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nsitec – Curso Superior em Tecnologia Mecatrônica Industrial Verde , Notas de estudo de Mecatrônica

sensor de cores

Tipologia: Notas de estudo

2012

Compartilhado em 09/10/2012

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rafael-cavali-2 🇧🇷

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Sensor de cores
João Eduardo Penteado1Leandro Ceronato2, Rafael Cavali,3
1Ensitec, Curitiba, Brasil, João-eduardo28@hotmail.com
2Ensitec, Curitiba, Brasil, leandro_ceronato@hotmail.com
3Ensitec, Curitiba, Brasil, rafael-cavali@hotmail.com
Resumo: será apresentado a montagem e funcionamento
de um sensor fototransistor, fotodiodo, que detecta
apenas materiais de cor vermelha, em uma situação que
são apresentados elementos nas cores vermelha, verde e
azul.
1. INTRODUÇÃO
Neste trabalho serão abordados conceitos teóricos e
práticos da montagem de um circuito que detecta qual das
caixas, disponíveis em três cores são postas sobre o
sensor. Para tal é necessário o entendimento do
funcionamento de alguns componentes eletrônicos, bem
como a associação deles com o principio físico
envolvido.
1.2. Conceito básico sobre sensores
Em sua maioria atuam em sistemas de automação,
unidades de processamentos que enviam comandos para
atuadores que irão impactar diretamente no processo. O
retorno destas ações é fornecido pelos dispositivos de
detecção.
Os sensores tem por finalidade recolher informações do
processo industrial e transmitir essas informações para a
sentral de processamento,os quais podem ser de
posição,quantidade,presença,partes de maquinas,objetos
ou pessoas.pode-se dizer que os sensores são os olhos de
um sistema de automação.
1.3.O LDR (do inglês Light Dependent Resistor ) é um
resistor que o valor de sua resistência varia de acordo
com a luz incidente sobre ele.a relação intencidade
luminosa e a corrente que passa por este resistor é
caracterizada segundo a figura 1.
Figura 1.
Pelo gráfico pode perceber que quando a intensidade
luminosa aumenta sobre o LDR, a corrente sobre ele
também aumenta. Logo se conclui que a resistência do
dispositivo diminui.
Além disso, nota-se também que existe um valor limite
mínimo para este sensor. Este é o ponto de saturação, ou
seja, mesmo que a iluminação aumente, o valor da
resistência permanecerá praticamente o mesmo.
Uma aplicação real deste resistor variável é a de
iluminação publica. Usa-se foto sensores para saber se a
luminosidade do ambiente ainda é o suficiente. Caso
contrario um circuito acionador liga as lâmpadas dos
postes, garantindo que a cidade não fique ás escuras
1.4. Amplificadores operacionais (Amp op’s)
São dispositivos extremamente versáteis com uma imensa
gama de aplicação em toda a eletrônica. Eles são
encarados como m bloco fundamental na construção de
circuitos analógicos.
Constituídos pela junção de resistores,
capacitores e transistores, os Amp Op’s apresentam como
funcionalidade a realização de operações matemáticas
(somador, integrador, subtraidor, etc), sendo bastante
utilizado na implementação de projetos mais complexos.
Sua configuração básica contém cinco terminais,
sendo V+ a entrada não inversora, V out o terminal de
saída, e VS+ e VS- os terminais de alimentação,como
pode ser observado na figura 4.
Figura 4.
Para a compreensão dos Amp op’s reais, é necessário
saber algumas características dos ideais, principalmente
quanto a características funcionais, que são:
a) Impedância de entrada infinita;
b) Impedância de saída nula;
c) Ganho de tensão infinito;
d) Resposta de frequência infinita;
e) Insensibilidade à temperatura;
Para efetuar alimentação de Amp Op’s utilizam-se fontes
simétricas, no qual o ponto de referencia (GND)
encontra-se entre elas. Entre tanto a alguns CI’s que
permitem uma alimentação assimétrica, tendo como
exemplo o LM 324.
Quanto ao funcionamento de um Amp Op’s, ele
pode ser comparado com um sensor que mede a diferença
de tensão entre os terminais das entradas inversora e não
inversora multiplicando o módulo dessa diferença por um
valor A, que representa o ganho da malha aberta do Amp
Op’s. Dessa forma, é possível expressar esse
comportamento por meio da equação:
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Sensor de cores

João Eduardo Penteado 1 Leandro Ceronato 2 , Rafael Cavali, 3 (^1) Ensitec, Curitiba, Brasil, João-eduardo28@hotmail.com (^2) Ensitec, Curitiba, Brasil, leandro_ceronato@hotmail.com (^3) Ensitec, Curitiba, Brasil, rafael-cavali@hotmail.com

Resumo: será apresentado a montagem e funcionamento de um sensor fototransistor, fotodiodo, que detecta apenas materiais de cor vermelha, em uma situação que são apresentados elementos nas cores vermelha, verde e azul.

1. INTRODUÇÃO

Neste trabalho serão abordados conceitos teóricos e práticos da montagem de um circuito que detecta qual das caixas, disponíveis em três cores são postas sobre o sensor. Para tal é necessário o entendimento do funcionamento de alguns componentes eletrônicos, bem como a associação deles com o principio físico envolvido.

1.2. Conceito básico sobre sensores

Em sua maioria atuam em sistemas de automação, unidades de processamentos que enviam comandos para atuadores que irão impactar diretamente no processo. O retorno destas ações é fornecido pelos dispositivos de detecção.

Os sensores tem por finalidade recolher informações do processo industrial e transmitir essas informações para a sentral de processamento,os quais podem ser de posição,quantidade,presença,partes de maquinas,objetos ou pessoas.pode-se dizer que os sensores são os olhos de um sistema de automação.

1.3.O LDR (do inglês Light Dependent Resistor ) é um resistor que o valor de sua resistência varia de acordo com a luz incidente sobre ele.a relação intencidade luminosa e a corrente que passa por este resistor é caracterizada segundo a figura 1. Figura 1.

Pelo gráfico pode perceber que quando a intensidade luminosa aumenta sobre o LDR, a corrente sobre ele também aumenta. Logo se conclui que a resistência do dispositivo diminui. Além disso, nota-se também que existe um valor limite mínimo para este sensor. Este é o ponto de saturação, ou seja, mesmo que a iluminação aumente, o valor da resistência permanecerá praticamente o mesmo.

Uma aplicação real deste resistor variável é a de iluminação publica. Usa-se foto sensores para saber se a luminosidade do ambiente ainda é o suficiente. Caso contrario um circuito acionador liga as lâmpadas dos postes, garantindo que a cidade não fique ás escuras

1.4. Amplificadores operacionais (Amp op’s)

São dispositivos extremamente versáteis com uma imensa gama de aplicação em toda a eletrônica. Eles são encarados como m bloco fundamental na construção de circuitos analógicos. Constituídos pela junção de resistores, capacitores e transistores, os Amp Op’s apresentam como funcionalidade a realização de operações matemáticas (somador, integrador, subtraidor, etc), sendo bastante utilizado na implementação de projetos mais complexos. Sua configuração básica contém cinco terminais, sendo V+ a entrada não inversora, V out o terminal de saída, e VS+ e VS- os terminais de alimentação,como pode ser observado na figura 4.

Figura 4.

Para a compreensão dos Amp op’s reais, é necessário saber algumas características dos ideais, principalmente quanto a características funcionais, que são:

a) Impedância de entrada infinita; b) Impedância de saída nula; c) Ganho de tensão infinito; d) Resposta de frequência infinita; e) Insensibilidade à temperatura;

Para efetuar alimentação de Amp Op’s utilizam-se fontes simétricas, no qual o ponto de referencia (GND) encontra-se entre elas. Entre tanto a alguns CI’s que permitem uma alimentação assimétrica, tendo como exemplo o LM 324. Quanto ao funcionamento de um Amp Op’s, ele pode ser comparado com um sensor que mede a diferença de tensão entre os terminais das entradas inversora e não inversora multiplicando o módulo dessa diferença por um valor A, que representa o ganho da malha aberta do Amp Op’s. Dessa forma, é possível expressar esse comportamento por meio da equação:

Vout = A.

(V+ - V-)

2. OBJETIVO

  • Fazer com que o sensor detecte apenas a caixa vermelha.
  • (^) Desenvolver um circuito eletrônico capaz de executa a função desejada.
  • Compreender conceitos básicos de alguns componentes eletrônicos.

• Aprimorar os conceitos teóricos aprendidos

no curso de tecnologia em mecatrônica

industrial envolvendo-os com a prática.

3. MÉTODOS

Através de pesquisas feitas em livros e na internet, partindo de um ponto especificado pelo professor e baseando-se em circuitos já existentes teve-se

o inicio do trabalho.

3.1. Solução e proposta

Durante as diversas aulas a que se destinaram ao desenvolvimento do Projeto Integrador, assim como nas aulas cujas disciplinas estavam associadas à resolução de problemas, relacionados à indústria, foram feitas análises e questionamentos a cerca do que se pede a fim de tornar as variáveis destas conhecidas, para então encontrar a melhor forma de resolvermos o mesmo, tendo como base o funcionamento de sensores já existentes, afim de que, a partir das características dos mesmos iniciemos o projeto.

4. RESULTADOS

Através da montagem do circuito proposto, o mesmo devera executar a função desejada no qual consiste em detectar, objetos de cor vermelha.

5. DISCUSSÃO

Sensor de cores, baseiam-se na propriedade dos materiais em termos de intensidade de reflexão de luz, dependente de sua cor, ou seja para objetos que foram produzidos com o mesmo material e possuem cores diferentes então a

Então para se construir um sensor de cores utilizou-se como base o sensor de luz refletida mostrado na figura 2. Para que a precisão do sensor seja adequada a sua aplicação será necessário que tenhamos uma camara escura,onde o valor de tensão do sensor seria medido penas quando o sensor receber luz refletida da caixa.

Na figura 3 esta exposta o circuito para detecção da tensão que será vista nos terminais dos resistores de 1MΩ quando forem expostas as cores diferentes.

Figura 2.

Figura 3.

5.1. Comparador de tensão

Num comparador de tensão como o próprio nome já diz, é um circuito responsável em comparar qual das tensões de entrada é maior, em que a resposta “sim” ou “não” será associada a produção de níveis de tensões diferentes, I, E, se a tensão não inversora for maior que a tensão inversora, o comparador uma tensão em nível alto, que equivalerá ao sim; caso contrario, a saída será baixa, correspondendo ao não,figura 5 circuito comparador.

Figura.

5.2. Circuito detector de cores com saída digital.

O circuito digital para a identificação de cores consiste em três comparadores de tensão, um para cada cor em questão(vermelha, verde, e azul),onde o valor de tensão medido no circuito divisor de tensão do sensor de cores é comparado com um valor de tensão ajustado por um circuito resistivo em série no qual três destes resistores são variáveis para o ajuste de tensão,figura 5.

5.3. Procedimento Experimental

Para se projetar um circuito primeiro faz-se a medição de tensão no circuito divisor de tensão do sensor de cores e notam-se os valores para as tensões correspondentes a cada uma das cores na Tabela 1.

Cor Tensão no sensor

Azul

R2+R3+R

Req

nsitec – Curso Superior em Tecnologia Mecatrônica Industrial