Sistema de Aquecimento e Resfriamento de peças automatizado.

Transcrição

1 Instituto Federal de Santa Catarina Campus Joinville. Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial. Módulo: V. Matéria: Metrologia e Instrumentação. Professor Dr.: Rodrigo Coral. Sistema de Aquecimento e Resfriamento de peças automatizado. Alunos: Douglas Ismael da Conceição. Joselino Xavier Junior. Joinville, julho de 2015.

2 Introdução/Funcionamento. A equipe propõe o projeto de um sistema de manuseio de peças onde o mesmo será composto de um braço robótico (Construído com peças de lego, com dois a três eixos de coordenadas). Estação de aquecimento da peça, composta por: uma lâmpada incandescente para fazer a amostragem (o aquecimento) da temperatura da peça em questão, um sensor onde vai ler essa determinada temperatura e um espaço determinado para o posicionamento da peça. Estação de Resfriamento da peça, composta por: dois à três coolers para fazer o resfriamento da matéria, junto de um timer para especificar o tempo que a peça ficará na estação, e um espaço determinado para o posicionamento da peça. O projeto terá o controle da temperatura da peça, informando ao controlador quando estará apta para a próxima operação. Monitoração de velocidade, a tensão e as posições do braço robótico. Programação em Labview

3 Protótipo do Projeto.

4 Grandeza a ser medida / Instrumentação. A matéria, sendo um corpo ou uma substância e a energia podem ser avaliada. Cada característica que possa ser quantificada constitui uma grandeza física. Grandezas físicas são aquelas grandezas que podem ser medidas, ou seja, que descrevem qualitativamente e quantitativamente as relações entre as propriedades observadas no estudo dos fenômenos físicos. Como nosso trabalho em termos gerais constitui em uma estação de aquecimento, um braço robótico e uma estação de resfriamento, consequentemente vamos realizar a medida de duas grandezas: a temperatura de aquecimento da nossa estação, e o possível posicionamento (ângulo) dos eixos dos motores do braço robótico.

5 História da Temperatura As primeiras medições de temperatura eram feitas, de forma imprecisa, pela comparação com certos fenômenos físicos. Para metais aquecidos, a cor dava alguma idéia. Para temperatura menores, a fusão de substâncias como chumbo, enxofre, cera, a ebulição da água, etc. O primeiro termômetro documentado de que se tem notícia foi inventado por Galileu por volta de Era um bulbo de vidro acoplado a um tubo também de vidro com a extremidade aberta. O tubo era mergulhado em água. O aquecimento do bulbo expande o ar no interior e uma parte escapa pela extremidade do tubo. Removido o aquecimento, o ar volta à temperatura anterior, mas em menor quantidade e alguma água sobe no tubo, indicando que houve uma mudança de temperatura do bulbo. O termômetro de álcool foi inventado pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit em Em 1714 ele inventou o termômetro de mercúrio e, em 1724, introduziu a escala de temperatura que leva o seu nome. Inicialmente ele imaginou usar 0 para a temperatura mais baixa no inverno da região onde vivia e 100 para a mais alta no verão. De forma definitiva, ajustou 32 para o ponto de fusão da água e 212 para o ponto de ebulição. A escala de centígrados (0 para fusão da água e 100 para ebulição) foi inventada por Anders Celsius, astrônomo sueco, em O nome Celsius para e escala foi oficializado em 1948 por uma conferência internacional para pesos e medidas. Nas primeiras décadas do século 19 houve bastante evolução nos conceitos de temperatura. Lord Kelvin postulou a existência do zero absoluto. Sir William Hershel descobriu que a temperatura das

6 cores do espectro solar projetado por um prisma variava, com aumento na direção do vermelho e na região que hoje conhecemos como infravermelho. Em 1821, duas descobertas marcaram o início dos sensores elétricos de temperatura: T J Seebeck verificou que uma tensão era produzida por duas junções de metais diferentes em diferentes temperaturas, ou seja, o termopar. Sir Humphrey Davy verificou que metais tinham coeficiente positivo de temperatura e podiam ser usados para medição.

7 Grandeza (Temperatura) A temperatura é uma grandeza física escalar que está associada ao grau de agitação molecular de um sistema. O grau de agitação térmica molecular não pode ser medida diretamente, por isso a medida da temperatura é feita indiretamente medindo-se grandezas físicas que variam com ela, por exemplo, pressão, volume, etc. Vale ressaltar que a sensação térmica é uma forma de medição imprecisa da temperatura.

8 Transdutores de Temperatura Transdutor é um dispositivo que desenvolve um sinal elétrico de saída em resposta a um fenômeno físico específico. Os transdutores normalmente são compostos de 2 elementos: o sensor e o elemento de transdução. O elemento sensor é a parte do transdutor que responde a um efeito físico, ou a uma variação neste efeito. Deve ser imune a outros efeitos, evitando distorções de resposta ao efeito que está sendo medido. O elemento de transdução é a parte de um transdutor que transforma a resposta do elemento sensor em um sinal elétrico. Um exemplo, é o termopar, onde uma variação de temperatura cria uma diferença de potencial na junção entre 2 metais diferentes. Aplicações de Transdutores em Temperaturas A medição da temperatura é um dos problemas mais antigos da humanidade, pois ela afeta, diretamente, o meio ambiente e todas as reações físico-químicas da natureza. Por esta razão é que há tanta diversidade de transdutores para medir a temperatura. Os transdutores de temperatura são dispositivos destinados a converter o sinal de um sensor de temperatura em um sinal linear de corrente elétrica. Esta conversão permite que o sinal seja transportado com maior imunidade a ruído, aumentando assim a distância entre o sensor e o indicador ou painel de controle. Qualquer componente eletrônico muda suas características com a temperatura; assim, alguns componentes são projetados para medir temperatura, outros o são para se manterem estáveis com a temperatura.

9 Os estáveis serão empregados em circuitos de controle e interface, e os variáveis, serão os transdutores. Dentre eles: Transdutores Resistivos; Detectores Resistivos de Temperatura (RTD); Termistores;

10 Esquema de Acionamento dos eixos Ponte H

11 Simulado o funcionamento do Circuito no Proteus e feito o esquemático da placa no Ares.

12 Trilhas executadas

13 Fonte +12V/-12V (variável), com tensão fixa de +12/-12V. Placa de Acionamento dos Motores (Ponte H) NI USB 6009 Braço Robótico

14 Braço Robótico

15 Pontos para a referência de programação em malha aberta. Ponto inicial da base. Ponto inicial do Cotovelo.

16 Ponto inicial da Garra. Ponto inicial de inclinação.

17 Sistema Completo.

18 Conclusão Dificuldades: Pela falta de tempo, optamos junto com o professor, pela programação em malha aberta, onde as dificuldades são muito grandes em relação a posição dos eixos do braço robótico, onde foi feita através de tempo. Algumas posições do braço, em determinado eixo, devido ao peso do braço demoravam um pouco mais para fazer o percurso, compensamos esse tempo em alguns eixos e o braço fez exatamente uma trajetória completa em perfeitas condições, a partir da segunda trajetória, o braço já começava a se perder nas posições devido as relações citadas.