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i
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA – ÊNFASE ELETROTÉCNICA
DIOGO BIASUZ DAHLKE
RAFAEL MARTINS
DESENVOLVIMENTO DE UM GONIÔMETRO PARA GONIOFOTÔMETRO
CURITIBA
2007
ii
DIOGO BIASUZ DAHLKE
RAFAEL MARTINS
DESENVOLVIMENTO DE UM GONIÔMETRO PARA GONIOFOTÔMETRO
Proposta de Projeto Final apresentada na
disciplina de Projeto Final 2 do curso de
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em
Eletrotécnica.
Orientador: Prof. Dr. Winderson Eugenio
dos Santos.
Co - orientador: Prof. Carlos Alberto
Dallabona.
CURITIBA
2007
iii
DIOGO BIASUZ DAHLKE
RAFAEL MARTINS
DESENVOLVIMENTO DE UM GONIÔMETRO PARA GONIOFOTÔMETRO
Este Projeto Final de Graduação foi julgado e aprovado como requisito parcial para a
obtenção do título de Engenheiro Eletricista pela Universidade Tecnológica Federal
do Paraná.
Curitiba, 28 de junho de 2007.
------------------------------------------------------------
Prof. Paulo Sérgio Walenia
Coordenador do curso
Engenharia Industrial Elétrica - Elétrotécnica
------------------------------------------------------------
Ivan Eidt Colling
Coordenador de Projeto Final de Graduação
Engenharia Industrial Elétrica - Elétrotécnica
------------------------------------------------------------
Prof. Dr. Winderson Eugênio dos Santos
------------------------------------------------------------
Prof. Dr. Roger Gules
------------------------------------------------------------
Eng. Gustavo Emmendoerfer
iv
Dedidco este trabalho aos meus pais,
Silvia e Paulo, por todo carinho e
dedicação que me foi prestada ao
longo deste caminho.
Diogo Biasuz Dahlke.
Dedico esta monografia aos meus
pais, Adonay e Joceli, ao meu filho
Lucas, pessoas que sempre me
ajudaram e me incentivaram na busca
dos meus objetivos.
Rafael Martins.
v
AGRADECIMENTOS
À Deus pelo dom da vida e da inteligência, ao Professor Winderson e ao Professor
Dallabona, por todo o auxílio e atenção que nos foi dedicada, ao Professor Zola que
esteve sempre presente durante nosso projeto, ao LACTEC pelo apoio institucional
e logístico e à UTFPR pela oportunidade que nos foi dada.
Agradecemos também à todos aqueles que de alguma forma contribuíram para a
elaboração deste trabalho.
vi
RESUMO
Esta monografia apresenta as etapas executadas na construção de um
goniômetro para goniofotômetro. O goniofotômetro é um equipamento utilizado para
a realização de ensaios em luminárias de forma a levantar os dados necessários
para a construção das curvas fotométricas das mesmas. O goniômetro é a parte do
equipamento responsável pelo posicionamento da luminária em diversas orientações
no espaço. Este trabalho inclui os estudos para a construção da estrutura mecânica,
acionamentos e controle dos acionamentos, bem como os resultados obtidos.
Palavras chave: Luminotécnica, goniômetro, acionamentos, controle.
vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Selo Procel à esquerda e ENCE à direita. .................................................2
Figura 2 – Exemplo de curva fotométrica (COEP, 2007). ...........................................4
Figura 3 – Modelo de goniofotômetro com arranjo de espelho. ..................................5
Figura 4 – Princípio de funcionamento de um goniômetro (NPL, 2007)......................5
Figura 5 – Exemplo de goniômetro com arranjo de espelho .......................................6
Figura 6 – Distribuição da radiação (LUMIÈRE, 2006)..............................................10
Figura 7 – Faixa da sensibilidade visual humana (LUMIÈRE, 2006).........................11
Figura 8 – Curvas V(λ) e V’(λ) (LUMIÈRE, 2006)......................................................12
Figura 9 – Orientação espacial da luminária (LUMIÈRE, 2006). ...............................15
Figura 10 – Goniofotômetro com goniômetro móvel e sensor fixo (LUMIÈRE, 2006).
..................................................................................................................................16
Figura 11 – Goniofotômetro com fotocélula móvel. (LUMIÈRE, 2006)......................17
Figura 12 – Sistema A de planos (CIE-121, 1996). ...................................................18
Figura 13 – Sistema B de planos (CIE-121, 1996). ...................................................19
Figura 14 – Sistema C de planos (CIE-121, 1996)....................................................20
Figura 15 – Esquema Genérico de um Posicionador de 1 eixo (Martin, 1999). ........22
Figura 16 – Exemplo de um Servomotor CA (WEG, 2006). ......................................23
Figura 17 – a) Ilustração da Forma Geométrica Aproximada da Carga Para um
Goniômetro com Arranjo de Espelho. b) Modelo mecânico do sistema. ...................23
Figura 18 – Exemplo de sistema de transmissão polia - correia com esticador de
polia. (COEP, 2007). .................................................................................................27
Figura 19 – Exemplo de transmissão por correntes (COEP, 2007)...........................27
Figura 20 - Exemplo de transmissão por correntes com rolo, à esquerda, e bucha, à
direita (COEP, 2007). ................................................................................................28
Figura 21 – Sistema de transmissão por engrenagens (COEP, 2007)......................28
Figura 22 – Sistema de transmissão por rosca sem-fim e coroa (COEP, 2007). ......29
Figura 23 – Programa LabView (National Instruments, 2006)...................................30
Figura 24 – Goniofotômetro tipo C de coordenadas com sensor sobre trilhos..........31
Figura 25 – Goniofotômetro tipo C de coordenadas com sensor sobre eixo.............32
Figura 26 – Goniofotômetro tipo C de coordenadas com espelho no final do eixo
principal (CIE 121, 2006)...........................................................................................32
viii
Figura 27 – Goniofotômetro tipo C de coordenadas com espelho no centro do eixo
principal (CIE 121, 2006)...........................................................................................33
Figura 28 – Quadro de suporte do espelho com dimensões de 2,12 m x 1,50 m. ....34
Figura 29 – Foto da base (1), braço da luminária (2), coluna da base (3) e braço
principal (4)................................................................................................................35
Figura 30 – Foto do ajuste do eixo do espelho..........................................................35
Figura 31 – Foto do ajuste do plano da luminária (1) e do deslocamento horizontal
(2). .............................................................................................................................36
Figura 32 – Foto do ajuste da base...........................................................................36
Figura 33 – Foto do ajuste da altura da luminária. ....................................................36
Figura 34 – Projeto da estrutura mecânica do goniômetro........................................37
Figura 35 – Foto da estrutura mecânica do goniômetro............................................37
Figura 36 – Foto dos servomotores de 500 W e 60 W. .............................................38
Figura 37 – Foto do driver National Instruments. ......................................................39
Figura 38 – Curva de torque do motor de 500 W à esquerda e de 60 W à direita. ...40
Figura 39 – Foto do ensaio de torque no servomotor de 500 W. ..............................41
Figura 40 – Foto da redução do eixo da luminária. ...................................................44
Figura 41 – Foto da redução do eixo do espelho. .....................................................45
Figura 42 – Diagrama de Blocos do sistema integrado.............................................46
Figura 43 – Régua de conectores do driver para conexão dos motores. ..................46
Figura 44 – Foto da interface homem-máquina no software LabView. .....................47
Figura 45 – Foto do sensor instalado no eixo da luminária. ......................................48
Figura 46 – Foto do sensor instalado no eixo do espelho. ........................................48
Figura 47 – Lógica da programação da busca pela posição Home...........................49
Figura 48 – Lógica para a execução das trajetórias..................................................49
Figura 49 – Função Auto Tune..................................................................................50
Figura 50 – Resposta ao degrau do motor de 60 W com os ajustes da função Auto
Tune. .........................................................................................................................51
Figura 51 – Resposta ao degrau do motor de 500 W com os ajustes da função Auto
Tune. .........................................................................................................................51
Figura 52 – Parâmetros ajustados de Kp, Kd e Ki para o motor de 500 W. ..............52
Figura 53 – Resposta ao degrau para o motor de 500 W. ........................................53
Figura 54 – Parâmetros ajustados de Kp, Kd e Ki para o motor de 60 W.................54
Figura 55 – Resposta ao degrau para o motor de 60 W. ..........................................55
ix
Figura 56 – Diagrama de de Bode do motor de 500 W. ............................................56
Figura 57 – Diagrama de de Bode do motor de 60 W. ..............................................56
Figura 58 – Foto de um dispositivo de emissão de feixe de laser. ............................57
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Tabela de conversão de sistemas (CIE-121, 1996).................................21
Tabela 2 – Tabela de rendimentos de acoplamentos (WEG, 2006)..........................29
LISTA DE SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
CIE – Commission Internationale de L’eclairage
CA – Corrente Alternada
CC – Corrente Contínua
NBR – Normas Brasileiras Registradas
NTC – Normas Técnicas COPEL
ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia
INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia
PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
x
SUMÁRIO
1 PROPOSTA .........................................................................................................1
1.1 INTRODUÇÃO..............................................................................................1
1.2 PROBLEMA ..................................................................................................7
1.3 JUSTIFICATIVA............................................................................................7
1.4 OBJETIVOS..................................................................................................8
1.5 MÉTODO DE PESQUISA .............................................................................8
1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO .....................................................................9
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...............................................................................10
2.1 CONCEITOS DE FOTOMETRIA ................................................................10
2.2 UNIDADES BÁSICAS DE FOTOMETRIA...................................................14
2.3 EQUIPAMENTOS DE FOTOMETRIA.........................................................15
2.3.1 GONIOFOTÔMETRO ..........................................................................15
2.4 AUTOMAÇÃO DE MÁQUINAS E FERRAMENTAS....................................21
2.4.1 EQUIPAMENTOS DE POSICIONAMENTO ........................................22
2.4.2 SOFTWARE PARA CONTROLE DO SISTEMA..................................30
3 ESBOÇO DO GONIÔMETRO............................................................................31
4 DESENVOLVIMENTO DO GONIÔMETRO .......................................................34
4.1 PROJETO MECÂNICO...............................................................................34
4.2 PROJETO DO ACIONAMENTO .................................................................38
4.3 PROJETO DO SISTEMA CONTROLE .......................................................46
5 ENSAIOS DINÂMICOS......................................................................................50
6 CONCLUSÕES ..................................................................................................58
6.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ..........................................59
7 REFERÊNCIAS..................................................................................................60
1
1 PROPOSTA
1.1 INTRODUÇÃO
Existe atualmente uma crescente preocupação com a conservação de energia
elétrica no Brasil e no mundo. Isto pode ser percebido através das campanhas
realizadas pelo governo federal, divulgadas através dos programas de televisão,
rádio e jornais e que objetivam, principalmente, atingir o consumidor final de energia
elétrica, ou seja, praticamente toda a população. Porém, o que muitas pessoas não
sabem, é que o governo também tem atuado na indústria, promovendo tanto a
eficientização de suas instalações, quanto à dos produtos fabricados.
Para promover a eficientização energética, as ferramentas mais utilizadas são
as normas técnicas e os regulamentos elaborados e oficializados pelos órgãos
responsáveis, pois, através delas, o governo pode estabelecer parâmetros mínimos
aceitáveis para que determinados produtos sejam comercializados no país. As mais
comuns são as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, e os
regulamentos dos programas de eficientização energética, tais como o Programa
Brasileiro de Conservação de Energia Elétrica – Procel, organizado pela Eletrobrás,
e o Programa Brasileiro de Etiquetagem – PBE, organizado pelo Instituto Nacional
de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO.
O Procel, programa do governo voltado para a conservação de energia elétrica,
é coordenado pelo Ministério de Minas e Energia, cabendo à Eletrobrás o controle
de sua execução. Seu principal objetivo é a conservação da energia elétrica, tanto
no lado da produção como no do consumo (ELETROBRÁS, 2006).
O PBE é decorrente do Protocolo firmado em 1984 entre o então Ministério da
Indústria e do Comércio e a Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica -
ABINEE, com a interveniência do Ministério das Minas e Energia (INMETRO, 2006),
atuando de forma semelhante ao Procel, através de etiquetas informativas, com o
objetivo de alertar o consumidor quanto a eficiência energética de alguns dos
principais eletrodomésticos nacionais. O selo Procel e a Etiqueta Nacional de
Conservação de Energia - ENCE - do Programa Brasileiro de Etiquetagem são
mostrados na Figura 1.
2
Figura 1 – Selo Procel à esquerda e ENCE à direita.
Através destas normas e regulamentos, pode-se exigir que produtos
importantes no contexto energético nacional, como lâmpadas, geladeiras e
aparelhos de televisão, tenham um desempenho melhor e, com isso, sejam mais
eficientes. Como vivemos num mercado muito competitivo, obviamente, uma das
maneiras das empresas venderem mais é reduzindo o preço e, com isso, têm que
baixar o custo da produção, conseqüentemente a qualidade diminui, afetando assim
o desempenho energético de seus produtos. Este problema pode ser solucionado a
partir da obrigatoriedade do cumprimento dos parâmetros mínimos exigidos pelas
normas e regulamentos citados.
Um exemplo é o que está acontecendo com os equipamentos luminotécnicos.
Hoje existe um grupo de trabalho organizado pela Eletrobrás e pelo INMETRO
denominado de GT-Luz, cujo principal objetivo é desenvolver os regulamentos para
os programas PROCEL e ENCE de forma a unificar estes dois programas em um
único. Com isso, o Grupo pretende tornar equipamentos como lâmpadas de uso
residencial, lâmpadas para iluminação pública, reatores, luminárias e relés
fotoelétricos mais eficientes. Os equipamentos eficientes receberiam a Etiqueta
Nacional de Conservação de Energia - ENCE - e aqueles equipamentos que
obtivessem desempenho superior ao exigido pela ENCE, receberiam, além da
etiqueta, o selo Procel. Participam deste grupo os órgãos regulamentadores,
Eletrobás e INMETRO, fabricantes de diversas partes do país e laboratórios
independentes responsáveis pela execução dos ensaios. Desde que foi criado, no
ano de 1999, o grupo já desenvolveu os seguintes regulamentos: RESP 007 –
Lâmpadas Incandescentes e Decorativas RESP 010 – Lâmpadas Fluorescentes
3
Compactas, Circulares ou Similares e RESP 011 – Reatores Eletromagnéticos para
Lâmpadas Fluorescentes Tubulares e para Lâmpadas a vapor de Sódio. Está em
fase de elaboração o regulamento para Lâmpadas a Vapor de Sódio a Alta Pressão
e o regulamento de luminárias para iluminação pública.
Entre os regulamentos elaborados pelo GT-Luz, o RESP 010 – Lâmpadas
Fluorescentes Compactas, Circulares ou Similares, tornou-se compulsório no ano de
2006, através de uma portaria do INMETRO, ou seja, somente podem ser
comercializadas no Brasil, lâmpadas fluorescentes compactas que atendam ao
regulamento Procel/ENCE. Os demais regulamentos ainda estão em fase de estudo
com relação à compulsoriedade e, por enquanto, eles são voluntários.
Com a divulgação destes programas e a sua compulsoriedade, percebeu-se
um problema no processo, devido, principalmente, à crescente demanda de ensaios
em laboratórios independentes. Atualmente, existem poucos laboratórios
independentes, capacitados na área de luminotécnica, e que prestam serviços ao
Procel e ao PBE. Nos últimos anos, através das reuniões realizadas no GT-Luz,
constatou-se que existem apenas quatro laboratórios com capacidade para atender
a demanda de ensaios. Podem ser citados, neste contexto, o laboratório do Instituto
de Tecnologia para o Desenvolvimento – LACTEC – que está situado no estado do
Paraná, o do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL, situado no estado
do Rio de Janeiro, o da Universidade de São Paulo - USP - situado no estado de
São Paulo e o da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUC-RS -
situado no estado do Rio Grande do Sul. Portanto, para que não se crie uma
deficiência no processo dos programas de eficientização, são necessárias duas
ações básicas: o aumento do número de laboratórios com capacidade de realizar os
ensaios exigidos e o aumento da capacidade dos laboratórios já existentes. Como a
primeira alternativa depende de ações da iniciativa privada em parceria com o
governo, pois os investimentos são muito elevados para se criar novos laboratórios
competentes, trata-se aqui do aumento da capacitação de um dos já existentes, o
LACTEC, ajudando-o a preparar-se para atender ao regulamento de luminárias para
iluminação pública, que está na iminência de ser finalizado pelo GT-Luz.
Os principais equipamentos utilizados atualmente pelo LACTEC para a
realização de ensaios luminotécnicos são: esfera integradora, utilizada para medir o
fluxo luminoso [lm] de uma fonte de luz (quantidade de radiação luminosa emitida
em todas as direções de uma fonte), luxímetros, para medir a iluminância [lux]
4
(quantidade de luz incidente sobre uma superfície), calorímetro, para medir a
temperatura de cor [K] da luz, dispositivos para a variação de intensidade luminosa,
para ensaios em relés fotoelétricos, e diversos outros utilizados para a medição de
características elétricas tais como potência, corrente e fator de potência. O
laboratório, porém, não possui um equipamento importante para a realização de
ensaios em luminárias, o goniofotômetro, que é responsável pelo levantamento das
intensidades luminosas [cd] (radiação luminosa emitida em uma única direção), nas
diversas orientações de uma fonte de luz no espaço. Com estas medições é possível
elaborar as curvas fotométricas das fontes, tais como luminárias e lâmpadas,
conforme exemplo mostrado na Figura 2.
Figura 2 – Exemplo de curva fotométrica (COEP, 2007).
Portanto, o aumento da capacitação laboratorial do LACTEC será realizado
através da construção de um goniômetro que servirá para compor uma das partes
de um goniofotômetro que é um equipamento fundamental para a realização de
testes em luminárias. Atualmente existem poucos equipamentos destes no Brasil, os
últimos foram adquiridos no ano de 2005 pelo INMETRO e pelo Centro de Pesquisa
em Energia Elétrica - CEPEL.
O goniofotômetro é constituído basicamente por três partes:
i) Goniômetro: tem a função de mudar a orientação no espaço da fonte de luz
ou do sensor do luxímetro.
ii) Luxímetro: situado a uma distância fixa da fonte de luz de, no mínimo, cinco
vezes o tamanho da fonte. Fornece a leitura da iluminância [lux] que, multiplicada
pela distância elevada ao quadrado, resulta na intensidade luminosa [cd].
5
iii) Filtros: situados entre o goniômetro e o luxímetro, têm a função de permitir a
passagem de somente um feixe de luz da fonte até o sensor do luxímetro, evitando
que a luz refletida nas paredes do ambiente influencie na leitura.
A disposição das três partes do goniofotômetro pode ser visualizada na Figura 3.
Figura 3 – Modelo de goniofotômetro com arranjo de espelho.
Como o laboratório já possui o luxímetro e os filtros são constituídos
basicamente por cortinas escuras para a absorção da luz, com a construção de um
goniômetro (Figura 4), será possível a montagem de um goniofotômetro. O espaço
total requerido para a sua instalação, considerando que ele deve ter dimensões que
possibilitem a realização de ensaios em luminárias de até 1,5 m, será em torno de
15 m x 4 m. No momento o laboratório não possui este espaço disponível, porém, já
está sendo estudada a construção de um local onde serão instaladas todas as
partes do equipamento.
Figura 4 – Princípio de funcionamento de um goniômetro (NPL, 2007).
6
O goniômetro consiste, basicamente, de um dispositivo capaz de fazer com
que uma fonte de luz, por exemplo, uma luminária, mude de orientação fazendo com
que um luxímetro, fixado a uma distância estabelecida, receba a luz emitida por ela
nas diversas orientações em que ela se encontre.
Existe um tipo de goniômetro, no qual é utilizado um espelho que,
movimentado em conjunto, simula a rotação do eixo horizontal da luminária (Figura
5). Este equipamento é complexo, pois tem que coordenar os movimentos de três
eixos. O primeiro eixo serve para orientar o espelho em torno da luminária, o
segundo serve para manter a luminária sempre na orientação de operação normal e
o terceiro serve para girar a luminária em torno do seu eixo vertical. A orientação
destes eixos entre si deve ser controlada de forma que o sensor, fixado a uma dada
distância do goniômetro, receba o feixe de luz desejado.
Figura 5 – Exemplo de goniômetro com arranjo de espelho
Portanto, através do goniofotômetro é possível extrair os dados necessários
para o levantamento de curvas que indicam as características de iluminação de cada
luminária, em todas as direções em que ela ilumina, com isso, podem ser feitos, por
exemplo, estudos e projetos mais precisos na área de eficientização da iluminação
pública.
7
1.2 PROBLEMA
Existem diversos tipos de goniômetros, porém, qual o arranjo mecânico seria
mais adequado daquele utilizado para um goniofotômetro de um laboratório
acreditado como o LACTEC? Quais seriam as alternativas para o sistema de
acionamento deste equipamento? Estas questões devem levar em consideração,
além do custo e a confiabilidade do equipamento, pois, baseado em dados por ele
fornecidos, serão desenvolvidas pesquisas e ensaios contratados por fabricantes de
luminárias.
1.3 JUSTIFICATIVA
Com o auxílio no desenvolvimento do goniofotômetro do LACTEC, através da
construção da sua parte principal, o goniômetro, será possível aumentar o nível
técnico no setor luminotécnico, quantitativa e qualitativamente. Quantitativamente
através do aumento da capacidade laboratorial do país para a realização de ensaios
em luminárias, e qualitativamente através do aumento do conhecimento tecnológico
nacional na construção de goniofotômetros, uma vez que não existem fabricantes
nacionais deste tipo de equipamento. Com isso, também, o LACTEC poderá obter
um goniofotômetro com custo reduzido, pois, além de não ter despesas com a
importação e instalação de um novo equipamento, poderá utilizar periféricos que a
empresa já possui, tais como sensores, luxímetros, computadores e fontes de
tensão, que não estão sendo usados atualmente pela empresa.
Finalmente, com o desenvolvimento do goniômetro, pretende-se solucionar os
problemas citados anteriormente, contribuindo, de modo geral, para uma maior
qualidade na execução dos ensaios em luminárias.
8
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 OBJETIVO GERAL
Construir um goniômetro, que é o elemento principal na composição de um
goniofotômetro e aumentar, com o desenvolvimento deste equipamento, a
capacidade laboratorial do LACTEC na área de luminotécnica.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Realizar o levantamento bibliográfico de equipamentos luminotécnicos.
• Realizar o levantamento bibliográfico de motores para posicionamento.
• Estudar os tipos de goniômetros existentes.
• Fazer o projeto conceitual do goniômetro.
• Contratar a execução de um projeto mecânico.
• Analisar as alternativas de acionamento elétrico e de controle do goniômetro.
• Construir o goniômetro.
• Realizar ensaios dinâmicos.
1.5 MÉTODO DE PESQUISA
Após o estudo bibliográfico e de pesquisa em outras fontes, como a internet,
dever-se-á saber quais os princípios e conceitos utilizados na construção de um
goniômetro para goniofotômetros. Então, através de catálogos e visitas a
laboratórios que possuem tal equipamento, será feito o estudo de como os
fabricantes aplicam estes princípios nos seus produtos bem como sua estrutura de
acionamento. A próxima etapa será a definição de qual tipo de motor e de controle
serão utilizados para a movimentação e o posicionamento dos eixos do goniômetro.
A partir destes conhecimentos será desenvolvido um projeto visando a confiabilidade
dos resultados a serem obtidos e o baixo custo para a construção do equipamento.
Uma empresa será contratada para a execução do projeto mecânico, pois este exige
precisão. Quando a parte mecânica estiver pronta, será feita a instalação do circuito
9
elétrico e a automação dos motores a serem utilizados, pois os mesmos deverão
realizar movimentos sincronizados.
1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO
A estrutura da monografia a ser apresentada é a seguinte: no capítulo 1 é
apresentada a importância do equipamento a ser desenvolvido pelo projeto bem
como o problema a ser resolvido, além de outros itens constantes na proposta
apresentada para o projeto final. O capítulo 2 apresenta a revisão bibliográfica
mostrando aspectos teóricos de fotometria, seus principais equipamentos e
conceitos e estudos sobre automação de máquinas. O capítulo 3 contém um esboço
do goniômetro a ser desenvolvido. No capítulo 4 é descrito o processo de
desenvolvimento do projeto do goniômetro a ser construído, este capítulo é dividido
em três partes fundamentais: projeto mecânico, projeto do acionamento e sistema de
controle. No capítulo 5 são expostos alguns ensaios dinâmicos do sistema e no
capítulo 6 as conclusões obtidas através do desenvolvimento do projeto.
10
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 CONCEITOS DE FOTOMETRIA
Segundo Rinaldo Pereira Pinto [LUMIÈRE, 2006], Einstein, Rutherford e Bohr
desenvolveram trabalhos que geraram muitas controvérsias no meio da física
durante anos. Seus estudos culminaram com a relutante aceitação de que a luz se
apresenta de forma dualística, se comportando como uma onda eletromagnética e
também como uma partícula. Para a fonte ou para o receptor o modelo de partícula
é mais bem aplicado para se entender os fenômenos. Porém, entre a fonte e o
receptor o modelo de onda eletromagnética é melhor aplicado.
A Radiometria e a Fotometria têm por objetivo a medição da luz. Sendo que a
Fotometria mede somente a faixa de radiação visível pelo ser humano e a
Radiometria mede toda a radiação emitida por uma fonte de luz. A distribuição da
radiação está mostrada na (Figura 6).
Figura 6 – Distribuição da radiação (LUMIÈRE, 2006).
A Fotometria mede a radiação visível de forma a obter a mais estreita relação
com a sensação percebida por um ser humano normal. Antigamente os instrumentos
utilizavam o olho humano como sua parte integrante, prejudicando assim a exatidão
dos resultados, pois eles dependiam muito do observador. A grande quantidade de
variáveis desses métodos tornava a repetibilidade do ensaio pobre, pois, estas
variáveis não podiam ser controladas nem explicadas. Estes métodos, que
predominaram até 1940, se baseavam nos seguintes procedimentos: um observador
11
avaliava o brilho de duas fontes simultaneamente ou alternadamente. Assim eram
constituídos os fotômetros visuais (LUMIÈRE 2006).
Atualmente estes métodos não são mais utilizados, exceto em pesquisas e
experiências. Convencionalmente são utilizados instrumentos que possuem um
fotoelemento que converte a radiação luminosa em um sinal elétrico proporcional à
intensidade luminosa.
A sensibilidade visual humana se restringe a uma pequena faixa do espectro
total das radiações eletromagnéticas, situada normalmente entre 380 nm e 770 nm,
conforme mostrado na Figura 7.
Raramente uma fonte de luz emitirá radiação somente nesta faixa de radiação,
podendo, também, emitir outras faixas que podem causar efeitos aos seres
humanos, tais como o ultravioleta e o infravermelho, que são consideradas
radiações óticas. Portanto, é importante que elas sejam medidas e que as mesmas
façam parte do estudo da Radiometria.
Cor Comprimento de onda (nm) Freqüência (1012 Hz)
vermelho 780 - 622 384 - 482
laranja 622 - 597 482 - 503
amarelo 597 - 577 503 - 520
verde 577 - 492 520 - 610
azul 492 - 455 610 - 659
violeta 455 - 390 659 - 769
Figura 7 – Faixa da sensibilidade visual humana (LUMIÈRE, 2006).
Segundo Rinaldo Pereira Pinto, as imagens são formadas na parte do olho
denominada retina e nela existem dois tipos de receptores: os cones que são
responsáveis pela visão fotópica, ou seja, visão diurna, e os bastonetes que são
responsáveis pela visão escotópica, visão noturna. A energia radiante é
12
transformada por eles em energia química produzindo impulsos elétricos conduzidos
ao cérebro através do nervo ótico.
Para que os instrumentos apresentassem medições compatíveis com o olho
humano, foi estabelecida pela Comission Internationale de l’Èclairage – CIE, uma
curva de resposta do observador padrão, pois cada ser humano pode apresentar
variação na sensibilidade do olho às radiações óticas. Na verdade, foram
estabelecidas duas curvas: uma para visão fotópica V(λ) e uma para visão
escotópica V(λ’), conforme Figura 8.
A curva V(λ) para visão diurna, ou seja, fotópica é baseada em medições de
eficiência espectral luminosa publicadas entre 1912 e 1923 por vários
pesquisadores, tais como K.S. Gibson e E.P.T. Tyndall (LUMIÈRE, 2006). O trabalho
de Gibson e Tyndall foi terminado em 1932 e publicado sob o título: ”Visibility of
Radiant Energy”.
Figura 8 – Curvas V(λ) e V’(λ) (LUMIÈRE, 2006).
A visão das cores se dá através dos compostos químicos nos cones que são
chamados de pigmentos e são muito semelhantes aos compostos dos bastonetes.
Há três tipos de pigmentos sensíveis às cores:
13
• pigmento sensível ao vermelho;
• pigmento sensível ao verde;
• pigmento sensível ao azul.
Cada cone possui um desses pigmentos, o que o torna sensível àquela cor
específica. O olho humano pode perceber quase qualquer gradação de cor em que o
vermelho, verde e azul estiverem misturados. O daltonismo é a incapacidade de
diferenciar as cores. O tipo mais comum é o daltonismo vermelho-verde. Ocorre em
8% dos homens e 0,4% das mulheres. Ele acontece quando os cones vermelhos ou
verdes não estão presentes ou não estão funcionando corretamente. As pessoas
com esse problema não são totalmente incapazes de enxergar o vermelho ou verde,
mas costumam confundir as duas cores.
A sensibilidade ao contraste é uma habilidade visual que possibilita a visão de
detalhes quando há exposição a diferentes níveis de contraste. Quando uma pessoa
pode ver detalhes em muito baixo contraste, sua sensibilidade de contraste é alta e
vice-versa. Dependendo da estrutura do estímulo usado na medida, ou seja,
qualquer forma ou tamanho diferente, a sensibilidade de contraste de uma pessoa
adquire diferentes valores.
O contraste é criado pela diferença em luminância de duas superfícies
adjacentes, ou seja, na quantidade de luz refletida destas superfícies. O contraste
pode ser medido em diferentes formas. Em trabalhos clínicos, usa-se normalmente a
fórmula de Michelson, mostrada em (1).
(1)
Onde Lmax é o contraste máximo e Lmin é o contraste mínimo.
Não há recomendação internacional sobre como as medidas de sensibilidade
ao contraste da acuidade visual devem ser definidas. Portanto há diferenças entre
as provas de contraste realizadas.
14
2.2 UNIDADES BÁSICAS DE FOTOMETRIA
Entre as sete unidades de base do Sistema Internacional, a unidade básica
para fotometria é a candela [cd], que é a unidade de intensidade luminosa. A
definição da candela é a seguinte: “A candela é a intensidade luminosa, em uma
dada direção, de uma fonte que emite radiação monocromática de freqüência de 540
x 1012 Hz e que tem uma intensidade radiante nesta direção de (1/683) watt por
esterradiano”(LUMIÈRE, 2006).
O lúmen é o fluxo luminoso emitido dentro de uma unidade de ângulo sólido
por uma fonte pontual e isotrópica que tem a intensidade luminosa de uma candela.
Fonte isotrópica é aquela que irradia energia igualmente em todas as direções.
Portanto:
I = Φv / ω [lm/sr], (2)
Onde:
I = intensidade luminosa;
Φv = fluxo luminoso;
ω = ângulo sólido na direção considerada.
A iluminância é a relação entre a quantidade de fluxo luminoso que incide
sobre uma superfície e a área desta. Sua unidade é o lux.
Temos que:
E = Φv / S [lm/m²], (3)
Onde:
E = Iluminância;
Φv = fluxo luminoso que atinge a superfície;
S = área da superfície.
Arranjando as fórmulas obtém-se:
E = Φv / s → Φv = E * S, mas, I = Φv / ω = (E * S) / ω e ω = S / d².
15
Portanto, conclui-se que:
E = I / d² (4)
Esta relação é utilizada para converter a iluminância [lux] em candelas [cd]
através do valor da distância entre o sensor do luxímetro e a fonte de luz.
2.3 EQUIPAMENTOS DE FOTOMETRIA
Os instrumentos utilizados na fotometria possuem, em geral, três partes: um
meio para condicionar ou amplificar o sinal do detector, um método para mostrar ou
armazenar a medição, e um elemento ou sistema ótico para coletar a quantidade a
ser medida (LUMIÈRE, 2006).
Os instrumentos fotométricos são na verdade radiômetros que têm a resposta
do sensor de acordo com a curva V(λ), pois um radiômetro mede todo o espectro
recebido pelo sensor. Adaptado à curva V(λ) medirá grandezas fotométricas como,
por exemplo, um luxímetro que mede a iluminância através de uma fotocélula.
2.3.1 GONIOFOTÔMETRO
Um goniofotômetro, segundo Rinaldo Pereira Pinto, serve para caracterizar
uma fonte luminosa, como por exemplo, uma luminária, do ponto de vista da
distribuição de intensidades luminosas da mesma, em todas as direções (Figura 9).
É constituído de um goniômetro, um luxímetro e filtros entre os dois para evitar que a
fotocélula receba luz refletida no ambiente.
Figura 9 – Orientação espacial da luminária (LUMIÈRE, 2006).
16
O goniômetro é o dispositivo que tem a função de mudar a orientação da fonte
de luz, mudando assim a direção da intensidade luminosa recebida pela fotocélula.
Existem vários tipos de goniômetros. Cada tipo tem suas vantagens e desvantagens.
A significância das vantagens está relacionada ao espaço disponível, tipo de fonte
de luz a ser ensaiada e considerações econômicas. Um dos modelos de
funcionamento de goniômetro está ilustrado na Figura 10.
Figura 10 – Goniofotômetro com goniômetro móvel e sensor fixo (LUMIÈRE,
2006).
Poder-se-ia, ao invés de mover a luminária, manter a fonte de luz fixa e mover
a fotocélula em torno dela conforme mostrado na Figura 11.
17
Figura 11 – Goniofotômetro com fotocélula móvel. (LUMIÈRE, 2006).
Para medições em luminárias esta configuração não seria viável, pois a
distância mínima da fotocélula à luminária deve ser de, no mínimo, 5 vezes o seu
tamanho, usualmente usa-se dez vezes. Com isso, para uma luminária de 1,5 m,
seria necessária uma distância de 15 m, portanto, o movimento da fotocélula
descreveria no espaço uma esfera de 30 m de diâmetro, o que traria vários
inconvenientes ao laboratório.
2.3.1.1 TIPOS DE GONIOFOTÔMETROS
Os tipos de goniofotômetros existentes são caracterizados pelo sistema de
coordenadas com a qual realizam as medições. Existem basicamente três tipos que
são definidos pela norma CIE-121 – 1996:
18
a) Sistema A de planos - coordenadas (A, α): este sistema está ilustrado
na Figura 12.
Figura 12 – Sistema A de planos (CIE-121, 1996).
Este sistema é recomendado pela Comissão Internacional de Iluminação para
o levantamento de curvas de luminárias para interiores. As direções dos pontos a
serem medidos são dadas pelas coordenadas (A, α).
19
b) Sistema B de planos - coordenadas (B, β): este sistema está ilustrado
na Figura 13.
Figura 13 – Sistema B de planos (CIE-121, 1996).
Este sistema é recomendado pela CIE para o levantamento de curvas de
luminárias para interiores e projetores. As direções dos pontos a serem medidos são
dadas pelas coordenadas (B, β).
20
c) Sistema C de planos - coordenadas (C, γ): neste sistema o eixo polar é
rigidamente orientado no espaço e não segue nenhum dos dois eixos que
atravessam a luminária longitudinalmente e não precisa necessariamente
coincidir com o terceiro eixo que atravessa a luminária, conforme visto na
Figura 14.
Figura 14 – Sistema C de planos (CIE-121, 1996).
Este sistema é recomendado para o levantamento de curvas de luminárias
para interiores e iluminação pública.
Através das fórmulas apresentadas na Tabela 1, é possível converter um
sistema em outro, porém, a precisão é maior naquela de origem.
21
Tabela 1 – Tabela de conversão de sistemas (CIE-121, 1996).
COORDENADA FÓRMULA DE CONVERSÃO
FORNECIDA PROCURADA PLANOS ÂNGULOS
A, α B, β tanB = tanα /
cosA
senβ = senA
x cosα
A, α C, γ tanC = tanα /
senA
cosγ = cosA
x cosα
B, β A, α tanA = tanβ /
cosB
senα = senB
x cosβ
B, β C, γ tanC = senB /
tanβ
cosγ = cosB
x cosβ
C, γ A, α tanA = cosC x
tanγ
senα = senC
x senγ
C, γ B, β tanB = senC x
tanγ
senβ = cosC
x senγ
Para desenvolver um equipamento que levante os dados conforme os sistemas
citados acima, com precisão e repetibilidade, é importante que o sistema de
posicionamento seja automatizado, portanto, se fazem necessários alguns
conhecimentos de dispositivos de acionamento conforme será visto a seguir.
2.4 AUTOMAÇÃO DE MÁQUINAS E FERRAMENTAS
Segundo C. A. Martin, o primeiro passo dado no sentido da automação foi
quando o homem substituiu sua força física pela animal. Atualmente a força utilizada
na automação pode ser obtida através de acionamentos como motores elétricos ou a
combustão. Num primeiro momento as máquinas eram dotadas de um acionamento
central que, através de transmissões, gerava todos os outros movimentos.
Posteriormente passou-se a utilizar um acionamento para cada grau de liberdade,
tornando o sistema mais flexível. O estágio atual da automação se encontra na
busca pelo gerenciamento automático das informações, exigindo cada vez menos a
presença do homem para a execução das tarefas, através de programas que
processam as informações e executam as atividades através das máquinas.
22
No equipamento a ser desenvolvido, o goniômetro, a principal característica é a
execução de movimentos para o posicionamento da luminária, portanto, será dada
ênfase na automação sobre este aspecto.
2.4.1 EQUIPAMENTOS DE POSICIONAMENTO
Um sistema de posicionamento pode ser dividido em quatro grupos
fundamentais: controlador de posição, acionamento, componentes mecânicos e
sensores. Um esquema genérico pode ser visto na Figura 15.
Figura 15 – Esquema Genérico de um Posicionador de 1 eixo (Martin, 1999).
Para o acionamento de um equipamento, como o goniômetro, é necessário um
sistema de malha fechada, ou seja, que forneça a posição do equipamento a cada
momento, pois assim um erro no posicionamento seria detectado facilmente. Para
isso, os equipamentos mais utilizados e mais confiáveis disponíveis no mercado são
os servomotores, pois os mesmos possuem um encoder acoplado ao seu eixo que
envia constantemente sinais de dados como velocidade e posição do motor (Martin,
1999).
23
Um servomotor (Figura 16) é um motor CC ou CA que possui alta dinâmica,
com respostas rápidas e precisas, suas principais características são: uso de ímãs
permanentes, grande número de pólos e o tamanho reduzido. As características
mais desejáveis de um servomotor são o torque constante numa larga faixa de
rotação e também uma grande faixa de controle de rotação.
.
Figura 16 – Exemplo de um Servomotor CA (WEG, 2006).
O dimensionamento dos servomotores exige que se calcule a inércia da carga
(WEG, 2006), portanto, para o caso de um goniômetro com espelho, figura 2, a
forma geométrica pode ser aproximada para um paralelepípedo com um disco
concêntrico ao eixo que passa pelo seu ponto médio.
a)
b)
Figura 17 – a) Ilustração da Forma Geométrica Aproximada da Carga Para um
Goniômetro com Arranjo de Espelho. b) Modelo mecânico do sistema.
24
Momento de inércia rotacional de um paralelepípedo:
]m[kg ))b (a m /12)((1 Jp 222
1 ⋅+⋅⋅= (5)
Momento de inércia rotacional de um disco:
]m[kg )r m /2)((1 Jd 22
2 ⋅⋅⋅= (6)
Onde:
m1 = massa do paralelepípedo [kg];
a = largura do paralelepípedo [m];
b = comprimento do paralelepípedo [m];
m2 = massa do disco [m];
r = raio do disco [m].
Portanto, o valor total da inércia rotacional do modelo aproximado da carga é
dado por:
]m[kg Jd Jp Jt 2⋅+= (7)
Com o valor da inércia, pode-se então fazer o cálculo do dimensionamento do
motor da seguinte forma (WEG, 2006):
a) Rotação do motor:
[rpm] Ncarga i Nmotor ⋅= (8)
Onde:
Ncarga = rotação da carga [rpm];
i = relação de redução [adimensional].
25
b) Momento de inércia rotacional:
Jr = Jt ]m[kg 2⋅ (9)
c) Momento de inércia referido ao eixo do motor:
J = Jm + Jred + (Jr/ 2i ) ]m[kg 2⋅ (10)
Onde Jm = momento de inércia do motor ]m[kg 2⋅ e Jred = momento de inércia
do redutor ]m[kg 2⋅ , ambos fornecidos pelos fabricantes.
Logo:
d) Torque dinâmico:
Tdin = Nmotor ⋅ (J / 9,55) ⋅ ta ]m[N ⋅ (11)
Onde:
ta = rampa de aceleração [s]
Obs: o valor 9,55 é usado para a transformação das unidades.
e) Torque estático
Test = ri
F
i
bF⋅+
⋅
⋅
2 ]m[N ⋅ (12)
Onde:
r = raio do disco
b = comprimento do paralelepípedo [m]
F = força externa [N]
f) Torque do motor
26
Tmot = Test + Tdin [N.m] (13)
Com o valor do torque do servomotor calculado, especifica-se, então, o motor a
ser utilizado.
Devido à utilização de ímãs permanentes, não existem servomotores
disponíveis no mercado com potências elevadas, e, portanto, para se obter um
torque acima do nominal do eixo do motor, é necessário o uso de redutores
mecânicos.
Segundo C. A. Martin os redutores mecânicos são transmissões mecânicas
transformadoras, pois transformam os valores das grandezas físicas dentro de um
mesmo sistema físico. Neles a velocidade angular é reduzida e o torque aumentado
de acordo com a relação de transmissão. O produto torque x velocidade angular se
conserva, com exceção das perdas por atrito. Portanto, temos que:
M1 ⋅ W1 = M2 ⋅ W2 (14)
Onde:
M = torque;
W = velocidade angular.
A relação de transmissão é dada por:
i = M1/M2 = W2/W1 (15)
A inércia em um eixo do redutor pode ser referida para o outro através da
seguinte equação:
2i J2 J1 ⋅= (16)
Onde J = inércia em um dos eixos do redutor.
27
Os tipos mais conhecidos de transmissões mecânicas transformadoras são:
transmissão por polias e correias sincronizadas, correntes, transmissão por
engrenagens e por rosca sem-fim e coroa.
No sistema de polias com correia a rigidez do sistema é dada pela tração e
pela baixa deformação da correia que geralmente são fabricadas de borrachas
reforçadas com cabo de aço ou com cordoalhas de fibras de vidro ou de carbono,
que oferecem uma ótima rigidez para a correia. É comum a utilização de esticadores
de correia, conforme visto na Figura 18.
Figura 18 – Exemplo de sistema de transmissão polia - correia com esticador
de polia. (COEP, 2007).
A inércia do sistema é dada principalmente pela inércia das polias. Portanto,
quanto menor o diâmetro da mesma, menor sua inércia. Outra forma de se reduzir a
inércia é diminuindo o peso da polia através da utilização de materiais como o
duralumínio ou plásticos reforçados com fibras.
As correntes são elementos que funcionam de forma análoga às correias
dentadas, entretanto são constituídas do arranjo de elos rígidos interligados por
meio de articulações, transmitindo movimento e potência à uma roda dentada, ou
engrenagem, conforme ilustrado na Figura 19.
Figura 19 – Exemplo de transmissão por correntes (COEP, 2007).
28
As correntes são normalmente utilizadas onde se requer grandes esforços sem
grandes velocidades. Os tipos de correntes mais comuns são as correntes de rolo e
de bucha.
Correntes de rolo: são fabricadas em aço temperado e constituídas de talas
externa e interna, bucha e pinos, e rolos. Os rolos são montados sobre as buchas e
recebem o contato dos dentes da engrenagem.
Correntes de bucha: Não possuem rolos e por isso os pinos e as próprias
buchas são mais robustos, suportando maiores esforços, porém apresentam
também maior desgaste e ruído, já que os dentes exercem esforços diretamente
sobre as buchas. A
Figura 20 mostra um trecho de uma corrente de rolo e de bucha.
Figura 20 - Exemplo de transmissão por correntes com rolo, à esquerda, e
bucha, à direita (COEP, 2007).
O sistema de transmissão por engrenagens (Figura 21) é largamente utilizado
em máquinas convencionais.
Figura 21 – Sistema de transmissão por engrenagens (COEP, 2007).
29
Quando é empregado em sistemas de posicionamento, a precisão é obtida
através da eliminação das folgas entre os dentes das engrenagens. Para isto
existem disponíveis no mercado engrenagens duplas que se deslocam
transversalmente para o ajuste e eliminação da folga. A inércia do sistema é dada
pela inércia das engrenagens. A relação de transformação pode ser obtida também
através da relação Z1/Z2, onde Z é o n° de dentes de cada engrenagem, ou pela
relação r1/r2 em que r é o raio da engrenagem (desconsiderando o dente).
O sistema rosca sem-fim e coroa corresponde na verdade a uma associação
de um eixo roscado externamente, denominado de parafuso de rosca sem-fim, ou
somente sem-fim e uma engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais denominada
coroa. Este sistema, Figura 22, permite grandes reduções de velocidade e
conseqüente aumento de torque, em faixas desde 20:1, até 300:1 ou mais. Neste
tipo de sistema o sem-fim sempre é o elemento condutor do movimento.
Figura 22 – Sistema de transmissão por rosca sem-fim e coroa (COEP, 2007).
Na tabela 2 são mostrados alguns exemplos de acoplamentos e seus
rendimentos.
Tabela 2 – Tabela de rendimentos de acoplamentos (WEG, 2006).
TIPO DE ACOPLAMENTO FAIXA DE RENDIMENTO (%)
DIRETO 100
EMBREAGEM ELETROMAGNÉTICA 87 - 98
POLIA COM CORREIA PLANA 95 - 98
POLIA COM CORREIA EM V 97 - 99
EMGRENAGEM 96 - 99
RODA DENTADA (CORREIA) 97 - 98
CARDÃ 25 - 100
ACOPLAMENTO HIDRÁULICO 100
30
2.4.2 SOFTWARE PARA CONTROLE DO SISTEMA
Para o controle dos servomotores, se faz necessário um programa que
gerencie e acione os motores conforme o ensaio exige. Existem diversas
plataformas de programação que podem ser utilizadas nesta tarefa, tais como Visual
Basic, C++, entre outras. Porém, o programa LabView, Figura 23, da empresa
National Instruments, se apresenta de forma mais atrativa, pois é compatível com
todas as outras plataformas existentes no mercado, além de possuir uma linguagem
de programação simples, através de interface gráfica, onde as funções se
apresentam em forma de blocos, ao invés de linhas de programação. Outra
vantagem do LabView é que por se tratar de um produto da National Instruments,
que fabrica diversos dos equipamentos a serem utilizados no projeto (placas de
interface para controle de servomotores, entre outros), a comunicação dos motores
e, posteriormente, dos medidores de intensidade luminosa, com o computador pode
ser feita de forma mais simplificada.
Figura 23 – Programa LabView (National Instruments, 2006).
31
3 ESBOÇO DO GONIÔMETRO
A norma CIE 121 – 1996 define um sistema de levantamento de dados C que é
o mais indicado para o ensaio em luminárias de interiores e iluminação pública, ou
seja, para um laboratório que atende a demanda de ensaios de clientes como
concessionárias de energia, fabricantes e prefeituras. Existem diversas formas de se
realizar um ensaio conforme o sistema de planos C. Uma delas á através do giro da
luminária com um grau de liberdade e a movimentação do sensor em um trilho que
descreva uma circunferência em torno dela, como demonstrado na Figura 24. A
desvantagem deste sistema é a sua elevada dimensão onde o raio da circunferência
que o trilho descreve no espaço, tem que ser no mínimo 5 vezes o tamanho da
luminária. Outra desvantagem é que a face do sensor tem que estar sempre normal
ao raio da circunferência, o que torna a construção do trilho mais difícil.
Figura 24 – Goniofotômetro tipo C de coordenadas com sensor sobre trilhos
(CIE 121, 2006).
Outra forma de se realizar este tipo de ensaio é através de um eixo ligado à
luminária e ao sensor, conforme a Figura 25. Neste caso elimina-se o problema da
posição normal do sensor, porém, ainda existe o inconveniente da distância, o que
32
exigiria um eixo muito grande, que possivelmente se deformaria e ocuparia um
espaço muito grande.
Figura 25 – Goniofotômetro tipo C de coordenadas com sensor sobre eixo
(CIE 121, 2006).
Para solucionar o problema da dimensão exigida pela circunferência descrita
no espaço, foram desenvolvidos goniômetros com arranjo de espelho que exigem
apenas um corredor com o comprimento do raio da circunferência, além de manter a
face do sensor sempre a 90° do raio. Com este arranjo, o espelho se movimenta
refletindo a luz até o sensor que fica em um ponto fixo. Existem dois tipos de
goniômetro com espelho: no primeiro, o espelho situado na extremidade do braço
principal gira em torno da luminária, conforme Figura 26. Este modelo possui dois
graus de liberdade, um para girar o espelho e outro para girar a luminária.
Figura 26 – Goniofotômetro tipo C de coordenadas com espelho no final do
eixo principal (CIE 121, 2006).
33
No segundo modelo de arranjo, o espelho, situado no centro do eixo de rotação
do braço principal, gira em torno do eixo ótico, refletindo a luz da fonte com
inclinação de 45º, conforme a Figura 27. Neste tipo existem dois graus de liberdade,
um no eixo que rotaciona o espelho e um que gira a luminária ao redor do seu
próprio eixo central. Existe um terceiro eixo que faz a compensação para que a
luminária, quando fizer o movimento de translação, fique sempre na sua posição de
operação normal.
Figura 27 – Goniofotômetro tipo C de coordenadas com espelho no centro do
eixo principal (CIE 121, 2006).
Este último modelo é o mais indicado para ensaios que exigem maior precisão,
pois no primeiro, há um erro superior devido ao cone da maior abertura descrito no
espaço que chega até o sensor, devido ao movimento do espelho. Além de o
esforço mecânico ser maior para girar um espelho que se encontrar na extremidade
de um braço.
Com todas as considerações citadas, a melhor opção para um laboratório de
ensaios que necessita de confiabilidade nos resultados, pois eles servirão de base
para pesquisas e também atestarão a qualidade dos produtos fabricados, é a
construção de um goniômetro com arranjo de espelho no centro do eixo, acionado
por servomotores e gerenciado pelo software LabView. O eixo de compensação da
luminária deve ser acionado por um sistema de transmissão tipo corrente que possui
tração originária do eixo do espelho, isto porque a velocidade angular entre os dois
eixos é sempre a mesma e sincronizada em sentidos opostos. Por fim, os redutores
a serem utilizados no eixo do espelho e no eixo da luminária serão do tipo
engrenagem, pois possuem um maior rendimento e precisão.
34
4 DESENVOLVIMENTO DO GONIÔMETRO
4.1 PROJETO MECÂNICO
Como citado anteriormente a construção da parte mecânica do goniômetro foi
realizado por uma empresa metalúrgica. Os princípios e conceitos do equipamento
foram discutidos e a empresa apresentou as opções para que eles fossem
cumpridos no projeto. Como o equipamento é complexo e repleto de detalhes,
muitas destas discussões e decisões, foram realizadas durante a execução do
projeto.
O equipamento foi desenvolvido partindo das dimensões da maior amostra a
ser ensaiada. Considerou-se uma luminária com a máxima dimensão (de 1,6 m).
Com esta dimensão foi definido o tamanho do espelho (Figura 28) de 1,60 m X 2,12
m, que é a projeção de um quadrado com 1,6 m de lado, em um plano à 45°. O
quadrado de 1,6 m deve-se à circunferência descrita no espaço quando a luminária
é girada. Optou-se pela forma quadrada pois ela comporta a circunferência e assim
seria mais simples a instalação e alinhamento do mesmo na estrutura do
equipamento. Com isso foi possível calcular o tamanho da estrutura do goniômetro,
iniciando a execução do projeto mecânico, conforme visto na Figura 28:
Figura 28 – Quadro de suporte do espelho com dimensões de 2,12 m x 1,50 m.
35
Figura 29 – Foto da base (1), braço da luminária (2), coluna da base (3) e braço
principal (4).
Durante a montagem do equipamento, devido ao seu tamanho, percebeu-se a
necessidade de facilitar o seu transporte, para isso, as peças com maiores
dimensões foram projetadas de modo a possibilitar sua desmontagem, isto ocorreu
através da fixação entre a coluna da base (3) e a base (1) com parafusos e porcas.
Uma das características exigidas foi a flexibilidade para o ajuste do
alinhamento geométrico do goniômetro, para isso, todas as partes críticas, tais como
espelho, eixo da amostra sob ensaio e base do equipamento foram projetadas com
ajuste de três graus de liberdade, aumentando assim a exatidão do posicionamento
do mesmo. Com a possibilidade destes ajustes (Figura 30, Figura 31, Figura 32 e
Figura 33), pode-se diminuir significativamente os erros e a calibração torna-se mais
efetiva.
Figura 30 – Foto do ajuste do eixo do espelho.
36
Figura 31 – Foto do ajuste do plano da luminária (1) e do deslocamento horizontal (2).
Figura 32 – Foto do ajuste da base.
Figura 33 – Foto do ajuste da altura da luminária.
37
A última peça prevista para ser montada no equipamento foi o espelho, porém,
optou-se em montá-lo somente quando o mesmo entrar em operação no LACTEC.
Esta decisão foi embasada na fragilidade e no elevado custo de um espelho que
atendesse às características exigidas. Porém, durante o dimensionamento de todo o
equipamento, foi levada em consideração a sua carga.
Na Figura 34 e Figura 35 é possível visualizar o projeto em CAD e uma foto da
estrutura mecânica do goniômetro instalado no anexo do Laboratório de Alta Tensão
do LACTEC.
Figura 34 – Projeto da estrutura mecânica do goniômetro.
Figura 35 – Foto da estrutura mecânica do goniômetro.
38
4.2 PROJETO DO ACIONAMENTO
O sistema elétrico do goniômetro é composto basicamente por dois
servomotores, condutores necessários para alimentação das amostras e dos cabos
dos equipamentos de controle e medição.
Os servomotores utilizados para o acionamento do eixo do espelho e do eixo
da luminária, foram disponibilizados pelo LACTEC. Os mesmos se encontravam sem
uso em um dos laboratórios da empresa. Os motores são da marca Sanyo Denki,
potências de 500 W e 60 W, tensão de 80 V e 75 V, modelos L850BT-012EL8 e
L506BT-012EL8 respectivamente (Figura 36).
Figura 36 – Foto dos servomotores de 500 W e 60 W.
Devido às exigências dinâmicas do sistema, foi extremamente importante a
utilização destes servomotores, porém, para o seu acionamento é necessário um
driver para a interface com o computador. Geralmente os fabricantes de
servomotores fornecem os drivers compatíveis com seus motores, entretanto, neste
caso não foi possível obtê-lo, devido ao fato de que os mesmos saíram de linha já
há muito tempo. Para solucionar este problema foi especificado um driver de outro
fabricante. Optou-se pelo driver 7652 2 Axis Motor Drive da National Instruments
(Figura 37), pois este oferece uma série de vantagens, tais como, facilidade de
interface com o software LabView (do mesmo fabricante), possibilidade de controle
de dois servomotores em conjunto e assistência técnica reconhecida.
39
Figura 37 – Foto do driver National Instruments.
A única consideração neste caso é que a tensão fornecida pelo driver da
National Instruments é de 48 V, portanto, inferior à tensão nominal dos
servomotores, causando com isso alguma redução de desempenho. Esta situação
foi contornada compensando a sua perda de torque através de redutores com ganho
maior.
A determinação da nova dinâmica fornecida pelo motor foi realizada através de
ensaios e da análise da curva de torque dos mesmos.
Através da análise das curvas de torque dos servomotores, para o motor de
500 W, observa-se que com o torque igual a zero, a velocidade do motor é de 2.800
rpm quando se aplica 80 V. Quando a tensão utilizada é de 40 V a velocidade cai
para 1.400 rpm, para um torque igual a zero. Ou seja, a velocidade reduz-se
proporcionalmente à tensão aplicada ao servomotor. Portanto, para uma tensão de
48 V (tensão do driver utilizado) a velocidade máxima atingida é de 1.680 rpm, o que
equivale a 60% do valor nominal, tanto para a tensão quanto para a velocidade. A
partir da curva original mostrada no anexo 1, foi criado um gráfico com a inserção da
curva de 48 V conforme (Figura 38).
40
Figura 38 – Curva de torque do motor de 500 W à esquerda e de 60 W à
direita.
No motor de 60 W, semelhante ao de 500 W, para a tensão de 48 V encontrou-
se o valor de velocidade máxima de 2.560 rpm, equivalente a 64% do valor nominal.
Do gráfico podemos concluir que para região de operação contínua o torque
eficaz dos motores são de aproximadamente 2,3 [ N.m] e 0,2 [N.m], para o maior e
para o menor motor, respectivamente.
Para a verificação destes valores, os motores foram acoplados a um
torquímetro no qual foi medido o seu torque quando alimentados pela tensão
nominal do driver da National, 48 V, conforme Figura 39. Os valores encontrados
foram de aproximadamente 1,80 N.m para o motor de 500 W e de 0,15 N.m para o
de 60 W.
41
Figura 39 – Foto do ensaio de torque no servomotor de 500 W.
Percebeu-se ao comparar os resultados que os valores estão coerentes,
levando em consideração a precisão dos métodos utilizados, contudo, nos cálculos
adotaremos os menores valores encontrados para os torques, ou seja, 1,80 N.m
para o motor de 500 W e de 0,15 N.m para o de 60 W.
Para especificar os redutores e, após, verificar se o sistema motor-redutor
atende às especificações relativas ao torque da carga com uma velocidade máxima
de 6 rpm no eixo da lumináira e de 3 rpm para o eixo do espelho, valores utilizados
por fabricantes de goniômetros, determinamos a redução com base em uma
velocidade de 2000 rpm no eixo do motor da luminária e de 1500 para o eixo do
espelho, portanto, temos que as reduções são:
34,3336
2000==lumi
0,5003
1500==espi
Para verificar se estes parâmetros atendem às especificações da carga, temos
que calcular o torque máximo da mesma, então temos que:
dinest TTT +=max (17)
Onde estT é o torque estático e dinT é o torque dinâmico.
42
O torque estático foi obtido através de ensaio, acoplando-se um torquímetro
nos eixos do espelho e da luminária. Os valores encontrados foram 28,0 N.m e 2,0
N.m respectivamente.
O torque dinâmico é obtido através da seguinte equação:
aJJT correnteacdin ⋅+= )( arg (18)
Onde J é a Inércia [k.m2] e a é a aceleração [m/s2]
A inércia da corrente do redutor, usada nos cálculos do eixo do espelho, pode
ser calculada através da aproximação à um anel metálico:
MRR
J ie
corrente2
)(22
+= (19)
Onde Re é o raio externo e Ri é o raio interno da corrente e M é a sua massa,
Portanto, para:
Re = 0,23 m
Ri = 0,21 m
M = 0,370 Kg
Temos que:
correnteJ = 0,017945 Kg.m2
Utilizando o valor de 3,138 [Kg.m2] e 0,591 [kg.m2] para a inércia da carga no
espelho e na luminária respectivamente, valor encontrado através do software
Autocad, e com uma aceleração de 1 m/s2 obtemos um torque dinâmico de 3,16
[N.m] para o eixo do espelho e de 0,59 [N.m] para o eixo da luminária.
Portanto, o valor de torque máximo da carga será:
T máx esp = 28,00 + 3,16 = 31,16 N.m
T máx lum = 2,0 + 0,59 = 2,59 N.m
43
Outro valor a ser calculado é o Torque eficaz, ele é dado pela equação 20.
total
desaceldinrestaceldin
rmst
tTtTtTT
⋅+⋅+⋅
=
222
(20)
Onde tacel é o tempo de aceleração, tdesacel é o tempo de desaceleração, tr é o
tempo em regime permanente do movimento e ttotal é o tempo total.
Para o torque do eixo do espelho (Trms.esp):
Considerando que a velocidade é de 3 rpm, o tempo total para girar 360°, que é
o deslocamento angular máximo utilizado durante os ensaios, é de 20 s. Para um
tempo de aceleração e de desaceleração, ambos de 100 ms, temos um tempo de
regime de 19,8 s.
Portanto temos:
=⋅+⋅+⋅
=
,20
1,016,38,19281,016,3 222
.esprmsT 27,86 N.m
Para torque do eixo da luminária (Trms.lum):
Considerando que a velocidade é de 6 rpm, o tempo total para girar 360°, que é
o deslocamento angular máximo utilizado durante os ensaios, é de 10,0 s. Para um
tempo de aceleração e de desaceleração, ambos de 100 ms, temos um tempo de
regime de 9,8 s.
Portanto temos que:
=⋅+⋅+⋅
=
0,10
1,059,08,921,059,0 222
.lumrmsT 1,98 N.m
Para que os motores atendam as especificações de torque da carga, os valores
de torque máximo calculados devem estar abaixo da reta da tensão de 48 V dos
gráficos da Figura 38 e os valores de Torque eficaz devem estar dentro da região de
regime permanente. Para esta análise devemos dividir os valores encontrados por
suas respectivas reduções para referi-los ao eixo do motor:
44
Eixo do espelho:
Tmáx esp= 31,16/500 = 0,062 N.m
Trms esp = 27,86/500 = 0,056 N.m
Eixo da luminária:
Tmáx lum = 2,59/333,34 = 0,0078 N.m
Trms lum = 1,98/333,34 = 0,0059 N.m
Ao verificar estes valores no gráfico da Figura 40 constata-se que os
servomotores atendem às especificações. Nota-se que poder-se-ia utilizar reduções
com relações menores, porém, isto diminuiria a resolução do posicionamento do
motor. Portanto, adotaremos estes valores encontrados para as reduções em
conjunto com os servomotores já especificados.
Para a redução do eixo da luminária, que não exige grandes esforços, foi
definido uma redução de 360:1, tipo rosca sem – fim e coroa, fabricada pela
metalúrgica onde o projeto mecânico do equipamento foi executado, conforme
Figura 40.
Figura 40 – Foto da redução do eixo da luminária.
Para o eixo do espelho, que exige grandes esforços mecânicos, foi
especificada uma caixa redutora normalizada, pois há menos risco de manutenção,
porém, como a relação necessária de 500:1 não foi encontrada, e outras formas de
45
reduções que atendessem esta especificação não são viáveis, foi utilizada uma
associação entre uma caixa redutora e um sistema de redução por engrenagens
com corrente. Utilizou-se uma caixa redutora com relação de 80:1 acoplado a um
sistema de engrenagem e corrente com uma relação de 95:12, conforme Figura 41,
assim obteve-se uma redução total de:
33,63312
92
1
80=⋅=eixoespi
Figura 41 – Foto da redução do eixo do espelho.
Os encoders dos motores emitem pulsos conforme o giro do eixo do motor,
estes pulsos são a referência de posição do mesmo. Para uma quantidade de 4000
pulsos por volta, conforme os encoders utilizados, 1 pulso equivale a:
360/4000 = 0,09° = 0° 5’ 24’’ – 5 minutos e 24 segundos.
Portanto, esta é a menor fração de ângulo possível de ser obtida pelo sistema
de controle do motor.
Com o uso dos redutores, um deslocamento de 0° 5’ 24’’ no eixo do motor
corresponde a um deslocamento final de:
D = 0,09/i
Onde i é a relação de redução e D é o deslocamento final.
Portanto, para a luminária (redução de 360:1):
D = 0,09/360 = 0° 0’ 0’’ 90 – 90 centésimos.
Esta é a máxima resolução teórica possível de ser obtida no posicionamento do
eixo da luminária (1 pulso do encoder) pelo servomotor.
46
Para o eixo do espelho:
D = 0,09/633,33 = 0° 0’ 0’’30 – 30 centésimos.
Esta é a máxima resolução teórica possível de ser obtida do posicionamento no
eixo do espelho (1 pulso do encoder) pelo motor.
4.3 PROJETO DO SISTEMA CONTROLE
A implantação do sistema de controle do movimento foi realizada através de
uma placa da National Instruments modelo 7342, para o controle do movimento,
conectada em um barramento PCI de um Personal Computer - PC - responsável
pelo controle, comando e medição do sistema. A integração dos componentes pode
ser resumida pelo diagrama mostrado na Figura 42.
Figura 42 – Diagrama de Blocos do sistema integrado.
Os sinais enviados pela Motion Control são recebidos pelo Driver, que por sua
vez os disponibiliza aos servomotores em forma de tensão e corrente, se
convertendo em velocidade e torque.
Os sinais que fecham a malha de controle vêm do encoder de cada motor. A
conexão com o driver da National deve ser feita respectivamente às entradas de +5
V, Gnd, ENCA , ENCA , ENCB , BENC , INDEX e NDEXI conforme Figura 43.
Figura 43 – Régua de conectores do driver para conexão dos motores.
47
4.3.1 OPERAÇÃO DO SISTEMA
O software utilizado foi o LabView. A programação desenvolvida nele possui os
seguintes parâmetros de entrada mostrados na Figura 44:
• Velocidade: define a velocidade angular em rad/s de acionamento do
eixos.
• Aceleração: define a aceleração dos eixos em rad/s2 até atingir a
velocidade especificada.
• Deslocamento angular: define o deslocamento angular a ser executado
pelo eixo da luminária e pelo o eixo do espelho, em graus.
• N° de deslocamentos: define a quantidade de vezes que o
deslocamento definido no item anterior deve ser executado.
• Pausa: define o tempo de parada dos eixos entre cada deslocamento
angular executado, valor em ms.
Figura 44 – Foto da interface homem-máquina no software LabView.
Foram instalados no equipamento dois sensores micro switch para o
referenciamento da posição inicial de ensaio (posição HOME), um no eixo da
luminária e um no eixo do espelho, conforme Figura 45 e Figura 46.
48
Figura 45 – Foto do sensor instalado no eixo da luminária.
Figura 46 – Foto do sensor instalado no eixo do espelho.
Ao iniciar o programa é realizada automaticamente a busca da posição inicial
(HOME) dos eixos da luminária e do espelho. Após posicionado, o programa
aguarda o início do ensaio através do botão START que deve ser acionado pelo
usuário. Então a execução do ensaio é feita automaticamente pelo software,
conforme parâmetros estabelecidos pelo usuário.
49
A lógica do programa desenvolvido para o controle do goniômetro foi dividida
em duas partes principais. Na primeira é realizada a busca da posição Home (Figura
47).
Figura 47 – Lógica da programação da busca pela posição Home.
Na segunda etapa são executados os parâmetros de entrada definidos pelo
usuário através de uma lógica ilustrada na Figura 48, sendo então executadas as
trajetórias definidas.
Figura 48 – Lógica para a execução das trajetórias.
50
5 ENSAIOS DINÂMICOS
Com relação ao comportamento do sistema, foi utilizado um controlador PID –
Proporcional Derivativo Integrativo, buscando-se uma melhor resposta transitória do
sistema com a inserção da derivação e diminuição do erro estacionário com a
integração no percurso direto.
Como o equipamento exige precisão no posicionamento, foi melhorada a
resposta transitória do sistema e em seguida dado enfoque e prioridade ao ajuste do
erro de estado estacionário.
Um dos recursos existentes no programa da placa Motion Control é a função
Auto Tune (Figura 49) para o ajuste dos ganhos Kp (ganho proporcional), Kd (ganho
derivativo) e Ki (ganho integrativo).
Figura 49 – Função Auto Tune.
Na Figura 50 e Figura 51 são mostradas as respostas ao impulso dos motores
de 60 W e 500W. Observa-se que existe um erro em regime permanente na
51
resposta do motor. Isto foi comprovado quando os motores foram acionados para
uma posição de 1000 counts (pulsos) e não atingiram esta posição.
Figura 50 – Resposta ao degrau do motor de 60 W com os ajustes da função
Auto Tune.
Figura 51 – Resposta ao degrau do motor de 500 W com os ajustes da função
Auto Tune.
Foi utilizada a função Auto Tune para ambos os servomotores, porém, mesmo
com o uso da função, tornou-se necessário um ajuste fino dos ganhos para melhorar
o desempenho dos servomotores. Isto foi feito através do ajuste manual dos ganhos
Kp, Kd e Ki e, após ajuste, foi realizado o ensaio de resposta ao degrau dos
52
servomotores. Os valores ajustados e as respostas ao degrau dos mesmos estão
ilustrados nas figuras de 52 a 55. Comprovou-se, após acionamento dos
servomotores, que eles apresentaram erro zero nos posicionamentos, determinados
nos parâmetros de entrada.
Figura 52 – Parâmetros ajustados de Kp, Kd e Ki para o motor de 500 W.
Portanto, os valores para os ganhos do motor de 500 W foram ajustados em:
• Kp = 250
• Kd = 1750
• Ki = 60
53
Observa-se na Figura 53 algumas características da resposta ao degrau para o
motor de 500 W:
Figura 53 – Resposta ao degrau para o motor de 500 W.
• Tempo de assentamento = 567 ms
• Tempo de subida = 33 ms
• Tempo de pico = 48 ms
• Ultrapassagem percentual = 6 %
54
Figura 54 – Parâmetros ajustados de Kp, Kd e Ki para o motor de 60 W.
Portanto, os valores para os ganhos do motor de 60 W foram ajustados em:
• Kp = 50
• Kd = 110
• Ki = 20
55
Pode – se observar na Figura 55 algumas características da resposta ao
degrau para o motor de 60 W:
Figura 55 – Resposta ao degrau para o motor de 60 W.
• Tempo de assentamento = 594 ms
• Tempo de subida = 9 ms
• Tempo de pico = 33 ms
• Ultrapassagem percentual 4 %
56
A seguir são mostrados na Figura 56 e Figura 57 os diagramas de Bode
obtidos dos motores de 500 W e 60 W respectivamente.
Figura 56 – Diagrama de de Bode do motor de 500 W.
Figura 57 – Diagrama de de Bode do motor de 60 W.
57
A calibração do goniômetro se realizará através de um feixe de laser (Figura
58) que será acoplado na posição do centro ótico da luminária e que, através da
instalação do espelho, será refletido até o sensor do luxímetro. A reflexão se
realizará em diversas posições, sendo que o laser deverá sempre incidir sobre o
sensor. Este método é utilizado por outros fabricantes de goniômetros.
Figura 58 – Foto de um dispositivo de emissão de feixe de laser.
Após a calibração, para que o equipamento entre em funcionamento, será
realizado um interlaboratorial com o CEPEL – Centro de Pesquisas em Energia
Elétrica – que possui um goniofotômetro e já se mostrou disponível para a realização
desta ação. O interlaboratorial ocorrerá através da comparação de medições em
uma luminária com lâmpadas halógenas. Optou-se por estas lâmpadas devido ao
fato de que suas características fotométricas são mais estáveis que as demais
lâmpadas utilizadas.
58
6 CONCLUSÕES
Após a revisão bibliográfica dos equipamentos luminotécnicos, foi possível
perceber os princípios básicos de funcionamento de goniofotômetros. Através de
levantamentos dos equipamentos já existentes utilizados, notou-se que eles se
dividem em três tipos: A, B e C, sendo que o mais apropriado para ensaios em
luminárias para iluminação pública é o do tipo C, que corresponde ao goniofotômetro
com arranjo de espelho. Ao realizar um esboço do equipamento a ser construído,
optou-se por aquele cujo espelho se encontra no centro do eixo principal,
diminuindo, consideravelmente os esforços mecânicos neste eixo, o que não
ocorreria em um equipamento cujo espelho se encontrasse na extremidade do eixo.
Na etapa de execução do projeto mecânico, uma empresa metalúrgica foi
contratada, pois assim seria possível obter uma maior segurança na precisão e
resistência da estrutura.
Relativo aos tipos de motores utilizados para posicionamento, notou-se que os
servomotores são aqueles que oferecem maior confiabilidade, pois, através do seu
encoder, possibilitam o monitoramento de sua posição, configurando, portanto, um
sistema de malha fechada. Para o controle dos servomotores, foi utilizado o software
LabView, o qual proporcionou uma grande facilidade de programação,
principalmente, porque os hardwares utilizados, tais como o driver e a placa para
posicionamento, são do mesmo fabricante. Com isso, as interfaces entre os
equipamentos foram realizadas com grande agilidade.
O fato da tensão fornecida ao motor pelo driver ser de 48 V, ou seja, cerca de
62 % da tensão nominal dos motores, foi compensado com os redutores
especificados e com isso, uma vez em que os servomotores possuem alto custo e os
mesmos estavam ociosos há bastante tempo na empresa, obteve-se uma grande
economia na construção do equipamento.
59
6.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestão para trabalhos futuros no desenvolvimento de goniômetros
para goniofotômetros sugere-se que seja investigado o sistema de acionamento do
eixo da luminária através da utilização de motores de passo, pois o movimento do
mesmo é simples e não exige muito torque, oferecendo, portanto, confiabilidade e
precisão do movimento. Com isto, será possível diminuir ainda mais os custos do
projeto.
Na programação realizada no LabView, pode-se inserir uma interface de
aquisição de dados do luxímetro, a qual enviaria os dados para uma planilha e
plotaria as curvas fotométricas automaticamente.
Pode-se também adicionar sistemas de segurança, como por exemplo a
parada de todo sistema em caso de pane (ex: travamento de um eixo).
Outra sugestão é a elaboração de um plano de manutenção do equipamento
com a finalidade de prolongar a vida útil do mesmo.
60
7 REFERÊNCIAS
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Produção. Disponível em: <http://www.coep.ufrj.br/~zachi/files/aula1.pdf>. Acessado
em 15 jan 2007.
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photometry and goniophotometry of luminaires. Vienna, AUSTRIA, 1996.
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1a.ed. Porto Alegre: editora da PUC-RS, 1998.
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25 ago. 2006.
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MIRROR GONIOPHOTOMETERS. Disponível em
<http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pbeIntroducao.asp>. Acessado em: 28 ago.
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UFSC -1999.
61
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Catálogo técnico.
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2007.
