Esteira de transporte – Aula 1

Nossa esteira de transporte educacional foi desenvolvida para estudo e desenvolvimento de programas de automação. Ela nos permite aplicar algumas funções muito utilizadas em projetos reais e desta forma aprender como elas funcionam e onde podem ser aplicados.

Acesse o vídeo postado mostrando seu funcionamento aqui.

Vamos a partir desta aula explicar todas as funções utilizadas para realizar a função de separação de caixas mostrado no vídeo.

Nesta primeira aula vamos demonstrar a funcionalidade do sensor que seleciona o tipo de caixa pela cor. Este sensor é o que está sendo mostrado na figura abaixo, dentro do círculo vermelho.

sensor2

Quando uma caixa passa na frente do sensor, ele responde com uma tensão que depende da cor da caixa. O programa interpreta a diferença de tensão e identifica a cor da caixa. Em seguida o programa marca nas memorias de rejeição o tipo da caixa. Vamos falar mais das memórias de rejeição em aulas futuras.

O sensor que utilizamos para esta função é um sensor de obstáculos próprio para aplicações com o Arduino, como o da figura abaixo:

images

Este sensor é feito com uma plaquinha onde temos um LED emissor de luz infravermelha e um foto-transistor receptor. A luz infravermelha não é visível a olho nu e assim não percebemos sua luz. É o mesmo tipo de emissor usado em controle remoto de tv. Podemos usar a câmera do celular para verificar se a luz está acesa. A câmera do celular consegue registrar a luz infravermelho e ao apontarmos a câmera do celular para a luz podemos ver na tela um brilho que é gerado no emissor da plaquinha quando ela está energizada.

O receptor recebe a luz infravermelho quando algum obstáculo está posicionado de frente ao emissor. Ao receber a luz refletida no obstáculo, o receptor gera uma tensão proporcional a quantidade de luz recebida.

O esquema do circuito da placa está descrito na imagem a seguir:

esquema2

O componente L1 é o LED emissor de luz infravermelha cuja corrente é controlada pelo resistor R1.

O componente L2 é um transistor sensível à luz infravermelha. Neste componente a corrente elétrica que passa por ele é diretamente proporcional à quantidade de luz infravermelha que incide sobre ele. Quando a corrente circula em L2 a tensão sobre o resistor R2 aumenta proporcionalmente. É esta tensão analógica (A0) que é lida no Arduino.

esquema1

Como os componentes emissor e receptor de luz infravermelha estão montados paralelamente na placa do sensor, a luz só atinge o receptor quando ela reflete em algum corpo que passa na frente do sensor. Da forma que está descrito na figura acima.

Quando uma caixa passa na frente do sensor, a luz infravermelha atinge o diodo L2 e a corrente começa a circular e a tensão no ponto A0 aumenta. Quanto mais luz refletida na caixa maior o nível de tensão no ponto A0.

As caixas brancas conseguem refletir mais luz do que as caixas pretas e, portanto, a tensão no ponto A0 é maior quando uma caixa branca passa na frente do sensor do que quando uma caixa preta passa.

É interessante notar que quando não tem nenhuma caixa na frente do sensor, nenhuma luz refletida atinge o LED L2 e a tensão no ponto A0 fica próxima de zero.

Ao fazer a conversão analógico-digital do sinal em A0, o Arduino consegue saber se uma caixa passou na frente do sensor e se ela é branca ou preta.

Estas cores, branco e preto, foram escolhidas propositadamente para obtermos um bom resultado. Com estas cores a diferença da leitura do sensor fica maior do que com outras cores.

Nesta aplicação é importante termos uma boa diferença de leitura entre os dois tipos de caixa porque além da cor existem outros fatores que interferem no resultado. Dois destes fatores são o ângulo e a distância de passagem das caixas na frente do sensor.

Na montagem da esteira tivemos que usar algumas peças que posicionam a caixa de forma mais uniforme antes da passagem pelo sensor. Mesmo que a caixa seja colocada na esteira de forma errada, estas peças direcionam as caixas para que fiquem a distância e ângulo padronizados quando passam pelo sensor.

Mesmo assim não dá para garantir que todas as caixas passem exatamente na mesma posição na frente do sensor. Mas como estamos usando cores branco e preto temos uma boa margem de segurança para fazer a identificação da cor da caixa.

A tabela abaixo mostra a variação apresentada no valor de A0 para as três condições:

Condição —> Sem caixa Caixa preta Caixa branca
Variação de A0—> De 0 a 20 De 150 a 220 De 300 a 520

 

A parte do programa que faz a seleção da caixa é muito simples. Ela é executada uma vez a cada 10 ms e faz a leitura do valor analógico de A0. As definições valorCaixaPreta e valorCaixaBranca definem os valores mínimos para que a caixa seja selecionada como preta ou branca respectivamente.

A instrução de “if” é usada para comparar o valor de A0 com as definições e fazer a seleção. Abaixo está uma descrição desta parte do programa:

codigo

Estas condições já são suficientes para fazer a identificação as caixas.

No primeiro “if” testamos se o valor lido de A0 é maior que 300. Caso positivo, podemos identificar a caixa como sendo branca, pois qualquer valor acima de 300 só pode ser porque uma caixa branca passou na frente do sensor.

A instrução “else if” é executada quando a condição do primeiro “if” é falsa. Neste caso testamos se o valor de A0 é maior que 150. Caso positivo, isso quer dizer que o valor de A0 está na faixa entre 150 e 300, portanto somente pode estar passando uma caixa preta na frente do sensor. E assim identificamos uma caixa preta.

Se o valor A0 estiver abaixo de 150, isto quer dizer que não há no momento nenhuma caixa na frente do sensor, e o programa não faz nada.

Na próxima aula vamos explicar como fazer a informação de que uma caixa, branca ou preta, “viajar” ao longo do tempo para alguns segundos depois atuarmos o servo que faz a separação das caixas segundo sua cor.

Até lá.

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