Curso Profissional de Electrónica, Automação e Comando
Disciplina de Automação e Comando
Módulo: Robótica

[…continuação]

Apontamentos de Robótica / Ficha de Trabalho 10

Parte 10

21. Servomotores

21.1. – Constituição e Características Principais

. São formados por motores DC e um redutor de velocidades, em conjunto com um sensor de posição e um sistema de controlo realimentado.
. Por outras palavras, são motores comandados na sua posição (angular ou linear).
. São pequenos e apresentam uma grande variação de valores de torques.

21.2. – Princípio de Funcionamento

. O mecanismo de posicionamento ajusta a posição angular, através de um sinal codificado que lhe é enviado. Enquanto esse sinal estiver presente na sua entrada ele mantém a sua posição angular.
. Normalmente o sinal de comando é na forma PWM (Pulse Width Modulation), ou seja, a posição angular irá depender da largura do impulso enviado/recebido.

Nota: Se quiser aprofundar os seus conhecimentos sobre a Modulação por Largura de Impulso, Pulse Width Modulation (PWM) em inglês, consulte este artigo em 4 partes:
–> https://www.profelectro.info/?p=4480
–> https://www.profelectro.info/?p=4489
–> https://www.profelectro.info/?p=4499
–> https://www.profelectro.info/?p=4504

Figura 32 – Servomecanismos

22. – Motor de Passo-a-Passo

Figura 33 – Motores Passo-A-Passo

22.1. Características Principais

. São usados em aplicações que exijam pouca força;
. Podem rodar no sentido horário e anti-horário;
. Admitem variações incrementais de precisão angular;
. Apresentam repetição de movimentos bastante exactos (elevada repetibilidade);
. Possuem baixo torque;
. Permitem um torque de sustentação à velocidade zero;
. O seu controlo pode ser digital.

22.2. Tipos

. Bipolares
. Unipolares.
Em qualquer dos casos as fontes de alimentação são contínuas e precisam de um circuito digital que produza as sequências de sinais de controlo para que o motor funcione de acordo com o pretendido.

22.3. Funcionamento

. A forma em que irá funcionar o motor depende muito da aplicação concreta.
. Há casos em que o mais importante é o torque, noutros a precisão, noutros ainda é a velocidade.
. Para podermos trabalhar com um motor passo-a-passo, precisamos de saber as suas características de funcionamento, tais como a tensão de alimentação, a corrente máxima (suportada pelas bobinas), o grau (precisão), o torque.
. Estes motores têm várias formas de serem accionados, sendo as mais comuns o meio passo e o passo completo.

22.3.1. Passo Completo

. No modo de passo completo podemos accionar uma ou duas bobinas em cada passo, sendo que no caso de uma bobina o torque e o consumo serão menores.

. Na tabela seguinte podemos ver a sequência dos passos em sentido horário e o accionamento das bobinas num motor accionado em passo completo, com apenas uma bobina alimentada.

Tabela 2 – Passo completo com uma bobina alimentada e em rotação no sentido dos ponteiros do relógio

. No caso do modo completo com duas bobinas alimentadas, tem-se um torque maior, bem como um consumo maior. A velocidade também costuma ser maior neste caso, mas, num motor passo-a-passo, a velocidade máxima depende muito dos circuitos electrónicos e da estratégia de controlo que está a ser utilizada.

Tabela 3 – passo completo com duas bobinas em rotação no sentido dos ponteiros do relógio

22.3.2. – Meio Passo

. Na operação no modo meio passo, combinamos as duas estratégias anteriores, obtendo assim um efeito de meio passo a cada mudança no accionamento das bobinas.
. Este modo consome mais energia, mas como podemos trabalhar com passos mais pequenos, a precisão é maior. O torque é semelhante ao método anterior, mas a velocidade costuma ser menor.

Tabela 4 – meio passo no sentido dos ponteiros do relógio

Nota: Para mudar a direcção de rotação do motor, basta inverter a sequência dos passos.

Nota: Se quiser aprofundar os seus conhecimentos sobre o funcionamento dos motores passo-a-passo, veja esta animação e este artigo.

24. – Actuadores Pneumáticos

24.1. Características e Generalidades

. São parecidos com os hidráulicos, com a diferença de usarem ar em vez de óleo.
. O ar é altamente compressível, pelo que estes actuadores possuem baixa precisão e força mas, ao invés, elevada velocidade.

. Os actuadores pneumáticos lineares (cilindros) precisam de sistemas complexos para controlar a posição em pontos ao longo do seu curso, pelo que não podem ser aplicados em utilizações que requeiram precisão.

. Porém, em muitas tarefas industriais existem processos que exigem apenas que estes actuadores lineares trabalhem entre duas posições extremas (cilindro totalmente recolhido ou totalmente estendido), tarefa em que apresentam uma boa repetibilidade.
. São tarefas simples, do tipo movimentação de material, fixação de peças e separação de objectos, operações conhecidas genericamente por “pega-e-põe”.
. O seu baixo custo e da criação do ar comprimido torna-os bastante atractivos para estas tarefas simples.
. Pode-se usar o accionamento pneumático em juntas rotativas de forma directa (actuadores rotativos) ou com redutores (motores pneumáticos de lóbulos ou palhetas).
. Essas aplicações são muito específicas e indicadas apenas quando houver restrições quanto ao uso de actuadores eléctricos ou hidráulicos.

. A programação destes actuadores pode ser feita através de PLCs ou mesmo apenas com interruptores distribuidores ou de fim-de-curso. Este tipo de programação permite alguma flexibilidade na sequência dos accionamentos, mas é bastante limitada no que toca a mudanças na forma e na tarefa a ser executada.

. Podemos concluir que os sistemas pneumáticos estão mais perto de uma automação fixa do que da automação programável.

25. Questionário (X)

1. Qual a constituição de um servomotor?
2. O que entende por servomotor?
3. Indique quais as afirmações verdadeiras e quais as falsas
a) Os servomotores são pequenos motores
b) Cada servomotor possui um torque fixo
c) Os motores passo-a-passo apresentam torque baixo.
d) Nos motores passo-a-passo, o modo de operação que consome mais energia é o de passo completo.
e) Nos motores passo-a-passo, o modo de operação com maior precisão é o de passo completo.
4. Em cada momento, como é que o servomotor adquire a sua posição angular?
5. Qual a forma normal do sinal de comando de um servomotor?
6. Em que tipo de aplicações se utilizam os motores passo-a-passo?
7. Em que sentido podem rodar os motores passo-a-passo?
8. Os motores passo-a-passo apresentam elevada repetibilidade. O que quer isso dizer?
9. Quais os tipos de motores passo-a-passo que conhece?
10. Qual o formato das sequências de sinais de controlo dos motores passo-a-passo?
11. Os motores passo-a-passo são AC ou DC?
12. Para podermos trabalhar com um determinado motor passo-a-passo, quais as suas características, e respectivos valores, que temos de conhecer antecipadamente?
13. Que formas de accionamento dos motores passo-a-passo conhece?
14. Nos motores de passo completo quantas bobinas são alimentadas?
15. Quando accionamos apenas uma das bobinas do motor o torque desenvolvido pelo motor é maior ou menor do que quando accionamos duas bobinas?
16. Complete os espaços
A tabela seguinte corresponde a passo completo com _____ bobina(s) em rotação no sentido ____________ ponteiros do relógio

17. Qual é grande diferença entre a operação em modo meio passo e passo completo?
18. Se quisermos inverter o sentido de rotação de um motor passo-a-passo, o que teremos de fazer?
19. Qual a grande diferença entre actuadores pneumáticos e hidráulicos?
20. Classifique os actuadores pneumáticos quanto à precisão, força e velocidade.
21. Por que não podem os actuadores pneumáticos ser usados em aplicações de elevada precisão?
22. Que tipo de tarefas desempenham bem os actuadores pneumáticos?
23. Qual a característica que permite isso?
24. Como pode ser feita a programação dos actuadores pneumáticos?

[continua…]

Educação Tecnológica – 2º Ciclo – 2012/2013: Energias / Cataventos – Trabalho Prático

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Módulo de Domótica

Programação e Colocação em Serviço de Instalações com Sistemas de Bus KNX/EIB/TP1

Curso de Software ETS3, para sistemas KNX/EIB

PARTE 2

B – Desenho de um Projecto com o ETS-3 Profesional (1)

A primeira vez que iniciamos o ETS-3 Profesional criar-se-á uma base de dados chamada eib.db na pasta ETS/Database. Esta pasta encontra-se, por sua vez, na pasta onde foi instalado o programa, normalmente e por defeito C:/Programas/Ets/Database.

A partir desse momento, o ETS-3 Profesional abrirá sempre essa base de dados quando iniciar. Nela guardar-se-ão os dados específicos dos projectos que criamos durante a configuração das instalações KNX/EIB correspondentes. Essa base de dados conterá também os dados dos produtos, que importaremos com a ajuda do ETS.

Uma vez configurado o ETS-3 e com as bases de dados dos fabricantes carregadas, podemos iniciar o desenho de um novo projecto, seguindo os seguintes passos:

1. Abrir um novo projecto, no menu File, que nos pede então os dados gerais desse projecto, como vemos no ecrã seguinte:

Figura 7 – Início de um novo projecto

2. Preenchidos todos os dados da ficha, aceitamos clicando em OK, abrindo-se então um novo ecrã, onde podemos ver o ambiente de programação que nos oferece o ETS-3, desde a possibilidade de desenhar e programar qualquer projecto ou instalação, tendo à vista os edifícios e as funções do projecto, assim como a topologia e os endereços de grupo.

Figura 8 – Ambiente de programação do ETS-3

3. Começamos o desenho do projecto inserindo primeiro o edifício, as funções, as divisões e os armários, para depois ir inserindo os componentes nos espaços desejados. A topologia vai sendo criada automaticamente pelo próprio programa, ainda que também nós a possamos desenhar manualmente, ou alterar em qualquer altura.

– Inserir Edifícios e Funções

A partir do menu Edit (Add buildings… ou Add functions…), ou através do botão direito do rato (menu sensível ao contexto), abre-se uma janela de diálogo, através do qual é possível inserir vários elementos de uma vez. Clicando no ícone da barra de ferramentas inseriremos apenas um edifício.

Podemos efectuar qualquer alteração a qualquer altura do campeonato, através da janela de diálogo de Propriedades (Properties), onde não só podemos introduzir um nome, mas também qualquer comentário que possa ser de interesse acerca do edifício.

Desta forma, podemos construir uma estrutura de um só edifício com vários apartamentos e plantas diferentes para cada um deles. Estas hierarquias podem ser tão completas quanto o desejarmos.

A figura seguinte mostra um exemplo de um edifício com diferentes partes e funções:

Figura 9 – Inserir Edifícios / Funções

Nos edifícios e nas partes do edifício podemos agora inserir divisões ou armários de distribuição (quadros eléctricos). Isto é possível, de novo através do menu Edit (Add Rooms… ou Add Cabinets … ), por meio do botão direito do rato (menu sensível ao contexto) ou utilizando os ícones correspondentes da barra de ferramentas (Add Room, ; Add Cabinet,).

– Inserção de Aparelhos na Vista de Edifícios

Uma vez criada a estrutura do projecto, podemos começar a inserir os aparelhos desejados nas divisões, nos armários ou nas funções.

No nosso exemplo inserimos na sala de electricidade dois botões de pressão, uma saída binária e um regulador de iluminação.

Figura 10 – Inserir Aparelhos

Para inserir os aparelhos podemos utilizar o auxílio do Pesquisador de Produtos (Product Finder), que podemos abrir de forma indirecta, seleccionando previamente uma divisão, um armário ou uma função e abrindo a seguir o menu Edit, ou então, como sempre, utilizar a opção Add Devices, do menu sensível ao contexto (botão direito do rato). Ao Pesquisador também se pode aceder utilizando o menu View ou usando o ícone da barra de ferramentas.

Figura 11 – Procurar produtos.

Dentro deste ecrã podemos seleccionar o Fabricante (Manufacturer), a Família de Produto (Product family), Tipo de Produto (Product type) e Tipo de Meio de Transmissão (Medium type) e, uma vez efectuada a procura, escolher o produto com o seu número de pedido e a aplicação adapta-o à nossa função especificada no projecto.

Depois de ter inserido um dispositivo/aparelho/elemento numa divisão ou num armário, existe a possibilidade de lhe associar adicionalmente uma função. Para isso, devemos clicar no aparelho com o rato e arrastá-lo com a tecla esquerda do mesmo pressionada, até aparecer a função desejada; por exemplo, iluminação, climatização, motorização, segurança, etc.