Apostila Automação Industrial Marcelo Coelho

8/3/2019 Apostila Automao Industrial Marcelo Coelho

1/173

UNED DE CUBATO

APOSTILA DE

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM AUTOMAO ECONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS CONTNUOS

1o MDULO

MONTAGEM:PROFESSOR MARCELO S. COELHO

Trabalho elaborado, a partir do contedo do livro Mecnica Automao do Telecurso2000 profissionalizante, 1996 do SENAI.

Reviso 1.0 ABRIL/2007


2/173


3/173

Introduo a Automao

SUMRIO

INTRODUO A AUTOMAO....................................................................................................5ELETRICIDADE - AUTOMAO.................................................................................................14

ELETRICIDADEACIONAMENTO DE MOTORES.....................................................................21ATUADORES E VLVULAS........................................................................................................32CIRCUITOS PNEUMTICOS E HIDRALICOS.........................................................................42SENSORIAMENTO......................................................................................................................50ELETRNICA - CIRCUITOS ESPECIAIS ...................................................................................69MICROCOMPUTADORES...........................................................................................................79EVOLUO DOS MICROCOMPUTADORES.............................................................................88CONTROLADORES LGICOS PROGRAMVEIS.....................................................................95SOFTWARE...............................................................................................................................107CAD............................................................................................................................................116COMPUTADOR, PROJETO E MANUFATURA.........................................................................120MQUINAS CNC........................................................................................................................128ROBS INDUSTRIAIS...............................................................................................................140SISTEMAS FLEXVEIS DE MANUFATURA..............................................................................150TECNOLOGIA DO FUTURO .....................................................................................................160ENGENHARIA SIMULTNEA....................................................................................................169


4/173


5/173

Introduo a Automao

5

INTRODUO A AUTOMAO

Automao um sistema de equipamentos eletrnicos e/ou mecnicos que controlam

seu prprio funcionamento, quase sem a interveno do homem.

Automao diferente de mecanizao. A mecanizao consiste simplesmente no uso

de mquinas para realizar um trabalho, substituindo assim o esforo fsico do homem.

J a automao possibilita fazer um trabalho por meio de mquinas controladas

automaticamente, capazes de se regularem sozinhas.

Desenvolvimento da automao

As primeiras iniciativas do homem para mecanizar atividades manuais ocorreram na

pr-histria. Invenes como a roda, o moinho movido por vento ou fora animal e as

rodas dgua demonstram a criatividade do homem para poupar esforo.

Porm, a automao s ganhou destaque na sociedade quando o sistema de

produo agrrio e artesanal transformou-se em industrial, a partir da segunda metade

do sculo XVIII, inicialmente na Inglaterra.

Os sistemas inteiramente automticos surgiram no incio do sculo XX. Entretanto,

bem antes disso foram inventados dispositivos simples e semi-automticos.

Devido necessidade de aumentar a produo e a produtividade, surgiu uma srie de

inovaes tecnolgicas:

mquinas modernas, capazes de produzir com maior preciso e rapidez em

relao ao trabalho feito mo;

utilizao de fontes alternativas de energia, como o vapor, inicialmente aplicado a

mquinas em substituio s energias hidrulica e muscular.

Por volta de 1788, James Watt desenvolveu um mecanismo de regulagem do fluxo de

vapor em mquinas. Isto pode ser considerado um dos primeiros sistemas de controle

com realimentao. O regulador consistia num eixo vertical com dois braos prximos

ao topo, tendo em cada extremidade uma bola pesada. Com isso, a mquina

funcionava de modo a se regular sozinha, automaticamente, por meio de um lao de

realimentao.


6/173

Introduo a Automao

6

A partir de 1870, tambm a energia eltrica passou a ser utilizada e a estimular

indstrias como a do ao, a qumica e a de mquinas-ferramenta. O setor de

transportes progrediu bastante graas expanso das estradas de ferro e indstria

naval.

No sculo XX, a tecnologia da automao passou a contar com computadores,

servomecanismos e controladores programveis.

Os computadores so o alicerce de toda a tecnologia da automao contempornea.

Encontramos exemplos de sua aplicao praticamente em todas as reas do

conhecimento e da atividade humana.

Por exemplo, ao entrarmos num banco para retirar um simples extrato somos

obrigados a interagir com um computador. Passamos o carto magntico, informamos

nossa senha e em poucos segundos obtemos a movimentao bancria impressa.

A origem do computador est relacionada necessidade de automatizar clculos,

evidenciada inicialmente no uso de bacos pelos babilnios, entre 2000 e 3000 a.C.

O marco seguinte foi a inveno da rgua de clculo e, posteriormente, da mquina

aritmtica, que efetuava somas e subtraes por transmisses de engrenagens.


7/173

Introduo a Automao

7

George Boole desenvolveu a lgebra booleana, que contm os princpios binrios,

posteriormente aplicados s operaes internas de computadores.

Em 1880, Herman Hollerith criou um novo mtodo, baseado na utilizao de cartes

perfurados, para automatizar algumas tarefas de tabulao do censo norte-americano.

Os resultados do censo, que antes demoravam mais de dez anos para serem

tabulados, foram obtidos em apenas seis semanas! O xito intensificou o uso desta

mquina que, por sua vez, norteou a criao da mquina IBM, bastante parecida com o

computador.

Em 1946, foi desenvolvido o primeiro computador de grande porte, completamente

eletrnico. O Eniac, como foi chamado, ocupava mais de 180 m e pesava 30

toneladas. Funcionava com vlvulas e rels que consumiam 150.000 watts de potnciapara realizar cerca de 5.000 clculos aritmticos por segundo. Esta inveno

caracterizou o que seria a primeira gerao de computadores, que utilizava

tecnologia de vlvulas eletrnicas.

A segunda gerao de computadores marcada pelo uso de transistores (1952). Estes

componentes no precisam se aquecer para funcionar, consomem menos energia e

so mais confiveis. Seu tamanho era cem vezes menor que o de uma vlvula,

permitindo que os computadores ocupassem muito menos espao.

Com o desenvolvimento tecnolgico, foi possvel colocar milhares de transistores numa

pastilha de silcio de 1 cm, o que resultou no circuito integrado (CI). Os CIs deram

origem terceira gerao de computadores, com reduo significativa de tamanho e

aumento da capacidade de processamento.

Em 1975, surgiram os circuitos integrados em escala muito grande (VLSI). Os

chamados chips constituram a quarta gerao de computadores. Foram ento

criados os computadores pessoais, de tamanho reduzido e baixo custo de fabricao.

Para se ter idia do nvel de desenvolvimento desses computadores nos ltimos

quarenta anos, enquanto o Eniac fazia apenas 5 mil clculos por segundo, um chip

atual faz 50 milhes de clculos no mesmo tempo.

Voltando a 1948, o americano John T. Parsons desenvolveu um mtodo de emprego

de cartes perfurados com informaes para controlar os movimentos de uma

mquina-ferramenta.


8/173

Introduo a Automao

8

Demonstrado o invento, a Fora Area patrocinou uma srie de projetos de pesquisa,

coordenados pelo laboratrio de servomecanismos do Instituto Tecnolgico de

Massachusetts (MIT). Poucos anos depois, o MIT desenvolveu um prottipo de uma

fresadora com trs eixos dotados de servomecanismos de posio.

A partir desta poca, fabricantes de mquinas-ferramenta comearam a desenvolver

projetos particulares.

Essa atividade deu origem ao comando numrico, que implementou uma forma

programvel de automao com processo controlado por nmeros, letras ou smbolos.

Com esse equipamento, o MIT desenvolveu uma linguagem de programao queauxilia a entrada de comandos de trajetrias de ferramentas na mquina. Trata-se da

linguagem APT (do ingls,Automatically Programmed Tools, ou Ferramentas

Programadas Automaticamente).

Os robs (do tcheco robota, que significa escravo, trabalho forado) substituram a

mo-de-obra no transporte de materiais e em atividades perigosas. O rob

programvel foi projetado em 1954 pelo americano George Devol, que mais tarde

fundou a fbrica de robs Unimation. Poucos anos depois, a GM instalou robs em sualinha de produo para soldagem de carrocerias.

Ainda nos anos 50, surge a idia da computao grfica interativa: forma de entrada

de dados por meio de smbolos grficos com respostas em tempo real. O MIT produziu

figuras simples por meio da interface de tubo de raios catdicos (idntico ao tubo de

imagem de um televisor) com um computador. Em 1959, a GM comeou a explorar a

computao grfica.

A dcada de 1960 foi o perodo mais crtico das pesquisas na rea de computao

grfica interativa. Na poca, o grande passo da pesquisa foi o desenvolvimento do

sistema sketchpad, que tornou possvel criar desenhos e alteraes de objetos de

maneira interativa, num tubo de raios catdicos.

No incio dos anos 60, o termo CAD (do ingls Computer Aided Design ou Projeto

Auxiliado por Computador) comeou a ser utilizado para indicar os sistemas grficos

orientados para projetos.


9/173

Introduo a Automao

9

Nos anos 70, as pesquisas desenvolvidas na dcada anterior comearam a dar frutos.

Setores governamentais e industriais passaram a reconhecer a importncia da

computao grfica como forma de aumentar a produtividade.

Na dcada de 1980, as pesquisas visaram integrao e/ou automatizao dos

diversos elementos de projeto e manufatura com o objetivo de criar a fbrica do futuro.

O foco das pesquisas foi expandir os sistemas CAD/CAM (Projeto e Manufatura

Auxiliados por Computador). Desenvolveu-se tambm o modelamento geomtrico

tridimensional com mais aplicaes de engenharia (CAE Engenharia Auxiliada por

Computador). Alguns exemplos dessas aplicaes so a anlise e simulao de

mecanismos, o projeto e anlise de injeo de moldes e a aplicao do mtodo dos

elementos finitos.

Hoje, os conceitos de integrao total do ambiente produtivo com o uso dos sistemas

de comunicao de dados e novas tcnicas de gerenciamento esto se disseminando

rapidamente. O CIM (Manufatura Integrada por Computador) j uma realidade.

Componentes da automao

A maioria dos sistemas modernos de automao, como os utilizados nas indstrias

automobilstica e petroqumica e nos supermercados, extremamente complexa erequer muitos ciclos de realimentao.

Cada sistema de automao compe-se de cinco elementos:

acionamento: prov o sistema de energia para atingir determinado objetivo. o

caso dos motores eltricos, pistes hidrulicos etc.;

sensoriamento: mede o desempenho do sistema de automao ou uma

propriedade particular de algum de seus componentes. Exemplos: termopares para

medio de temperatura e encoders para medio de velocidade;

controle: utiliza a informao dos sensores para regular o acionamento. Por

exemplo, para manter o nvel de gua num reservatrio, usamos um controlador de

fluxo que abre ou fecha uma vlvula, de acordo com o consumo. Mesmo um rob

requer um controlador, para acionar o motor eltrico que o movimenta;

comparadorou elemento de deciso: compara os valores medidos com valores

preestabelecidos e toma a deciso de quando atuar no sistema. Como exemplos,

podemos citar os termostatos e os programas de computadores;

programas: contm informaes de processo e permitem controlar as interaes

entre os diversos componentes.


10/173

Introduo a Automao

10

Programas: tambm chamados softwares, so conjuntos de instrues lgicas,

seqencialmente organizadas. Indicam ao controlador ou ao computador o que fazer.

Classificao

A automao pode ser classificada de acordo com suas diversas reas de aplicao.

Por exemplo: automao bancria, comercial, industrial, agrcola, de comunicaes,

transportes. A automao industrial pode ser desdobrada em automao de

planejamento, de projeto, de produo. Essa automao pode ser classificada tambm

quanto ao grau de flexibilidade.

A flexibilidade de um sistema de automao depende do tipo e da quantidade do

produto desejado. Isto significa que quanto mais variados forem os produtos e menor a

sua quantidade, mais flexvel ser o sistema de automao.

O quadro a seguir apresenta uma classificao de tipos de processo e de produo e

respectivos sistemas de produo.

Categoria Descrio

Processo de fluxo contnuo Sistema de produo contnua de grandes quantidades deproduto, normalmente p ou lquido. Exemplo: refinarias eindstrias qumicas.

Produo em massa (seriada) Sistema de produo de um produto com pouca variao.Exemplo: automveis e eletrodomsticos.

Produo em lotes Sistema de produo de uma quantidade mdia de um produtoque pode ser repetido periodicamente. Exemplo: livros e roupas.

Produo individualizada(ferramentaria)

Sistema de produo freqente de cada tipo de produto, empouca quantidade. Exemplo: prottipos, ferramentas edispositivos.


11/173

Introduo a Automao

11

Aplicaes da automao

Para fixar os conceitos at aqui explicados, damos a seguir o exemplo de um sistema

automtico de controle de fluxo de pessoas em academias de ginstica.

Este sistema tem um leitor ptico laser e um computador digital de alto desempenho.

Quando um associado quer utilizar a academia, passa um carto pessoal, com um

cdigo de barras, pelo leitor ptico (elemento sensor). O dado de entrada convertido

em sinais eltricos e enviado ao computador. O cliente identificado (programa). Caso

sua situao esteja em ordem (pagamento de mensalidades, exame mdico etc.), o

computador envia um sinal para liberao da catraca (elemento de acionamento) e em

seguida registra a ocorrncia num banco de dados, para consultas posteriores.

Outras aplicaes

O desenvolvimento de elementos sensores cada vez mais poderosos e o baixo custo

do hardware computacional vm possibilitando aplicar a automao numa vasta gama

de equipamentos e sistemas. Por exemplo:

Produtos de consumo

Eletroeletrnicos, como videocassetes, televisores e microcomputadores.

Carros com sistemas de injeo microprocessada, que aumentam o desempenho ereduzem o consumo de combustvel.

Indstrias mecnicas

Robs controlados por computador.

CAD/CAM, que integra ambientes de projeto e manufatura.

CNC.

Bancos

Caixas automticos.

Comunicaes

Chaveamento de chamadas telefnicas.

Comunicaes via satlite.

Telefonia celular.

Correios.


12/173

Introduo a Automao

12

Transportes

Controle de trfego de veculos.

Sistemas de radar.

Pilotos automticos.

Sistemas automticos de segurana.

Medicina

Diagnstico e exames.

O impacto da automao na sociedade

O processo de automao em diversos setores da atividade humana trouxe uma srie

de benefcios sociedade.

A automao geralmente reduz custos e aumenta a produtividade do trabalho. Este

aumento possibilita mais tempo livre e melhor salrio para a maioria dos trabalhadores.

Alm disso, a automao pode livrar os trabalhadores de atividades montonas,

repetitivas ou mesmo perigosas. O esquadro antibomba da polcia americana, por

exemplo, dispe de robs para detectar e desarmar bombas e reduzir riscos de

acidentes com exploses inesperadas.

Apesar dos benefcios, o aumento da automao vem causando tambm srios

problemas para os trabalhadores:

aumento do nvel de desemprego, principalmente nas reas em que atuam

profissionais de baixo nvel de qualificao;

a experincia de um trabalhador se torna rapidamente obsoleta;

muitos empregos que eram importantes esto se extinguindo: o que vem

ocorrendo com as telefonistas, perfeitamente substituveis por centrais de telefonia

automticas;

aumento das ausncias no trabalho, falta de coleguismo, alcoolismo ou consumo

de drogas, que alteram o comportamento dos indivduos no ambiente de trabalho.

De certa forma, esse processo de alienao deriva do sentimento de submisso do

trabalhador mquina, da falta de desafios.

Esses problemas, no entanto, podem ser solucionados com programas contnuos de

aprendizagem e reciclagem de trabalhadores para novas funes. Alm disso, as

indstrias de computadores, mquinas automatizadas e servios vm criando um


13/173

Introduo a Automao

13

nmero de empregos igual ou superior queles que foram eliminados no setor

produtivo.

ExercciosMarque com X a resposta correta.

1. A automao permite substituir a mo-de-obra humana por:

a. ( ) mquinas;

b. ( ) animais;

c. ( ) energia;

d. ( ) escravos.

2. Um dos motivos que levam as empresas a automatizarem seus processos :

a. ( ) reduzir a qualidade;

b. ( ) aumentar os custos de operao;

c. ( ) reduzir a produtividade;

d. ( ) satisfazer o cliente.

A sigla CAD significa:

( ) desempenho auxiliado por computador;( ) projeto auxiliado por computador;

( ) manufatura auxiliada por computador;

( ) desenho auxiliado pela prancheta.

3. A primeira tecnologia utilizada na construo de computadores foi:

a. ( ) inversores;

b. ( ) circuitos integrados;

c. ( ) vlvulas;d. ( ) transistores.


14/173

Introduo a Automao

14

ELETRICIDADE - AUTOMAO

Eletricidade uma manifestao de uma forma de energia associada a cargas

eltricas, paradas ou em movimento. O que possui cargas eltricas so os eltrons,partculas minsculas que giram em volta do ncleo dos tomos que formam as

substncias. A figura a seguir representa um tomo de hidrognio.

Representao do tomo de hidrognio

Ocorre que certos materiais perdem cargas eltricas quando atritados com outros (ou,

dependendo do material atritado, ganham cargas eltricas em vez de perd-las).

Quando ganham, dizemos que ficam carregados negativamente, pois convencionou-se

dizer que os eltrons possuem cargas negativas. Quando perdem eltrons, ficam

carregados positivamente. Estando eletricamente carregado, o material capaz de

atrair corpos eletricamente neutros e cargas com sinais opostos.

Este fato pode ser verificado facilmente. Por exemplo, um pente depois de ser atritado

vrias vezes contra o cabelo atrai pedaos pequenos de papel picado.

Esta forma de eletricidade chama-se eletrosttica.

Tenso, corrente e resistncia eltrica

No ano 1.800, o italiano Alessandro Volta inventou a pilha eltrica. Ele observou que

dois metais diferentes, em contato com as pernas de uma r morta, fizeram a perna da

r se movimentar. Volta concluiu acertadamente que o movimento da perna da r

devia-se passagem de eltrons, a que ele denominou corrente eltrica.


15/173

Introduo a Automao

15

Mais tarde, Volta descobriu que os eltrons se movimentavam de um metal para outro,

atravs da perna da r, impulsionados por uma diferena de cargas eltricas entre os

metais. Essa diferena, capaz de provocar o movimento ordenado dos eltrons de um

metal para outro, chamada hoje de tenso eltrica ou diferena de potencial eltrico.

A unidade de medida de tenso eltrica o volt, em homenagem a Alessandro Volta.

Tenso eltrica: diferena de potencial eltrico entre dois pontos, capaz de gerar

movimento ordenado dos eltrons entre um ponto e outro.

A pilha de Volta, ou pilha voltaica, ou qualquer gerador de tenso eltrica so capazes

de manter entre seus plos uma diferena de potencial. H o plo positivo, que tem

menos eltrons e o negativo, que tem mais eltrons.

Um material condutor (como o fio de cobre, no qual os eltrons se movimentam de um

tomo a outro com mais facilidade) quando ligado entre os dois plos do gerador

permite a passagem de corrente eltrica no sentido do negativo para o positivo. O corpo

que tem menos eltrons tende a atrair os eltrons do corpo que tem mais.

Pilha gerando corrente em um condutor

As figuras representam um circuito eltrico. Qualquer caminho fechado por onde possa

passar a corrente eltrica forma um circuito eltrico. O circuito tambm pode ser

desenhado com smbolos:


16/173

Introduo a Automao

16

Pilha gerando corrente em um condutor com a pilha substituda pelo smbolo

A corrente eltrica provocada por uma pilha chamada corrente contnua, poissempre percorre o circuito no mesmo sentido. Assim tambm a corrente gerada

pelas baterias dos automveis.

Corrente contnua: movimento ordenado de cargas eltricas, sempre no mesmo

sentido, do plo negativo de uma fonte para o plo positivo. Sua unidade de medida

o ampre.

As mquinas utilizadas na automao necessitam de corrente contnua paramovimentar certos tipos de motores e grande parte dos componentes eletrnicos.

Em 1831, Michael Faraday observou que ms em movimento dentro de circuitos

fechados do origem corrente eltrica.

Movimento de im gerando corrente


17/173

Introduo a Automao

17

Outra coisa que Faraday percebeu, usando instrumentos sensveis ao movimento dos

eltrons, foi que, afastando-se o m do circuito, o sentido da corrente mudava. Assim,

com movimentos de aproximao e afastamento do m, produziu-se pela primeira vez

uma corrente eltrica que mudava de sentido. Isto recebeu o nome de corrente

alternada.

Corrente alternada: movimento ordenado de cargas eltricas, porm com sentido que

muda de um instante para outro. A freqncia com que a corrente alternada muda de

sentido depende do tipo de gerador utilizado.

As usinas geradoras de energia eltrica produzem tenso e corrente alternadas. O

smbolo de um gerador de tenso alternada mostrado na figura abaixo.

Este o tipo de tenso que encontramos nas tomadas de nossas residncias e

fbricas

Observe que no existe definio de qual seja o plo positivo ou negativo. O que de

fato ocorre que a polaridade da tenso alternada se inverte vrias vezes a cada

segundo. No Brasil, graas velocidade com que giram as turbinas das nossas

hidreltricas, a polaridade da tenso alternada se inverte 60 vezes a cada segundo.


18/173

Introduo a Automao

18

As mquinas que necessitam de corrente contnua devem possuir um dispositivo capaz

de converter a tenso alternada recebida da rede eltrica para a tenso contnuanecessria, num esquema como o da figura a seguir.

Converso de tenso alternada para contnua em mquinas de corrente contnua

Para distribuir a eletricidade, foram inicialmente utilizados condutores de ferro, depois

substitudos pelos de cobre, melhor condutor eltrico.

Eltrons em movimento chocam-se com os tomos do material condutor. Isto dificulta a

corrente eltrica. A esta oposio passagem de corrente eltrica d-se o nome de

resistncia eltrica, e seu smbolo mostrado na figura a seguir. Sua unidade de

medida o ohm.


19/173

Introduo a Automao

19

Smbolo da resistncia eltrica

Potncia eltrica

A eletricidade, convertida em outra forma de energia, pode ser utilizada em diversas

situaes comuns. o caso, por exemplo, da resistncia de um chuveiro, que aquece

a gua que passa pela resistncia eltrica. Dizemos que o chuveiro converte energia

eltrica em energia trmica.

Os motores eltricos, quando recebem tenso, giram seu eixo. Dizemos que os

motores convertem energia eltrica em energia mecnica, possibilitando que outros

corpos sejam movimentados por meio do giro de seu eixo.

Os gases das lmpadas fluorescentes emitem luz ao serem percorridos pela corrente

eltrica. Dizemos que as lmpadas convertem energia eltrica em energia luminosa.

Voc mesmo capaz de observar vrias situaes em que a energia eltrica convertida em outra forma de energia, a fim de gerar alguma coisa til sociedade.

A quantidade de energia que um sistema eltrico capaz de fornecer depende da

tenso e da corrente do sistema eltrico. Mais precisamente, chamamos de potncia

eltrica, cujo smbolo a letra P, a capacidade de fornecimento de energia num certo

intervalo de tempo.

A unidade de medida da potncia eltrica o watt, em homenagem ao inventor demotores, o escocs James Watt (1736-1819).

Potncia eltrica: capacidade de fornecimento de energia eltrica num intervalo de

tempo. Para o sistema que recebe a energia eltrica e a converte em outra forma de

energia, a potncia eltrica representa a capacidade de absoro e converso de

energia num dado intervalo de tempo.

Problemas energticos atuais


20/173

Introduo a Automao

20

Atualmente, o desenvolvimento de qualquer nao est associado produo de

energia eltrica. As naes andam preocupadas com o elevado consumo de energia

eltrica. A construo de usinas hidreltricas, principal fonte de energia eltrica em

diversos pases, como o Brasil, requer altos investimentos. As obras de uma usina,

alm de caras, produzem alteraes irreversveis no meio ambiente, tais como

mudana no curso de rios, inundao de florestas, mudanas climticas e

desapropriaes. Por isso, economizar energia um dever de todo cidado. E ns

podemos fazer isso em casa e na fbrica.Em casa, ligando apenas o necessrio, nas

horas certas. Ligar apenas e somente o necessrio um hbito que podemos levar

para o trabalho.Nas fbricas, os tcnicos j se preocupam em especificar mquinas

que sejam mais eficientes, isto , que executem mais trabalho com menor consumo de

energia.

Exerccios

Marque com X a resposta correta.

1. Eletricidade uma manifestao de uma forma de energia associada ao

movimento ordenado dos:

a. ( ) planetas;

b. ( ) eltrons;

c. ( ) prtons;

d. ( ) ncleos atmicos.

2. O plo negativo de uma fonte de tenso eltrica assim chamado porque,

comparado ao seu plo positivo, ele possui:

a. ( ) menos eltrons;

b. ( ) a mesma quantidade de eltrons;

c. ( ) mais eltrons;

d. ( ) mais corrente.

3. Em um circuito eltrico, a corrente contnua quando os eltrons movimentam-se

sempre:

a. ( ) no mesmo sentido;

b. ( ) mudando de sentido;

c. ( ) da direita para a esquerda;

d. ( ) em estrutura cristalina.


21/173

Introduo a Automao

21

Associe a primeira coluna segunda coluna:

a. Tenso eltrica

b. Corrente eltrica

c. Resistncia eltrica

d. Potncia eltrica

1. ( ) Oposio passagem de corrente eltrica.

2. ( ) Diferena de potencial eltrico capaz de

gerar corrente eltrica.

3. ( ) Energia eltrica desenvolvida num intervalo

de tempo.

4. ( ) Movimento ordenado dos eltrons.

ELETRICIDADEACIONAMENTO DE

MOTORESO funcionamento dos motores se baseia num princpio fsico relativo ao campo

magntico gerado ao redor de um condutor quando percorrido por uma corrente

eltrica.

Campos magnticos de mesma polaridade se repelem e campos magnticos de

polaridade diferente se atraem.


22/173

Introduo a Automao

22

A finalidade de um motor eltrico gerar movimento. Assim, sua construo deve

prever peas mveis que se movimentem de acordo com o campo magntico gerado

pela corrente eltrica que percorre os condutores do motor.

Os elementos bsicos de um motor so:

Estator

Pelo nome, podemos deduzir que se trata de uma parte fixa. Nesta parte do motor

normalmente existem campos magnticos fixos, criados por ms permanentes ou

eletrom.

Rotor

uma parte mvel do motor, ligada ao eixo de transmisso de movimento.

Nesta parte do motor normalmente existem bobinas, percorridas por correntes eltricas

que geram campos magnticos.

Em funo da polaridade, os campos magnticos submetem o rotor a foras de

atrao e repulso, produzindo o movimento giratrio do rotor.

Coletor ou comutador

Esta parte do motor liga as bobinas rede eltrica, de modo que o rotor se movimenta

sem curtos-circuitos nos fios ligados rede eltrica.

Bobinas

So enrolamentos de condutores percorridos por corrente eltrica. Devido ao fluxo de

eltrons, os enrolamentos ficam submetidos a um campo magntico que interage como campo magntico do estator, gerando o movimento desejado.


23/173

Introduo a Automao

23

Escovas

So contatos do comutador.

Em resumo, o magnetismo de ms em movimento gera corrente eltrica em circuitos

fechados ou bobinas de condutores. Tambm ocorre o efeito contrrio: corrente eltrica

num condutor gera magnetismo ao seu redor, formando um campo magntico.

Campo magntico

Espao localizado ao redor de um m ou de um fio percorrido por corrente eltrica, e

no qual ocorrem fenmenos magnticos de atrao e repulso entre corpos.

Os motores so construdos para que se possa aproveitar os efeitos magnticos dacorrente eltrica.

Motores de corrente contnua

Como voc pode ver na figura a seguir, o motor de corrente contnua constitudo de

uma parte fixa e outra mvel.

A parte fixa, que chamamos de estator, possui peas fixas (sapatas polares) em torno

das quais se enrolam fios de cobre, formando bobinas. Com a passagem da corrente

contnua, criam-se plos magnticos ao redor das peas polares, que substituem os

ms apresentados na segunda figura do tpico Princpio de funcionamento. Duas

escovas de grafita tambm ficam presas ao estator e recebem os plos da tenso

eltrica contnua que alimenta o motor.


24/173

Introduo a Automao

24

A parte mvel, chamada rotor, pode girar em torno do estator, pois as bobinas do

estator so percorridas por uma corrente eltrica que chega at elas pelo comutador.

O fio movimenta-se ao ser atravessado pela corrente e faz girar o rotor. Isso acontecedevido ao magnetismo dos campos permanentes do estator, que exercem uma fora

magntica sobre os eltrons em movimento no interior do condutor, tentando modificar

suas trajetrias; o sentido da fora depende do sentido da corrente.

Fora magntica: fora de natureza magntica que age sobre corpos que apresentam

cargas eltricas (eltrons) em movimento no interior de um campo magntico.

Qualquer fio sob a ao de um campo magntico movimentado pela fora magntica

ao ser percorrido por uma corrente eltrica.

Ao girar, o fio perde o contato com as escovas ligadas ao comutador. Entretanto, este

movimento logo coloca um novo par de terminais de fio em contato com as escovas, e

o rotor continua em movimento.

O comutador funciona como uma combinao automtica de chaves que mantm a

corrente sempre no mesmo sentido no condutor. Para inverter o sentido de rotao do

motor basta inverter a polaridade da tenso eltrica aplicada s escovas.

Motores de corrente contnua podem movimentar cargas pesadas, desde que possuam

uma construo resistente. So empregados em guindastes, elevadores, locomotivas,

prensas, estamparias e mquinas-ferramenta.

Motores universais de corrente alternada

Os motores de corrente alternada podem ser ligados diretamente rede eltrica.

Graas maneira como so construdos, aproveitam o efeito da corrente alternadapara funcionar.


25/173

Introduo a Automao

25

A figura a seguir mostra estator e rotor de um motor de corrente alternada. Ele muito

parecido com o motor de corrente contnua, pois pode funcionar tambm com este tipo

de corrente. Por isso recebe o nome de motor universal, pois funciona com corrente

alternada ou contnua.

um motor de baixa potncia (at 500 watts), muito utilizado em mquinas como

liqidificadores, enceradeiras, aspiradores de p, serras e lixadeiras.

Quando o motor universal recebe corrente alternada, h uma mudana no sentido da

corrente nas bobinas do estator e nos fios, mas essa variao no altera o sentido de

giro do motor. S possvel inverter o sentido do movimento de rotao trocando as

ligaes das escovas pelas bobinas do estator. Assim, o campo magntico fixo muda

de polaridade.

Motores de induo de anel

Existem tambm os motores de corrente alternada sem escovas. So chamados

motores de induo. Nestes motores, o magnetismo do estator, ao variar com a

corrente alternada que o atravessa, induz correntes no rotor. Essas correntes induzidas

no rotor formam ao seu redor um magnetismo que se ope ao magnetismo do estator.

Assim, o motor tende a ficar parado!

Se o rotor estiver em movimento, por inrcia ele continuar girando, pois, como os

campos se anulam, o resultado das foras zero. Desta forma, o motor de induo,

para funcionar, necessita de um empurrozinho para sair da inrcia, do estado

parado. Como estamos falando de automao, claro que esta mozinha no ser


26/173

Introduo a Automao

26

dada por um homem, mas por uma alterao na construo do motor, que permitir a

partida automtica.

A figura a seguir mostra o esquema de um motor de induo, com um anel de cobre no

estator. Este anel afeta o campo magntico; portanto, as foras de atrao e repulso

se alteram e o resultado deixa de ser zero, fazendo o rotor se movimentar.

Motores de induo de bobina auxiliar

Outros motores utilizam uma bobina auxiliar, que d aquela mozinha no incio. H

duas bobinas no estator: uma de fio mais grosso e com grande nmero de voltas ( a

bobina principal) e outra de fio mais fino e com poucas voltas, usada somente na partida.

Este motor gira porque h uma diferena entre os magnetismos gerados nas bobinas.

Enquanto a bobina auxiliar est operando, o magnetismo decorrente da diferena entre

as duas bobinas vai mudando de posio e fazendo o rotor girar. Depois da partida, um

interruptor automtico existente no motor corta a corrente da bobina auxiliar e o motor

continua funcionando normalmente, apenas com o magnetismo da bobina principal.

Motores de induo de anel tm potncia mxima na faixa dos 300 watts, e so

usados para acionar cargas leves. Os de bobina auxiliar chegam a 600 watts. E, por

encomenda, pode-se obter motores de potncia ainda maior.


27/173

Introduo a Automao

27

Mquinas trifsicas

Os motores de corrente alternada, de que tratamos at aqui, funcionam com uma s

tenso eltrica: 110V, 220V ou outras. Estas tenses so aplicadas por meio de dois

fios, um deles chamado fase e o outro neutro. Motores que funcionam assim so

chamados monofsicos.

As turbinas das hidreltricas produzem trs tenses, porque tm trs bobinas com

seus centros distanciados cerca de 120 graus um do outro. As tenses se apresentam

em trs fases e suas variaes so descompassadas (atrasadas umas em relao s

outras), embora variem sempre no mesmo ritmo (60 vezes por segundo). Esse sistema

chamado trifsico, e muito usado em instalaes industriais.

As mquinas eltricas se dividem em:

alternadores, que geram energia eltrica a partir do movimento mecnico rotor;

motores, que empregam energia eltrica para realizar um movimento (energia

mecnica).

Motor eltrico trifsico

O estator do motor trifsico possui trs enrolamentos, distantes 120 um do outro. So

preparados para receber as tenses do sistema trifsico.

Quando as tenses eltricas do trifsico, atrasadas entre si, so aplicadas s trs

fases do estator, forma-se um magnetismo que vai mudando de posio e giraconforme o tempo vai passando.


28/173

Introduo a Automao

28

Esse magnetismo giratrio induz correntes no rotor. A partir da, j sabemos o que

acontece: o magnetismo fora o rotor, sustentado por mancais que acompanham seu

movimento.

Nos fios do rotor bobinado pode-se ligar resistncias externas que permitem controlar a

corrente no rotor. Altas correntes significam altas velocidades.

Os motores trifsicos so utilizados em aplicaes que requerem acionamento de

cargas pesadas, como guindastes, pontes rolantes e equipamentos transportadores.

Podem ser ligados em tenses eltricas de 220V, 380V, 440V e 760V.

Posio e velocidade dos motores eltricos

Os motores eltricos usados em sistemas de automao geralmente requerem algum

controle. Pense num rob que retira uma pea usinada de um torno CNC e a coloca

sobre a bandeja de um veculo de transporte. Seus movimentos seriam:

saindo de uma posio conhecida, partir e acelerar;

ao aproximar-se de uma posio favorvel de ataque pea, desacelerar at

parar;

aproximar-se da pea a baixa velocidade; parar e agarrar a pea;

partir de volta e acelerar;

desacelerar at parar numa posio favorvel para soltar a pea no veculo;

soltar a pea.

Os motores eltricos envolvidos neste movimento devem ter controle de velocidade

(para acelerao e desacelerao) e de posicionamento. So controles crticos porque

se o rob se aproximar da pea numa trajetria errada, dependendo da velocidade de

aproximao poder colidir com algum acessrio ou quebrar a pea. O mesmo poderia

acontecer na hora de soltar a pea.

Em outras situaes, esses controles so determinantes para a qualidade e

confiabilidade do trabalho produzido pelas mquinas. Para fresar uma pea numa

mquina CNC, costuma-se utilizar trs motores eltricos: um para movimentos

horizontais, outro para movimentos verticais e um terceiro para movimentos em

profundidade. O controle de velocidade e de posicionamento dos trs motores mantm


29/173

Introduo a Automao

29

as peas dentro de especificaes quanto posio de furos, profundidade de

cavidades etc.

O controle de velocidade e de posicionamento feito em ciclos de realimentao

(feedback), nos quais a posio e a velocidade de deslocamento constituem

informaes importantes para o controle do motor.

Motores eltricos utilizados em ciclos de realimentao normalmente j vm com

sensoriamento acoplado ao seu eixo. Neste caso, o motor passa a receber a

designao de servomotor, pois torna-se um escravo total do ciclo de

realimentao. Existem servomotores de corrente contnua e de corrente alternada.

Ao receber os sinais eltricos dos sensores, o mdulo de controle opera de modo avariar a potncia eltrica do motor. Isto costuma ser feito alterando-se os valores das

tenses eltricas entregues ao motor ou, ainda, controlando-se o tempo durante o qual

o motor recebe essas tenses.

Hoje, o elemento de comparao construdo por meio de computador ou, no mnimo,

com dispositivo eletrnico com caractersticas de computador.

O computador deve estar preparado com um programa capaz de receber sinais (naforma de tenses eltricas), compar-los com valores preestabelecidos e devolver

sinais para o controle assumir as aes necessrias em relao ao motor: partir,

acelerar, desacelerar, parar, conforme o caso.

Motor de passos

Os ciclos de realimentao, que incluem sensores para indicar a posio e a

velocidade do motor, tornam complicado aquilo que parecia simples. Para girar um

motor at uma determinada posio, com velocidade controlada, so necessrios

equipamentos sofisticados. Entretanto, existe um tipo de motor que, como veremos,

no requer sensoriamento, pois se comporta muito bem: o motor de passos.

Este motor, como diz o nome, gira a partir de combinaes de tenses que so

aplicadas em suas bobinas. Na realidade, para que eles funcionem, necessria a

informao de quantos passos o motor deve se deslocar, a partir da posio original.

Portanto, no necessrio um sistema de sensoriamento para verificar a posio em


30/173

Introduo a Automao

30

que o motor se encontra, pois ele sempre estar a N passos da posio de origem (N

o nmero de passos indicado pelo controlador).

A preciso do deslocamento destes motores indicada pelo valor de cada passo, dado

em graus. Por exemplo: se um motor de passos tem preciso de 1,8, isto significa

que, em cada combinao de tenso aplicada ao motor, ele se desloca 1,8, ou seja

1/200 avos de uma volta completa. Para o motor dar uma volta completa de 360,

necessrio que o controlador gere 200 combinaes de tenses, isto , 200 passos.

A potncia desses motorzinhos pequena, por isso sua aplicao principal o

acionamento de cargas leves. Utilizam-se motores de passos em perifricos de

computador (impressoras,plotters, acionadores de disco). Tambm aparecem em

robs transportadores de cargas leves, e mesmo em algumas mquinas-ferramentaCNC de pequeno porte.


31/173

Introduo a Automao

31

Exerccios

1. Assinale V (Verdadeiro) ou F (Falso) diante das afirmaes a seguir, sobre motores

eltricos de corrente contnua:a. ( ) devem ser alimentados com tenso eltrica contnua;

b. ( ) seu rotor deve ser energizado com corrente alternada;

c. ( ) mudam o sentido do giro quando se invertem os plos da tenso

contnua aplicada;

d. ( ) podem ser ligados diretamente na rede eltrica.

2. Associe, corretamente, a primeira coluna segunda:

a. Estator

b. Rotor

c. Comutador

d. Escovas

1. ( ) Recebe a tenso eltrica que alimenta o

comutador.

2. ( ) Parte fixa do motor.

3. ( ) Parte mvel do motor

4. ( ) Funciona como uma espcie de chave automtica

para os fios do rotor.

3. Marque com X a alternativa que aponta a principal diferena entre o motor de

corrente alternada universal e o motor de induo.

a. ( ) o motor de induo no possui estator, enquanto o motor universalpossui;

b. ( ) o motor de induo tem rotor bobinado, enquanto o motor universal no

aaa) tem;

c. ( ) o motor de induo no necessita de corrente eltrica para funcionar, ........

enquanto o motor universal necessita de corrente;

d. ( ) no motor de induo, a corrente no rotor induzida pelo campo

magntico varivel do estator, enquanto no motor universal a corrente

vem da rede eltrica.

4. Escolha as palavras que melhor completam a seguinte frase:

Nos fios do rotor bobinado de um motor trifsico pode-se ligar

externas que permitem controlar a no rotor.

a. resistncias, corrente;

b. lmpadas, fasca;

c. chaves, sujeira;

d. cargas, tenso.


32/173

Introduo a Automao

32

ATUADORES E VLVULAS

O ramo da tecnologia dedicado ao estudo das mquinas que utilizam leo sob presso

chama-se Hidrulica.

Quando o fluido utilizado ar sob presso ou ar comprimido, como mais comumente

chamado, estamos no campo da Pneumtica.

Atuadores

Com o passar do tempo, o homem criou e aperfeioou mecanismos cuja funo

transformar energia de presso de fluidos em energia mecnica.

Esses mecanismos so denominados atuadores, pois sua funo aplicar ou fazer

atuar energia mecnica sobre uma mquina, levando-a a realizar um determinado

trabalho. Alis, o motor eltrico tambm um tipo de atuador. A nica diferena, como

j observamos, que ele emprega energia eltrica e no energia de presso de

fluidos.

Os atuadores que utilizam fluido sob presso podem ser classificados segundo dois

critrios diferentes:

Quanto ao tipo de fluido empregado, podem ser:

- pneumticos: quando utilizam ar comprimido;

- hidrulicos: quando utilizam leo sob presso.

Quanto ao movimento que realizam, podem ser:

- lineares: quando o movimento realizado linear (ou de translao);

- rotativos: quando o movimento realizado giratrio (ou de rotao).

J os atuadores rotativos podem ser classificados em:

angulares: quando giram apenas num ngulo limitado, que pode em alguns casos

ser maior que 360.

contnuos: quando tm possibilidade de realizar um nmero indeterminado de

rotaes. Nesse caso, seriam semelhantes roda dgua e ao catavento

mencionados anteriormente. So os motores pneumticos ou hidrulicos.

Atuadores lineares

Os atuadores lineares so conhecidos como cilindros ou pistes.


33/173

Introduo a Automao

33

Um exemplo de pisto uma seringa de injeo, daquelas comuns, venda em

farmcias. S que ela funciona de maneira inversa dos atuadores lineares. Numa

seringa, voc aplica uma fora mecnica na haste do mbolo. O mbolo, por sua vez,

desloca-se segundo um movimento linear (de translao), guiado pelas paredes do

tubo da seringa, e faz com que o fluido (no caso, o medicamento) saia sob presso

pela agulha. Ou seja, est ocorrendo uma transformao de energia mecnica em

energia de presso do fluido.

Agora vamos inverter o funcionamento da seringa. Se injetarmos um fluido (gua, por

exemplo) pelo ponto onde a agulha acoplada ao corpo da seringa, o mbolo ir se

deslocar segundo um movimento linear. Estaremos, ento, transformando energia de

presso do fluido em energia mecnica. A sim, teremos um atuador linear.

Cilindros hidrulicos e pneumticos tm construo muito mais complexa do quesimples seringas de injeo, pois as presses dos fluidos e os esforos mecnicos so

muito maiores. Como esses cilindros realizam operaes repetitivas, deslocando-se

ora num sentido ora em outro, devem ser projetados e construdos de forma

cuidadosa, para minimizar o desgaste de componentes e evitar vazamento de fluidos,

aumentando, assim, sua vida til.

Vista em corte de um cilindro hidrulico

Os cilindros compem-se normalmente de um tubo cuja superfcie interna polida, um

pisto (ou mbolo) fixado a uma haste e duas tampas montadas nas extremidades do

tubo. Em cada uma das tampas h um orifcio por onde o fluido sob presso entra no

cilindro e faz com que o pisto seja empurrado para um lado ou para outro dentro do

tubo.

Entre as vrias peas (fixas ou mveis) que compem o conjunto, existem vedaes de

borracha ou outro material sinttico para evitar vazamentos de fluido e entrada de


34/173

Introduo a Automao

34

impurezas e sujeira no cilindro. Essas vedaes recebem nomes diferentes de acordo

com seu formato, localizao e funo no conjunto. Assim, temos retentores, anis

raspadores e anis O, entre outros.

Em alguns casos, como se pode ver no lado direito do cilindro da figura anterior,

utilizam-se amortecedores de fim de curso. Durante o movimento do mbolo para a

direita, e antes que o pisto atinja a tampa, um mbolo menor penetra num orifcio e

reduz a passagem que o fluido atravessa. A velocidade do pisto diminui e,

conseqentemente, o choque entre o pisto e a tampa do cilindro menos violento.

Os cilindros pneumticos e hidrulicos encontram grande campo de aplicao em

mquinas industriais, automticas ou no, e outros tipos de equipamentos, como os

utilizados em construo civil e transportes (guindastes, escavadeiras, caminhesbasculantes).

Exemplos de aplicao de cilindros hidrulicos e pneumticos

Atuadores rotativos

Os atuadores rotativos, conforme classificao anterior, podem ser angulares oucontnuos.


35/173

Introduo a Automao

35

Os atuadores rotativos angulares so mais conhecidos como cilindros rotativos.

Nos atuadores lineares, como voc viu, o movimento do pisto de translao. Muitas

vezes, no entanto, o movimento a ser feito pela mquina acionada requer do atuador

um movimento de rotao.

Basicamente, esses atuadores podem ser de dois tipos: de cremalheira e de aleta

rotativa. O primeiro tipo constitui-se da unio de um cilindro pneumtico com um

sistema mecnico. Na haste do pisto de um atuador linear usinada uma

cremalheira. A cremalheira aciona uma engrenagem, fazendo girar o eixo acoplado a

ela. No cilindro de aleta rotativa, apresentado na figura, uma p ou aleta pode girar

de um determinado ngulo ao redor do centro da cmara do cilindro. A aleta,impulsionada pelo fluido sob presso, faz girar o eixo preso a ela num ngulo que

raramente ultrapassa 300.

Vista de um cilindro rotativo

Os atuadores rotativos contnuos so mais conhecidos como motores pneumticos

ou hidrulicos, conforme o fluido que os acione seja ar comprimido ou leo.


36/173

Introduo a Automao

36

Vista em corte de um motor hidrulico

Um motor hidrulico ou pneumtico consta de um rotor ao qual fixado um eixo. Ao

longo da periferia do rotor existem ranhuras radiais, onde deslizam pequenas placas

de metal denominadas palhetas. As palhetas so mantidas em contato com a parte

interna do corpo do motor por meio de molas denominadas balancins ou pela ao da

fora centrfuga que age sobre elas quando o rotor gira.

Na carcaa do motor existem dois orifcios, respectivamente para entrada e sada do

fluido sob presso. Ao entrar na cmara em que se encontra o rotor, o fluido sobpresso empurra as palhetas do rotor. O rotor gira e, conseqentemente, o eixo preso

a ele tambm. Esse movimento de rotao ento utilizado para acionar uma outra

mquina.

Vlvulas

Vimos que para os atuadores funcionarem necessrio que o fluido (leo ou ar

comprimido) chegue at eles. Ainda no explicamos como isso ocorre, porm no difcil imaginar uma tubulao de ao, borracha ou outro material ligando o compressor

ou a bomba hidrulica ao atuador. Se o ar ou leo contiverem impurezas que possam

danificar os atuadores, ser preciso acrescentar um filtro no caminho. Se o ar contm

muito vapor dgua, ento acrescenta-se tubulao o que denominamos purgador,

para separar a gua do ar.

Agora pense na instalao eltrica de sua casa. Imagine-a sem chave geral,

disjuntores e interruptores de luz. Toda vez que voc quisesse acender a luz da sala,


37/173

Introduo a Automao

37

teria que subir no poste e ligar os fios de sua casa aos da rua. E para apagar... olha

voc l no poste de novo. Trabalhoso, no?

No caso dos atuadores, se desejamos que o pisto que foi acionado para a direita volte

agora para a esquerda, temos que desligar o compressor ou a bomba, inverter as

mangueiras dos dois lados do cilindro e religar o compressor ou a bomba.

Mas existe um jeito mais fcil. Podemos direcionar o fluido dentro de um circuito

hidrulico ou pneumtico por meio de vlvulas. As vlvulas so mecanismos que

permitem controlar a direo do fluxo de fluido, sua presso e vazo (quantidade de

fluido que passa por um ponto do circuito num certo tempo). Para cada uma destas

funes existe um tipo especfico de vlvula.

Nos circuitos hidrulicos e pneumticos, as vlvulas desempenham um papel

semelhante ao das chaves, disjuntores e interruptores no circuito eltrico de sua casa.

As vlvulas permitem controlar o atuador a ser acionado e o momento do acionamento

da mesma forma que ao acionarmos os interruptores de luz indicamos qual lmpada

deve ou no ficar acesa.

Ao contrrio dos interruptores de nossa casa, que normalmente so acionados

manualmente, as vlvulas hidrulicas e pneumticas podem ser acionadasmanualmente, eletricamente ou por meio do prprio fluido sob presso.

O caso do operador de retroescavadeira da figura a seguir um exemplo. Sua

mquina tem vrios pistes hidrulicos, cada um deles responsvel por um

determinado movimento.

A cada um dos pistes est associada uma vlvula, acionada manualmente por meio

de alavancas. O operador, ao acionar uma determinada alavanca, determina no

apenas o pisto que ser acionado mas tambm o sentido de seu movimento

(extenso ou retrao).


38/173

Introduo a Automao

38

Exemplos de aplicao de vlvulas acionadas manualmente

Vlvulas acionadas eletricamente

As mquinas automticas que utilizam energia hidrulica ou pneumtica no precisam

necessariamente de eletricidade para acionar suas vlvulas. Pode-se usar um conjunto

de vlvulas manuais, acionadas pelo prprio fluido sob presso, para que a mquina

execute seus movimentos e realize seu trabalho.

No entanto, utilizando-se vlvulas acionadas eletricamente, os circuitos hidrulicos e

pneumticos tendem a ficar mais simples. Alm disso, com o emprego crescente decomputadores para controlar mquinas, o uso de vlvulas acionadas eletricamente

tornou-se quase obrigatrio, uma vez que as ordens enviadas pelo computador

mquina so sinais eltricos.

As vlvulas acionadas eletricamente so normalmente chamadas solenides.


39/173

Introduo a Automao

39

Vlvula solenide pneumtica

Solenide um fio eltrico enrolado num carretel. uma bobina. Quando ligamos os

terminais deste fio rede eltrica, digamos, 110 volts, acontecem alguns fenmenos

fsicos chamados eletromagnticos.

Devido a esses fenmenos, a pea denominada ncleo da bobina, localizada na parte

interna do carretel, sofre a ao de uma fora magntica e desloca-se dentro docarretel.

O carretel uma pea cilndrica com vrias ranhuras radiais. Quando se aciona a

vlvula, o carretel desloca-se em movimento linear, abrindo algumas passagens para o

fluido e fechando outras. Assim, dependendo da posio do carretel no interior da

vlvula, o fluido percorre um caminho ou outro. O carretel apresenta movimento nos

dois sentidos: para a direita ou para a esquerda. Alm do acionamento

eletromagntico, utilizado nas vlvulas solenides, os acionamentos que comandam os

movimentos do carretel podem ser:

manual: por meio de botes, alavancas ou pedais;

mecnico: por meio de batentes, roletes e molas;

pneumtico ou hidrulico: por meio do prprio fluido.

As vlvulas e os pistes sozinhos tm pouca utilidade na automao. Para poderem

realizar algum trabalho significativo, vrios componentes de tipos variados devem ser

montados juntos, formando um conjunto.


40/173

Introduo a Automao

40

Componentes hidrulicos utilizados num centro de usinagem computadorizado

Exerccios


1. Para produzir energia mecnica, a hidrulica e a pneumtica usam,

respectivamente, os seguintes fluidos:a. ( ) querosene e ar;

b. ( ) gs carbnico e hidrognio;

c. ( ) mercrio e leo;

d. ( ) leo e ar.

2. Na indstria, obtemos ar comprimido por meio de:

a. ( ) bombas pneumticas;

b. ( ) bombas hidrulicas;c. ( ) compressores de ar;

d. ( ) compressores de hidrognio.

3. Comprime-se o leo com:

a. ( ) compressores pneumticos;

b. ( ) rolos eletrnicos;

c. ( ) prensas mecnicas;

d. ( ) bombas hidrulicas.


41/173

Introduo a Automao

41

4. Os mecanismos que transformam energia de presso de fluidos em energia

mecnica so chamados:

a. ( ) bombeadores;

b. ( ) compressores;

c. ( ) rolamentos;

d. ( ) atuadores.

5. Um fluido direcionado num circuito hidrulico ou pneumtico por meio de:

a. ( ) vlvulas;

b. ( ) pistes;

c. ( ) bombas hidrulicas;

d. ( ) compressores.

6. Uma vlvula pode ser acionada:

a. ( ) manualmente;

b. ( ) eletricamente;

c. ( ) por meio do prprio fluido;

d. ( ) todas as respostas anteriores.


42/173

Introduo a Automao

42

CIRCUITOS PNEUMTICOS E HIDRALICOS

Quando unimos vrias vlvulas e pistes por meio de tubulaes, a fim de realizar

determinada tarefa, damos ao conjunto o nome de circuito circuito pneumtico oucircuito hidrulico, conforme o caso.

O desenho do circuito chamado diagrama ou esquema. um desenho simplificado,

feito com a utilizao de smbolos. Cada componente do circuito representado por

um smbolo. Examinando o diagrama, possvel compreender como funciona um

circuito.

Um dos smbolos mais importantes aquele usado para representar vlvulas. Uma

vlvula pode assumir vrias posies, dependendo do estado em que se encontra: noacionada, acionada para a direita, acionada para a esquerda etc.

Assim, precisamos de smbolos capazes de representar esses vrios estados da

vlvula. Vamos estudar esses smbolos.

Cada posio ou estado da vlvula representado por um quadrado

No interior do quadrado, representam-se as passagens que esto abertas, permitindo o

fluxo de fluido, e as que esto fechadas. Na figura est representado um orifcio da

vlvula fechado: o orifcio R (de Retorno de ar comprimido) fechado.

Quando um orifcio da vlvula se comunica com outro, permitindo a passagem defluido, essa passagem representada por uma seta. Essa passagem denomina-se via.


43/173

Introduo a Automao

43

O orifcio P (de Presso, entrada de a comprimido) comunica-se com o orifcio C (que

ser ligado um cilindro pneumtico), permitindo, devido a diferena de presso, que o

ar escoe de P para C.

Alm disso, preciso representar como a vlvula chegou a esse estado, ou seja, se foi

acionada e como foi acionada. Os vrios tipos de acionamento so representados

pelos smbolos abaixo.

Smbolos representativos dos acionamentos das vlvulas

No caso de uma vlvula solenide, o estado ou posio dessa vlvula de trs vias

representado pelo smbolo mostrado na figura.


44/173

Introduo a Automao

44

Se fssemos traduzir esse smbolo, escreveramos assim: quando a vlvula for

acionada, o orifcio P se comunicar com o orifcio C, permitindo a passagem de ar de

P para C, e o orifcio R ser fechado.

Quando a vlvula no est acionada, ela se encontra em outra posio. Vamos entoconsiderar uma vlvula de duas posies. Enquanto ela no for acionada, seu carretel

mantido numa posio por meio de uma mola. Esta nova posio representada

pelo smbolo mostrado abaixo, em que o orifcio P est fechado e o orifcio C se

comunica com o orifcio R.

Smbolo representativo da segunda posio da vlvula

O smbolo de uma vlvula deve represent-la em suas vrias posies possveis.

A vlvula representada abaixo classificada como de duas vias (entre P e C e entre C

e R) e duas posies (acionada ou no pelo solenide).


45/173

Introduo a Automao

45

Smbolo representativo da segunda posio da vlvula.

Encontramos outros smbolos usados nos diagramas pneumticos e hidrulicos e seus

respectivos significados.

Fonte de presso

Filtro

Reservatrio

Motor hidrulico

Tubulao rgida

tubulao flexvel

Cilindro de ao simples


46/173

Introduo a Automao

46

Cilindro de ao dupla

Estes so smbolos usados em diagramas pneumticos e hidrulicos

Caso de automao n 1

Agora estamos preparados para realizar nosso primeiro projeto de automao industrial

utilizando componentes pneumticos. Vamos, antes de mais nada, estudar o sistema a

ser automatizado.

Uma esteira usada para transportar caixas de papelo. Num determinado local sobrea esteira, existe um pisto pneumtico montado verticalmente. Na extremidade do

pisto h um carimbo. Cada caixa deve parar debaixo do pisto, ser carimbada e, logo

depois, seguir viagem pela esteira, conforme o esquema.

Esquema do caso de automao n 1

Assim, podemos dividir a operao do sistema em 4 fases:

1. ligar a esteira e levar a caixa at a posio (sob o pisto);

2. desligar a esteira;

3. descer o pisto;

4. subir o pisto.

Concluda a fase 4, voltamos fase 1, repetindo o ciclo.

Como voc j viu em aulas anteriores, uma mquina automtica possui atuadores esensores. Os atuadores so os componentes da mquina responsveis pelo trabalho


47/173

Introduo a Automao

47

mecnico. Podemos dizer que os atuadores so os braos da mquina. Por outro

lado, os sensores so os componentes que indicam em que situao a mquina se

encontra num determinado momento. Podemos dizer que os sensores so os olhos

da mquina.

No nosso sistema, temos dois atuadores: o pisto pneumtico que carimba as caixas

de papelo e o motor eltrico que faz a esteira se movimentar.

Como sensores, vamos usar trs chaves fim-de-curso. Cada chave (CH1, CH2 ou

CH3) indica a seguinte situao:

CH1: caixa embaixo do pisto;

CH2: pisto na posio superior;

CH3: pisto na posio inferior.

Uma chave fim-de-curso um interruptor eltrico, como aquele que voc usa em sua

casa para acender ou apagar a luz. S que ele acionado no pelo dedo, mas por

meio de uma pea qualquer da mquina que entra em contato com a haste de

acionamento da chave fim-de-curso. Uma chave fim-de-curso pode estar na posio

aberta (impede a passagem de corrente eltrica) ou fechada (permite a passagem de

corrente eltrica).

Verificando essa posio, possvel saber o que ocorre na mquina que estamos

automatizando. Assim saberemos se a caixa est na posio correta, se o pisto est

na posio superior e assim por diante. Dependendo do estado da mquina, teremos

de ligar ou desligar a esteira, subir ou descer o pisto pneumtico etc. Quem vai tomar

essas decises o controlador. O controlador geralmente um circuito eltrico ou

eletrnico construdo segundo uma determinada lgica de funcionamento. no

controlador que so ligados os fios das chaves fim-de-curso. Alm disso, ele tambm

capaz de enviar sinais eltricos para as vlvulas solenide e para os motores eltricos.

Podemos dizer, de maneira simples, que no controlador est a inteligncia da

mquina.

No entanto, no vamos nos preocupar agora com o controlador, uma vez que nosso

objetivo principal estudar o circuito pneumtico. Assim, vamos analisar como o

sistema funciona, examinando o circuito.


48/173

Introduo a Automao

48

Circuito pneumtico usado no caso de automao n 1

Quando a caixa que est sendo transportada encontra a chave CH1, o motor da

esteira desligado e a caixa pra sob o pisto.

Em seguida, o solenide S1 acionado. A vlvula passa para a posio da esquerda.

O ar comprimido flui de P para C2 e chega cmara superior do cilindro. Ao mesmo

tempo, o orifcio C1 comunica-se com o R e o ar da cmara inferior do cilindro escoa

para a atmosfera. O pisto desce.

Quando o pisto desce, a chave CH2 que indica o fim-de-curso superior

desacionada.

O pisto continua descendo at atingir sua posio inferior, quando, ento, a chave

CH3 acionada e a caixa carimbada. O pisto pode permanecer um determinado

tempo (definido pelo controlador) nesta posio.

O solenide S1 desacionado e se aciona ento o solenide S2. A vlvula passa para

a posio da direita. O ar comprimido flui de P para C1 e chega cmara inferior do

cilindro. Ao mesmo tempo, a via C2 comunica-se com R e o ar da cmara superior do

cilindro escoa para a atmosfera. O pisto sobe.

Quando se chega posio superior e se aciona a chave CH2, o motor da esteira

novamente ligado, at que uma nova caixa seja posicionada sob o pisto, repetindo o

ciclo.


49/173

Introduo a Automao

49

Exerccios


1. O conjunto de vrias vlvulas e pistes ligados por meio de tubulaes recebe o

nome de:

a. ( ) conjunto mecnico;

b. ( ) diagrama hidrulico;

c. ( ) esquema pneumtico;

d. ( ) circuito hidrulico ou pneumtico.

2. quadrado utilizado na representao de uma vlvula indica:

a. ( ) direo;

b. ( ) posio;

c. ( ) tipo de acionamento;

d. ( ) tamanho da vlvula.

3. A passagem de um fluido na vlvula indicada por:

a. ( ) seta;

b. ( ) quadrado;

c. ( ) linha;d. ( ) tringulo.

4. Circuitos pneumticos ou hidrulicos so representados por:

a. ( ) desenhos tcnicos;

b. ( ) grficos especiais;

c. ( ) setas e figuras;

d. ( ) diagramas ou esquemas.

5. As chaves fim-de-curso utilizadas em circuitos hidrulicos e pneumticos servem

para:

a. ( ) informar ao controlador a posio dos pistes;

b. ( ) acionar diretamente os pistes;

c. ( ) controlar vazamentos de ar nas tubulaes;

d. ( ) evitar curto-circuitos nas vlvulas-solenide.


50/173

Introduo a Automao

50

SENSORIAMENTO

Podemos afirmar que todos os sistemas que necessitam de algum tipo de controle

requerem sensores, para fornecer informaes ao controle.

No caso do tanque de gasolina, o sensor funciona como indicador para o motorista

abastecer o reservatrio com combustvel.

Princpio de funcionamento

O sensor um dispositivo capaz de monitorar a variao de uma grandeza fsica e

transmitir esta informao a um sistema de indicao que seja inteligvel para o

elemento de controle do sistema.

Sensor: dispositivo de entrada que converte um sinal de qualquer espcie em outrosinal que possa ser transmitido ao elemento indicador, para que este mostre o valor da

grandeza que est sendo medida.

O sensor utilizado com base nas variaes de grandezas. Todos os elementos

sensores so denominados transdutores.

Transdutor: todo dispositivo que recebe um sinal de entrada em forma de uma

grandeza fsica e fornece uma resposta de sada, da mesma espcie ou diferente, que

reproduz certas caractersticas do sinal de entrada, a partir de uma relao definida.


51/173

Introduo a Automao

51

A maior parte dos sensores so transdutores eltricos, pois convertem a grandeza de

entrada para uma grandeza eltrica, que pode ser medida e indicada por um circuito

eletroeletrnico denominado medidor.

A maior parte dos medidores, como os de painis de automveis, barcos e avies,

registra uma grandeza eltrica proporcional variao da grandeza que est sendo

indicada pelo sensor a grandeza controlada.

As grandezas eltricas que apresentam variaes proporcionais s grandezas que

esto sendo sentidas e indicadas pelos sensores so: corrente eltrica, tenso

eltrica e resistncia eltrica.

Sensores e aplicaes industriais de alta tecnologia

A seguir, alguns exemplos de aplicaes de sensores em equipamentos e sistemas

mais nobres.

Os robs, que so equipamentos de ltima gerao tecnolgica, tm seu

funcionamento respaldado por diversos sensores, colocados em pontos estratgicos

de seu mecanismo e na sua rea de atuao.


52/173

Introduo a Automao

52

O processo de usinagem tambm um exemplo de aplicao de sensores,

principalmente se o processo de usinagem for automtico (controlado por computador).

No processo de usinagem manual, os sensores so os olhos do operador, que

coordena a produo controlando a mquina de usinagem (fresadora ou torno) por

meio de instrumentos de medida, como paqumetros e micrmetros.

Na produo automatizada pelo computador, os sensores indicam ao computador o

que j foi usinado do material em produo, de forma que o computador possa

controlar a velocidade de operao dos mecanismos.

Sensores analgicos e digitais

Como existem sinais analgicos e sinais digitais a serem controlados num sistema,

os sensores tambm devem indicar variaes de grandezas analgicas e digitais.


53/173

Introduo a Automao

53

Sinal analgico: sinal cuja informao pode identificar todos os valores de uma faixa

dada.

Sinal digital: sinal quantificado que indica a existncia ou no de um evento.

Para um sistema de alarme, qualquer condio que no seja fechada ser entendida

como aberta e deve fazer o alarme disparar. Neste caso, a grandeza digital e o

sensor deve ser digital. Por exemplo, uma microchave fica em posio fechada quando

a entrada est fechada e se abre quando a entrada violada.

No caso do controle de movimento do rob, a grandeza que se est controlando

analgica, pois o mecanismo do rob pode ocupar qualquer posio no espao durante

o deslocamento, desde a posio de partida at a posio final.

Sensores e segurana no trabalho

Ainda no caso do rob, podemos tambm utilizar um sensor digital para indicar se o

trabalhador est ou no numa rea perigosa. Um dos sensores mais utilizados nesta

aplicao o sensor ptico.


54/173

Introduo a Automao

54

Muitos equipamentos, instrumentos e mquinas devem apresentar dispositivos

sensores de segurana. Quanto mais automticas so as aes desses mecanismos,

maior a segurana.

As mquinas injetoras de plstico automticas apresentam dispositivos de segurana

nas suas aberturas de acesso aos pontos de colocao dos moldes. Se uma dasportas de segurana se abrir, os sensores indicam o fato ao controle da mquina e, no

mesmo instante, ela pra.

O mesmo ocorre com prensas de estampo, que s atuam se perceberem por meio de

uma cortina de sensores pticos que no existe nenhum obstculo em seu campo de

ao. Alm disso, o operador deve acionar dois sensores em pontos distintos, com

suas duas mos simultaneamente, o que significa para o controlador da prensa: se o

operador acionou os dois dispositivos simultaneamente, as mos dele esto em

posies de segurana, e ento a prensa pode ser acionada.

A legislao trabalhista e a normalizao vm garantindo cada vez mais a implantao

de sistemas de segurana de operao em equipamentos, automatizados ou no.


55/173

Introduo a Automao

55

Tipos de sensores

A variedade de sensores grande. O mercado tem sensores especificados para cada

aplicao.

Strain gauge so sensores que medem deformao superficial de peas. Eles

transformam o valor da deformao em sinais eltricos.

Sensores aderidos ao corpo de prova (pea a ter as foras ensaiadas)

Potenciomtrico um sensor bastante simples, com elemento resistivo que pode ser

um fio bobinado ou um filme de carbono ou de matria plstica resistiva.


56/173

Introduo a Automao

56

Synchro e resolvers (sensores de deslocamento angular) so sensores que se

compem de um transmissor e um receptor.

Nesses sensores, o rotor do motor se desloca proporcionalmente ao deslocamento do

rotor do gerador.

O rotor do transmissor alimentado em corrente alternada e gira solidrio pea da

qual se pretende medir o deslocamento angular.

Encoder ptico um sensor que se vale da interrupo de um feixe de luz, visvel ou

no, entre um transmissor e um receptor para gerar um trem de pulsos proporcional ao

deslocamento do dispositivo que est acoplado ao disco encoder rotacional ou rgua encoder linear.


57/173

Introduo a Automao

57

O encoder linear permite medir um deslocamento ao longo de um eixo; o encoder

rotacional proporciona a indicao de um deslocamento angular ao redor de um eixo.


58/173

Introduo a Automao

58

Ultra-som um sensor eletrosttico que emite impulsos periodicamente e capta seus

ecos, resultantes do choque das emisses com objetos situados no campo de ao. A

distncia do objeto calculada por meio do tempo de atraso do eco em relao ao

momento da emisso do sinal.

De proximidade (indutivos e capacitivos) so sensores que se valem das leis de

induo eletromagntica de cargas para indicar a presena de algum tipo de material

que corresponda a certa caracterstica.

Detecta a presena de campo magntico

Piezoeltricos so sensores que se valem das caractersticas que certos materiais

tm de gerar uma tenso eltrica proporcional deformao fsica a que so

submetidos.


59/173

Introduo a Automao

59

Normalmente so constitudos de lminas de quartzo ou de material cermico,

recobertas por um filme metlico condutor. A lmina, ao ser submetida a uma tenso

externa (fora), produz uma tenso eltrica.

O uso de cmeras de viso artificial no cho das fbricas tem aumentado rapidamente,

contribuindo para garantir a qualidade final do produto.

Os sensores do sistema de viso artificial so as cmeras, que captam a imagem. A

capacidade que a cmera tem de converter o sinal ptico em sinal eltrico muito

importante nesse tipo de aplicao.

Matriciais (pele artificial) so sensores formados pela associao de sensores

analgicos ou digitais em forma de matriz, dispostos lado a lado.


60/173

Introduo a Automao

60

Cabe ressaltar que a resoluo dada pelo espaamento entre os elementos que

compem a matriz, e que esse tipo de sensor ainda se encontra em fase de

desenvolvimento. Portanto, ainda no totalmente confivel.

Presso aplicada


61/173

Introduo a Automao

61

Exerccios


1. Um sensor capaz de:

a. ( ) converter uma variao de grandeza fsica numa variao de outra

..grandeza que possa de ser indicada por dispositivos eletrnicos;

b. ( ) gerar variao de grandeza fsica de acordo com o sinal de um

controlador de sistema;

c. ( ) indicar o valor de uma grandeza fsica diretamente.

2. Um sensor digital consegue perceber a variao de:

a. ( ) uma grandeza que apresenta diversos valores entre um valor mnimo e

mximo;

b. ( ) qualquer grandeza;

c. ( ) uma grandeza fsica que assuma apenas dois valores: existe ou no

......).existe.

3. Um sensor denominado transdutor quando:

a. ( ) transmite sinais para o medidor;

b. ( ) converte uma grandeza em outra;c. ( ) cobre todas as aplicaes relativas ao indicar uma variao.

4. Um sistema em malha aberta caracterizado pela ausncia:

a. ( ) do controlador do sistema;

b. ( ) de uma grandeza varivel a ser controlada;

c. ( ) de um elemento sensor capaz de perceber mudanas na varivel ........

controlada para atualizar o controle do controlador do sistema.

5. Os sensores podem ser considerados dispositivos:

a. ( ) extremamente simples e de pouca utilizao;

b. ( ) complexos, que por esta caracterstica tm aplicao restrita;

c. ( ) com aplicao diversificada e por isso em pleno desenvolvimento para

........novas tecnologias.


62/173

Introduo a Automao

62

ELETRNICA BSICA

Eletrnica um ramo da eletricidade que opera com correntes eltricas baixas, porm

muito bem controladas. Na automao, a eletrnica mais usada no controle dosequipamentos. A eletrnica est sempre presente no dia-a-dia. Quando voc assiste a

uma partida de futebol pela tev, ouve msica no rdio ou l um livro, como neste

momento, est desfrutando de coisas que s a eletrnica capaz de proporcionar.

Os componentes eletrnicos vistos nesta aula so o transistor, o resistor, o capacitor, o

indutor e o diodo.

Transistor

A eletrnica moderna comeou com o aparecimento do transistor em 1947. Um transistor

feito de trs camadas, geralmente de silcio (elemento qumico encontrado em grande

quantidade na natureza). No processo de fabricao do transistor, se uma das camadas

enriquecida com eltrons, passa a ser chamada N; se empobrecida, isto , perde

eltrons, vira camada P. H dois tipos de transistores que podem ser construdos com

camadas P e N:

transistores NPN;

transistores PNP.Todo transistor possui trs terminais. Aquele que est ligado camada do meio chama-

se base. Os que esto ligados s camadas das pontas, chamam-se emissore

coletor. A figura abaixo ilustra os transistores PNP e NPN com seus smbolos.

Transistores NPN e PNP

A figura a seguir, mostra o aspecto fsico de vrios transistores, com a identificao dos

terminais.


63/173

Introduo a Automao

63

Transistores com terminais identificados

Os transistores funcionam de maneira semelhante ao registro de gua. Entre coletor e

emissor do transistor aplica-se uma tenso eltrica, e entre a base e o emissor faz-se

circular uma corrente, que ir controlar a corrente entre coletor e emissor.

A corrente da base deve ser obtida por uma tenso eltrica adequada. Se a base P, o

plo positivo da tenso deve ser ligado na base, e o negativo no emissor. Assim, os

eltrons em excesso no emissor so acelerados em direo base. Como a base fina, os eltrons entram no coletor.

Assim como no registro de gua o controle de abertura faz variar o fluxo de gua, no

transistor a corrente de base controla a corrente entre coletor e emissor. A figura

abaixo mostra como deve ser ligado um transistor NPN, de tal forma que a corrente de

base (ali chamada de IB) controle a corrente do coletor (IC) e do emissor (IE).

Modelo de ligao de um transistor


64/173

Introduo a Automao

64

Resistor

O resistor um componente de dois terminais, feitos de carbono, pelcula metlica, ou

fio. O resistor usado para controlar a corrente num circuito.

Resistor e seu simbolo

Em muitas situaes, necessria uma mudana rpida da resistncia eltrica, para

controlar tenso ou corrente. Voc observa isto no controle de volume de um

amplificador, na intensidade do brilho da televiso ou ainda no controle da velocidade

de um motor eltrico. Nesses casos, usa-se um resistor varivel, chamado

potencimetro.

Modelo de potencimetro

Capacitor

Este componente possui duas placas condutoras (armaduras), separadas por ummaterial isolante chamado dieltrico. Serve para acumular cargas eltricas.


65/173

Introduo a Automao

65

Modelo de capacitor

Indutor

Indutor uma bobina, enrolada com fios condutores em torno de um ncleo que pode

ser de ferro, ferrite ou ar. Seu efeito o de se opor s variaes de corrente eltrica

num circuito, por meio do magnetismo criado no seu interior.

Indutor com ncleo de ar

Diodo

Construdo com duas camadas, P e N, geralmente de silcio, o diodo um componente

usado como uma chave: a corrente eltrica (os eltrons em movimento) passa pelo

diodo quando entra pela camada N e sai pela camada P; quando se tenta fazer a

corrente passar da camada P para N, o componente fecha a passagem.


66/173

Introduo a Automao

66

Diodos com terminais identificados

Certos diodos emitem luz visvel quando atravessados por corrente eltrica. So os

LEDs (diodo emissor de luz), feitos geralmente com fosfeto de arsenieto de glio ou

fosfeto de glio.

Circuito de controle

Vejamos como construir um circuito de controle transistorizado para um motor de

corrente contnua de baixa potncia. Quando a chave est aberta, no haver corrente

na base do transistor. Sem corrente de base, no h corrente no coletor, e o motor fica

parado, pois toda corrente que passa pelo motor deve passar pelo coletor do transistor.


67/173

Introduo a Automao

67

Circuito de acionamento de motor com controle manual de velocidade

Quando a chave acionada, comea a existir corrente de base. Os resistores R1 e R2

controlam esta corrente. Quanto maior a corrente de base, maior a corrente entre

coletor e emissor do transistor, isto , maior a corrente no motor. Com este circuito,

conseguimos controlar a velocidade do motor, variando a resistncia do potencimetro,

que modifica a corrente de base do transistor.


68/173

Introduo a Automao

68

Exerccios

1. Assinale V (Verdadeiro) ou F (Falso) para as seguintes afirmaes sobre o

transistor:a. ( ) possui trs terminais: Base, Coletor e Emissor;

b. ( ) constitudo por trs camadas: PNP ou NPN;

c. ( ) a corrente de coletor controlada pela corrente de base;

d. ( ) cada camada feita de cobre.

2. Associe a primeira coluna com a segunda:

a. Transistor

b. Resistor

c. Capacitor

d. Diodo

1. ( ) Acumula cargas eltricas.

2. ( ) Possui duas camadas: PN.

3. ( ) como amplificador de corrente ou como chave

eletrnica.

4. ( ) Sua principal caracterstica a resistncia eltrica,

) capaz de controlar corrente.

3. Um transistor, operando como chave, ter corrente de coletor quando:

a. ( ) ligado a um motor de passos;

b. ( ) no existir corrente na base;

c. ( ) for um transistor PNP;d. ( ) existir corrente de base.

4. Os resistores ligados base de qualquer circuito transistorizado servem para:

a. ( ) controlar a corrente de base;

b. ( ) encarecer o circuito;

c. ( ) ligar o circuito;

d. ( ) esfriar o circuito.


69/173

Introduo a Automao

69

ELETRNICA - CIRCUITOS ESPECIAIS

Um dos problemas com que se defrontava a eletrnica consistia no fato de que as

vlvulas, ento empregadas nos sistemas, alm de serem muito grandes, aqueciamdemais os equipamentos.

Esse problema foi resolvido com o desenvolvimento do transistor, que possibilitou a

miniaturizao (grande reduo de tamanho) dos circuitos eletrnicos.

Na mesma linha dos transistores, que so usados para acionar cargas de baixa e

mdia potncia, foram desenvolvidos outros dispositivos, ou seja, outros componentes

eletrnicos, para acionamento de cargas que exijam maior potncia. Essescomponentes diferem dos transistores por terem maior capacidade de dissipao de

calor e por permitirem acionar cargas que operam em corrente alternada.

Tiristores

Retificador controlado de silcio (SCR)

Depois do diodo semicondutor de duas camadas, apareceram componentes

eletrnicos de trs, quatro e at cinco camadas semicondutoras. Os tiristores so

componentes de quatro camadas (PNPN), utilizados em circuitos controladores e

acionadores de diversas cargas, como motores eltricos.

Entre os tiristores, destaca-se o SCR (retificador controlado de silcio), que tem trs

terminais para conexo externa:

o nodo, ligado camada P da extremidade;

o ctodo, ligado camada N da outra extremidade;

a porta (ou gate), ligado camada P interna.

Smbolo do SCR


70/173

Introduo a Automao

70

O SCR alimentado com uma tenso positiva no nodo (e negativa no ctodo) adquire

uma resistncia eltrica elevada, que evita a passagem de corrente. Porm, quando

uma tenso positiva aplicada porta, mesmo que seja por um curto tempo, comea

a circular uma corrente que sai do ctodo, atravessa a regio da porta e acaba sendo

atrada pelo potencial positivo do nodo. A resistncia eltrica do SCR cai para valores

bem abaixo de 1ohm. O SCR funciona como uma chave eletrnica.

SCR desligado e em conduo

DIAC e TRIAC

O DIAC um caminho bidirecional para passagem de corrente. Essa caracters

Documents

Apostila Automação Industrial Marcelo Coelho