Como usar micro-switches e chaves de fim de curso como sensores (MEC097) DetalhesEscrito por Newton C BragaEste um artigo didtico de 2007 mas que se mantm atual, pois os micro-switches sempre sero utilizados em projetos de mecatrnica. Pela maneira simples como o assunto abordado , sugerimos sua utilizao como texto bsico ou mesmo apostila nos cursos de tecnologia ou mesmo tcnico.Micro-switches, deep-switches, chaves de fim de curso e at mesmo push-buttons podem ser usados como eficientes sensores para projetos mecatrnicos. Mesmo a sua limitao de fornecer apenas um contacto pode ser contornada em aplicaes interessantes com o uso de circuitos eletrnicos relativamente simples. Veja nesse artigo como fazer isso.Micro-switches, deep-switches e chaves de fim de curso com uma infinidade de tamanhos e formatos podem ser encontradas com facilidade a um custo muito baixo. Na figura 1 temos exemplos dessas chaves.

Microchaves com hastes compridas.Essas chaves podem ser utilizadas como sensores mecnicos em projetos mecatrnicos, bastando que o leitor as posicione de forma apropriada, e para isso existem muitas opes.As micro-switches ou micro-chaves, por exemplo, podem ser encontradas com hastes compridas que permitem adapt-las "antenas" sensoras, como mostra a figura 2.

Acionamento da microchaveA presena de um objeto faz com que ela seja acionada enviando um pulso para o circuito de controle.Outra possibilidade mostrada na figura 3 em que a posio de uma parte mecnica de um projeto faz seu acionamento pelo peso ou pelo esforo.

Acionamento da chave de fim-de-curso.Para as chaves de fim de curso temos as mesmas possibilidades mostradas na figura 3.Em todas elas podemos adaptar sistemas mecnicos que modifiquem o modo de acionamento, o que torna seu uso bastante verstil. Essas chaves ainda se caracterizam por suportar uma corrente algo elevada, controlando diretamente solenides ou motores de corrente contnua.Circuitos EletrnicosO maior problema que o projetista que no est apto a operar com circuitos complexos, como microcontroladores, est no fato de que essas chaves so interruptores simples e dependendo do modo como so usados de contacto momentneo.Isso significa que para a realizao de certas funes num projeto preciso contar com circuitos apropriados. O que muitos leitores no sabem, entretanto, que no precisamos nem de microcontroladores ou microprocessadores para realizar essas funes e na maioria dos casos, nem mesmo funes lgicas complexas devem ser usadas.Circuitos relativamente simples podem ser implementados com esses sensores. Os circuitos que damos a seguir so blocos teis que podem at ser associados para se controlar cargas de corrente contnua a partir dos sinais enviados por esses sensores.Circuito 1Circuito de TempoEm algumas aplicaes o contacto momentneo de curta durao que se produz quando o sensor acionado no suficiente para se obter o funcionamento de uma carga pelo tempo desejado, por exemplo, um motor ou um solenide. Para resolver esse problema, podemos usar um circuito de acionamento monoestvel conforme mostra a figura 4.

Circuito de acionamento monoestvel.Nesse circuito, o rel ou a carga que, com o transistor usado, pode ter at 1 A, ficar acionada por um tempo dado por t = 1,1 x R x C. aps o instante em que o pulso do sensor produzido.Tempos at mais de meia hora podem ser obtido. Apenas lembramos que R deve ficar entre 1 k e 1,5 M ? e C entre 100 nF e 1 500 F. Capacitores eletrolticos de boa qualidade devem ser usados na temporizao.Para acionar cargas de maior potncia, como motores de vrios ampres, pode-se fazer a excitao atravs de MOSFETs de potncia ou transistores Darlington de potncia, que devem ser montados em radiadores de calor.Veja que o circuito sugerido tambm tem uma caracterstica importante: o tempo de acionamento da carga independe do tempo de acionamento do sensor. Mesmo que ele fique fechado depois do acionamento, a carga desligada depois do intervalo programado.Trata-se portanto de um circuito de "debouncing" (anti-repique) que evita os problemas das oscilaes dos contactos quando o sensor acionado.CI-1- 555 - circuito integrado - timerQ1- BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geralD1- 1N4148 - diodo de silcio de uso geralK1- Rel de 6 ou 12 V, conforme a alimentao - MetaltexX1- Sensor NAR1- 10 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, laranjaR2- 47 k ? x 1/8 w - resistor - amarelo, violeta, laranjaR - ver texto - resistor (22 k ?)C - ver texto - resistor (100 F)R3- 2,2 k ? x 1/8 W - resistor - vermelho, vermelho, vermelhoC1- 1 F - capacitor eletrolticoC2- 100 F x 16 V - capacitor eletrolticoDiversos:Placa de circuito impresso ou matriz de contactos, fonte de alimentao ou pilhas, fios, etc.

Circuito 2Inverso de PolaridadeOutra possibilidade interessante de circuito para ser usado com sensores do tipo micro-switch ou chave de fim de curso a mostrada na figura 5.

Circuito para inversa de polaridade.Esse circuito inverte a polaridade de uma carga quando a chave acionada. Se essa carga for um motor de corrente contnua, por exemplo, temos a inverso do sentido de rotao. No caso de um rob que avana, por exemplo, o acionamento do sensor, faz com que ele volte.Esse circuito pode ser associado ao anterior para se fazer com que o acionamento inverso do motor ocorra por um tempo definido. A ligao da sua entrada feita no ponto A do circuito anterior.Q1- BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geralD1- 1N4148 - diodo de silcio de uso geralK1- Rel com 2 plos reversveisR1- 2,2 k ? x 1/8 X - resistor - vermelho, vermelho, vermelhoC1- 100 F x 16 V - capacitor eletrolticoX1- Sensor NAB1 - 6 ou 12 V - pilhas ou fonte conforme sensor usadoDiversos:Placa de circuito impresso ou matriz de contactos, fonte de alimentao ou pilhas, fios, solda, etc.

Circuito 3Mudana de FunoO mesmo circuito anterior, com pequena alterao pode ser usado para se modificar o direcionamento de uma corrente num circuito quando o sensor ativado. Na figura 6 mostramos como isso pode ser feito.

Circuito para mudana de funo.Quando o sensor est desativado, a carga 1 alimentada normalmente. No momento em que o sensor ativado, a carga 1 desligada e a carga 2 alimentada.Veja que esse circuito pode se associado ao anterior para se obter o acionamento da carga 2 por um tempo determinado quando o sensor excitado, mesmo que por um curto intervalo de tempo. Nesse caso tambm, ligamos o circuito no ponto A.Num rob, por exemplo, esse circuito pode ser usado para se alterar a velocidade do motor, com a mudana da propulso, obtendo-se maior potncia quando o sensor ativado. Pode-se acoplar o sensor, por exemplo, a um sistema que detecte a inclinao do rob, caso em que se exige maior potncia numa subida.Veja que tanto podemos comutar a carga como comutar a fonte de alimentao de uma carga, como mostra a figura 7, caso em que teremos uma alimentao normal e uma alimentao reforada para um motor, conforme a situao.

Circuitos de comutao.Evidentemente, a carga alimentada deve ser capaz de suportar as duas tenses de alimentao usadas no processo.Q1- BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geralD1- 1N4148 - diodo de silcio de uso geralK1- Rel com 2 plos reversveisR1- 2,2 k ? x 1/8 X - resistor - vermelho, vermelho, vermelhoC1- 100 F x 16 V - capacitor eletrolticoX1- Sensor NAB1 - 6 ou 12 V - pilhas ou fonte conforme sensor usadoDiversos:Placa de circuito impresso ou matriz de contactos, fonte de alimentao ou pilhas, fios, solda, etc.Circuito 4Acionamento BiestvelNo acionamento biestvel, temos a comutao do circuito com um toque do sensor e a carga permanece alimentada indefinidamente. Um novo toque no sensor far com que a carga seja desligada. Para ligar novamente preciso dar novo toque no sensor. Temos portanto toques no sensor para ativar e desativar alternadamente a carga.O circuito para essa funo se baseia num flip-flop tipo D com o circuito integrado 4013 e mostrado na figura 8.

Circuito para acionamento biestvel.O 555 atua como um circuito anti-repique (debouncing) para evitar que as oscilaes dos contactos do sensor no momento em que ele acionado seja interpretadas como um trem de pulsos pelo contador. A cada fechamento ele deve contar apenas um pulso.O 4013 funciona como um flip-flop ligando e desligando o rel alternadamente. O transistor serve como amplificador para a corrente do circuito integrado que insuficiente para acion-lo.A funo da rede formada por R3e C3 ressetar o flip-flop quando o circuito ligado de modo que ele sempre parta da condio em que o rel est desligado.Dependendo da existncia de repiques, pode ser necessrio alterar C2e R2. R1determina a corrente no acionamento, podendo eventualmente ser reduzido se o fio que vai at o sensor for muito longo. Nesse caso, tambm pode ser interessante usar fio blindado.CI-1- 555 - circuito integrado - timerCI-2- 4013 - circuito integrado CMOSQ1- BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geralD1- 1N4148 - diodo de silcio de uso geralK1- Rel sensvel de 6 V ou 12 V - MetaltexX1- Sensor NAR1- 10 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, vermelhoR2- 22 k ? x 1/8 W - resistor - vermelho, vermelho, laranjaR3- 100 k ? x 1/8 W- resistor - marrom, preto, amareloR4- 2,2 k ? x 1/8 W - resistor - vermelho, vermelho, vermelhoC1- 1 F - capacitor eletrolticoC2, C3- 100 nF- capacitor cermico ou polisterC4- 100 F x 16 V - capacitor eletrolticoB1 - 6 ou 12 v - conforme rel - pilhas ou fonteDiversos:Placa de circuito impresso ou matriz de contactos, fonte de alimentao ou pilhas, caixa para montagem, fios para o sensor, fios, solda, etc.ConclusoOs circuitos indicados tambm podem ser usados com outros tipos de sensores de contacto mecnico como reed-swtiches, sensores de pndulo ou mesmo interruptores simples adaptados para funcionarem como sensores.Esses mesmos circuitos podem ser associados de diversas formas de modo a permitir que o sistema realize operaes "inteligentes" com o acionamento determinado unicamente pela ao dos sensores.Evidentemente o leitor imaginoso pode ainda alterar os circuitos indicados para realizar novas funes lembrando que as etapas de acionamento dos rels podem controlar diretamente motores com o uso de transistores de potncia e at mesmo pontos H para a inverso do sentido de rotao de motores.

Como conectar um Micro interruptor para controlar um relCategoria:Pc - jogos - jogos vdeo eAutor:Odette BergerVistas:3

Um rel til sempre que voc desejar para controlaruma relativamente grande corrente eltrica ou tenso com uma pequena. Por exemplo, voc pode executar com segurana baixa tenso de um boto de ao micro switch em uma das extremidades de sua casa para controlar um rel na outra extremidade, onde opera localmente um motor 120V. Fiao do micro switch para controle o rel relativamente simples e direta. Voc precisa identificar qual dos pinos do rel pertencem a sua bobina e contatos e use o interruptor de poder de controle da bobina.Dificuldade: Moderadamente fcilInstruesCoisas que voc precisa Interruptor micro SPST retransmisso de DC de 12 volts 22-bitola Strippers de arame ferro de soldar 30 watts Solda eletrnica Fonte de alimentao 12 V DC1. Examine o corpo do rel e determinar quais pinos de alimentao da bobina. Determine a polaridade dos pinos. O rel ter um diagrama em seu topo ou face frontal esboar seu layout de pin. Dois pontos com uma barra, bobina ou ziguezague entre eles indicam os pinos da bobina. Dois ou trs pontos entre que se parecem com um smbolo de interruptor eltrico so os pinos comutados. O diagrama indica polaridade com um sinal de adio e sinal de menos.2. Corte dois pedaos de bitola 22 que vai levar a corrente contnua (DC) para o rel do micro switch. Corte um comprimento de mais de fio de cerca de 5 centmetros de comprimento. Faixa de 1/4 a 1/2 polegada de isolamento de cada extremidade dos fios.3. Conecte uma extremidade do fio 5 polegadas para o terminal positivo da fonte de alimentao 12V DC. Solde a outra extremidade a um dos bornes de solda micro switch. Solde uma extremidade de um dos fios mais longo para o outro interruptor micro solda lug. Solde a outra extremidade para o pino positivo da bobina do rel.4. Solde uma ponta do outro fio longo para o pino de bobina do rel negativo. Conecte a outra extremidade ao terminal negativo da fonte de alimentao de DC.5. Conecte a fonte de alimentao uma tomada de CA e ligue-o. Pressione o switch do micro repetidamente. Voc deve ouvir um clicando som do rel como seus contatos abrir e fechar.Dicas & advertnciasO rel ter um diagrama nela indicando que um dos seus pinos colocar energia para a bobina, e que v para os contatos. Ele tambm ir indicar a polaridade do DC vai para a bobina.Circuitos UteisOs motores de corrente contnua, com tenses de alimentao entre 3 V e 12 V e correntes de at 1 A podem ser usados facilmente para movimentar braos mecnicos, elevadores, esteiras e at mesmo veculos de pequeno porte e robs alimentados por bateria. Alm da parte mecnica que pode exigir polias, correias ou caixas de reduo, um problema que o projetista destes dispositivos encontra o controle eltrico e eletrnico dos motores. Como o sentido de rotao do motor depende da polaridade da alimentao e a velocidade da tenso aplicada dentro da faixa permitida, o uso de circuitos eletrnicos no difcil e para os que conhecem alguns componentes bsicos, a montagem de controles relativamente simples. Dou a seguir diversos circuitos que podem ser adaptados para funcionar como motores de 3 V a 12 V e que exijam correntes de at 1 A. Estes motores podem ser conseguidos de pequenos eletrodomsticos fora de uso (alimentados por pilhas e baterias) ou de brinquedos, principalmente, carrinhos que podem fornecer unidades de boa potncia.

Circuito 1 - Controle simples de motor

Para acionar um motor a partir de um conjunto de pilhas, bateria ou fonte de alimentao, o circuito indicado o mostrado na figura 1, onde a polaridade da ligao do motor vai determinar o seu sentido de rotao. O condensador usado para amortecer as comutaes das escovas do motor, tomando seu funcionamento mais suave e evitando a produo de impulsos no circuito alimentado. Este componente especialmente importante quando a bateria usada alimenta outros circuitos ao mesmo tempo, pois sem o condensador, podem ocorrer interferncias. Se o circuito usar um controle remoto, o condensador muito importante, pois evita a irradiao de interferncias. Valores entre 100 uF e 1000 uF com tenso de trabalho um pouco maior que a usada na alimentao podem ser usados, observando-se sua polaridade.

Circuito 2 - Inverso do sentido da rotao

Na figura 2 mostramos como deve ser ligada uma chave de 2 plos x 2 posies ou HH para fazer a inverso do sentido de rotao de um pequeno motor de corrente contnua. Na mesma figura damos a identificao dos plos desta chave que pode ser conseguida com facilidade em aparelhos fora de uso ou adquirida em casas especializadas. Observe que esta chave inverte o sentido da corrente que circula no motor. Como a corrente invertida, o condensador depois da chave deve ser de polister, despolarizado, de 100 nF Para uma filtragem melhor com um condensador eletroltico de 100 p a 1000 pF, sua ligao deve ser feita antes da chave. Este circuito indicado para o caso em que se faz o controle de um brao mecnico ou de um rob e ele deve ter movimentos em dois sentidos. A chave pode ficar longe do sistema ligada por fios longos.

Circuito 3 - Controle de dois motores

Dois motores podem ser ativadas alternadamente com o circuito da figura 3. Com a chave na posio 2, o motor M1 ativado e com a chave na posio 3 a vez do motor M2 ser ativado. A chave de 1 plo x 2 posies pode ser conseguida em aparelhos fora de uso ou ainda ser utilizada uma chave HH. No caso da chave HH, aproveitamos apenas metade como indicado na figura. Este circuito combinado com o da figura 2 possibilita o controle de dois motores com rotao nos dois sentidos, ou seja, podemos fazer qualquer um dos motores rodar no sentido desejado no momento em que quisermos.

Circuito 4 - Motor Pulsante

Este circuito indicado para aplicaes em que o motor no deva simplesmente rodar, mas dar um pequeno impulso em algum dispositivo pelo toque num interruptor de presso. Conforme a figura 4, o que temos um condensador de valor muito alto ligado em paralelo com o motor de corrente contnua. Quando damos um toque no interruptor de presso, o condensador carrega e depois descarrega-se pelo motor, mantendo-o em funcionamento por alguns segundos, dependendo de sua corrente. Em lugar de S1 como interruptor comum de presso podem ser usados sensores, como por exemplo, rels, red switches, micro- switches e outros dispositivos que produzam pulsos curtos de corrente.

Circuito 5 - Reverso por rel

O circuito mostrado na figura 5 inverte o sentido de rotao de um motor, enquanto o interruptor S1 for pressionado. Veja que S1 pode ser um interruptor de presso ou um sensor de qualquer tipo (red switch, chave de fim de curso, sensor de toque, ). O rel usado deve ter a mesma tenso usada na alimentao do motor neste circuito, mas nada impede que o rel seja alimentado por um circuito externo de controle. Se for necessrio usar um condensador para amortecer os impulsos devido comutao do motor, ele deve ser ligado em paralelo com a alimentao. Este circuito pode ser combinado com outros mostrados nesta pagina de modo a ser obtido um comportamento mais complexo do sistema.

Circuito 6 - Biestvel de Controle

Com um toque no interruptor S1 o motor liga e assim permanece at que um toque no interruptor S2 o desligue. O circuito mostrado na figura 6 pode ser usado em muitas aplicaes importantes de Robtica e Mecatrnica. Como os interruptores S1 e S2 podem ser sensores, tais como red switches, chaves de fim de curso ou outros sensores, as aplicaes so ilimitadas. Basta dar um toque num interruptor por exemplo, e uma esteira se move para transportar um objeto at seu final. No final, o sensor S2 ativado e a esteira pra de modo automtico. O SCR no precisa de radiador de calor para motores at 500 mA. Acima disso, ser conveniente usar uma pequena chapinha de metal para esta finalidade. O dodo D1 serve como filtro para evitar que impulsos gerados na comutao das bobinas do motor apaream sobre o SCR, causando seu desligamento em momento indevido. Se houver tendncia ao desligamento, mesmo com o dodo, um condensador eletroltico de 100 uF a 1 000 uF deve ser ligado tambm em paralelo com este componente. Um ponto importante a ser observado neste circuito que h uma queda de tenso da ordem de 2 V num SCR ligado. Isso quer dizer que a tenso de alimentao deve ser 2 V maior que a exigida pelo motor de modo a compensar esta perda. por este motivo que a tenso mnima de entrada sugerida para estes circuitos de 6 V.

Circuito 7 - Motor Acionado Por Luz

Um flash de luz dirigido ao LDR faz com que o SCR dispare e o motor seja acionado no circuito da figura 7. Para desligar, o que pode ser feito por um interruptor de presso, chave de fim de curso, red switch ou outro tipo de sensor, necessrio ativar S2 A sensibilidade do circuito ajustada em P1 Para maior diretividade e sensibilidade do LDR, evitando o acionamento pela luz ambiente, ele deve ser instalado num pequeno tubo opaco com uma lente convergente na sua frente. Se houver tendncia ao desligamento errtico pela comutao do motor, um condensador de 100 uF a 1000 uF deve ser ligado em paralelo com o motor. O SCR s precisar de um pequeno radiador de calor se o motor exigir correntes de mais de 500 mA. Este circuito pode controlar correntes de at 2 A. Deve ser lembrada a queda de tenso de 2 V produzida no SR em conduo.

Circuito 8 - Motor Acionado por Sombra

A passagem de um objeto diante do LDR de modo a causar uma sombra momentnea aciona o motor, que assim permanecer at que S1 seja ativado. O circuito mostrado na figura 8 usa como sensor um LDR ou foto resistor. Da mesma forma que no circuito anterior, P1 controla a sensibilidade. Para maior diretividade o LDR deve ser montado num tubinho opaco com uma lente a sua frente. Este circuito pode ser usado para detectar a colocao de um objeto diante de um brao mecnico acionando sua pina de modo automtico para prend-lo. Numa esteira, a colocao de um objeto faz seu acionamento at o momento em que uma chave de fim de curso (S1) a desligue. Devemos lembrar a queda de tenso de 2 V no SCR em conduo, compensando-a na alimentao.

Circuito 9 - Trava de Motor PorRel

Ao deixar de haver corrente para alimentar o motor o rel desliga-se curto circuitando o motor que trava imediatamente

Circuito 10 - Sensores para Beams

Exemplo de como colocar uns pequenos sensores em um robot beam