Prof. Edval Rodrigues de Viveiros - Disciplina Automação Industrial Engenharia Mecânica 8 o termo 2016 Lista de Automação Industrial 1. Observe os comandos em C++ do Arduino, mostrados abaixo, que foram desenvolvidos para automação de algum dispositivo (por exemplo, um sinalizador de segurança), utilizando-se um sensor ultrassônico do tipo HCSR-04, tendo diodos LED como indicadores. Explique qual o significado dos comandos: a) int vermelho = 4; b) Ultrasonic ultrasonic(7,6); c) digitalwrite(vermelho, LOW); d) Serial.println(" Centimetros"), respectivamente: 2. Um projeto bem simples que utiliza um sensor do tipo L.D.R, pode ser descrito na programação abaixo, realizada com Arduino. Sobre as três linhas que estão destacadas com uma caixa retangular, é INCORRETO afirmar que: int LED = 8; int LDR = A0; int entrada = 0; void setup() { Serial.begin(9600); pinmode(ldr, INPUT); pinmode(led, OUTPUT); } void loop() { entrada = analogread(ldr); Serial.println(entrada); if (entrada < 100) digitalwrite(led, HIGH); else digitalwrite(led, LOW); if (entrada < 100) delay(1000);
a) O comando int LED = 8 significa atribuição de variável para o pino digital 8; o comando int LDR = A0 significa atribuição de variável para o pino digital A0; o comando pinmode(ldr, INPUT); significa que o LDR é um elemento de entrada; b) O comando int LED = 8 significa atribuição de variável para o pino digital 8; o comando int LDR = A0 significa atribuição de variável para o pino analógico A0; o comando pinmode(ldr, INPUT); significa que o LDR é um elemento de entrada; c) O comando int LED = 8 significa atribuição de variável para o pino digital 8, que também poderia estar conectado em outra porta lógica; o comando int LDR = A0 significa atribuição de variável para o pino analógico A0, podendo também estar conectado em outra porta analógica; o comando pinmode(ldr, INPUT); significa que o LDR é um elemento de entrada; d) O comando int LED = 8 significa atribuição de variável para o pino digital 8; o comando int LDR = A0 significa atribuição de variável para o pino analógico A0, localizado no barramento inferior, do lado direito da placa do Arduino; o comando pinmode(ldr, INPUT); significa que o LDR é um elemento de entrada, indicado pela presença do comando INPUT, caso fosse um elemento de saída, teríamos o comando OUTPUT. 3. Um Engenheiro Mecânico, altamente especializado na temática sensores, discutia com seu colega, um Engenheiro Mecatrônico. Algumas afirmativas foram feita por ambos, que são transcritas abaixo. I Um sensor indutivo opera fisicamente segundo a segunda equação de Maxwell, que é a Lei da Indução de Faraday. II O sensor denominado genericamente de L.D.R. (light dependent resistor), funciona fisicamente pelo efeito físico denominado Efeito Fotoelétrico, explicado cientificamente por Albert Einstein, no início da década de 1920. III Sensores ópticos difusos utilizam LASER, e possuem a característica de poderem detectar objetos opacos. Já os sensores ópticos reflexivos são mais indicados para objetos com área reflexiva. IV Um sensor indutivo trabalha segundo a Lei da Indução de Faraday, que em sua forma diferencial é descrita como E=-ΔΦ/Δt, que significa que a variação do fluxo magnético no tempo produz uma tensão induzida (força eletromotriz induzida). Portanto, sobre estas afirmações, é correto dizer que: a) Somente a afirmação IV está correta; b) Somente a afirmação I está correta; c) Somente a afirmação I está incorreta; d) As afirmações II e III estão absolutamente incorretas.
4. O sensor ultrassônico HCSR-04 é bastante utilizado em projetos de automação e robótica, por suas características técnicas relativamente eficientes e eficazes, e também pela excelente relação custo-benefício. Sobre sua operação, responda às questões abaixo: a) Qual o significado do pino Trigger ; b) Qual o significado do pino Echo ; c) Como funciona a biblioteca deste sensor, que é utilizada para se calcular a distância de um objeto ao mesmo. 5. Nas figuras abaixo são mostrados comandos para o CLP WEG Clic 02. Estes comandos são, respectivamente. a) Contato de selo; Lógica AND, Lógica OR, Lógica AND. b) Lógica AND, Lógica OR, Lógica AND, Contato de selo; c) Contato de selo, FLIPFLOP, Lógica OR, Lógica AND; d) Contato de selo, FLIPFLOP, Lógica AND, Lógica OR. 6. Elastômeros dielétricos, polímeros dielétricos, polímeros eletroativos são exemplos de uma classe de dispositivos utilizados atualmente em robótica e aplicações em automação industrial. Sobre tais dispositivos, podemos afirmar que está CORRETO, APENAS uma das alternativas abaixo.
a) funcionam com efeito piezo-elétrico, onde uma onda mecânica é convertida em sinal elétrico; b) funcionam com efeito fotoelétrico, onde a luz é convertida em corrente elétrica; c) funcionam com efeito de válvula de spin, comutando sinais elétricos ou bits do tipo 0 (desligado, LOW) ou 1) (ligado, HIGH); d) operam a partir da aplicação de uma alta voltagem (em torno de 10KV), comprimindo e expandindo seu comprimento. 7. Selecione, na sequencia seguinte, a classificação técnica correta para cada um dos dispositivos: motor de corrente alternada, elastômero dielétrico, L.D.R., músculo pneumático, efeito fotoelétrico. a) explica o funcionamento do L.D.R.; atuador, atuador, sensor, atuador; b) atuador, atuador, sensor de resistência, atuador, explica o funcionamento do L.D.R.; c) atuador, atuador, sensor fotossensível, atuador, explica o funcionamento do L.D.R.; d) atuador, sensor eletroativo, sensor fotossensível, sensor fotossensível, explica o funcionamento do L.D.R. 8. Num CLP da marca WEG modelo Clic 02 temos os seguintes elementos de programação, indicados por letras: I, Q, M, N, X. a) Descreva o que significa cada um deles. b) Qual a diferença entre um elemento M e um elemento N; c) Descreva os dois principais modos de operação do dispositivo I, pensando-se num elemento de comutação de sinal elétrico. 9. Escreva em diagrama do tipo LADDER, o acionamento de uma lâmpada, utilizando-se um SELO. 10. Pretende-se utilizar três chaves normalmente abertas (botoeiras) DIFERENTES para acionar uma única lâmpada. Faça este diagrama na linguagem LADDER. 11. Descreva o que pode ser a programação LADDER abaixo, explicando necessariamente os comandos N01, Q01, Q02.
12. Na programação do Arduino e na programação em linguagem Ladder do CLP Clic 02, podemos dizer que duas funções são absolutamente iguais. Estas funções são: a) Comando INT no Arduino; Comando I, X ou Q no CLP; b) Comando printmode (atributo, atributo) no Arduino; Comando I, X ou Q no CLP; c) Comando digitalwrite (atributo, atributo) no Arduino; Comando M, N no CLP; d) Função Verificar (compilar) no Arduino; função Ler no CLP. 13. No sketch do Arduino (painel para escrita da programação), temos dois comandos que sempre são carregados automaticamente quando a programação ainda está em branco. Estes comandos são, respectivamente: a) Serial.begin(atributo); if (atributo); b) pinmode (atributo); delay (tempo); c) pinmode (atributo); serial.begin(atributo); d) void setup(){; void loop() {. 13. Utilize os dispositivos abaixo para construir um circuito que acenderá três LEDS diferentes (cores vermelha, amarela e verde) para serem acionados de acordo com respectivas distâncias. OBSERVAÇÃO: SOMENTE SERÁ CONSIDERADO CORRETO SE FOR OBEDECIDA AS POLARIDADES DOS COMPONENTES ELETRÔNICOS UTILIZADOS.
ATENÇÃO: No sensor acima, os terminais ou pinos, de acordo com a figura, são, nesta ordem: Vcc, Trig, Echo, GND. 14. Hugh Herr, físico e pesquisador do MIT (Masachusetts Institute of Technology) desenvolve próteses para membros inferiores levando em consideração as propriedades mecânicas da perna e ou coxa saudáveis do paciente amputado, para projetar o socket e perna biônica para o indivíduo. Para isto, vários métodos são utilizados para se obter maior performance dos materiais utilizadas. Algumas destas técnicas são: a) Impedância variável, fmri (functional Magnetic Ressonance Imaging), método de elementos finitos; b) Impedância variável, raios X; c) Magnetismo variável, fmri (functional Magnetic Ressonance Imaging), método de elementos finitos; d) Relutância variável, fmri (functional Magnetic Ressonance Imaging), método de elementos finitos. 15. Na Engenharia Mecânica relacionada com automação, o desenvolvimento de próteses para membros inferiores ou superiores, bem como exoesqueletos, é uma área muito promissora (tecnicamente e financeiramente), já que é um mercado em plena ascensão. Para o controle e automação de uma prótese de membros inferiores (pé, perna e coxa, respectivamente), o Engenheiro Mecânico deve executar um projeto levando-se em consideração os seguintes elementos: a) Sistemas de malha aberta, utilizando Lógica Fuzzi, Algoritmos Genéticos e Programação Python; b) Sistemas de malha fechada, utilizando apenas e tão somente Algoritmos Bees (bees algorithm), que se fundamenta na dinâmica de movimento das abelhas; c) Método de Dinâmica Inversa, obtendo-se as equações do movimento (estudo da Cinemetria, da Antropometria e da Dinamometria); d) Método da Dinâmica Inversa, que utiliza essencialmente malhas do tipo aberta, para diminuir o tempo de resposta da prótese e comandos elétricos e mecânicos (tempo de delay).