Sensor ultrassônico - ultrasonic sensor

Funcionamento

O princípio de funcionamento dos sensores ultra-sônicos está baseado na emissão de uma onda sonora de alta freqüência, e na medição do tempo levado para a recepção do eco produzido quando esta onda se choca com um objeto capaz de refletir o som.

Eles emitem pulsos ultra-sônicos ciclicamente. Quando um objeto reflete estes pulsos, o eco resultante é recebido e convertido em um sinal elétrico.

Figura 01: Principio de funcionamento dos sensores ultrassônicos. Fonte: AUTOMATIZE, 2011.

A detecção do eco incidente, depende de sua intensidade e esta da distância entre o objeto e o sensor ultra-sônico. Os sensores ultra-sônicos funcionam medindo o tempo de propagação do eco. Isto é, o intervalo de tempo medido entre o impulso sonoro emitido e o eco do mesmo.

A construção do sensor faz com que o feixe ultra-sônico seja emitido em forma de um cone (AUTOMATIZE, 2011). 

Referencias


AUTOMATIZE, Automatize - soluções em sensores. Disponível em:<http://www.automatizesensores.com.br/ultrasonicos.html> Acessado em Junho de 2011.

Conceito de sensores e atuadores

Sensores

Sensores são dispositivos que trabalham com medidas de grandezas físicas, como: temperatura, pressão, presença, umidade, intensidade luminosa, entre outros. As grandezas medidas pelos sensores são combinadas a fim de obter informações sobre o meio físico, onde estão presentes. Em geral os sensores atuam transformando partes de uma grandeza física normalmente em um sinal elétrico, que por sua vez pode ser interpretado por certos equipamentos eletrônicos (BORGES & DORES, 2010). Em outras palavras, sensores são componentes eletrônicos que permitem que um equipamento eletrônico possa interagir com o mundo.

Segundo Borges & Dores (2010), os sensores quando operam de forma direta, transformando uma forma de energia em outra são chamados de transdutores. Os sensores onde as operações ocorrem de forma indireta alteram suas propriedades, como a resistência, capacitância ou indutância, sob a ação da grandeza de forma que essa alteração ocorre mais ou menos proporcional.

Podemos citar como exemplo os sensores de luz, mais especificamente o resistor dependente de luz, mais conhecido pela sigla do seu nome em inglês LDR (Light-dependent resistors), segundo Oxer & Blemings (2009), esses sensores variam sua resistência inversamente a quantidade de luz que incide sobre o mesmo, em outras palavras, quando há uma grade quantidade de luz incidindo sobre o sensor, eles têm uma resistência muito baixa o que permitir o fluxo da corrente elétrica, enquanto que quando a pouca luz, apresentam uma resistência elevada, podendo atingir alguns megaohms, evitando assim a passagem corrente.

Figura 01: Sensor LDR.

Atuadores

Um atuador assim como um sensor é um transdutor que transforma uma forma de energia em outra, porem este faz o caminho inverso, ao invés de transformar partes de uma grandeza física em um sinal elétrico, ele transforma um sinal elétrico em uma grandeza física, movimento, magnetismo, calor entre outros.

Além do mais Brugnari & Maestrelli (2010) dizem que atuadores:

[...] atendem a comandos que podem ser manuais ou automáticos, ou

seja, qualquer elemento que realize um comando recebido de outro

dispositivo, com base em uma entrada ou critério a ser seguido [...].

Como exemplo de atuadores temos os relés que segundo Souto (2004), é um dispositivo eletromecânico que funciona com pequenas correntes, mas é capaz de controlar circuitos externos que envolvem correntes elevadas, e é formado basicamente por uma bobina e um conjunto de contatos, como pode ser visto na figura 02.

Figura 08: Esquema de funcionamento dos relés. Fonte: (SOUTO, 2004).

Quando uma corrente circula pela bobina cria um campo magnético que atrai, abrindo ou fechando os contatos, permanecendo assim enquanto houver alimentação de energia na bobina, permitindo assim a passagem ou não, de energia através do relé (SOUTO, 2004).

Referencias

BORGES, L. P.; DORES, R. C., Automação predial sem fio utilizando bacnet/zigbee com foco em economia de energia. 2010, 76f. Trabalho de conclusão de curso - Curso de Graduação em Engenharia de Controle e Automação – UNB, Brasília, 2010.

BRUGNARI, A.; MAESTRELLI, L. H. M., AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL via WEB. 2010, 36f. Trabalho de conclusão de curso - Curso de Graduação em Engenharia de Computação - PUC-PR, Curitiba, 2010.

OXER, J.; BLEMINGS, H. , Practical Arduino - Cool Projects for Open Source Hardware, 1a Edição, Apress , New York, 2009.

SOUTO, W. A., APOSTILA DE COMANDOS ELÉTRICOS, CURSO TÉCNICO DE ELETROMECÂNICA, CEFET-BA. Disponível em: <http://www.eletrodomesticosforum.com/cursos/eletricidade_eletronica/automacao/curso_tecnico_eletromecanica.pdf>. Acesso em Maio de 2011.

Hardware Arduino (parte III)

Comunicação

O Arduino Uno tem uma série de facilidades para se comunicar com um computador, outro Arduino, ou outros microcontroladores. O ATmega328 fornece comunicação serial, UART TTL (5V), que está disponível nos pinos digitais 0 (RX) e 1 (TX). Um ATmega8U2 na placa canaliza as comunicação serial através da USB e aparece como uma porta COM virtual para o software no computador. O software Arduino inclui um monitor serial que permite que dados simples de texto possam ser enviado a e da placa Arduino.

A biblioteca SoftwareSerial permite a comunicação serial em qualquer um dos pinos de digital do Arduino Uno.

O ATmega328 também suporta I²C (TWI) e comunicação SPI. O software Arduino inclui a biblioteca Wire para simplificar a utilização do bus I²C. Para a comunicação SPI, usa-se a biblioteca de SPI, (Herrador, 2009; Arduino, 2011).

Programação

De acordo com (Arduino, 2011) o Arduino Uno pode ser programado com o software do Arduino. Para programadores que estão aprendendo a usar a placar Arduino existem uma seria de tutoriais disponíveis no site dos desenvolvedores.

O ATmega328 no Arduino Uno vem pré programado com um bootloader3, que permite que você envie novos códigos a placa sem a utilização de um programador de hardware externo. Ele se comunica o protocolo original STK500.

O usuário também pode ignorar o bootloader e programar o microcontrolador através do ICSP (In-Circuit Serial Programming).

Reset Automático (Software)

De acordo com (Arduino, 2011) ao invés de requerer uma pulsação física do botão reset antes de um upload (enviar um novo programa a placa), o Arduino Uno é projetado de uma maneira que permite que ele seja resetado pelo software rodando em um computador conectado. Uma das linhas de hardware de controle de fluxo (DTR) da ATmega8U2 está ligado à linha de reset do ATmega328 através de um capacitor de 100 nF. Quando esta linha tem o valor (LOW), a linha de reset cai o tempo suficiente para resetar o chip. O software Arduino usa esse recurso para permitir que o usuário envie o código, apenas pressionando o botão de upload no software Arduino.

O Arduino Uno tem um poli fusível reajustável que protege as portas USB do seu computador de cortes e sobrecorrentes. Embora a maioria dos computadores fornecem sua própria proteção interna, o fusível fornece uma camada de proteção extra. Se mais de 500 mA é aplicado à porta USB, o fusível irá quebrar automaticamente a conexão até que a sobrecarga ou curto sejam eliminados  (Herrador, 2009; Arduino, 2011).

Características físicas

O comprimento e a largura máxima do Uno PCB são 2,7 e 2,1 polegadas, respectivamente, com o conector USB e conector de alimentação que ultrapasse a dimensão anterior. Quatro furos permitem que a placa seja conectada a uma superfície ou em um estojo (Herrador, 2009; Arduino, 2011).

REFERÊNCIAS

Arduíno – Homepage. Disponível em: <http://www.arduino.cc/> Acesso em março de 2011.

HERRADOR, R. E., Guía de Usuario de Arduíno, 2009. Disponível em: <http://www.uco.es/aulasoftwarelibre/wp-content/uploads/2010/05/Arduino_user_manual_es.pdf> Acesso em março de 2011.