho. O punho

possui, em geral, trs juntas de rota-

o, conhecidas pelos nomes de

yaw, pitch e roll, respectivamente,

que permitem orientar o efetuador

numa direo qualquer. Em quase

todos os robs manipuladores comer-

ciais, o punho est projetado para a

fcil remoo e troca do dispositivo

efetuador de maneira tal que para

efetuar tarefas similares, que pos-

sam ser realizadas pelo mesmo

manipulador, possa ser colocado o


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ROBTICA


ROBTICA

devido a que, por ser o arcompressvel, no existe a possibi-

lidade de um controle simples e efi-

ciente da posio da haste do pis-

to. Por tal motivo, esses efetuadores

funcionam maneira de bang-bang,

isto , possuem apenas duas posi-es dos dedos, abertos e fechados,

determinadas pelos limites mecni-

cos da haste do pisto.

Outros princpios de acionamento

para efetuadores incluem eletroms,

ventosas a vcuo, pistes hidruli-cos, entre vrios.

Em diversas aplicaes o

controlador precisa conhecer algu-

mas grandezas fsicas que dizem

respeito ao ambiente ou ao objeto a

ser manipulado. Por exemplo, para o

manuseio de objetos frgeis, ne-cessrio controlar no apenas a aber-

tura dos dedos da garra como tam-

bm a fora que eles exercem sobre

o objeto segurado. Nesses casos, os

efetuadores possuem algum tipo de

sensores de fora, em geral strain

gauges, nas extremidades dos seus

dedos, e algum sensor de posio,

em geral encoders ticos

incrementais, solidrios com o eixo

do motor de acionamento. Em outras

situaes necessrio medir a for-a exercida sobre algum objeto do

ambiente, por exemplo quando o

manipulador segura um lpis para

escrever sobre um papel, uma ferra-

menta para riscar um vidro, ou ainda

uma ponta de solda. Em tais situa-

es a fora a ser medida a que o

ltimo elo imprime sobre a superf-

cie onde se apoia o objeto ou ferra-

menta, e para isso so utilizados

strain gauges no punho domanipulador, que informam ao

controlador no apenas sobre a in-tensidade da fora exercida, mas

tambm sobre sua orientao de ma-

neira tal a poder orientar o efetuador

perpendicularmente superfcie e

exercendo a fora adequada. Outros

sensores utilizados em efetuadores

podem ser sistemas de viso digi-

tais inseridos neles, que permitiro

ao controlador posicion-lo e orient-

lo de maneira adequada segundo a

orientao do objeto a ser manipula-

do, analisando a imagem fornecida

pela cmera.

CLASSES DE EFETUADORES

Independentemente da forma de

acionamento e dos sensores presen-

tes nos diferentes tipos de

efetuadores, possvel estabelecer

uma classificao segundo as diver-

sas funes para as quais os

efetuadores so projetados.

Assim, os vrios tipos podem ser

classificados em duas categoriasprincipais:

1 Garras2 Ferramentas.

A seguir sero abordados ambos

tipos de efetuadores.

Garras

As garras so efetuadores desti-

nados a pegar e segurar objetos para

seu deslocamento dentro do espao

de trabalho do manipulador. Esses

objetos podem ser pequenos e fr-

geis, como o caso de componen-

tes eletrnicos que so montados

numa placa de circuito impresso

pelo rob, ou ainda pesados e ro-

bustos como os carros que so

deslocados de uma parte a outra

da l inha de produo de uma

montadora. Em outros casos, os

manipuladores podem visar o des-

locamento de objetos tais como

caixas de papelo, garrafas, mat-rias primas e inclusive ferramentas.

Cabe destacar que o fato da garradeslocar uma ferramenta com a

qual trabalhar sobre uma pea de-

terminada, no converte o

efetuador em uma ferramenta em

si, mas continua sendo uma garra

que segura uma ferramenta; a van-

tagem de utilizar garras em vez de

usar ferramentas como efetuadores

(caso que ser tratado na seo

seguinte) se evidencia quando o

servio exige que vrias ferramen-

Figura 1 - Garra de dedos paralelos comengrenagens e cremalheira.

Figura 2 - Garra acionada por came.

Figura 3 - Garra acionada por parafuso.

Figura 4 - Garra acionada por sem fim.


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ROBTICA

tas sejam manipuladas pelo rob

durante o ciclo de trabalho. Obvia-

mente, esta soluo melhor doque empregar vrios robs com

vrias ferramentas diferentes como

efetuadores. Um exemplo desse

tipo de aplicao pode ser obser-

vado em uma operao de

rebarbamento de uma pea deter-minada, na qual vrios tamanhos

e geometrias diferentes de ferra-

mentas de rebarbamento deveriam

ser usadas para atingir adequada-

mente todas as superfcies da pea

de trabalho. A garra serve, portan-

to, como dispositivo de troca rpi-

da.

H diversos princpios fsicos nos

quais se baseiam as garras para a

operao de pegada do objeto. O mais

conhecido, mas no o nico, o

mecnico, onde alguns dedos sefecham para segurar o objeto a ser

deslocado. Mas existem outros prin-

cpios que so utilizados. Em segui-

da ser apresentada uma classifica-o dos diferentes tipos de garras

segundo o princpio de trabalho utili-

zado, e independentemente do sis-

tema de acionamento do efetuador.

1) Garras com dedos de movi-

mentao mecnica

2) Garras a vcuo

3) Eletroms ou garras ativadas

eletromagneticamente

4) Ganchos tipo de guindaste5) Adesivos ou garras feitas com

material adesivo.=

1) Dedos acionados mecanica-mente:

As garras mais comuns possu-

em em geral dois ou trs dedos, os

quais se abrem e fecham mecanica-

mente. Os dedos so os apndices

da garra que fazem, de fato, contato

com o objeto a manipular. Em alguns

casos as garras so projetadas parater dedos substituveis de maneira

tal a facilitar sua troca, adequando-

os ao formato e tamanho da pea a

ser segurada.

Existem basicamente duas ma-

neiras de segurar a pea na garra. A

primeira por constrio fsica da

pea entre os dedos. Nessa aborda-

gem os dedos envolvem a pea de

forma tal a abarcar a maior superf-

cie possvel, impedindo assim o seu

movimento ou queda. Para isso,

deve-se projetar a superfcie de con-tato dos dedos em forma aproxima-

da segundo a geometria da pea. Em

alguns casos, dedos articulados tam-

bm podem se adaptar aproximada-

mente forma da pea. A outra ma-neira de segurar a pea por atrito

entre os dedos e a mesma. Nesta

abordagem, bem mais comum do que

a primeira, os dedos aplicam uma

fora suficiente para reter a pea

contra a gravidade, acelerao, ou

qualquer outra fora que ela possa

sofrer durante a aplicao. A pres-

so no contato deve ser suficientepara provocar um atrito que anule a

gravidade e as outras foras atuan-

tes, mas no demasiada de modo a

provocar danos na pea. Para isso,

os dedos ou as almofadas presas

nos seus extremos so fabricados,

em geral, de um material relativa-

mente macio para no quebrar nem

arranhar a pea, o qual tende a au-

mentar o atrito entre ela e a superf-

cie de contato do dedo.

Dependendo do projeto da garra,existem diversas formas de movi-

mentar os dedos. Assim, podem se

classificar as garras com dedos se-

gundo o movimento realizado na

abertura e fechamento. H os dedos

que se deslocam linearmente, apro-

ximando-se e afastando-se em for-

ma paralela, e tambm os dedos que

se abrem e fecham girando ao redor

de um piv, que pode ser comum

para todos os dedos ou no. Outras

especificaes que o projetista deve

considerar de maneira a adaptar agarra s especificaes do trabalho

requeridas, so os ngulos de aber-

tura mxima e mnima, ou as distn-

cias de abertura mxima e mnima,

o comprimento dos dedos, se exis-tem articulaes intermdias em

cada dedo ou no, entre outras ca-

ractersticas possveis.

Alm disso, como foi menciona-

do na seo anterior, o acionamento

da garra para ela abrir e fechar os

dedos pode ser fornecido por diver-

sos tipos de atuadores. Dependendo

Figura 5 - Desenho de garra movimentadapor motor de dedos paralelos.

Figura 6 - Duas garras acionadas por motor de dedos paralelos.


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ROBTICA


ROBTICA

do atuador utilizado, podem se clas-

sificar as garras com dedos como

mecnicas, hidrulicas ou pneum-

ticas.

As garras mecnicas so aque-las movimentadas por um motor el-

trico. Em geral, so utilizados peque-

nos motores D.C. ou motores de pas-

so com algum tipo de sistema de

transmisso que transforme o movi-

mento de rotao do eixo no movi-

mento dos dedos. Os sistemas de

transmisso que unem o eixo do

motor com os dedos podem ser cons-

titudos por correias e polias, corren-

tes e engrenagens, parafusos de

acionamento, e cames. Com algumsensor de posio, que pode ser um

encodertico incremental, pode-se

medir o ngulo do eixo do motor, sen-

do assim possvel controlar esse n-

gulo e, portanto, o nvel de abertura

dos dedos, em ngulo ou distncia.

Tambm podem ser colocados nas

extremidades dos dedos sensores

de fora, permitindo assim controlar

a presso exercida sobre o objeto a

ser manipulado, possibilitando o

manuseio de peas frgeis sem ris-

co de serem quebradas. Essessensores costumam ser colocados

em pequenas almofadas coladas nas

extremidades dos dedos. Nas figu-ras 1 a 6 seguintes mostramos algu-mas garras de dedos, tpicas, movi-

mentadas por motores

Como j foi mencionado, existem

garras acionadas pneumaticamente.

Nesses casos, o mais comum uti-

lizar pistes de efeito simples. Uma

eletrovlvula que controla a passa-

gem de ar comprimido permite que ahaste do pisto seja empurrada ou

puxada caso seja permitida ou no a

passagem de ar. Sendo extremamen-

te difcil controlar a posio da has-

te em pistes pneumticos, devido

compressibilidade do ar, eles cos-

tumam ser usados entre seus dois

finais de curso, isto , como

atuadores do tipo bang-bang. Algumtipo de sistema de transmisso

translada este movimento linear aos

dedos. Por tal motivo este tipo de

garras utiliza os dedos em apenas

duas posies, abertos ou fechados.

Na abertura do artigo, mostrada afoto de uma garra de dedos de des-

locamento linear fabricada pela

FESTO. Observe tambm as figuras

9 e 10.

Como atuadores hidrulicos utili-

zam-se, em geral, pistes hidruli-cos de duplo efeito. Eles so utiliza-

dos da mesma maneira que os pis-

tes pneumticos, com a diferena

que essas garras possuem um ta-

manho, uma velocidade de resposta

e uma fora muito maiores, sendo

portanto empregadas apenas para omanuseio de objetos pesados.

2) Garras a vcuo:As garras a vcuo esto confor-

madas por copos de suco ou ven-

tosas, conectadas a uma bomba de

vcuo atravs de uma eletrovlvula.

Quando a eletrovlvula acionada,

o ar puxado pela bomba, criando

um vazio na ventosa que, dessa

maneira, adere pea em contato.

Os requisitos usuais que devem ob-servar os objetos a serem manusea-

dos que devem ser planos, lisos e

limpos, condio necessria para

formar um vcuo satisfatrio entre o

objeto e as ventosas.

Para o transporte e manuseio de

objetos duros, como podem ser pran-

chas de ao, por exemplo, os copos

de suco se fabricam com um ma-

terial elstico, tal qual borracha ou

plstico macio; entretanto, para omanuseio de objetos macios, como

podem ser bobinas de tela, por exem-plo, os copos so feitos de um ma-

terial duro, em geral algum tipo de

metal adequado.

O peso que a garra a vcuo pode

transportar depende da presso

exercida pela bomba de vcuo e da

superfcie da ventosa. Em certos

casos, por exemplo quando grandes

pranchas precisam ser transporta-

das, comum que o efetuador este-

ja conformado por uma garra de vri-

as ventosas, aumentando assim a

rea de contato.

Figura 7 - Garra movimentada por pisto pneumtico de efeito simples.

Figura 8 - Garra de dedos paralelos movimentados por um pisto de efeitos


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ROBTICA

Entre as vantagens apresentadas

pelas garras a vcuo, podem sermencionadas que exigem apenas

uma superfcie para pegar a pea,

fazendo-as adequadas para pegar

lminas de vidro ou metal, por exem-plo; seu peso relativamente leve, pelo

menos se as compararmos com as

garras mecnicas com dedos; e fi-

nalmente, pode-se apontar que so

aplicveis a uma grande quantidade

de materiais. A desvantagem bvia

que s podem ser utilizadas em

objetos que apresentem uma super-fcie plana, alm de terem uma rea

maior que a rea das ventosas, o que

provoca que as garras a vcuo se-

jam inadequadas para a manipulao

de objetos muito pequenos ou comformas irregulares. Veja nas figuras11

e 12, exemplo de garra a vcuo.

3) Eletroms e garras magn-ticas:

As garras magnticas tm um for-

mato similar s garras a vcuo, coma diferena bvia que no lugar de

ventosas possuem eletroms ou ain-

da ms permanentes. As garras

magnticas representam um meio

muito razovel de manipulao de

materiais ferromagnticos. Inclusive,

dependendo da potncia domanipulador, possvel carregar ob-

jetos to pesados como carros. Os

objetos a serem transportados, tam-

bm neste caso, devem apresentar

pelo menos uma superfcie plana

onde o m poder fazer contato f-sico.

Algumas vantagens apresenta-

das pelo uso de eletroms so:

- os tempos de pegada so muito

rpidos;

- pequenas variaes no tamanhoda pea geralmente so perfeitamen-

te toleradas;

- estas garras so, em geral,

projetadas para diversos tipos de

peas, sendo, portanto, mais univer-

sais do que as garras a vcuo;

- elas tm capacidade de manu-sear peas metlicas com furos (o

que no possvel fazer com garras

a vcuo);

- e com respeito s garras de de-

dos, tambm tm a vantagem queprecisam apenas uma superfcie de

contato para a pega.

A grande desvantagem, obvia-

mente, que s servem para mani-

pular objetos de material

ferromagntico.Algumas garras magnticas so

fabricadas com ms permanentes.

Quando necessrio soltar a pea,

um pisto pneumtico a empurra at

afast-la da zona de atrao do cam-

po magntico. Este mtodo s uti-

lizado para o manuseio de objetos

relativamente pequenos e duros, por

exemplo placas de ao. Veja figura

13.

4) Ganchos:

Em muitas aplicaes onde preciso transportar volumes pesa-

dos, tais como grandes pacotes,

mveis, mquinas e outros tipos de

cargas pesadas em geral, as garras

estudadas at agora podem mostrar-

se inadequadas. Em alguns casos

pode ser devido forma irregular da

pea, o que elimina a possibilidade

de usar garras a vcuo. Em outros

casos, o material da pea pode noser ferromagntico, o que elimina as

garras magnticas. O peso dela pode

inviabilizar o uso de delicadas gar-

ras de dedos mecnicas, entre ou-

tros motivos possveis. Um simples

gancho semelhante aos utilizados

nos guindastes, sempre assumindo

que a estrutura restante do

manipulador possui a fora suficien-

te, resolve a situao.A vantagem deste sistema a

sua versatilidade, devido a que no

preciso trocar o efetuador se mu-

dar a pea a ser transportada. Uma

desvantagem evidente que a pea

precisa ter algum ponto onde o gan-cho possa peg-la, por exemplo uma

amarra. Outra grande desvantagem

deste sistema que s serve para

transporte, mas no para o manuseio

da pea de um jeito mais complica-

do, por exemplo, orientando-a de

maneira adequada para ser deposi-tada no destino numa posio deter-

minada.

5) Garras adesivas:As garras adesivas utilizam como

princpio de pegada do objeto uma

Figura 11 - Garra vcuo com duasventosas.

Figura 12 - Ventosa vcuo da FESTO.

Figura 9 - Garra de dedos paralelos dedeslocamento linear movimentadas por

pistes de duplo efeito.

Figura 10 - Garra de dedos de deslocamen-to angular, fabricada pela Festo.


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ROBTICA


ROBTICA

substncia adesiva. Sua aplicaoprincipal na manipulao de teci-

dos e outros materiais leves que di-

ficilmente poderiam ser carregados

utilizando outros tipos de garras, seja

por no apresentarem uma superf-

cie lisa o suficiente para serem pe-gas por garras a vcuo, ou por no

serem feitas de materiais

ferromagnticos, entre outras razes

possveis. Uma das limitaes do

emprego das garras adesivas que

elas perdem sua adesividade pelouso repetido, diminuindo sua

confiabilidade como dispositivo de

pega com cada ciclo sucessivo de

operao. Para contornar esta limita-

o, em geral projetam-se essas gar-

ras como uma fita contnua sobre a

qual depositado o material adesi-vo. Essa fita vai sendo enrolada a

cada operao, exatamente como

acontece com as fitas de tinta das

mquinas de escrever. O dispositivo

que sustenta essa fita e o mecanis-

mo para enrolar ficam presos no pu-

nho do manipulador.

Ferramentas

Como j foi mencionado anterior-

mente, em algumas aplicaes exis-te a necessidade de operar sobre

uma determinada pea, aumentan-

do o valor agregado dela. Nesses ca-

sos, podem ser utilizadas ferramen-

tas de trabalho como dispositivos

efetuadores, onde o manipulador

desloca tal ferramenta no lugar da

pea a ser trabalhada, agora presa

em um local fixo. Em alguns casos

utiliza-se algum tipo de garra para as

operaes de pega e manipulao daferramenta, com a conseqente van-

tagem de permitir a utilizao de maisde uma ferramenta especfica duran-

te o ciclo de trabalho, por exemplo

quando furos de diversos tamanhos

devem ser feitos sobre uma pea, o

que exige a troca das brocas. A utili-

zao de uma garra possibilita a tro-

ca das ferramentas, o que facilita o

manuseio e a troca rpida de vrias

delas.

Mas, na maioria das aplicaes

dos robs manipuladores nas quais

utiliza-se uma ferramenta como

efetuador, ela presa diretamente no

punho do manipulador. Nesses ca-

sos a ferramenta o prprio

efetuador, o rgo terminal destina-

do a trabalhar sobre a pea. Alguns

exemplos de ferramentas usadas

como efetuadores em aplicaesrobticas incluem:

- Pontas de solda para soldagem

a ponto.

- Maaricos para soldagem aarco.

- Bicos para pintura por pulveri-

zao.

- Mandris para operaes como:

- furao

- ranhuramento

- polimento

- retfica.

- Aplicadores de cimento ou ade-

sivo lquido para montagem.

- Maaricos.

- Ferramentas de corte por jato

de gua.

- Ferramentas de corte a laser.

Em todos os casos, o sistema

manipulador deve controlar a atua-

o da ferramenta. Por exemplo, em

uma operao de soldagem por arco,

o manipulador deve coordenar a atua-

o da ponta de solda como parte do

seu ciclo de trabalho, no apenas a

posio da ferramenta, como tam-bm sua orientao (determinada

pelos ltimos trs graus de liberda-

de, residentes no punho do

manipulador) para ser apontada nadireo certa. Alm disso, ser ne-

cessrio controlar a trajetria da fer-

ramenta, a fim de acompanhar o con-

torno sobre o qual dever ser efetua-

da a soldagem. Em alguns casos

preciso tambm controlar a fora de

contato entre a ferramenta e a pea,

a fim de evitar danos em qualquer das

duas, nesses casos se faz necess-

ria a utilizao de sensores de fora

no punho do manipulador, onde sus-

tentado o efetuador. O controlador,nessa situao, no somente deve

implementar uma lei de controle da

trajetria a ser descrita pela ferramen-

ta, como tambm da orientao dela

e da fora aplicada.l

Figura 13 - Garra magntica com m permanente e pistes separadores.

Figura 14 - Ponta de solda por arco solidrio ao punho como efetuador.


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DISPOSITIVOS


OOOOO

SENSOR MAGNTICO OUREED -SWITCH

s sensores magnticos

so compostos por umcontato feito de material

ferro magntico (ferro, n-

quel, etc.) que acionado na pre-

sena de um campo magntico

(m permanente, por exemplo).

Vide figura 1.Seu princpio de funcionamento

simples: quando um m aproxima-se

do sensor, o campo magntico atrai

as chapas de metal, fazendo com que

o contato eltrico se feche. O smbolo

desse sensor pode ser visto na figura2. Esses sensores so muito utiliza-dos para detectar fim-de-curso em sis-

temas automticos.

SENSOR CAPACITIVO

Antes de explorarmos o sensor

capacitivo, vamos relembrar al-

guns conceitos bsicos sobre o

capacitor.

O capacitor um componente ele-

trnico capaz de armazenar cargas

eltricas. Por essa razo, ele opem-se as variaes de tenso, e muito

utilizado como filtro em circuitos ele-

trnicos.

Esse componente composto por

duas placas metlicas isoladas eletri-

camente. O material isolante chama-do dieltrico.

O valor da capacitncia do

capacitor diretamente proporcional

a rea das placas e da constante

dieltrica do material isolante, e inver-

samente proporcional distncia en-tre essas placas. Vide figura 3.

Em corrente contnua, o capacitor

carrega-se de forma exponencial se-gundo uma constante de tempo RC.

Notem pela figura 4 que, no instanteinicial da carga, temos a corrente m-xima e, aps ser totalmente carrega-

do, a corrente cai a zero.

J em corrente alternada, o ca-pacitor comporta-se como um resistor.

O processo de carga e descarga feito

pela corrente alternada atribui uma re-

sistncia eltrica ao componente. Na

verdade, o termo resistncia err-

neo visto que deveria ser impedncia,pois varia com a freqncia.

A impedncia do capacitor para

sinais alternados dada por:

Xc = 1 .

2 f C

Onde

C= valor de capacitor, em F

f = freqncia de sinal, em Hz.

Verifiquem na figura 5.

Sensores

A maior ia dos

elementos pro-vedores de in-

formaes para

os sistemas de

automao in-

dustrial consiste

de sensores. Neste artigo, vamos abordar os principais tipos

utilizados no cho-de-fbrica enfocando, principalmente, as

aplicaes prticas.

Alexandre Capelli

Figura 1 - Estrutura de um sensor magntico(Reed-switch).

Figura 2 - Smbolo do Reed-switch.


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DISPOSITIVOS


A diferena bsica entre o

capacitor convencional e o sensor

capacit ivo que as placas (no

sensor) so colocadas uma ao ladoda outra (figura 6), e no uma so-

bre a outra (como no capacitor).No sensor capacitivo, portanto, o

dieltrico o ar, cuja constante

igual a 1. Quando algum objeto, que

normalmente possui constante

dieltrica maior do que 1, aproxi-mado do sensor, aumenta sua

capacitncia (figura 7).O circuito de controle, ento, de-

tecta essa variao, e processa a pre-

sena desse objeto. Geralmente, es-

ses sensores so utilizados para

monitorar a presena de corpos nomagnticos.

A simbologia do sensor pode ser

vista na figura 8, e na figura 9 temosalguns exemplos de aplicao.

SENSOR INDUTIVO

Assim como fizemos com o sensor

capacitivo, vamos relembrar alguns

conceitos bsicos do indutor.

Figura 3 - Capacitor e constantes dieltricas.

Figura 4 - Carga de um capacitor em corrente contnua.

Figura 5 - Reatncia capacitiva do capacitorquando ligado em CA.

Figura 6 - Sensor capacitivo (placas dispostaslado a lado. Figura 7 - Dinmica do sensor capacitivo.


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DISPOSITIVOS


O indutor um componente eletr-

nico composto de um ncleo, o qual envolto por uma bobina. Quando cir-

culamos uma corrente por essa bobi-

na, um campo magntico formado

no ncleo (figura 10).O indutor armazena a energia

gerada pela bobina no seu ncleopor algum tempo. Sendo assim,

quando a corrente da bobina for in-

terrompida, ainda teremos um pou-

co de corrente na carga. Essa cor-

rente devida a contrao das li-

nhas de campo magntico que es-to ao redor do ncleo (figura 11).

Isso significa que o indutor opem-

se s variaes de corrente (assim

como os capacitores s variaes de

tenso).Em corrente alternada, o indutorapresenta determinada impedncia.

Essa impedncia dada por:

XL

= 2 f L

Onde

f = freqncia do sinal, em Hz.L = indutncia, em Henrys

Ora, a indutncia depende do

ncleo do indutor. Conforme pode-

mos ver na figura 12, caso mova-

mos o ncleo do indutor pelo cor-

trabalhando com corrente alternada

(CA), poderemos verificar a variao

de tenso do resistor de acordo com

a distncia da pea.

Normalmente, os sensores comer-ciais possuem um circuito oscilador

internamente. Essa tcnica permitesua utilizao com tenses contnuas

(24 Vcc, por exemplo)Veja a figura 14.A figura 15 ilustra sua simbologia,

e aparncia.Figura 8 - Smbolo do sensor capacitivo.

Figura 9 - Duas aplicaes para sensores capacitivos.

Figura 10 - Campo magntico em um indutor

Figura 11 - Indutor em corrente contnua.

Quando uma pea metlica apro-

ximada do ncleo do indutor, o cam-po magntico passa por ela, e sua

intensidade aumenta.

A figura 13 mostra que, ao ligar-mos esse indutor em um circuito RL

po da bobina, sua impedncia

mudar. Portanto, a corrente so-

bre R tambm.

O sensor indutivo utiliza essa ca-

racterstica como princpio de funcio-namento. Conforme podemos obser-

var, o ncleo do sensor indutivo aber-to, e denomina-se entreferro.

Com o ncleo aberto, o campo

magntico tem que passar pelo ar.

Portanto, sua intensidade menor.

Na figura 16 temos trs exemplosprticos de aplicao na indstria.

SENSOR PTICO

Um sensor ptico formado por

um emissor de luz e um receptor de

luz (figura 17). O emissor de luz pticopode ser um led(diodo emissor de luz)

ou uma lmpada. O receptor um

componente foto-sensvel (fo-

totransistores, fotodiodos, ou LDRs).

Um circuito oscilador gera uma

onda que ser convertida em luz pelo

emissor. Quando um objeto aproxi-

mado do sensor ptico, ele reflete a

luz do emissor para o receptor. Um cir-

cuito eletrnico identifica essa varia-


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DISPOSITIVOS


o e emite um sinal ao sistema de

controle.Os sensores pticos so capazes

de detectar vrios tipos de objetos.Os objetos transparentes, entretan-to, no podem ser detectados por

eles.Caso esse sensor funcione porreflexo, objetos totalmente escurostambm no sero detectados.

Existem trs formas de um sensorptico operar:

a) Reflexo:a luz refletida noobjeto e o sensor acionado (figu-ra 18).

b) Barreira: o objeto bloqueia apassagem da luz, e a sada dosensor acionada (figura 19).

c) Emissor-receptor: neste

caso, o emissor e o receptor es-to montados separadamente.Quando o raio de luz interrom-pido pelo objeto, a sada ativa-da (figura 20).

O smbolo desse sensor pode servisto na figura 21, e na figura 22 mostrado um exemplo de aplicao.

Quando trabalhamos em ambien-tes com partculas em suspenso(poeira), devemos tomar cuidado nautilizao dos sensores pticos. Casoele no possa ser substitudo por ou-tro tipo (magntico, capacitivo, etc.)deve-se contemplar um plano de lim-peza peridica das lentes a fim de seevitar um mau funcionamento.

Figura 13 - Alterao do campo magntico do sensor indutivo na aproximao de um corpometlico.

Figura 12 - Mudana da tenso em R em funo

da posio do ncleo.

Figura 14 - Estrutura funcional de um sensor indutivo.Figura 15 - Smbolo do sensor indutivo e

aparncia.


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DISPOSITIVOS


Figura 16 - Exemplos prticos de aplicao de sensores indutivos.

Figura 18 - Reflexo.

Figura 19 - Barreira.

Figura 20 - Emissor/Receptor.

Figura 21 - Simbolo do sensor ptico.

Figura 22 - Contagem de caixas em uma esteira.

Figura 23 - Exemplo de uma chave fim-de-curso.

Figura 24 - Chave fim-de-curso tipo NF.

CHAVES FIM-DE-CURSO

As chaves fim-de-curso, como o

prprio nome sugere, so aplicadas

para detectar o fim do movimento de

eixos (figura 23).Seu princpio de funcionamen-

to muito simples, e trata-se ape-

nas de uma chave eletromecnicaconvencional. A chave fim-de-cur-

so pode ser normalmente aberta

(NA) ou normalmente fechada

(NF). Vide figura 24.

CONCLUSOAlguns tipos de sensores no fo-

ram contemplados neste artigo (efei-

to Hall, ultrassnicos, etc).

Embora sejam eles para aplica-

es mais especficas, pretendemosabord-los em um futuro prximo.

Aguardem!l

Figura 17 - Sensor ptico.


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MECATRNICA ATUAL N 3 - ABRIL/2002

MECNICA INDUSTRIAL

MECATRNICA ATUAL N 3 - ABRIL/2002 2 5

MECNICA INDUSTRIAL

MECATRNICA ATUAL N 4 - JUNHO/2002 2 5

MECNICA INDUSTRIAL


MECNICA INDUSTRIAL

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Douglas Ribeiro dos Santos

prof issional atual notem mais medo de ensi-nar, pois est continua-mente aprendendo e, fun-

damentalmente, ele est aberto aconhecer e atuar em novas reasdo conhecimento.

Trabalhar com automao de pro-cessos confere ao profissional co-nhecimento em diferentes reas da

indstria: veja, por exemplo, que al-gum que trabalha hoje naautomao de fornos de tratamentotrmico, acaba conhecendo as carac-tersticas dos aos para os proces-sos de cementao e tmpera e tam-bm as caractersticas das peasque devem ou podem sofrer essestipos de tratamento, e estuda ossensores termopares, isso sem fa-lar nas vrias outras variveis do pro-cesso. Digamos que a mesma pes-soa que trabalhou na automao de

fornos, agora esteja trabalhando na

automao de uma estao de tra-tamento de gua e, portanto, pas-sando a conhecer os padres esta-belecidos pela Organizao Mundi-al da Sade para aceitao da guapotvel, ou seja, as quantidadesaceitveis de produtos qumicoscomo o cloro, o flor e tambm asquantidades de metais como, porexemplo, o mercrio, e passa a es-

tudar quais sensores atendem essetipo de exigncia do processo.Trabalhar com automao isso!

entrar em vrias reas de conhe-cimento, no economizar aprendi-zado, procurar conhecer novastecnologias, sem desprezar as tc-nicas ou os elementos j consagra-dos pelo uso.

O nosso intuito neste artigo co-mear a falar sobre o Projeto deMquinas partindo de determinadosconceitos, e chegar at alguns Ele-

mentos de Mquinas, pois muitos

querem aplicar os elementos de m-quinas sem ter uma viso geral so-bre o projeto; na verdade alguns atdesprezam esta etapa to importan-te na atividade de construo de m-quinas, equipamentos e dispositivos.

PROJETO DE MQUINAS -PARMETROS BSICOS

Nos dias de hoje tudo est maisacessvel principalmente na rea daeletrnica, e por causa da crescenteprocura por produtos para realizaode prottipos e mesmo produo demquinas dentro do conceito damecatrnica, cresce tambm a pro-cura por produtos e servios na reada mecnica.

Algumas pessoas, por exemplo,procuram servios de usinagem demetais, outras de soldagem, outrasainda de injeo de plsticos ou fa-bricao de produtos plsticos, e haquelas que j pensam na produoem escala, estando procura de es-tamparias, forjarias e indstrias defundio.

No entanto, antes de solicitarum servio (ou produto) precisoconsiderar a funo da pea ou do

elemento de mquina dentro do pro-jeto, e analisar sua operao e ma-nuteno. necessrio estudar, porexemplo, os materiais, pois elesiro influenciar diretamente no pro-cesso de fabricao, tornando-omais caro ou mais econmico, maisfcil ou mais difcil.

Em relao s mquinas preci-so ter em mente alguns parmetrosbsicos como operao, manuten-o, movimentao, segurana,transporte, embalagem e proteo ao

meio ambiente.

interessante analisar as exigncias do mercado e da inds-tria atual e a postura do novo profissional que est sendo forma-do. Antigamente, os profissionais se dedicavam exclusivamentes atividades relativas a sua profisso, hoje o profissional precisa

conhecer a sua rea de atuao, falar mais de uma lngua, co-nhecer as exigncias legais, estar preocupado com o meio ambi-ente, conhecer as ferramentas necessrias para o bom desem-penho de seu servio como, por exemplo, programas deinformtica. Isto uma verdade para todas as reas, com maiorpeso para a Mecatrnica e Automao de Processos.

Atualmente, vivemos uma poca em que profissionais so cha-mados ou contratados para conhecer o processo da empresa,para depois atuar em na elaborao da otimizao do processo,qualificao do processo e, principalmente, na sua automao.


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Operao: Um bom equipamen-to simples de operar, no ofereceriscos para quem deseja us-lo, no carregado de botes e alavancasou dizeres relativos s aes de fun-cionamento, deve-se preferir a lingua-

gem analgica para transmitir men-sagens de maneira que operador comuma rpida olhada j verifique o queest acontecendo.

Manuteno: de fcil manu-teno, com espaos adequadospara soltar e fixar peas, encaixare desencaixar mdulos, etc. Em al-gumas mquinas percebemos queno foi dada devida ateno para aexecuo da manuteno do equi-pamento, pois muitos elementosso de difcil acesso. Deve-se pre-

ferir usar elementos de fcil aqui-sio no mercado, normalizados,intercambiveis (elementos queatendem a diferentes tipos de equi-pamentos, a partir da utilizao dedispositivos referenciadores, comobases ou sobrebases ou calos).

Hoje possvel disponibilizarmanuais de operao e manutenoatravs de acesso fcil via internet.

Movimentao : Deve possuiralas para possibilitar uma melhor

pega, pode ter rodzios para me-lhor movimentao. Alguns equipa-mentos so muito bons, mas nahora de moviment-los apresentamgrandes dif iculdades, s vezesnem por causa do peso, mas pelotamanho. Se estamos projetandoeletrodomsticos, precisamos noslembrar das dimenses padres,como dos batentes, p direito,etc.,uma vez que se o equipamento de uso industrial devemos pes-quisar as dimenses e capacida-

des das empilhadeiras.Segurana: Quem vai operar?

Qual o perfil do usurio? Sendo brin-quedo ou equipamento para diverso,a segurana depende da idade dousurio, preciso ento pesquisar asnormas para esse tipo de projeto.

A segurana depende da utilida-de do projeto, ou seja, equipamen-to para trabalho ou lazer? Para ope-rar o equipamento ser preciso algumtipo de curso ou mesmo habilitao?Tudo isso depende do projeto ser ouno motorizado, e at automtico.

Transporte: prefervel que sejapossvel ser desmontado ou possuirdispositivos especficos de amarraou iamento, e deve ser pensadoqual veculo possibilita o transporte:carros de passeio, pick-up ou mes-

mo caminho.Embalagens: Quanto mais sim-trico mais fcil de projetar a embala-gem; o formato deve ser tal que re-duza os custos com embalagem.

Proteo ao meio ambiente:No citada na maioria dos livrostradicionais antigos por ser umapreocupao relativamente recen-te, porm as conseqncias paraos que ignoram este parmetrobsico sero altamente sensveisem relao aprovao, cer-

tificao e vendagem do projeto ouproduto.

Quais materiais voc empregacomo matria-prima, tipos de plsti-cos, leos de lubrificao? A emba-lagem do tipo reciclvel? Algunsmateriais no so legais, ao con-trrio, so proibidos como, por exem-plo, o amianto, antes usado nas pas-tilhas de freio de automveis.

PROJETOS DE MQUINAS -

RELAO:FUNO X ECONOMIA

Quando comeamos a pensar emum projeto devemos ter em mente arelao funo versus economia, ouseja, preciso que o elemento ouequipamento execute satisfatoria-mente a funo para a qual foi proje-tado com o menor custo possvel, equando se fala em economia, refere-se economia na concepo dapea, na escolha do material, na es-

colha do processo de fabricao daspeas e processo de montagem.

Por isso, quando necessitamos dealgum elemento de mquina deve-mos pensar em usar elementosnormalizados, padronizados, elemen-tos que por serem muito produzidostm seu custo mais reduzido, sendoelementos de fcil reposio no casode quebra ou manuteno.

Podemos mensurar o custo donosso projeto pelo nmero de pe-as e tambm por indicadores decusto como, por exemplo, rea,

volume, capacidade, velocidade,torque, potncia, etc.

Abordaremos agora alguns fa-tores de projeto que no so bsi-cos, mas de grande importnciapara o sucesso do projeto, fatores

que conferem uma viso mais am-pla sobre as caractersticas dosmateriais e, portanto, auxiliam naelaborao de projetos e mesmo naresoluo de alguns casos de ma-nuteno.

PROJETOS DE MQUINAS -FATORES DE PROTEO

O Fator Resistncia

Uma considerao fundamental

no momento de elaborao do proje-to de mquinas e seus elementos a resistncia, a qual deve ser neces-sariamente maior do que a tensoque solicita a mquina e seus ele-mentos.

Figura 2 - Diagrama tenso x deformao -

Determinao do limite escoamento.

Figura 1 - Diagrama tenso x deformao.


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Resistncia uma proprieda-de inerente pea devido ao seumaterial, tratamento trmico a elaaplicado e ao processo de fabri-cao utilizado para a sua produ-o.

Falar sobre resistncia dos ele-mentos de mquina exige a apre-sentao de alguns conceitos epropriedades mecnicas, comodureza e ductilidade.

Atravs da realizao de en-saios normalizados em corpos deprova com dimenses padroniza-das possvel verificar os valo-res de resistncia trao e com-presso de diversos materiais, osresultados desses testes com osvalores de tenso so encontra-

dos em tabelas de fcil acesso eem livros e tambm apresentadospelos fabricantes de materiaispara a indstria atravs de cat-logos.

O grfico denominado de dia-grama de tenso x deformaonos d a idia do que acontececom o corpo de prova durante arealizao do ensaio de trao, nomomento do ensaio durante aaplicao das tenses.

Antes do ensaio de trao co-mear so anotados o compri-mento e rea originais do corpode prova. O corpo de prova en-to tracionado lentamente e, aomesmo tempo, se observa a car-ga aplicada e a deformao pro-duzida, e no final do ensaio osresultados so representadosatravs do grfico diagrama detenso x deformao.(Ver figura1 Diagrama Tenso x Deforma-o).

O ponto A, na figura1, deno-mina-se limite de proporciona-lidade. Este o ponto a partir doqual o Diagrama Tenso x Defor-mao comea a se desviar dalinha reta que apresentava desdesua origem. O ponto B chama-selimite elstico, e sendo a cargaretirada antes deste ponto, no seobservar deformao permanen-te no corpo de prova. Entre A eB, o diagrama j no uma linhareta, no entanto, o corpo de provaainda est em regime elstico.

Sendo assim, a le i de Hooke(=Kx) que estabelece que a ten-so proporcional deformao s valida at o limite de propor-cionalidade.

Alguns materiais durante o tes-

te de trao a partir de um deter-minado ponto apresentam um au-mento muito rpido da deformaosem um aumento correspondenteda tenso, este o ponto C da fi-gura 1, conhecido como limite deescoamento. Como nem todos osmateriais apresentam o mesmo tipode curva quando submetidos ao en-saio de trao, muitas vezes o pon-to C no um ponto de fcil deter-minao. Define-se ento para es-ses materiais o limite de escoamen-tocomo sendo o ponto onde o va-lor de tenso corresponde a umadeterminada deformao perma-nente. Aps o alvio da tenso, estadeformao permanente normal-mente fixada entre 0,2 a 0,5% docomprimento inicial. Obtm-se gra-ficamente este limite de escoamen-to atravs da marcao do valorpr-fixado de deformao (0,2 a0,5%) no eixo das deformaes(eixo horizontal) traando-se, por

esse ponto, uma reta paralela tan-gente curva que passa pela ori-gem. O ponto de interseco des-sa reta com a curva Tenso x De-formao determina o ponto corres-pondente ao limite de escoamen-to, veja figura 2.

O limite de resistnciaou resis-tncia trao a maior tensoalcanada durante o ensaio, esteponto est representado na figura

3. Alguns materiais apresentamuma diminuio da tenso depoisde atingir o limite de resistncia,mas tambm verdade que outrosmateriais como os aos de alta re-sistncia e o ferro fundido sofrem

ruptura na parte ascendente dodiagrama. possvel tambm determinar

a resistncia a toro de um ma-terial, aplicando-se sobre corposde prova cilndricos determinadastores e registrar os torques apli-cados e os ngulos de toro cor-respondentes, em seguida obtm-se o Diagrama Torque x ngulo de

Figura 5 - Diagrama tenso x deformao - (a) Material frgil - (b) Matria dtil.

Figura 4 - Diagrama torque x ngulo detoro.

Figura 3 - Diagrama tenso x deformao -Teste de trao de material dctil.


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Toro, de acordo com a figura 4,onde : Tp = Tenso Limite deProporcionalidade, Te = Tenso deEscoamentoe Tr = Tenso de Rup-tura.

A partir destes conhecimentos

bsicos possvel esclarecer osconceitos de dureza e ductilidade.Pode-se ter dois materiais com amesma resistncia e dureza, noentanto um deles devido proprie-dade chamada ductilidade tem me-lhor capacidade de absorver sobre-cargas. A figura 5 apresenta a di-ferena entre dois materiais quepossuem aproximadamente a mes-ma dureza e resistncia. Em (a)nota-se atravs do Diagrama Ten-so x Deformao de um material

frgil, uma pequena deformaoplstica, j em (b) observa-se queo material apresenta capacidade desuportar uma deformao plsticarelativamente grande antes de fra-turar-se.

A ductil idade medida peloalongamento percentual que ocor-re no material por ocasio da fratu-ra. A l inha divisr ia entreductilidade e fragilidade o alon-gamento de 5%. Diz-se que um

material com menos de 5% de alon-gamento na fratura frgil, enquan-to um que tenha mais de 5% dctil, mede-se normalmente oalongamento de um material comrelao a um comprimento de 50mm.

A caracterstica de um materialdctil de permitir a absoro degrandes sobrecargas um fator desegurana a mais no projeto. Aductilidade tambm importante noque diz respeito ao trabalho de con-

formao por processo deestampagem, onde geralmente omaterial trabalhado a frio.

A dureza normalmente impor-tante quando precisamos de mate-riais para resistir ao uso, erosoou deformao plstica.

Os testes de dureza mais co-nhecidos so Shore, Rockwell,Brinell, Vickers e Knoop. A maiorparte dos sistemas de testes dedureza, exceto o Shore, aplica umacarga-padro. Esta carga aplica-da a uma esfera ou pirmide que Figura 6 - Tabela de converso de durezas.


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colocada em contato com o mate-rial a ser testado. A dureza do ma-terial expressa em funo do ta-manho da massa criada pelo tes-te. A dureza fcil de se medir, jque o teste pode ser aplicado dire-

tamente sobre a pea, pois o tes-te no destrutivo.A figura 6 apre-senta uma correspondncia entreos diferentes sistemas de dureza,e nos d uma idia de grandeza,entretanto, estes valores so ape-nas orientativos, pois as corres-pondncias entre os diferentesensaios so aproximadas.

O fator corroso

Para quem trabalha na elabora-

o e construo de mquinas, indispensvel a questo da prote-o anticorrosiva. preciso ternoes das reatividades entremateriais metlicos, conhecer ostipos de corroso, pois pelo sim-ples toque da mo o ferro comeaa se oxidar por causa do cidorico.

A corroso qumica decorrn-cia de reaes com o oxignio pelasimples exposio dos metais

como ar (atmosfera), gua, solu-es aquosas, cidos ou bases, oumesmo outros materiais ativos qui-micamente. Da teremos um pro-cesso de oxidao, que pode serconsideravelmente acelerado atra-vs da temperatura, atravs doscantos vivos nas peas, darugosidade superficial e das impu-rezas no material.

A corroso eletroqumica de-corrente da formao de paresgalvnicos, ou seja, quando dois

metais com diferentes potenciaisso colocados juntos, imersos emum lquido eletrlito, que pode atser gua que se condensou entreos metais, acontece a corroso dometal menos nobre como, porexemplo, o Zinco(-0,76) em relaoao Cobre(+0.34). A figura 7 apre-senta uma tabela de potenciaisinicos de alguns metais.

H vrias maneiras para evitara corroso, desde a adio de ele-mentos ao ao quando da sua fa-bricao, o que requer uma maior

especializao para adquirir estetipo de material, at um revesti-mento por verniz, uma fosfa-tizao, galvanizao ou oxidao.

Revestimentos metlicos, comocromagem e niquelagem, so bons

para evitar corroso, todavia, redu-zem o limite de resistncia fadi-ga da pea. necessrio, portan-to, estudar os tipos de tratamentoe revestimento para uma aplicaoadequada. A seguir, abordaremosum pouco mais sobre os revesti-mentos e tratamentos superficiais.

O fator desgaste

O desgaste dos elementos demquina inevitvel, no entanto,

devemos minimizar o desgastepodendo fazer isso atravs da as-sociao adequada de materiaispor meio de uma melhor definiodo acabamento superficial e tam-bm atravs de seleo corretade lubrificantes para os elemen-tos que funcionam em condiesde deslizamento ou rolamento. possvel apl icartratamento trmicoem alguns elemen-

tos ou apenas nassuperfcies de con-tato.

Podemos tam-bm compensar odesgaste (e mesmoa corroso) apl i-cando revestimen-tos e tratamentossuperficiais conhe-cidos na indstriacomo servios darea de tecnologia

de superfcies. Den-

tro desta cincia podemos desta-car as camadas eletrodepositadas(atravs da galvanoplastia) paraproteo contra desgaste. Algunsmetais muito aplicados e bastanteconhecidos so o cromo, o nquel

e o cobre. Para se ter uma idia, aespessura da camada de cromoduro normalmente aplicada estentre 0,025 e 0,3 milmetros e con-fere dureza superficial da ordem de900 HV (Dureza Vickers), consultea tabela comparativa de durezaspara ter idia de correspondncias.A dureza pode ser verificada atra-vs de ensaios de microdureza(Knnop ou Vickers); outros ensai-os de verificao de dureza j ci-tados aqui no devem ser aplica-

dos para verificar a dureza destascamadas eletrodepositadas em vir-tude das elevadas cargas envolvi-das no ensaio.

A cobreao empregada na in-dstria txtil em rolos cobreados naparte de estamparia de tecidos, etambm na indstria grfica nos ro-los para rotogravura; a niquelao

Figura 7 - Potenciais inicos dos metais.

Figura 8 - Revestimento em carcaa de bomba.


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eletroltica tem aplicao nas in-dstrias qumicas e alimentcias,graas ao seu alto nvel de resis-tncia a vrios meios agressivos.

Outra tcnica muito empregada a metalizao por asperso tr-

mica. um processo que permiteaplicar camadas de metais e ma-teriais cermicos sobre superfci-es preparadas previamente. Os pro-cessos para metalizao por as-perso trmica podem ser por cha-ma, arco eltrico ou plasma.

Dentre os vrios tipos de revesti-mentos possveis contra abraso ecorroso, vale a pena citar os reves-timentos denominados revestimen-tos orgnicos. So basicamente de-psitos constitudos por compostos

o r g n i c o s , t i n t a s , b o r r a c h a s ,polmeros e massas plsticas. A fi-gura 8 mostra o revestimento emCarcaa de Bomba, que um exem-plo de revestimento contra a abraso.

O fator rudo

A reduo de rudo nos novos pro-jetos tem sido uma exigncia cadavez mais acentuada, tanto por partedas empresas e reas de segurana

do trabalho como por parte do con-sumidor final. s vezes, o rudo baixo, mas por ser constante traz umdesgaste e aumenta o cansao aousurio ou operador do equipamen-to. Assim, por exemplo, no caso detransmisses por meio deengrenamentos deve-se preferir co-roa-parafuso-sem-fim e engre-namentos cnicos descentrados aengrenamentos cilndricos. As en-grenagens de dentes retos gerammuito mais rudo do que as engre-

nagens helicoidais (Vide figura 9).Na caixa de cmbio dos autom-veis, por exemplo, comum engre-nagens de dentes inclinados nasmarchas normais (aquelas que seusa mais freqentemente), mas namarcha r aplica-se engrenagensde dentes retos, por isso o uso damarcha a r apresenta aquele ru-do caracterstico, j pensou se to-das as engrenagens fossem dedentes retos? Hoje j temos car-ros com engrenagens helicoidaistambm para a marcha a r.

A reduo de rudo tambmpode ser obtida atravs da seleode materiais que absorvem ouamortecem os rudos, tais como aborracha e o ferro fundido, se com-parado com o ao.

O fator vibrao

Assim como o rudo, a vibraotem sido cada vez mais indesejada,pelo fato de trazer conseqnciasdanosas ao equipamento. lgicoque aqui se exclui os equipamen-tos onde a vibrao um fator cal-culado e, sem ele, o equipamentono cumpriria sua funo como, porexemplo, num alimentador de pe-as (onde atravs da vibrao), um

conjunto de peas encaminhadopara um canal ou funil, e por meiode um sistema, a pea alimenta-da num dispositivo de montagem,o mesmo ocorrendo em peneirasvibratrias, compactadores, mis-turadores de concreto e descar-regadores de silos.

A vibrao a que nos referi-mos aquela no calculada, nodesejada, aquela oriunda det ransmisses que ut i l izamos

com bastante normalidade e que,de repente, est l causando fol-gas nos sistemas de fixao, des-gaste prematuro de elementos demquina, fadiga das estruturas,perdas de energia, gastos commanuteno e, conseqentemen-te, aumento nos custos da pro-duo, isso sem falar no ambientede trabalho, que se torna inadequa-do. O que fazer diante de um fatorextremamente importante no mo-mento do projeto, modernizao ou

atualizao de uma mquina?Na verdade, tudo vibra com uma

certa freqncia e intensidade, oque precisamos ter ateno aosnveis de vibrao e saber quaisso as principais fontes de vibra-o. Dentre as diversas causas, po-demos citar o desequilbrio de mas-sas girantes (mais conhecido comodesbalanceamento),desal inha-mento de eixos, correias, estrutu-ras soltas ou sem elementos, amor-tecedores, folgas acima do reco-mendado, mancais com problema

ou sem lubrificao, campo mag-ntico desequilibrado, algo queocorre em motores eltricos, sis-temas de transporte e sistemas debombeamento ou escoamento defluido entre outros.

Existem maneiras de reduzir oumesmo controlar os nveis de vi-brao, tanto na concepo do pro-

jeto, quanto na instalao adequa-da das peas durante a montagem.Podemos citar trs maneiras prin-cipais de controlar este fenmeno,so elas:

1) Eliminao das fontes devibrao, ou seja, preciso reali-zar um perfeito balanceamento deconjuntos girantes, alinhamentoadequado entre eixos, eliminaode apoios mancos, aperto ade-quado de parafusos, e at a insta-lao de amortecedores de cho-

ques ou vibrao, muito utilizadosem mquinas operatrizes.

2) Isolamento das par tes:aqui significa prever no projeto acolocao de um acoplamento ousistema de transmisso elsticoou amortecedor de maneira a re-duzir a transmisso da vibraoentre as partes. A figura 10 ilus-tra como podemos realizar umbom isolamento de vibrao en-t re as par tes, pois ent re os

acoplamentos temos um materi-

Figura 9 - Engrenagens, A - Dentes retos,B - Helicoidal.


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AUTOMAO

CLPCLPCLPCLPCLPPaulo Cesar de Carvalhoadder significa escada

em ingls. O nome ladderfoi dado em funo da

listagem do programa pa-

recer uma escada. A idia original da

linguagem ladder era propiciar uma

ferramenta de programao que fos-

se facilmente aprendida por usuriosque conhecessem comandos eltri-

cos, afinal os programadores de CLPs

precisavam lidar com uma ferramenta

que fosse parecida com os comandos

eltricos que eles estavam acostuma-

dos a projetar. Existem outras lingua-gens de programao como, por

exemplo, o STEP5 e Lista de Instru-es. Neste artigo, vamos tratar da

linguagem ladder que ainda

a mais utilizada para a programao

de CLPs.

A maioria dos programadores de

CLPs atuais so softwares que o

usurio instala em um computador

de mesa ou laptope, atravs de uma

porta serial ou placa colocada no

slot do computador, realiza a co-

municao com o CLP.

Na ilustrao desta pgina, voc

v um computador com o software j

instalado e configurado para operar

como programador de CLP . Atravs

do cabo serial so feitas todas as co-

municaes com o CLP.

Para os CLPs que dispem derecurso de

programao

off-lineno

n e c e s s r i o

que o pro-

g r a m a d o r

esteja co-

nectado a

eles para

desenvol-

ver o

so f tware ,

porm a conexo fundamentalpara ler/enviar o programa, duran-

te a colocao em funcionamento

do software e para as atividades

de manuteno.

Para cada marca de CLP existe

um programador especfico e o

usurio vai perceber aps programar

alguns deles que a idia bsica da

linguagem ladder a mesma em to-

dos, mas, o nome e sintaxe das ins-

trues variam em cada marca de

forma que ele dever consultar osmanuais de programao toda vez

que tiver que programar uma marca

diferente, porm uma vez aprendi-

dos os conceitos, o usurio ser

capaz de programar qualquer mar-

ca. Este artigo pretende enfocar os

conceitos que servem para a maio-

ria dos equipamentos do mercado.

Antes de iniciar a programao

de um CLP, a primeira coisa a fazer

entender alguns conceitos referen-

tes linguagem ladder:

DECLARAO DOEQUIPAMENTO A SER

PROGRAMADO

Normalmente, um software pro-

gramador pode ser utilizado para v-

rios tipos diferentes de CPU de um

m

Revista Mecatronica Atual - Edicao 004

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