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INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA

CAMPUS JOINVILLE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL

METROLOGIA E INSTRUMENTAÇÃO

Anderson Corrêa

Evandro Campigoto

Relatório de Desenvolvimento

scanner 2D JOINVILLE, 2015

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SUMÁRIO

INTRODUÇÂO.......................................................................................................................2

1 HISTÓRICO BÁSICO DE MEDIÇÃO DE DISTANCIA.......................................................3

2 ESTUDO E DEFINIÇÕES...................................................................................................4

2.1 Sensores de distancia......................................................................................................4

2.1.1 Sensores infravermelhos de distancia................................................................4

2.1.1.1 Sensor infravermelho maior.............................................................................5

2.1.1.2 Sensor infravermelho menor...........................................................................6

2.1.2 Sensor Ultra-sônico............................................................................................7

2.2 Motor de passo................................................................................................................8

2.3 DAQ NI6009....................................................................................................................9

3 Desenvolvimento.............................................................................................................10

3.1 Programa Gerado LABVIEW..........................................................................................11

3.2 Projeto Final...................................................................................................................12

CONCLUSÃO......................................................................................................................13

REFERÊNCIAS....................................................................................................................14

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INTRODUÇÃO

Este trabalho tem como objetivo aplicar na pratica o que foi visto nas aulas de metrologia,

trabalhar com sistemas de aquisição de dados, realizar os cálculos e desenvolver a mente

criativa para aplicação na pratica. Para isto nossa equipe decidiu fazer um projeto de um

scanner 2D onde podemos pegar as medidas de uma sala, e objetos que se encontrem.

Assim colocar em pratica o sistema de medição que foi aprendido e vivenciarmos com

funciona todo o processo de pesquisa e construção de um sistema de medição e suas

dificuldades

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1 HISTÓRICO BÁSICO DE MEDIÇÃO DE DISTÂNCIA.

As primeiras formas de medir distanciam era referenciadas a partir do corpo humano.

As sociedades primitivas necessitavam fazer medições rudimentares para inúmeras

tarefas, tais como: construção de habitações de tamanho e forma apropriados, moldagem

de roupas. Primeiros sistemas conhecidos os habitantes da Civilização do Vale do Indo

(2600-1900 a.C.) desenvolveram um sofisticado processo de padronização usando pesos

e medidas, evidenciadas pelas escavações feitas nos locais do vale do Indo. Esta

padronização técnica permitiu que instrumentos de medição pudessem ser efetivamente

utilizados em medição angular e medição para a construção. A calibração também foi

encontrada em aparelhos de medição, juntamente com várias subdivisões no caso de

alguns desses aparelhos.

Hoje com a modernização da sociedade e tecnologias aplicadas as unidades de

medida são geralmente definidas em bases científicas, supervisionadas por agências

governamentais ou supragovernamentais, e estabelecidas em tratados internacionais. O

metro foi redefinido em 1983 como a distância percorrida pela luz no vácuo em uma fração

de 1/299.792.458 de um segundo.

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2 ESTUDO E DEFINIÇÕES

2.1 Sensores de distancia.

Neste projeto é utilizado dois tipos de sensores de distância, o infravermelho para

distâncias maiores e o ultrassónico para distâncias menores.

2.1.1 Sensores infravermelhos de distancia

Existem sensores de infravermelho ativos e passivos. Um sensor de infravermelho

ativo é composto por um emissor de luz infravermelha e um receptor, que reage a essa luz.

Por sua vez, um sensor de infravermelho passivo não emite luz infravermelha, mas apenas

capta esse tipo de luz no ambiente.

Neste projeto foi utilizado um sensor dois sensores infravermelhos ativos.

Figura 1: Esquema eletrônico sensor ativo

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2.1.1.1 Sensor infravermelho maior

Sensor Sharp de distância analógico Infravermelho GP2Y0A710K0F.

Este sensor opera em uma tensão de 5.0 volts e corrente de 30 mili-amperes, e gera um

sinal de saída de 1.4 a 3.1 volts, tendo um alcance de 100 a 550 centímetros. Com a

analise baseada no gráfico fornecido pelo fabricante, podemos obter a formula que

Figura 2:Sensor GP2Y0A710K0F

Figura 3: Gráfico de tensão

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2.1.1.2 Sensor infravermelho menor

Sensor Sharp de distância analógico Infravermelho GP2Y0S02YK0F.

Este sensor opera em uma tensão de 5.0 volts e corrente de 33 mili-amperes, e gera um

sinal de saída de 0.3 a 2.8 volts, tendo um alcance de 20 a 150 centímetros. Com a analise

baseada no gráfico fornecido pelo fabricante, podemos obter a formula que

Figura 4: Sensor GP2Y0S02YK0F.

Figura 5: Gráfico de tensão

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2.1.2 Sensor Ultra-sônico

Os sensores ultra-sônicos detectores de proximidade estão funcionando livre de

fricção mecânica e detectam objetos a distâncias que variam de poucos centímetros a

vários metros. O sensor emite um sinal sonoro e mede o tempo que o sinal leva para

retornar. Estes valores reflectem um objeto, o sensor recebe o eco produzido e convertidos

em sinais elétricos.

O problema é que,para acionarmos o sensor, precisamos de dois contadores. Uma vez

que só temos um contador, precisamos simular outro. Estes contadores teriam de ser

simulados por software (LabVIEW) e com a porta digital.

No entanto, o LabVIEW não vai deixar você criar um gatilho de 10us desde a

resolução mínima do processador do computador é em milissegundos e não pode

conseguir microssegundos o DAQ é projetado para trabalhar com sensores menos

sofisticados, uma vez que só tem um contador. O sensor ultrassônico que temos (HC-

SR04) requer pelo menos dois e na resposta de alta frequência.

Figura 6: sensor ultra-sônico

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2.2 Motor de passo

O motor de passo é controlado através de pulsos que converte energia em movimento, o

que possibilita o deslocamento por passo, onde o passo é o menor deslocamento angular

possível dependendo de cada motor, é usado para controles digitais, pois oferece uma

grande estabilidades e precisão de movimento ao calcular o numero de rotações por

pulsos para obter uma rotação especifica. É utilizado um drive para ter o controle do motor

de passo.

Utilizamos o motor de passo EM211, este é um motor de passo tipo unipolar, com 50

passos tendo 7,2 ° por passo , tensão de 5 volts e corente de 15 mili-amperes por passo.

Figura 7: Motor de passo EM211

Figura 8: Drive motor de passo

Tabela 1: Comando motor de passo

Bobina +A +B -A -B

Passo 1 1 0 0 0

Passo 2 0 1 0 0

Passe 3 0 0 1 0

Passe 4 0 0 0 1

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2.3 DAQ NI6009

Para realização da aquisição dos dados foi utilizada placa NI6009 da Nacional Instrumets,

O USB-6009 da National Instruments oferece funções completas de aquisição de dados

para aplicações como data logging simples, medições portáteis, e experimentos em

laboratórios acadêmicos. Esse produto tem preço capacidade suficiente para aplicações de

medição mais sofisticadas. Para programação do USB-6009 é utilizado LabVIEW ou C.

Figura 9: Portas da placa

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3 Desenvolvimento

O sistema consiste em dois sensores de distâncias acoplados no eixo do motor de passo,

os sensores ficam defasados em 180° sendo o sensor maior iniciando em 0°. Os sensores

fazem a aquisição do primeiro ponto, ou seja para 0° do sensor maior é definida uma

distância, e para 180° do sensor menor é definida outra distância. Após as aquisições

feitas, o motor da um passe, deslocando os sensores 7,2° e repetindo o ciclo de aquisição

das medidas. Assim temos ao fim 50 pontos de distancias pego por cada sensor, e o motor

de passo retorna os 50 passes.

Como temos dois pontos pego em cada passo do motor, cada ponto defasado 180° entre

os sensores, ajustamos os vetores para estarem na mesma fase, coincidindo o 0º do

sensor maior com o 0º do sensor menor.

Antes de plotar o gráfico com as medidas realizamos uma comparação, se a medida do

sensor menor estiver na faixa menor que 100 centímetros ficamos com o dado deste

sensor, caso não esteja, será usada a medida do sensor maior.

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3.1 Programa Gerado LABVIEW

Figura 10: Capa do programa Scanner 2D

Figura 11: Programação Realizada

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3.2 Projeto Final

Figura 12: Projeto Final

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CONCLUSÃO

A construção deste projeto foi um grande salto de aprendizagem, com a elaboração

de um sistema de aquisição de dados e poder trabalhar com as informações necessárias

para realizar o scanner 2D.

Desde o começo do projeto foram varias dificuldades encontradas, porem superadas com

pesquisas e muita dedicação, podemos ter contato com placa de aquisição de dados da

Nacional Instruments que nos mostrou que podemos realizar muitas atividades em nosso

campo de pesquisa.

E ao construirmos o projeto Scanner 2D podemos ter uma ideia de quanto é difícil a

elaboração deum sistema de aquisição de dados e todo o trabalho que se tem que ser

realizado para transformá-lo em algo acessível, a parte de pesquisa e cálculos para

transformação da tensão de cada sensor em distância e localização para o Scanner 2D e a

construção do projeto com a distribuição de cada componente foi trabalhoso. Ao fim o

projeto atendeu as expectativas, porem ainda há muito a ser melhorado e aprimorado.

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REFERÊNCIAS

https://pt.wikipedia.org/wiki/Medição (ACESSADO EM: 29/11/12015, 21:30)

http://www.sharpsme.com/optoelectronics/sensors/distance-measuring-

sensors/GP2Y0A710K0F (ACESSADO EM: 29/11/12015, 22:00)

http://www.ni.com/pdf/manuals/371303nhttp://www.ni.com/pdf/manuals/371303n

(ACESSADO EM: 30/12/12015, 19:00)

www.sabereletronica.com.br/artigos/1753-sensores-ultra-snicos (ACESSADO EM:

04/12/12015, 19:20)

www.neoyama.com.br/motor-de-passo (ACESSADO EM: 06/12/12015, 21:00)