Mecatronica Facil 01

PROJETO

Octa-I é um robô capaz de desviar de obstáculos.Ao se deparar com um, ele pára, dá um giro de 45º esegue em frente, até encontrar um novo obstáculo.Isto permite que ele possa, por exemplo, sair de umlabirinto. O melhor de tudo isto é que ele é um robôque você mesmo pode construir.

A Mecatrônica é um campo do conhecimentohumano que tende a crescer muito nos próximosanos. É possível constatar nos dias de hoje, porexemplo, o nível de automação nas indústrias quecada vez mais utilizam robôs na linha de produçãode seus produtos. Estes robôs não se parecem comos que vemos nos filmes de ficção científica onde,normalmente, se movimentam e, invariavelmente,acabam por querer dominar o mundo. Se este tipode coisa acontecerá ou não nós não sabemos, mas

o que sabemos é que se quisermos ter o controleda situação e um bom emprego no futuro, deve-mos começar desde já a aprender como um robôfunciona e como fazer para programá-lo. Nos Es-tados Unidos existem diversas competições derobôs e as escolas montam diversos times paracompetir entre si e os melhores são mandadospara competições estaduais e nacionais. Infe-lizmente aqui no Brasil ainda não temos nadaque se compare a isto, mas se não começarmoslogo, iremos ficando cada vez mais deslocados. OOcta-I, o robô descrito neste artigo, poderia servirde base para uma competição semelhante ao quevemos lá.

Este artigo permitirá construir um robô com as se-guintes características:

OCTOCTOCTOCTOCTA-IA-IA-IA-IA-I – O ROBÔ QUE – O ROBÔ QUE – O ROBÔ QUE – O ROBÔ QUE – O ROBÔ QUEDESVIA DE OBSTÁCULOSDESVIA DE OBSTÁCULOSDESVIA DE OBSTÁCULOSDESVIA DE OBSTÁCULOSDESVIA DE OBSTÁCULOS

Octavio NogueiraTato Equipamentos Eletrônicos

MECATRÔNICA FÁCIL Nº 1/OUTUBRO-NOVEMBRO/20014

PROJETO

Sistema motriz : Dois servo motores com veloci-dade variável e inversão do sentido de giro.

Sensor: O sonar, permite determinar a distânciaque o robô está de um objeto. Com este sensor orobô pode se movimentar desviando de obstáculos.

Microcontrolador: É a parte principal do robô poisé onde as informações dos sensores serão avalia-das e onde serão tomadas as decisões.

Alimentação: Fornece energia para o robô se mo-vimentar.

A seguir serão explicados com mais detalhes ositens acima:

SISTEMA MOTRIZ

O Octa-I possui dois servos motores. Eles se di-ferenciam dos motores normais pois permitem que avelocidade seja variada através do tamanho dos pul-sos que são enviados.

Eles possuem três terminais sendo eles; terra, ali-mentação de 5 V e controle. O sinal de controle é umtrem de pulsos com duração entre 1 ms e 2 ms e umperíodo de 10 ms, ou seja, pulsos de 1 ms a 2 ms comum intervalo entre eles de 10 ms. Quando o pulso tem1,5 ms o motor está parado, quando tem 1 ms o motorgira a velocidade máxima em um sentido e quando estáem 2 ms, gira a velocidade máxima no outro sentido.

Nós não precisamos enviar pulsos de 1 ms e 2 ms.Quaisquer valores entre estes limites farão o motorse mover, por exemplo se quisermos fazer o robô semover lentamente para frente, poderíamos enviarpulsos de 1,6 ms e se quisermos que o robô vire,mandamos pulsos de 1,6 ms para um motor e 1,4 mspara o outro. Com estas durações de pulsos, um motor

vai se mover lentamente para frente e o outro lenta-mente para trás.

Um aspecto importante a lembrar é que o motorprecisa receber um pulso a cada 10 ms para conti-nuar se movimentando, se pararmos de mandar pul-sos ele pára.

SENSOR

O sonar é um dos sensores mais interessantes,pois faz com que o robô “saiba” a distância que estáde um objeto, permitindo com isto que ele desvie enão colida com o mesmo.

Figura 1 - Representação e aspecto dos servo-motores.

Figura 2 - Pulsos de controle dos servo-motores.

O funcionamento do sonar é o seguinte: ele enviaum pulso ultra-sônico muito curto e fica esperando oseu retorno. O pulso vai viajar a uma velocidade aproxi-mada de 340 m/s, bater em um obstáculo e retornar.Assim que retornar, o módulo do sonar calcula o tempoque o pulso levou para ir e voltar. Como sabemos avelocidade do pulso e o tempo que ele levou parair e voltar, é possível calcular a distância que elepercorreu.

A diferença deste sensor para os outros que de-tectam obstáculos, como os ópticos, é que o sonarnos permite saber a distância exata do obstáculo.

Imagine que o seu robô está participando de umacompetição onde ele tem que sair de um labirinto, seestivesse usando um sensor óptico ele teria que an-dar até encontrar uma parede e então ir seguindo aparede até achar uma porta e seguir este processopara caminhar pelo labirinto. Utilizando o sonar elepoderia fazer um giro de 360 graus sobre o seu eixo,fazendo medições de distância a medida que girassee, após isto, saberia em qual sentido deveria se mo-ver para passar pela porta.

“CÉREBRO” OU PROCESSADOR CENTRAL

Um dos grandes problemas de quem quer come-çar a aprender ou se aprofundar em Robótica é terque aprender a linguagem de programação do robô.

Figura 3 - O sonar.

5MECATRÔNICA FÁCIL Nº 1/OUTUBRO-NOVEMBRO/2001

PROJETO

Hoje existem diversas linguagens, cada uma comsuas vantagens e desvantagens. Para este robô nósescolhemos utilizar o microcontrolador BASIC Step2K. Este é um poderoso microcontrolador com 2048bytes de memória flash que possui 15 entradas/saí-das e pode ser programado em BASIC. O BASIC éuma linguagem muito fácil de se aprender e ao mes-mo tempo poderosa. Esta linguagem possui todas ascaracterísticas das linguagens de alto nível como Ce Pascal, com a vantagem de ser muito mais fácil dese aprender. A Microsoft fornecia a linguagemQBASIC junto com o DOS, antes da introdução doWindows e, provavelmente, grande parte dos leitoresjá programou alguma vez em QBASIC. Pois bem, oBASIC utilizado pelo BASIC Step 2K é praticamenteidêntico ao QBASIC.

Outros problemas com os microcontroladores sãoa necessidade de um gravador, geralmente caro, e asua disponibilidade no mercado nacional. Pois bem,o BASIC Step 2K é de fabricação nacional e o seugravador é um simples cabo ligado a porta paralelado PC. O compilador onde escrevemos o código fon-te é totalmente amigável e integrado com o gravador,nos permitindo fazer simulações e emulação antesde gravarmos o microcontrolador. Ele possui em suabiblioteca diversas funções úteis já prontas para usotais como: escrita em display LCD, comunicaçãoserial, I2C e 1WIRE. E o melhor, é gratuito.

Todas as informações sobre o microcontroladorBASIC Step 2K, assim como o compilador paradownload estão disponíveis no site http://www.tato.ind.br.

Gostaria ainda, de deixar claro que este artigo éapenas um ponto de partida para o que pode ser umgrande projeto, já que estamos estudando os concei-tos básicos de um robô motorizado. Os tópicos aquiapresentados podem ser aplicados para outros tiposde robôs e este robô básico pode ser ampliado com oacréscimo de outros sensores e dispositivos.

COMPILADOR

O programa precisa ser escrito e compilado antesde ser gravado no microcontrolador do robô, para istousamos o compilador Bascom. Ele é um ambientecompleto de desenvolvimento para os micro-controladores BASIC Step 2K. Ele possui o editorde texto, compilador, simulador, gravador e arqui-vo de ajuda com todos os comandos explicados.

A figura 5 abaixo mostra a sua aparência.

Figura 4 - O BASIC Step 2K.

Como dissemos anteriormente a linguagem utili-zada é o BASIC, uma linguagem muito fácil de seaprender e com muitos recursos.

O Bascom é especialmente indicado para o nos-so robô pois já possui em suas bibliotecas, coman-dos para controle dos motores, leitura dos sensoresde ultrasom, etc.

A primeira coisa a fazer em nosso programa é con-figurar os servos com o seguinte comando:

Config Servos = 2 , Servo1 = Portb.0 ,Servo2 = Portb.1 , Reload = 50

Este comando diz ao compilador que teremos 2servos ligados as saídas Pb0 e Pb1. Para fazermosos motores se moverem basta executarmos o seguin-te comando: Servo(1) = 20 ou Servo(2) = 20.

Para facilitar o nosso trabalho, podemos escreveralgumas rotinas para automatizar este processo:

Rotina para fazer os motores pararem:

Sub Para() Servo(1) = 30 Servo(2) = 30End Sub

Faz o robô se mover para frente com velocidadedeterminada por v:

Figura 5 - Tela do Bascom.


PROJETO

Sub Frente(v As Byte) Servo(1) = 30 - V Servo(2) = 30 + VEnd Sub

Faz o robô se mover para trás:Sub Re(v As Byte) Servo(1) = 30 + V Servo(2) = 30 - VEnd Sub

Faz o robô virar para a direita:Sub Direita(v As Byte) Servo(1) = 30 - V Servo(2) = 30 - VEnd Sub

E para a esquerda:Sub Esquerda(v As Byte) Servo(1) = 30 + V Servo(2) = 30 + VEnd Sub

Estas rotinas são chamadas pelo programa prin-cipal a medida do necessário, um exemplo de progra-ma simples para o robô mover-se para a frente por 2segundos, parar, virar-se para a direita e mover-sepor mais 2 segundos. O programa ficaria assim:

Call Frente(5)Wait 2Call Para()Call direita(3)Wait 1Call Para()Call Frente(5)Wait 2Call Para()

Como pode ser visto por este pequeno programaexemplo, a linguagem é bem simples e com a ajudade sub-rotinas podemos programar o robô em umalinguagem quase coloquial.

MONTAGEM

Para a montagem deste robô você vai precisar de:

1 microcontrolador BASIC Step 2K;2 servo-motores modificados para rotação contí-

nua com pneus;1 módulo sonar;1 capacitor eletrolítico de 100 m F x 16 V;1 suporte para 4 pilhas pequenas;1 base de montagem;

1 diodo 1N4004 ou 1N4007;fios de ligação.

Pinagem do BASIC Step 2K

Como a par te principal do robô é o seumicrocontrolador de controle, iremos descrever apinagem do mesmo, veja que nem todos os pinosserão usados neste robô. O BASIC Step 2K é muitopotente com diversos periféricos tais como: comuni-cação serial RS-232, etc, e diversos destes periféri-cos não serão usados neste projeto. A pinagem doBasic Step 2K é mostrada na tabela 1.

Como podemos ver temos disponível 15 linhas de

Tabela 1 - Pinagem do BASIC Step 2K.

entrada/saída à nossa disposição, neste robô usare-mos 2 saídas para os motores e 1 entrada para osonar.

O esquema elétrico, com suas respectivas liga-ções, estão representadas na figura 7. Os principaispassos a serem seguidos são:

1 – ligue o fio de controle do motor direito ao pino20 (PB0) e o fio de controle do motor esquerdo aopino 19 (PB1);

2 – ligue os fios de alimentação e terra dos doismotores ao suporte de pilhas tomando o cuidado paranão inverter a polaridade;

3 – O sonar precisa de 3 ligações, ligue o fio + 5 V


PROJETO

ao pino 5 do BASIC Step 2K, o fio G ao terra e o fiode saída ao pino 18 (PB2) do BASIC Step 2K;

4 – Ligue o terra do suporte de pilhas ao terra doBASIC Step 2K (pino2);

5 – Ligue o terminal positivo do suporte de pi-lhas ao anodo do diodo e o catodo do mesmo àchave liga/desliga e desta para o pino 5 do BASICStep.

Com isto terminamos as ligações elétricas e ago-ra nosso robô precisa de um programa para executar.A programação, como vimos anteriormente, é feitaatravés compilador Bascom.

Figura 7 - Esquema elétrico da montagem.

Figura 6 - Montagem da placa-suporte do BASIC Step 2K.

Após o programa ter sido compilado sem erros,conectamos o cabo de gravação e transferimos o pro-grama para o microcontrolador.

O site da Tato Equipamentos Eletrônicos é http://www.tato.ind.br, onde você pode adquirir todos os com-ponentes necessários para a montagem elétrica doseu robô bem como o compilador e programas deexemplo para testar o seu robô.

O código-fonte completo do programa elaboradopara o Octa-I está disponível para download no site:http://www.mecatronicaatual.com.br.

Figura 8 - Montagem das placas no chassi do robô.


PROJETO

O nosso protótipo foi construído em um chassi dedois níveis; inferior com os dois redutores e a rodalivre e; superior com os circuitos eletrônicos e a cai-xa de pilhas.

Os materiais utilizados foram chapa de plásticoestireno de 2 mm e chapa de acrílico transparente de2 mm. A escolha de um chassi com essa configura-ção se deu com o intuito de obter uma melhor distri-buição de peso sobre uma base de três apoios (asduas rodas motrizes dos redutores e a roda livre).

Distribuímos as rodas de modo a formar com elasum triângulo quase eqüilátero, isso facilita a mobili-dade do robô e, os circuitos na parte elevada ficamcom o acesso mais fácil além de se conseguir uma

A ESTRUTURA DE PLÁSTICO DO A ESTRUTURA DE PLÁSTICO DO A ESTRUTURA DE PLÁSTICO DO A ESTRUTURA DE PLÁSTICO DO A ESTRUTURA DE PLÁSTICO DO OCTOCTOCTOCTOCTA-IA-IA-IA-IA-IJosé Francci Júnior

Plastimodelista

melhor “leitura” dos sensores com uma maior distân-cia deles em relação ao solo.

Com base nessas informações use suacriatividade, você poderá usar muitos materiais dife-rentes para a construção do chassi tais como: cha-pas metálicas diversas, eucatex, madeira compen-sada fina, etc...No site http://www.mecatronicaatual.com.br você encontrará alguns desenhos comas principais medidas do chassi do Octa-I, para aju-dar na elaboração do seu próprio modelo.

Tenha sempre em mente uma construção com-pacta e firme, dê especial atenção ao alinhamento dosistema motriz e proteja os circuitos do pó com umatampa ou cobertura, bom trabalho e divirta-se!

Figura 9 - Montagem da roda no servo-motor.Figura 10 - Vista superior traseira do Octa-I, onde se pode

perceber os detalhes da "roda boba" e da chave liga/desliga.

Figura 11 - Mais alguns detalhes da montagem do chassi do Octa-I.

9MECATRÔNICA FÁCIL Nº1/OUTUBRO-NOVEMBRO/2001

ELETRÔNICA

MECATRÔNICA FÁCIL Nº1/OUTUBRO-NOVEMBRO/2001 9

ELETRÔNICA BÁSICAELETRÔNICA BÁSICAELETRÔNICA BÁSICAELETRÔNICA BÁSICAELETRÔNICA BÁSICAPPPPPARA MECAARA MECAARA MECAARA MECAARA MECATRÔNICATRÔNICATRÔNICATRÔNICATRÔNICA

1ª Par1ª Par1ª Par1ª Par1ª Partetetetete

Newton C. Braga

INTRODUÇÃO

Há alguns anos atrás, para insta-lar uma máquina automatizada numaindústria era preciso contar com a aju-da de três profissionais.

Um Engenheiro Mecânico, even-tualmente com especialização empneumática, para colocar a máquinaem seu lugar de funcionamento fa-zendo as conexões e montagens detodas suas partes; um EngenheiroEletrônico para instalar os dispositivosde controle e finalmente um especia-lista em software para elaborar os pro-gramas de controle desta máquina.

As coisas mudaram e hoje em diapara a mesma tarefa e também paraa própria manutenção desta máquinaé preciso apenas um profissional: oespecialista em Mecatrônica.

Mecatrônica é a união da eletrôni-ca com a mecânica criando automa-tismos, robôs, equipamentos de usoindustrial e doméstico, veículos e che-gando a um dos ramos mais fascinan-tes da tecnologia que é construçãode dispositivos dotados de inteligên-cia artificial.

No entanto, o conhecimento deEletrônica necessário para os que pre-tendem se tornar profissionais destaciência nem sempre pode ser adqui-rido com facilidade por publicaçõescomuns ou mesmo adquiridos emcursos regulares.

De fato, nos tempos antigos aEletrônica era vista como uma ci-ência definitiva, que era estudadapara se trabalhar nela. E, nesteponto as coisas também mudaram

em nossos dias: a Eletrônica é umamatéria a ser estudada para se apli-car em outras ciências como aInformática, as Telecomunicações eevidentemente a Mecatrônica.

Com estas mudanças é precisoadequar a Eletrônica à aplicação eisso é válido no nosso caso.

A finalidade aqui é justamentepossibilitar a leitores de todos os ní-veis que desejam de alguma formaentrar no campo fascinante daMecatrônica entender a Eletrônicabásica usada em seus dispositivos.

Nossa abordagem justamenteserá dada de uma forma que osfundamentos aqui ensinados pode-rão servir de base para cursostécnicos, disciplinas eletivas decursos de segundo grau e atémesmo para o aquele quenunca teve contatocom a Mecatrônicae deseja construirseus própriosdispositivosmecatrônicos.

Analisaremos o princípio de fun-cionamento de componentes e circui-tos que podem ser usados nos pro-jetos de Mecatrônica de todos os ní-veis, tanto os que podem ser elabo-rados com finalidades didáticas e re-creativas até os que são encontra-dos em aplicações industriais.

Veremos todos os tipos de apli-cações práticas incluindo sensores,circuitos específicos, o uso do com-putador e de microprocessadores eos softwares que podem ser empre-gados tanto em controle comosensoriamento.

MECATRÔNICA FÁCIL Nº1/OUTUBRO-NOVEMBRO/2001

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Lembramos aos leitores que nos-sa experiência vem do fato de tambémtermos elaborado o primeiro Curso deEletrônica numa revista técnica há25 anos utilizando na época o méto-do de “Instrução Programada”, e quefoi acompanhado por milhares de lei-tores, muitos dos quais o utilizaramcomo ponto de partida para uma vidaprofissional de sucesso.

Também elaboramos um Curso deManutenção Eletrônica, de Rádio, TVe Vídeo e de Instrumentação na mes-ma revista, que nos dá a necessáriahabilitação para empreitar mais estatarefa que certamente também farásucesso entre os leitores desta novarevista.

OS COMPONENTESELETRÔNICOS

Começaremos o nosso curso coma análise dos componentes eletrôni-cos usados nos projetos de Meca-trônica. Diferentemente do que mui-tos leitores possam pensar, os com-ponentes eletrônicos básicos sãotodos iguais. O modo como eles sãousados e as configurações é quedeterminam o que o circuito ou oconjunto vai fazer.

Assim, os mesmos componentesusados num robô podem ser encon-trados num televisor ou no sistema deignição eletrônica de seu carro.

Podemos dividir os componenteseletrônicos em três categorias queserão o assunto desta nossa lição:

a) Componentes passivos

Os componentes passivos sãoaqueles que não amplificam nem ge-ram sinais sendo basicamente usadosna função de polarização, acoplamentoou desacoplamento de circuitos.

Nos projetos de Mecatrônica osprincipais componentes passivos quevamos encontrar são:

Resistores

Os resistores tem por finalidadeapresentar uma resistência elétrica ouseja, uma oposição à passagem deuma corrente. A medida da resistên-cia é feita numa unidade denominada

ohms (W). Os resistores mais co-muns são os de carbono e os de fiode nicromo ou simplesmente “de fio”e que tem os aspectos mostrados nafigura 3.

Outro ponto importante de nossocurso é a abordagem de tópicos mui-to práticos que incluem a montagemde alguns projetos experimentais e di-dáticos que na sua maioria podem serelaborados com materiais recicladosou de fácil obtenção, inclusive os ele-trônicos.

Nossa finalidade com tudo issoserá:

a) Possibilitar aos leitores que pre-tendem estudar Mecatrônica numgrau mais profundo ter os fundamen-tos necessários para o melhor enten-dimento de sua Eletrônica em espe-cial os que tiveram uma formação naMecânica e por isso pouco viram daEletrônica.

b) Dar elementos para cursos denível médio e mesmo superior paracriar experimentos e aulas para seuscursos usando material prático de fá-cil obtenção e circuitos experimentaisbastante didáticos. Até mesmo cursoscompletos podem ser elaborados combase no material deste curso.

c) Dar idéias práticas e fundamen-tos teóricos para que muitos dos lei-tores que já possuam habilidades nosetor ou mesmo professores que pre-tendam implementar as partes práti-cas de seus cursos, possam elabo-rar seus próprios projetos.

d) Dar elementos e idéias para queestudantes de todos os níveis pos-sam elaborar projetos práticos comobase de trabalhos, para feiras e de-monstrações ou mesmo para forma-turas.

e) Reciclar os conhecimentos da-queles que já estão no campo daMecatrônica mas que, por qualquermotivo tenham passado por uma for-mação incompleta no campo da Ele-trônica, principalmente os que sairamdas escolas há mais tempo e que por-tanto carecem de informações so-bre componentes e tecnologiasmais modernas.

f) Levar ao leitor uma imagem atu-al das Aplicações da Mecatrônica nodia-a-dia, indo das aplicações recre-ativas e didáticas até as de uso emaplicativos de consumo e industrial.

Enfim, nossa meta é fornecer aosleitores o primeiro curso fasciculado deMecatrônica que já foi dado em qual-quer publicação técnica de nosso país.

Figura 1 - Resistores fixos comuns.

O tamanho do resistor está rela-cionado com sua capacidade de dis-sipar calor. Quanto mais intensa fora corrente num resistor mais calor elegera e este calor precisa ser transferi-do ao meio ambiente. Os resistorescomuns podem ser encontrados comvalores de resistência desde fraçãode ohm até mais de 20 milhões deohms e com dissipações de 1/8 W amais de 100 W.

Para expressar os valores altos deresistência é costume usar os prefi-xos quilo (k) para milhares e mega (M)para milhões. Assim, 2,2 k ohms sig-nifica 2 200 ohms e 15 M ohms signi-fica 15 000 000 ohms.

Para os leitores que vão usarresistores é importante conhecer ocódigo de cores. As faixas coloridasem torno do resistor dão seu valorconforme mostra a tabela 1.

Para ler, o primeiro e segundoanéis a partir da ponta dão os doisdígitos da resistência enquanto que oterceiro o fator de multiplicação ounúmero de zeros.

Um resistor vermelho-violeta-amarelo terá 2 7 seguidos de 0000 ou270 000 ohms (270KW).

Existem resistores especiais quepodem ter sua resistência alterada epor isso são usados em ajustes oucontroles. Temos dois tipos principaisde resistores variáveis que são mos-trados na figura 4.


ELETRÔNICA

Os trimpots são usados para seajustar a resistência de um circuito gi-rando-se um cursor sobre uma peçade grafite e os potenciômetros sãousados como controles. Estes doiscomponentes são especificados pelasua resistência máxima. Assim, umtrimpot ou um potenciômetro de 100kohms é um componente que pode tersua resistência ajustada para apresen-tar qualquer valor entre 0 e 100 000ohms.

Existem potenciômetros especi-ais duplos e alguns até podem in-cluir uma chave para ligar e desligarum circuito.

Também podemos citar resis-tores especiais que podem funcio-nar como sensores e de que falare-mos oportunamente.

Capacitores

A finalidade do capacitor é arma-zenar uma carga elétrica. Neste pro-cesso o capacitor apresenta algumaspropriedades importantes que sãoaproveitadas em circuitos eletrônicos.Os capacitores são usados como fil-tros, como espécie de reservatório deenergia ou como “amortecedores” evi-tando que ocorram variações gran-des de corrente num circuito.

Os capacitores são especificadospela sua capacitância (ou capacida-de) que é medida em farads (F). Ofarad é uma unidade muito grandeassim encontramos na maioria doscasos especificações em submúltiploscomo o microfarad (mF) que equivaleà milionésima parte do farad ou

0,000 001 F; o nanofarad (nF) queequivale à bilionésima parte do Faradou 0,000 000 001 F e o picofarad (pF)que equivale a trilionésima parte doFarad ou 0,000 000 000 001 F.

Os capacitores são formados porduas placas de metal tendo entre elasum material isolante (dielétrico) quelhes dá nome. Na figura 5 temos al-guns tipos de capacitores normalmen-te encontrados nos circuitos demecatrônica.

Os tipos mais comuns são oscerâmicos, poliéster e eletrolíticos. Oseletrolíticos são polarizados, ou seja,é preciso observar o pólo positivo enegativo no momento do uso.

Uma outra especificação doscapacitores é a tensão máxima quepodem suportar ou tensão de traba-lho que é medida em volts e que variaentre 3 V e 1200 V tipicamente.

Indutores

Os indutores ou bobinas são com-ponentes formados por espiras de fioesmaltado que podem ser enroladasnuma forma sem núcleo, com núcleode ferro ou ferrite e que tem símbolo easpectos mostrados na figura 6.

Os indutores podem ser especifi-cados pela indutância em Henry (eseus submúltiplos como o microhenry)ou ainda pelo número de espiras, diâ-metro e comprimento da forma alémdo tipo de núcleo. Alguns indutorespossuem núcleos ajustáveis para sepoder modificar sua indutância.

Tabela 1 - Código de cores para resistores.

Figura 2 - Resistores variáveis.

Figura 3 - Capacitores: símbolos e aspectos. Figura 4 - Indutores.


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Transformadores

Os transformadores são compo-nentes formados por duas bobinas ouenrolamentos num núcleo ou formacomum. O núcleo pode ser de lâmi-nas de ferro ou ferrite. O símbolo easpecto destes componentes é mos-trado na figura 7.

Os transformadores são usadospara alterar as característica de umsinal ou ainda uma tensão alternada.O tipo mais usado de transformador éo denominado “transformador de ali-mentação” ou “transformador de for-ça”. Este tipo de transformador é usa-do em fontes de alimentações tantopara reduzir a tensão da rede de ener-gia para um valor menor de acordocom a aplicação, como para isolar arede de energia evitando assim cho-ques em quem tocar no circuito doaparelho.

Os transformadores são especifi-cados pela tensão de entrada (primá-rio), tensão de saída e corrente desaída (secundário).

Além desses podemos citar ossensores, que podem ser construídoscom lâminas e contatos, que falare-mos quando entrarmos nos circuitosque os utilizam.

b) Componentes ativos

Os componentes ativos são aque-les que podem gerar ou amplificar si-nais, os quais dividimos em dois gru-pos principais. O primeiro, mais anti-go e não muito usado atualmente anão ser em aplicações especiais sãoos que trabalham com base em tubosde gás ou vácuo, ou seja, válvulas e osegundo o mais moderno que tratadas propriedades dos materiaissemicondutores, ou seja, dos disposi-tivos de estado sólido.

Em nosso curso trataremos basi-camente dos componentes de estadosólido que são:

Transistores bipolares

Os transistores são componentesformados por três pedaços de mate-riais semicondutores como o silícioP e o silício N formando a estruturamostrada na figura 10.

Nesta figura também mostramos osímbolo usado para os dois tipos detransistores mais usados que são osdo tipo NPN e PNP.

Os transistores são os componen-tes mais importantes dos circuitos

Figura 5 - Transformador: símbolo e aspecto.

Figura 6 - Diodos.

Existem tipos especiais de diodosque podem operar como transdutorese dos quais falaremos oportunamente.

Transdutores ou sensores

Existem diversos tipos de disposi-tivos que podem ser usados para con-verter sinais elétricos em formas deenergia diferentes como som, luz, etc.e dispositivos que servem comosensores. Na figura 9 temos algunsdeles.

a) Alto-falantes – convertem ener-gia elétrica em sons. São especifi-cados pela impedância em ohms,potência em watts e pelo tamanho;

b) Transdutores piezoelétricos –são pastilhas de uma cerâmica es-pecial que pode converter sinais elé-tricos em som;

c) Lâmpadas – convertem ener-gia elétrica em luz;

d) LEDs – são tipos especiais dediodos (diodos emissores de luz) queconvertem energia elétrica em luz;

e) Motores – convertem energiaelétrica em movimento e força me-cânica;

f) Solenóides – convertem ener-gia elétrica em mecânica;

g) Elementos de aquecimento –convertem energia elétrica em calor;

h) Foto-resistores ou LDRs – sãosensores de luz;

i) Termistores – são sensores decalor;

j) Foto-diodos – são diodos usa-dos como sensores de luz;

k) Chaves de mercúrio – sãosensores de posição.

Diodos

Os diodos são componentessemicondutores que conduzem a cor-rente num único sentido. Na figura 8temos os símbolos e aspectos dosdiodos mais usados nos circuitos prá-ticos de Mecatrônica.

Estes componentes podem serespecificados pela tensão e correntesmáximas de trabalho ou ainda por umsímbolo formado por letras e núme-ros dado pelo fabricante como1N4002, 1N4148, BA315, etc.

Os diodos possuem uma faixa emseu invólucro que permite identificarseu catodo.

Figura 7 - Transdutores.


ELETRÔNICA

eletrônicos, pois podem gerar e am-plificar sinais além de funcionar comochaves controladas eletrônicamente.

Na figura 11 temos os aspectos dealguns transistores comuns.

No grupo (a) temos os transisto-res de baixa potência que são desti-nados a trabalhar com correntes pou-co intensas. Em (b) temos os transis-tores de média e alta potência que sãousados para controlar correntes inten-sas como, por exemplo, as que cir-culam por um motor. Estes transis-tores são dotados de elementos parainstalação num radiador de calor, con-forme mostra a figura 12.

Observe que os transistores pos-suem terminais de emissor (E), coletor(C) e base (B) e devem ser ligadoscorretamente em qualquer projeto.

Os transistores são indicados,de fábrica, como BC548, 2N2222,BF494, etc.

Para usar um transistor é precisoter em conta a tensão máxima, a cor-rente máxima e o ganho (fator de am-plificação) que pode variar entre 5 e10000.

Na operação normal, a correnteaplicada à base do transistor contro-la a corrente que circula entre o emis-sor e o coletor.

Transistores de efeito de campo

Um tipo de transistor muito usadoatualmente é o FET ou Filed EffectTransistor (Transistor de Efeito deCampo) cujos símbolos e aspectossão mostrados na figura 13.

Tiristores

Os tir istores são dispositivossemicondutores destinados ao contro-le de correntes intensas, havendo doistipos principais que podemos encon-trar nos projetos de Mecatrônica: osSCRs (Diodos Controlados de Silícioou Silicon Controlled Rectifier) e osTRIACs cujos símbolos e aspectossão mostrados na figura 15.

Os SCRs disparam quando umpulso de tensão é aplicado na suacomporta (gate). Nos circuitos de cor-rente contínua os SCRs permanecemem condução mesmo depois que opulso desaparece. Para desligá-los épreciso interromper a alimentação. OsSCRs conduzem a corrente num úni-co sentido como os diodos.

Já os TRIACs conduzem a corren-te nos dois sentidos quando dispara-dos e por isso são indicados para ocontrole de dispositivos em circuitosde corrente alternada.Os SCRs eTRIACs comuns podem controlar cor-rentes que vão de 500 mA a mais de1000 A. Os de maior corrente são do-tados de recursos para montagem emdissipadores de calor.

Figura 9 - Aspectos dos transistores.

Figura 10 - Transistor montado emradiador de calor.

Figura 11 - Os transistores de efeito de campo.

Nestes transistores a tensão apli-cada à comporta (g) controla a cor-rente que circula entre o dreno (d) e afonte (s).

Os pequenos transistores de efei-to de campo podem ser usados comoamplificadores e osciladores enquan-to que os maiores denominadosPOWER FETs ou ainda POWERMOSFETs ou transistores de efeitode campo de potência podem con-trolar correntes muito intensas (de atédezenas de ampères) sendo por issomuito empregado em controles demotores nos projetos de Mecatrônica.

Basta aplicar uma tensão positivade alguns volts na comporta de umPower FET para que a resistência en-tre o dreno e a fonte (Rds) se reduzaa uma fração de ohm e uma correntemuito intensa possa circular alimen-tando um circuito externo como mos-tra a figura 14.

Os FETs de potências são indica-dos por siglas como IRF6490,IRF132, etc.

Figura 13 - SCRs e TRIACs.

Figura 8 - Transistores bipolares. Figura 12 - Controlando um motor com umPower MOSFET ou Power FET.


ELETRÔNICA

14

Circuitos Integrados

Num único invólucro podem serencontrados conjuntos de componen-tes já interligados de modo a formarum circuito que exerça determinadafunção como, por exemplo, um am-plificador, um circuito de controle, umoscilador, etc. Os dispositivos destetipo recebem o nome de circuitos in-tegrados e são representados por sím-bolos que na verdade apenas dão oseu tipo e não o circuito equivalenteinterno, conforme mostra a figura 16.

O uso de circuitos integrados sim-plifica o projeto já que alguns tipospodem conter centenas de transisto-res, resistores e outros componentesjá interligados e prontos para uso ne-cessitando apenas poucos componen-tes adicionais externos.

Na figura 17 temos os aspectosmais comuns dos circuitos integradosque podemos encontrar nos trabalhosde Mecatrônica.

Figuras 14 - Símbolos dos CIs.

Figura 15 - Aspectos dos CIs.

Alguns circuitos integrados que sedestinam ao controle de altas corren-tes, por gerarem bastante calor ao fun-cionar, são dotados de recursos paraa montagem em radiadores de calor.

Os circuitos integrados são espe-cificados por grupos de letras e núme-ros como, por exemplo, LM555,CA3140, 4017, NE567, etc. Nas listasde materiais dos projetos, é comumacrescentar-se a função do circuitointegrado como, por exemplo, timer(temporizador), circuito lógico (CMOSou TTL), regulador de tensão, etc.

Os microprocessadores e osmicrocontroladores são um tipo especialde circuito integrado que se destinam aocontrole e processamento de informaçõesna forma digital. Alguns micropro-cessadores podem conter mais de 5 mi-lhões de transistores em seu interior.

c) Acessórios

Os acessórios são partes de umprojeto que não fazem propriamenteparte dos circuitos, mas que são im-portantes. Estes componentes susten-tam partes de circuito ou fazem suaconexão. Temos os seguintes exemplos:

Placas de circuito impresso

Os componentes eletrônicos sãomontados e soldados em placas demateriais isolantes onde existem gra-vadas trilhas de cobre que funcionamcomo os fios de ligação entre estescomponentes. Elas são denominadasplacas de circuito impresso. Na figura18 temos um exemplo de placa.

O padrão ou desenho das trilhasde cobre de uma placa depende docircuito que vai ser montado. Assim,para as fábricas o que se tem é umprojeto e uma produção em massapara a placa que vai suportar o circui-to determinado em fabricação. Para amontagem de um protótipo, comoocorre num laboratório de Meca-trônica ou por um amador, por exem-plo, a placa deve ser projetada emanufaturada individualmente.

O projeto pode ser feito manual-mente ou por meio de programascomo o MultiSIM da ElectronicsWorkbench que simula o circuito edesenha sua placa. As placas sãoentão gravadas e corroídas utilizan-do-se kits que contém as substân-cias necessárias a isso.

Figura 16 - Placas de circuito impresso.


ELETRÔNICA

Outra possibilidade para o proje-to e montagem de protótipos é a uti-lização de matrizes de contactos eplacas universais como as mostra-das na figura 19.

Na matriz de contatos os compo-nentes são encaixados sem a neces-sidade de solda e interligados compedaços de fios. A troca de configu-rações é simples e uma vez verifica-do o seu funcionamento pode-se par-tir para uma montagem definitiva.

Uma placa com o mesmo padrãopermite transferir diretamente o pro-jeto para uma versão definitiva comcomponentes soldados.

Outros elementos acessórios sãomostrados na figura 20 e são de gran-de utilidade tais como:

- Suporte de pilhas;- Botões de controle;- Suportes de fusíveis;- Tomadas e conectores;- Interruptores e chaves;- Cabos de ligação;- Caixas para montagem;

- Soquetes para circuitos integrados;- Radiadores de calor;- Bornes e garras jacaré.Ao tratar dos projetos práticos

será comum agregarmos às listas demateriais alguns dos elementosacessórios.

CONCLUSÃO

O que vimos nesta nossa primeiralição foi apenas uma visão geral doscomponentes eletrônicos usados nosprojetos de Mecatrônica.

Para um aprofundamento maiornestes componentes e no seu usosugerimos que os leitores leiam o“Curso Básico de Eletrônica” deNewton C. Braga que traz todos oselementos para que se trabalhe comcircuitos e componentes de uma for-ma mais profunda.

Neste livro também são dadas astécnicas de montagem com o uso dosoldador que é a ferramenta básicapara este tipo de trabalho.

PARTE PRÁTICA

Na nossa primeira lição não pode-mos partir para projetos completos deimediato. Assim, nosso primeiro circui-to eletrônico será bastante simplespara que os leitores tenham contatocom as tecnologias e componentesque serão comuns daqui para frente.

Montaremos três circuitos bas-tante simples:

Figura 18 - Circuito elétrico simples.

Figura 19 - "Um aero-barco".

Figura 17 - Exemplos de uma placa universal(a) e de matriz de contatos (b).


ELETRÔNICA

16

a) Circuito Elétrico Simples

Um circuito elétrico simples é for-mado por uma fonte de energia (bate-ria) um dispositivo de controle (inter-ruptor) e uma carga (que é dispositivoque deve ser alimentado pela bateria).

Como primeiro projeto podemosmostrar o modo de se alimentar umalâmpada ou um motor usando pilhasconforme mostra a figura 20.

Neste projeto o número de pilhasligadas em série é determinado pelatensão que o motor ou lâmpada pre-cisa para funcionar. Assim, levandoem conta que cada pilha fornece 1,5V, temos de usar 2 pilhas se a lâm-pada ou motor for de 3 V e 4 pilhasse for de 6 V.

O tamanho das pilhas, se peque-nas (AA), médias ( C ) ou grandes(D) depende do consumo ou potên-cia do motor. Normalmente, nas apli-cações em que o motor tem de fazerforça devem ser usadas pilhas mé-dias ou grandes.

Um fato importante que deve serobservado neste primeiro experimen-to que o leitor pode fazer é que o sen-tido de rotação do motor depende dapolaridade das pilhas. Invertendo aspilhas o motor inverte a rotação.

Na figura 21 mostramos um pro-jeto simples baseado neste circuito

Figura 21 - Controle completo de motor DC.

Figura 22 - Um controle completo para elevador.

que é um “aerobarco” movido à pi-lhas. Basta acoplar uma hélice ao eixodo motor e com a escolha do sentidoapropriado da corrente no motor faze-mos com que ela propulsione o pe-queno barco que pode ser até umasimples prancha de madeira que flu-tue com as pilhas e motor.

b) Controlando um Motor

Se o sentido de rotação de ummotor de corrente contínua dependedo sentido de circulação da correnteou polaridade das pilhas, a força queele faz também pode ser controladacom a ajuda de componentes comodiodos ou resistores.

Na figura 22 mostramos como po-demos controlar o sentido de rotaçãode um motor com uma chave reversí-vel (HH) e a velocidade com trêsdiodos 1N4002.

O motor usado pode ser aprovei-tado de qualquer brinquedo eletrôni-co ou mesmo adquirido separadamen-te devendo apenas o leitor observarqual é a sua tensão nominal de ali-mentação.

Os dois circuitos podem ser as-sociados num único conforme mos-tra a figura 23.

Figura 20 - Dois controles para motor DC.


ELETRÔNICA

A chave S1 faz com que o motorgire num sentido e noutro, a chaveS

2 liga e desliga o motor e a chave

S3 muda sua velocidade. Quando achave está aberta os diodos redu-zem a tensão aplicada ao motor.Cada diodo de silício pode reduzir em0,7 V a tensão. Quando a chave estáfechada o motor recebe a alimenta-ção total e roda com máxima veloci-dade (e potência).

Podemos usar dois diodos parareduzir em 1,4 V a tensão ou trêsdiodos para reduzir em 2,1 V.

Uma aplicação interessante numprojeto de Mecatrônica para este cir-cuito é o elevador mostrado na figura24 em que temos um controle sobe-desce pela inversão do motor, e deforça conforme o peso que ele tem demanusear.

c) Ligação Série e Paralelo

Motores e outras cargas além defontes de energia podem ser ligadosem série ou em paralelo.

Quando ligamos pilhas em série assuas tensões se somam, e quando li-gamos em paralelo aumentamos suacapacidade de fornecimento de cor-rente mas a tensão se mantém con-forme mostra a figura 25.

Para as as cargas também pode-mos ligá-las em série ou em paraleloconforme mostra a figura 26.

Veja na mesma figura o que ocor-re com as correntes e tensões nos doiscasos.

Podemos mostrar o que acontececom as tensões na prática usandoduas lâmpadas de 6 V x 50 mA e qua-tro pilhas comuns no experimento dafigura 27.

Quando as pilhas estão em para-lelo a tensão em ambas é 6 V e elasacendem com máximo brilho. Quan-do são ligadas em série cada uma re-cebe apenas 3 V e elas acendem combrilho reduzido. l

Figura 23 - Associando pilhas.

Figura 24 - Ligação de cargas em série e em paralelo.

Figura 25 - Experiência prática: ligação série/paralelo.

Na próxima edição : OsMotores de Corrente Contí-nua e Circuitos de Controle.


PNEUMÁTICA

INTRODUÇÃO

Atualmente, as empresas insta-ladas em nosso país estão, cada vezmais, preocupadas com a evoluçãoda concorrência internacional, asquais oferecem produtos de alta qua-lidade e com preços competitivos, re-sultados dos investimentos realiza-dos ao longo destes anos naAutomação Industrial. Seja na áreaprodutiva, controle de materiais, con-trole de qualidade, embalagens, pro-dutividade, segurança, entre outros,estas empresas estão procurando amelhor solução para enfrentar a con-corrência acirrada provocada pelasnecessidades de consumo cada vezmaior em nosso Planeta. E o cami-nho encontrado está relacionado na“Automação”.

No Brasil, são poucas asEmpresas preocupadasem orientar seus Enge-nheiros, Técnicos emInstrumentação e/ou emMecatrônica, para ocampo da “AutomaçãoIndustrial” devido à faltade pessoal qualificado.

O objetivo principaldesta série de artigos serápreparar os leitores para osegmento da “AutomaçãoPneumática”, enfocando te-mas como, por exemplo, des-de a instalação de um com-pressor de ar comprimido atéos comandos de contro-ladores lógicos, onde a Pneu-mática e a Eletrônica se fazem

presentes, percorrendo juntas paraas mais diversas aplicações.

Este programa será desenvolvi-do através de partes publicadas nes-ta revista, cuja pretensão não será ade transformá-las num “Manual Com-pleto de Automação Pneumática” esim, fornecer requisitos básicos paraque os leitores possam ter uma inicia-ção aos projetos pneumáticos, levan-do em consideração: a geração do arcomprimido, sua preparação e trata-mento, seus comandos, cálculos deconsumo, vazão, entre outros pontosde fundamental importância para queno final atenda suas expectativas deutilização.

Em resumo, estaremos sempreenviando informações atualizadas e

seguras, complementando com arti-gos técnicos, visando a preparaçãodos alunos para o desenvolvimen-tos nos mais variados setores daAutomação Industrial e com as maismodernas utilizações desta fonte deenergia, o ar comprimido.

UM POUCO DA HISTÓRIA DO ARCOMPRIMIDO

O ar comprimido adquiriu impor-tância em aplicações industriais, so-mente na segunda metade do sécu-lo XIX. No entanto, sua utilização éanterior à Da Vinci que, em seus inú-meros inventos, utilizou a energia doar comprimido.

AUTOMAÇÃO PNEUMÁTICAAUTOMAÇÃO PNEUMÁTICAAUTOMAÇÃO PNEUMÁTICAAUTOMAÇÃO PNEUMÁTICAAUTOMAÇÃO PNEUMÁTICA1ª par1ª par1ª par1ª par1ª partetetetete

José Carlos AmadeoCentro Universitário Salesiano de São Paulo


PNEUMÁTICA

Na fundição da prata, do ferro, dochumbo e do estanho, são encontra-das referências do ar comprimidodatadas no Velho Testamento. A his-tória conta que, há mais de 2.000anos, técnicos da época construírammáquinas pneumáticas, utilizandopara tal fim, um Cilindro de madeiradotado de um êmbolo. Já o vento eraaproveitado pelo antigos, utilizandosua força gerada pela dilatação do araquecido.

Em Alexandria, centro culturaldo mundo helênico, foram cons-truídas as primeiras máquinas, noIII século A C.

Neste período, Ctesibios fundoua Escola de Mecânicos em Ale-xandria, tornando-se o precursor datécnica para comprimir o ar. Na mes-ma época, um grego chamado Hero,escreveu um artigo de dois volumessobre as aplicações do ar comprimi-do e do vácuo.

Tais inventos, por falta de recur-sos e de materiais adequados, nãoforam amplamente utilizados. Suastécnicas eram depreciadas, a não serque estivesse à serviço dos reis edo exército, para aprimoramento dearmas de guerra.

Durante um longo período, a ener-gia pneumática sofreu uma paralisa-ção, renascendo somente nos sécu-los XVI e XVII, com as descobertasde Galileu, Otto Von Guericke, RobertBoyle, Bacon e outros, que passa-ram a observar as leis naturais so-bre compressão e expansão dosgases. Leibiniz, Huyghnes, Papin eNewcomem são considerados os paisda Física Experimental, sendo queos dois últimos consideravam a pres-são atmosférica como uma forçaenorme contra o vácuo efetivo, queera o objeto das Ciências Naturais,Filosóficas e da Especulação Teoló-gica desde Aristóteles até o final daépoca Escolástica.

No final deste período, o Evange-lista Torricelli, inventa o barômetro,um tubo de mercúrio para medir apressão atmosférica.

Com a invenção da máquina devapor, por Watts, tem início a era da“máquina” e, no decorrer dos sécu-los, surgiram várias maneiras de uti-lização do ar, proporcionando, desta

forma, maiores conhecimentos físicose alguns instrumentos de medição.

Neste longo caminho, das máqui-nas impulsionadas por ar comprimi-do, na Alexandria, até nos dias dehoje, com o desenvolvimento da Ele-trônica, o homem sempre tentou “apri-sionar esta energia”, colocando-a aosseus serviços, controlando e trans-formando-a em trabalho.

O termo pneumática é derivadodo grego Pneumos ou Pneuma, quequer dizer: respiração, sopro, e é de-finido como o segmento da Físicaque se ocupa da dinâmica e dos fe-nômenos físicos relacionados comos gases e com o vácuo, bem comocom os estudos da conversão daenergia pneumática em energia me-cânica, através de seus elementosde trabalho.

Voltaremos em outros capítulosa contar um pouco mais sobre a “His-tória do Ar Comprimido.

PRINCÍPIOS BÁSICOS

Propriedades físicas do ar

Sem a existência do ar, não ha-veria vida em nosso planeta. Apesarde não possuir uma forma física,podemos notar sua presença em to-dos os lugares. Por ser elástico ecompressível ocupa todo o espaçoonde está contido. Sua composiçãoprincipal é constituída por Nitrogênio(78,09%) e Oxigênio (20,95%). Os re-síduos de Dióxido de Carbono,Argônio, Hidrogênio, Neônio, Hélio,Criptônio e Xenônio formam os de-

mais componentes desta misturagasosa que respiramos (figura 1).

Compressibilidade

Um volume de ar, quando subme-tido por uma força exterior, como porexemplo, em um atuador pneumáti-co (cilindro), seu volume inicial seráreduzido, revelando uma de suaspropriedades: a compressibilidade,que é mostrada na figura 2.

Figura 2 - Compressibilidade do ar.

Figura 1 - Propriedades físicas do ar.

Elasticidade

Como já mencionado, o ar possuia propriedade de elasticidade, que fazcom que, uma vez desfeita a funçãoda compressibilidade, este volte aoseu volume incial (figura 3).

Figura 3 - Elasticidade do ar.


PNEUMÁTICA

Difusibilidade

Em processos industrias, é co-mum a aplicação da “difusibilidade doar”, que faz com que haja uma mis-tura homogênea com qualquer meiogasoso não saturado (figura 5).

Figura 4 - Difusibilidade do ar.

Expansibilidade

Como mencionado anteriormente,o ar ocupa o volume total de um reci-piente. Sendo assim, é importanteter em mente esta propriedade deexpansibilidade quando formos pro-jetar qualquer reservatório de ar com-primido, tubulações contendo tan-ques, ou mesmo quando se for ins-talar uma rede de ar comprimido. Esteimportante assunto será abordadomais tarde (figura 5).

Peso do Ar

Será que o ar tem peso? É pos-sível verificar isso através de umaexperiência. Se colocarmos, numabalança de precisão, dois recipien-tes de mesmo formato e peso, her-meticamente fechados, iremos no-tar, obviamente, que a balança iráregistrar o mesmo peso, conforme

Figura 5 - Expansibilidade do ar.

Figura 6 - O peso do ar. Na situação (a), os dois recipientes contém a mesma quantidade de arenquanto que na situação (b), somente o recipiente 2 contém ar ao passo que o 1 está sem ar (vácuo).

demonstrado na figura 6(a). Emseguida, se retirarmos o ar de umdos recipientes, com o uso de umabomba de vácuo e os colocarmosnovamente na balança, notaremosque o recipiente “sem ar“ estarámais leve que o outro, que aindacontém ar, conforme é mostrado nafigura 6(b).

Apenas como notação, um litro dear, a uma temperatura de 0ºC e aonível do mar, pesa 1,293 x 10-3 Kg.

Podemos afirmar que ar quenteé mais leve que o ar frio ?

Quando utilizado em processosde automação industrial, notamosesta propriedade do ar comprimido.

O ar atmosférico é aspirado pe-las válvulas de admissão dos com-pressores de ar e neste processo, oar comprimido atinge uma tempe-ratura de, aproximadamente, 200 ºC, tornando-se mais leve. Além dis-so, arrasta consigo, partículas devapores de água para a rede de arcomprimido.

Esta importante preocupação,será revista no capítulo: "Tratamentoe Preparação do Ar Comprimido" queserá publicado futuramente.

Voltemos a nossa questão: no tex-to acima, mencionamos que o arquente torna-se mais leve quandosubmetido ao processo de compres-são. Para comprovar isso, pode-sefazer uma experiência, semelhante


PNEUMÁTICA

à descrita anteriormente, com a dife-rença de que agora, ao invés de reti-rarmos o ar de um dos recipientesvamos elevar a sua temperatura. Aofazer isso, e retornarmos o recipien-tes de volta na balança, notaremosque aquele com o ar mais quenteestará mais leve.

O Barômetro de Torricelli

Torricelli provou que é possívelmedir a pressão atmosférica, presen-te em todos os lugares, inclusivesobre o nosso corpo, através de seuinvento, que se tornou muito famo-so, o barômetro de mercúrio.

A idéia principal contida na expe-riência realizada por Torricelli é queao colocar um tubo de vidro, sem ardentro dele e, portanto sem a atua-ção da pressão atmosférica, na po-sição vertical em um recipiente con-tendo água, é possível notar que onível deste líquido irá subir e se man-ter numa determinada altura, porquea pressão atmosférica irá exerceruma força, que se equilibrará ao pesodesta coluna de água. No caso des-te líquido, especificamente, o equilí-brio se dá, quando a coluna estivercom 10,33 metros (desde que seesteja no nível do mar e numa tem-peratura de 0º)

Por conta do tamanho do tubo queé necessário utilizar, a experiênciatorna-se muito incômoda, pois ondeconseguir um tubo de vidro de, pelomenos, 10,33 metros de altura, semdeixar que este caia e quebre?

Esta foi a mesma conclusão queTorricielli chegou. Daí, este físico te-ve a idéia de utilizar um líquido maisdenso que a água. No caso foi utili-zado o mercúrio, pois uma mesmamassa deste líquido, ocupa um me-nor volume, em comparação com aágua.

Dessa forma, Torricelli provou quea pressão atmosférica é capaz deequilibrar uma coluna de apenas 0,76m em uma área de 1 cm2.

Para visualizar esta experiênciaem relação ao tamanho do tubo, ob-serve a figura 15, onde é possívelnotar a relação entre as colunas de

Figura 7 - O ar quente (T2) possui uma densidade menor que o ar frio (T1).

Figura 8 - Comparação entre os barômetros de mercúrio e de água.

mercúrio e a água. Se compararmosas duas, iremos notar que a colunade mercúrio é 13,6 vezes menor quea coluna de água.

Com tudo isso, pode-se deduzirque aquela coluna (que ficou incomo-da para se conseguir) de 10,33metros de coluna de água, será igual,em peso, à uma coluna de mercúriode 0,76 metros.

Efetuando nossas contas, iremosconcluir que10,33 dividido por 13,6será igual a 0,759, ou seja, pratica-mente os 0,76 m.

O que Torricelli nos comprovou,portanto, é que a pressão atmosféri-ca atua em todos os sentidos e dire-ções com, praticamente, a mesmaintensidade e é equivalente a 760 mmde uma coluna de mercúrio de qual-quer seção transversal a 0º C ao ní-vel do mar. E a grande utilidade des-te invento é que conhecendo-se arelação entre a pressão e a alturada coluna de mercúrio, é possíveldescobrir qual é a pressão numadeterminada situação, bastandopara isso medirmos a altura da co-luna de mercúrio.

Na próxima lição, iremos abordaralgumas características físicas dosgases e como se dão as transforma-ções de pressão, volume e tempera-tura de um gás. Até lá!


PROGRAMAÇÃO

22

APRESENTAÇÃO

Este é o primeiro artigo de umasérie que irá mostrar como a lingua-gem LOGO pode ser utilizada paraprogramar o PC no controle de robôse outros dispositivos para automação.Com a facilidade de se ter acesso aum PC junto com a linguagemLOGO, de fácil aprendizagem, con-seguimos um ótimo resultado no de-senvolvimento de programas einterfaces para estes controles.

O PC atualmente está invadin-do nossos lares. Com ele conse-guimos verificar o nosso saldo ban-cário, pagar as contas, jogar entreinúmeras outras tarefas. Geralmen-te lidamos com programas prontos,que colocamos num PC e nos tor-namos meros “operadores” deles.Você já pensou em fazer um des-ses programas? Difícil! Impossível!Imaginável! Se estivermos falandode um editor de texto complexo ouum jogo simulador de Fórmula 1,realmente será uma tarefa árduaque necessitará de uma equipe comvários programadores experien-tes. Mas nem por isso vocêdeve desanimar, poisse fosse assimninguém começa-ria a programarcomputadores.

Este é o papeldesta revista.Vamos incentivarvocê a descobrir oscaminhos para fazer oPC realizar diversas

tarefas que você desejar. Legal? Émuito legal. Você vai perceber comoé interessante essa interação entrevocê e a máquina e, principalmente,sendo você que tem o controle doprocesso.

Mas você pode estar se pergun-tando: Como eles vão fazer que eufaça um programa se eu não sei nadade programação?

A resposta é simples: Quem vaifazer todo o trabalho será você.Como já dissemos, vamos ser osseus incentivadores.

Nesa série de artigos, vamos fa-lar de teoria, mostrar exemplos práti-cos e dar sugestões para alteraçãodos programas.

LINGUAGEM LOGO PLINGUAGEM LOGO PLINGUAGEM LOGO PLINGUAGEM LOGO PLINGUAGEM LOGO PARAARAARAARAARAROBÓTICA E AUTOMAÇÃOROBÓTICA E AUTOMAÇÃOROBÓTICA E AUTOMAÇÃOROBÓTICA E AUTOMAÇÃOROBÓTICA E AUTOMAÇÃO

1ª Par1ª Par1ª Par1ª Par1ª ParteteteteteLuiz Henrique Corrêa Bernardes


PROGRAMAÇÃO

Como você vai ter “controle” detodo o processo, você vai poder mo-dificar, implementar novas funções e,inclusive, fazer novos programas.

Você deve estar dizendo: Falan-do assim parece fácil, mas realmen-te qual o pré-requisito que precisopara fazer tudo isso? Como res-posta podemos dizer que além deacesso a um PC que tenha um sis-tema operacional Windows 95 ou su-perior, e o que mais será necessárioé ser persistente , e não d esanimarnas primeiras dificuldades. Pois o pro-cesso de aprendizagem de programa-ção é baseado na tentativa, erro ecorreção do erro. É o que costuma-mos dizer de “Erra, erra, erra, erra,acerta”, o que significa que serãomuito mais erros que acertos! Porisso ser persistente!

Vamos começar. Mas por onde?Simples. Pelo PC. Vamos descrever,de uma maneira simples, o seu fun-cionamento e suas principais partes.Em seguida, vamos falar de lingua-gens de programação, e é ai que en-tra o LOGO. Após isso estaremosprontos para fazer os nossos primei-ros programas para controlar robôs eoutros dispositivos para automação.

O PC (do inglês PersonalComputer – traduzindo: ComputadorPessoal) é uma máquina digital feitapara processar dados na forma biná-ria, isso significa que ele entende so-mente zeros e uns e nada mais. Asinstruções (código de máquina) quea CPU do PC executa são combina-ções de zeros e uns (ou um númerobinário). Veja na figura 1 as principaispartes de um PC.

A CPU (do inglês Central ProcessUnit – ou Unidade de ProcessamentoCentral) é o coração do PC. É a res-ponsável por executar as seqüênciasde instruções do processador. Na fi-gura 1 você pode analisar que temosmais coisas além da CPU. Entre osoutros componentes importantesestão os vários tipos de memória ,que são lugares onde armazena-mos dados na forma de bytes. Por-tanto um disco rígido (em inglês HDde “Hard Disk”), a unidade de dis-co flexível (em inglês floppy disk)e a memória RAM são lugares ondearmazenaremos dados e programasem um PC.

Para simplificarmos como umamemória funciona para a CPU, pode-mos imaginar um imenso prédio (fi-gura 2) onde cada andar armazenaum dado (byte), portanto para poder-mos guardar ou pegar o dado neces-sitamos saber qual andar do dado.Isso é chamado de endereçamento,que significa que a CPU conseguemanusear (ler e escrever) os dadoscorretamente porque ela consegueendereçar cada posição de memória.

Agora, da nossa figura 1, sobrouos I/Os (do inglês Input/ Output tra-duzindo em entrada/saída) que sãoo teclado, vídeo, porta paralela paraimpressora, porta serial e joystick.Podemos dizer, de uma maneira bemsimplificada, que os I/Os se compor-tam como a descrição da memória,

Figura 1 - Principais partes que compõem um PC.

Figura 2 - Armazenagem dos dados na CPU.

BINÁRIO, BIT E BYTES

Na base decimal temos 10 elementos (0 a 9) para representarnúmeros quando necessitamos representar um número maior que9 necessitamos utilizar 2 ou mais desses elementos. Na base bi-nária o processo é o mesmo, só que temos somente 2 elementos(0 e 1), portanto se quisermos representar um número maior que1 temos que utilizar dois ou mais desses elementos, por exemplo,8 em decimal equivale a 1000 em binário.

Portanto Bit é um desse elemento e só pode valer 0 ou 1 e Byteé o conjunto de 8 bits que pode representar um número em deci-mal de 0 a 255.


PROGRAMAÇÃO

24

sendo que a CPU pode ler ou escrever dados nos I/Osutilizando instruções especiais.

Apesar de um PC ser uma máquina complexa, o queprecisaremos saber por enquanto é que no PC temosuma CPU que executa instruções manuseando dados eque tem acesso à memória e I/Os através deendereçamento.

LINGUAGENS DEPROGRAMAÇÃO

Conforme já vimos, a CPU só entende instruções quesão combinações de zeros e uns (números binários) enada mais. Na realidade uma CPU não tem inteligên-cia. Ela tem, na verdade, muita rapidez, conseguindoexecutar uma quantidade muito grande de instruçõespor segundo. É possível fazer com que um computa-dor fique, “inteligente” fazendo com que ele executeum programa que é formado por várias seqüências deinstruções. A maneira como montamos a seqüênciaem que as instruções serão executadas chamamosde Programação .

Em um PC necessitamos ter um Sistema Operacionalque vai gerenciar a execução dos programas. Atualmen-te, o mais utilizado é o Windows da Microsoft, que é umsistema operacional multitarefa, pois consegue gerenciara execução simultânea de vários programas.

Como já dissemos várias vezes (só para fixar!) a CPUsó entende números binários, portanto um programa éuma seqüência de números binários. Você deve estarpensando: Como programar utilizando somente númerosbinários? Realmente seria uma tarefa muito difícil e can-sativa. Entretanto, para solucionar este problema, foi de-senvolvida a linguagem ASSEMBLY, conhecida como lin-guagem de máquina onde para cada instrução da CPU érepresentada por um mnemônico (palavra que nos fazlembrar o funcionamento da instrução). Existe tambémum compilador (Assembler) que vai interpretar osmnemônicos e convertê-los para instruções binárias quea CPU entende.

Apesar da linguagem Assembly ter facilitado muito aprogramação, ela é uma linguagem de baixo nível e comuma “curva de aprendizado” longa, pois o “baixo” de baixonível não tem significado pejorativo e sim de acesso to-tal ao hardware do PC. Portanto com a linguagemAssembly podemos fazer programas com plenos pode-res sobre o hardware do PC.

Para facilitar o aprendizado e aumentar a produtivida-de, foram desenvolvidas as linguagens de “alto nível”(Fortran, Cobol, C, Pascal, etc.), onde o “alto” significaque o programador está mais distante do hardware do PCe não precisa se preocupar com pequenos detalhes esim com a lógica de programação.

Mas não esqueça que não existe mágica. No final, onosso programa de alto nível vai ser compilado e vai setransformar em uma seqüência de números binários!

Analise o box ao lado e veja as diferenças de um pro-grama em alto nível e baixo nível.

PROGRAMA EM BAIXO NÍVEL ESCRITOEM LINGUAGEM ASSEMBLY

NAME teste1

_TEXT SEGMENT WORD PUBLIC ‘CODE’_TEXT ENDS_DATA SEGMENT WORD PUBLIC ‘DATA’_DATA ENDSCONST SEGMENT WORD PUBLIC ‘CONST’CONST ENDS_BSS SEGMENT WORD PUBLIC ‘BSS’_BSS ENDSDGROUP GROUP CONST, _BSS, DATAASSUME CS:_TEXT, DS:DGROUP, SS: DGROUPEXTERN __acrtused:ABSEXTERN __chktsk:NEAR_BSS SEGMENTCOMM NEAR _j: BYTE: 2_BSS ENDS_TEXT SEGMENTASSUME CS: _TEXTEPUBLIC main_main PROC NEARpush bpmov bp,spmov ax,2call __chkstkpush siregister si = isub si,sijmp SHORT $F104$FC105:inc si$F104:cmp si,100jl $FC105mov WORD PTR_j,0jmp SHORT $F107$FC108:inc WORD PRT_j$F107:cmp WORD PTR_j,100jl $FC108pop simov sp,bppop pbret_main ENDP_TEXT ENDSEND

PROGRAMA EM ALTO NÍVEL ESCRITO EMLINGUAGEM LOGO

aprenda teste1

atribua “i 0atribua “j 0atéque [:i>99] [atribua “i :i+1 escreva :iatéque [:j>99] [atribua “j :j+1 escreva :j ]]

fim


PROGRAMAÇÃO

Vale salientar que os dois programas fazem quase amesma coisa, é um loop dentro do outro. Fica claro agoraque a programação em alto nível é mais fácil e não pre-cisamos nos preocupar com vários detalhesdo tipo alocação de memória e variáveis.Como curiosidade, rode o programa noambiente LOGO e veja o que acontece!

COMPILADOR VERSUS INTERPRETADOR

Conforme já foi visto, o compilador gera umaseqüência de instruções de máquina que cha-mamos de programa executável. Isto significaque esse programa não precisa mais do ambien-te de programação para funcionar.

Quando falamos de um interpretador estamosfalando de um ambiente que irá interpretar instru-ção por instrução de nosso programa. Mas porqueestamos falando disso? Simples. Para explicarcomo o ambiente LOGO funciona, pois ele é uminterpretador, portanto não iremos gerar nenhumexecutável. Para que um programa em LOGO funcione,necessariamente deveremos estar operando dentro doambiente LOGO pois, nesse caso, o ambiente LOGO éum executável. Bem, mas qual a vantagem ou desvanta-gem? Primeiro a desvantagem: A velocidade de execu-ção. Como a interpretação de cada instrução necessitade um determinado intervalo de tempo, o nosso progra-ma em LOGO será bem mais lento que um programaexecutável similar. Entretanto, para as nossas aplicações,o fator velocidade não será tão importante.

Agora a vantagem: Lembra-se que falamos do pro-cesso “Erra, erra, erra, erra, acerta?” É ai que está a van-tagem. Como interpretamos uma instrução de cada vez,se acontecer algum erro na execução da instrução o pro-grama pára e sinaliza o erro. Isso facilita muito a resolu-ção de problemas ou, como dizemos em inglês, “debug”(traduzindo literalmente: retirar o inseto), que é um termo

muito utilizado naeletrônica digital einformática quandodesejamos resolverum problema. Sua origemvem da época dos primeiros computadores, quando umtécnico (americano!) estava concertando um computadore o problema era um inseto que estava entre os circuitos.

QUAL AMBIENTE LOGO IREMOS UTILIZAR?

Escolhemos o SuperLogo 3.0 do NIED por váriosmotivos:

1 - O ambiente e a programação são feitos em português;2 - Você pode fazer o download (por R$ 5,00) através

da Internet no site do NIED: http://www.nied.unicamp.brAqui fazemos uma ressalva para parabenizar o belo

trabalho do NIED (Núcleo de Informática Aplicada àEducação) da Universidade Estadual de Campinas,onde foi aprimorado e traduzido o ambiente LOGO daSoftronics resultando no SuperLogo, uma excelente ferra-menta de ensino para programação que pelo fato de serem português pode ser utilizada em qualquer nível escolar.

É possível também, comprar uma versão multimídia,distribuída pela Editora Melhoramentos, juntamente coma Divertire (http://www.divertire.com.br), onde além doambiente SuperLogo 3.0 existem vários exemplos e vári-os projetos de diversas áreas educacionais.

INSTALANDO O SUPERLOGO VERSÃO 3.0

Para instalar o SuperLogo versão 3.0, basta executaras seguintes etapas:

1. Fazer download do arquivo logo95.exe no sitedo NIED http://www.nied.unicamp.br. Vá à página desoftwares e publicações e clique em SLogo/Windows95conforme a figura 3.

Figura 3 - Fazendo o download do Programa SuperLogo a partir dosite do Nied.


PROGRAMAÇÃO

26

2. Descompactar o arquivo slogo30.exe:Para descompactá-lo, execute o logo95.exe. Nesta

execução será criado o diretório \install no drive C: doseu PC, o qual conterá os arquivos para a instalaçãodo SuperLogo.

3. Efetuar a instalação do SuperLogo:Execute o arquivo SETUP.EXE (no diretório

c:\install) através do Gerenciador de Arquivos doWindows. Será gerado um ícone o qual dará acessoao SuperLogo. Após obter sucesso na instalação, odiretório c:\install poderá ser excluído.

4. Testando o SistemaPara testar se tudo deu certo, execute o progra-

ma SuperLogo e acione em ajuda a opção DEMOconforme mostra a figura 4. Essa opção de demons-tração demonstra um pouco das possibilidades doSuperLogo.

O LOGO E A TARTARUGA

No começo do desenvolvimento do LOGO (1968)os pesquisadores utilizavam um robô, que era coman-dado pelo computador. Este, pelo seu movimento eformato lembrava uma tartaruga. Com o desenvolvi-mento dos computadores pessoais a tartaruga foitransferida para a tela (veja figura 4).

Podemos começar a programar executando progra-mas bem simples como desenhar um quadrado. Entãomãos a obra:

1 - Digite o comando “parafrente 100” na linha decomando como mostra a figura 5. Pressione a teclaenter ou clique com o mouse em “executar”. Esse co-mando irá movimentar a tar taruga para frente onúmero de passos (100), ou seja, desloca a tartaru-ga no sentido em que ela estiver apontando. Com issodesenhamos um lado do quadrado.

2 - Execute o comando “paradireita 90” e você veráque a tartaruga virou para a direita 90 graus.

3 - Vá executando comandos de “parafrente 100” e“paradireita 90” até formar um quadrado conforme afigura 6.

Que tal melhorar a nossa programação? Então lim-pe a tela gráfica utilizando “Restaurar a Janela Gráfi-ca” na janela de comandos. Na linha de comandos exe-cute o comando:

repita 4 [ pf 100 pd 90]

Você verá que conseguimos fazer o mesmo qua-drado digitando menos, esse comando na realidaderepete 4 vezes a seqüência “parafrente 100 e paradireita90” (aqui resumidas abreviadas para pf e pd).

Se tivermos algum procedimento que seja muitoutilizado, é possível armazená-lo e chamá-lo quandoquisermos (veja o exemplo na figura 7). Para fazê-lo:

1. Execute o comando EDITE “quadrado”2. Editor irá aparecer. Escreva dentro da janela do

editor:Figura 6 - Desenhando um quadrado.

Figura 4 - Executando o programa SuperLogo no modo de demonstração.

Figura 5 - Comando "parafrente".


PROGRAMAÇÃO

APRENDA QUADRADOREPITA 4 [PF 100 PD 90]FIM

3. fechar o Editor e salvar.4. Execute o comando QUADRADO e o nosso qua-

drado irá aparecer novamente.5. Para salvar o programa em Logo para ser utiliza-

do em outras oportunidades, basta ir em “Arquivo” nomenu principal e escolher “Salvar Como”, então esco-lha um nome com extensão LGO.

6. Para restaurar quando abrir o Logo novamentevá em “Arquivo” no menu principal e escolha a opção“Abrir”, então escolha o nome do programa.

Assim, aprendemos a fazer o nosso primeiro pro-cedimento. Vamos incrementar um pouco e fazer umaaplicação com recursos gráficos de janela e botõesconforme mostra a figura 8:

O programa em Logo:

Figura 7 - Utilizando o editor de procedimentos.

Figura 8 - Uma aplicação com recursos gráficos de janelas e botões.

Figura 9 - Menu de ajuda.

Não é interessante? Com poucos comandos con-seguimos fazer um programa com recursos podero-sos! Para saber como funcionam os comandos“criejanela” e “criebotão” vá em “AJUDA” na barra demenu principal clique em “Index”, então procure o co-mando desejado (ex. figura 9).

PROPOSTA DE EXERCÍCIOS

1 - Elabore novos procedimentos para desenhar fi-guras (ex. triângulo);

2 - Modifique o programa SABER para que eletenha mais botões que acionem os novos procedi-mentos;

3 - Estude os arquivos de auxílio (AJUDA na Barrade Menu Principal).

PRÓXIMOS PASSOS

Estamos chegando ao final dessa primeira partede uma série de artigos, onde foram expostos váriosconceitos de uma maneira simples, que serão impor-tantes durante o processo de aprendizagem. Como jádissemos anteriormente, seremos os grandesincentivadores. Nas próximas edições começaremosa integrar o PC com dispositivos externos. Vá se pre-parando! Vai ser muito interessante e divertido.

aprenda SABER

criejanela “main “d1 [Saber Eletronica] 10 10 150 50

criebotão “d1 “b1 “Quadrado 10 10 40 20 [quadrado]

criebotão “d1 “b3 “LIMPA 60 10 40 20[tat]

fim

SOFTWARE

28 MECATRÔNICA FÁCIL Nº1/OUTUBRO-NOVEMBRO/2001MECATRÔNICA ATUAL Nº 1 OUTUBRO/NOVEMBRO/2001

INTRODUÇÃO

Com o avanço no uso de compu-tadores, fazer desenhos técnicos eilustrativos se tornou uma tarefa bemmais fácil e de melhor qualidade comos programas de CAD. Por meio de-les podemos construir, corrigir eagilizar nossos desenhos com bas-tante facilidade. Além disto é possí-vel importar o que chamamos de bi-bliotecas de desenhos, poupandobastante tempo. Um exemplo naMecatrônica é fazer o projeto de umaplanta hidráulica ou pneumática. Apartir de componentes como vál-vulas, motores e bombas já pron-tos, basta fazer a conexão en-

AutoCAD para que este possa seranimado em outro programa, como o3D Studio.

Há vários programas do tipo CAD,dentre eles o CATIA, Microstation,Pro-Engineering e outros. Estamosiniciando o curso sobre um progra-ma de desenho bastante conhecidona Engenharia, chamado deAutoCAD, feito pela empresaAutodesk. Muitos, quando pensamem CAD, o primeiro programa quelembram é o AutoCAD. Ele é popularpor vários motivos, um deles é suapraticidade. Por exemplo, muitas pes-soas que usam computador estãoacostumadas a acionar comandospor menus e botões utilizando omouse, outras pessoas se adap-tam melhor acionando estes pormeio do teclado. O AutoCAD per-mite este acesso de ambas asformas. Além disso ele é usa-do para os vários ramos da

Engenharia, com vastasbibliotecas de dese-

nhos e programasassociados. O pro-grama é divididobasicamente emAutoCAD 2D (bi-dimensional) paradesenhos de plan-tas, desenhos demontagem e fabri-cação e o Auto-CAD 3D para dese-nhos tridimen-sionais. Inicialmen-te será ensinado

o Auto-

AUTOCAD APLICADO ÀAUTOCAD APLICADO ÀAUTOCAD APLICADO ÀAUTOCAD APLICADO ÀAUTOCAD APLICADO ÀMECAMECAMECAMECAMECATRÔNICATRÔNICATRÔNICATRÔNICATRÔNICA

1ª par1ª par1ª par1ª par1ª parteteteteteSérgio Eduardo Macêdo Rezende

Departamento de Engenharia Mecatrônica e Sistemas MecânicosEscola Politécnica da USP

tre estes. O mesmo pode ser ditopara um projeto mecânico envolven-do rolamentos, retentores e eixos.

Outro motivo para o uso de pro-gramas CAD é fazer ilustrações, prin-cipalmente em três dimensões. Istocertamente facilita a compreensão deuma peça ou da montagem de umsistema. Por exemplo, um braço derobô pode ser, inicialmente, desenha-do em duas dimensões para se colo-car as cotas ou a identificação decomponentes. Posteriormente pode-se fazer um modelo tridimensional no

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CAD 2D pois nesta parte é que serão abordados os co-mandos básicos que também serão utilizados para 3D.Com esta série de artigos você será capaz de aprenderpasso-a-passo os comandos mais importantes, para fa-zer qualquer tipo de desenho. Esta é baseada no AutoCAD2000 (última versão) que apresenta algumas inovaçõescomo a possibilidade de abrir vários desenhossimultâneamente e fácil alteração da espessura das li-nhas. No entanto, como serão vistos os comandos maisimportantes, esta série pode ser perfeitamente aplicadapara versões anteriores (R12, R13 e R14).

VISÃO GERAL DO AUTOCAD

Inicialmente é preciso se familiarizar com a tela doAutoCAD. Assim que o programa é inicializado, podemosobservar, na tela, diversos detalhes importantes. O pri-meiro deles é o menu superior onde encontramos opçõesimportantes como o File, Edit, View, Draw e outros. Abai-xo destas opções encontramos uma toolbar (caixa de fer-ramentas) que, quando arrastada, pode ser deslocada paraqualquer posição da tela. Ela permite acessar os co-

Figura 1 – Projeto mecânico.

Figura 2 – Tela doAutoCAD 2000.

Figura 3– Draw– Toolbar.

Figura 5 – Visualizaçãoda Toolbar

Figura 6 – Modificação daabertura do cursor.


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30 MECATRÔNICA FÁCIL Nº1/OUTUBRO-NOVEMBRO/2001

mandos desejados, diretamente,clicando-se na opção desejada.Para visualizarmos uma toolbar váao menu View, clique em Toolbar... eselecione, por exemplo, a caixa Draw.

Um instrumento bastante importan-te é o cursor do AutoCAD. Por ele épossível selecionar qualquer entidadeque estiver na tela. Caso se desejealterar sua abertura basta, no menusuperior, acessar Tools e em seguidaclique em Options. Na caixa de diálo-go que aparecer clique na guiaSelection. Agora basta modificar abarra de rolagem da região PickboxSize até chegar a dimensão desejada.

Outro detalhe que pode ser obser-vado fica na posição inferior esquer-da, onde pode-se ver as coordena-das em que o cursor se encontra.Modifique sua posição e observe quea marcação altera. Para modificar aprecisão acesse, no menu superior,a opção Format e, em seguida, Units.

Na lateral esquerda observamosuma figura bastante importante quesão os eixos coordenados. Por elepodemos identificar as direções x e

y necessárias para o traçado de li-nhas, movimentos e cópias. São bas-tante importantes para termos idéiade direção e sentido. Na região infe-rior da tela podemos observar o menuinferior (onde há algumas frases es-critas). Nele podemos destacar alinha de comandos (onde está es-crito Command) para ativar fun-ções, digitar valores e especificarpropriedades.

Para encerrar este reconhecimen-to geral da tela do AutoCAD vamosutilizar uma propriedade que pode serútil quando se trabalha durante lon-gos períodos com o programa. É apossibilidade de mudar a cor da tela.Para isto clique em Tools, Options,selecione a guia Display e o botãoColors.

LINHAS E COMANDOS BÁSICOS

Linhas

Após uma rápida apresentação elocalização de partes importantes datela do AutoCAD podemos iniciar o

aprendizado de comandos fundamen-tais. É importante destacar que es-tes comandos são tão importantesque são semelhantes em outros pro-gramas do tipo CAD. O primeiro tipode desenho que faremos, e o maisimportante, é o de linhas retas. Devi-do à sua importância, há três formasde fazê-las. Inicialmente vamos ape-nas acionar o comando. Para isto hávárias opções. A primeira é, no menusuperior, selecionar Draw e Line eclique em vários pontos da tela paraobservar a construção. Outra formade acioná-la é clicando no botão Lineda Toolbar Draw mostrada na figura9. O modo que muitos considerammais rápido de acionamento da linhaé digitar a letra l (ou line) no menuinferior da tela e pressionar Enter.

Figura 7 – Coordenadas do cursor.

Figura 8 – Mudança de cor da tela.

Figura 10 – ZoomRealtime.

Figura 9 – Acionamento do comando delinha.

Zoom

Outro comando extremamente im-portante é o zoom, para observar de-talhes ou o desenho como um todo.Para acioná-lo pelo menu superiorclique em View, Zoom e, por exem-plo, em In. Outra forma é clicando noícone de Zoom Realtime. Em segui-da posicione o cursor em qualquerparte da tela, clique o botão esquer-do do mouse e, mantendo o botãoclicado, movimente o mouse de umlado para outro.

Uma terceiraforma de darzoom é a se-guinte: digite z(ou zoom) nomenu inferior,tecle Enter eclique em doispontos para en-quadrar o deta-

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lhe desejado. Este é chamado de"zoom window".

Muitas vezes desejamos ter umavisão geral do desenho de forma quetodo ele se enquadre na tela. Paraisto basta acionar o zoom, digitandoa letra z na linha de comandos, e emseguida digitando all. É rápido e serábastante útil no futuro. Podemos per-ceber que há várias formas de utili-zarmos o zoom. Não fique preocupa-do se não lembra de todos. O uso decada um deles depende da necessi-dade. Ao fazer projetos e exercíciosmais longos, estes comandos ape-nas facilitarão a execução e serãolembrados com mais facilidade.

Erase

Muitas vezes é necessário apa-gar alguma parte do desenho. NoAutoCAD isto é fácil de ser feito. Pri-meiro pode-se, no menu superior,

Figura 11 – Zoom window. Figura 12 – Apagando linhas.

Figura 13 – Primeiro modo de traçar linhas.

clicar em Modify e posteriormenteem Erase. Uma forma mais rápida édigitar no menu inferior a letra e ouerase, em seguida tecle Enter. Nes-te menu aparecerá escrito SelectObjetcs: Agora selecione as linhasque se deseja apagar, elas ficarãotracejadas. Terminando a seleçãobasta teclar Enter novamente.

Formas de traçar linhas

A primeira delas é a que chama-mos de coordenadas absolutas oucartesianas. Por geometria simplessabe-se que por dois pontos é pos-sível traçar uma linha e este coman-do segue o mesmo princípio. Inicial-mente, para apagar todas as figurasda tela siga os comandos:

Command: eraseSelect Objects: all(Dê Enter)Em seguida faça o seguinte:

Observação: Uma opção para interromper um comando é utili-zar a tecla esc. Para encerrar o comando pode-se também utilizaro botão direito do mouse ao invés da tecla Enter no AutoCAD 14.Este botão também serve para reativar o último comando utiliza-do. No AutoCAD 2000, ao se clicar o botão direito aparecerá ummenu de atalhos para confirmar o Enter ou a repetição do últimocomando. Para quem não quiser perder tempo com este recursoele pode ser desconfigurado no menu superior em Tools, Options,no guia Users Preferences e desative o check box Shortcut me-nus in drawing area.

Command: lineLINE Specify first point: 0,0Specify next point or [Undo]: 10,5(Dê Enter)Command: zoom[All/Center/Dynamic/Extents/

Previous/Scale/Window] <realtime>: all

Caso não tenha sido percebido,uma reta foi traçada do ponto 0,0 docentro de coordenadas do AutoCADaté o ponto 10,5. Se não for fácil dever a reta use o "zoom window" ex-plicado anteriormente.

A segunda forma de traçar linhasé o que chamamos de coordenaspolares, onde, serão utilizados o com-primento e o ângulo da linha a sertraçada em relação ao eixo x. Apa-gue a linha feita anteriormente e sigaestes comandos:

Command: lineLINE Specify first point: 0,0Specify next point or [Undo]:

@100<30(Dê Enter)Neste caso foi especificado que

a linha parte do ponto 0,0, possui umcomprimento de 100 unidades e for-ma um ângulo de 30º em relação aoeixo x dos eixos coordenados.

O terceiro modo de traçar linhasé o mais importante. Por ele pode-mos traçar uma linha sem se impor-tar sobre o ponto inicial. Esta formaconsiste em determinar um ponto deinício qualquer (não é necessáriosaber as coordenadas iniciais) e emseguida informar o quanto ela deslo-ca em relação ao eixo x e em rela-ção ao eixo y. Veja este exemplo:

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32 MECATRÔNICA FÁCIL Nº1/OUTUBRO-NOVEMBRO/2001

Figura 17 – Exercício 2.

Command: lLINE Specify first point: 0,0Specify next point or [Undo]: 100,0 (Coordenadas absolutas)Specify next point or [Undo]: 100,50(Coordenadas absolutas)Specify next point or [Close/Undo]: (Dê Enter)Command: z (Comando para zoom)ZOOMSpecify corner of window, enter a scale factor (nX or nXP), or[All/Center/Dynamic/Extents/Previous/Scale/Window] <real time>: allCommand: lLINE Specify first point: 100,50Specify next point or [Undo]: @-50,0 (Coordenadas relativas)Specify next point or [Undo]: @0,50(Coordenadas relativas)Specify next point or [Close/Undo]: @50<180 (Coordenadas polares)Specify next point or [Close/Undo]: @100<-90 (Coordenadas polares)Specify next point or [Close/Undo]: (Dê Enter)Figura 14 – Segundo modo de traçar linhas.

Figura 15 – Terceiro modo de traçar linhas.

Figura 16 – Exercício1.

Command: lineLINE Specify first point: (Clique

em qualquer ponto da tela)Specify next point or [Undo]:

@50,100(Dê Enter)

Para praticar, vamos fazer um desenho simples para treinar os coman-dos vistos até agora, inclusive os três métodos de traçar linhas.

Finalizando, tente praticar o que você aprendeu com o exercício abai-xo. Use o método de coordenadas absolutas e, principalmente, o de coorde-nadas relativas para agilizar. Até a próxima. l

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Mecatronica Facil 01