Monitor remoto de posições

Escrito por Newton C. Braga
Seg, 12 de Abril de 2010 00:30

Com este dispositivo é possível monitorar à distância a posição de portas, porteiras, níveis de reservatórios, posições de antenas, posição de objetos, utilizando-se para esta finalidade um indicador de bobina móvel de baixo custo.
Com adaptações, podemos transformá-lo num conversor analógico/digital de modo a alimentar um computador ou outro sistema que tome decisões numa casa, em função da posição dos objetos sensoriados.
Os sensores são acoplados ao eixo de um potenciômetro, tanto do tipo deslizante como rotativo, dependendo do que se pretende monitorar. A escala de um instrumento pode então ser calibrada de modo a termos a indicação dos ângulos ou distâncias (deslocamentos).
O consumo de energia do aparelho é muito baixo, e mesmo alimentado por pilhas, ele pode ficar por longos intervalos de tempo ligado.
No nosso projeto damos dois sensores para o mesmo circuito, os quais são comutados por meio de uma chave de 1 pólo x 2 posições. No entanto, o leitor pode perfeitamente usar muitos sensores, trocando a chave por uma de tantas posições quantos sejam os sensores monitorados.
A alimentação do circuito é feita por duas pilhas pequenas comuns.

Características:
_ Tensão de alimentação: 3V
_ Corrente máxima drenada: 200 uA
_ Tipo de indicação: analógica


COMO FUNCIONA
O que temos é um circuito que simplesmente converte resistências em correntes, onde a resistência depende da posição do eixo ou de um cursor de um potenciômetro comum, preferencialmente do tipo linear.
Acoplando o eixo desse potenciômetro a um eixo móvel do objeto que se deseja monitorar, ou ainda a uma haste que o movimente, a resistência do potenciômetro, e portanto a corrente do circuito, passará a depender da posição ou ângulo de abertura desta porta, conforme mostra a figura 1.



Na figura 2 temos o diagrama completo do indicador de posições para o caso de dois potenciômetros serem usados como sensores.



O potenciômetro tem seu valor calculado de modo a dar uma boa faixa de indicações em um microamperímetro comum com fundo de escala de aproximadamente 200 uA (tipos com fundos de escala próximos podem ser usados sem problemas, o que permite que instrumentos do tipo VU-meter de baixo custo, como os usados em aparelhos de som, sejam empregados sem problemas).
Um trim-pot (P3) permite que se faça o ajuste do fundo de escala de modo a obtermos uma precisão na indicação de posição.
Como a corrente máxima do circuito, que ocorre quando a resistência do potenciômetro usado como sensor é zero, é da ordem de 200 uA, temos um consumo extremamente baixo para o aparelho.
Por outro lado, com uma boa calibração o fio que vai até o sensor pode ser muito longo, sem que isso afete a precisão das indicações. Isso permite monitorar a posição de objetos distantes como porteiras, níveis de reservatórios, etc.


MONTAGEM
A disposição dos componentes em uma ponte de terminais é mostrada na figura 3.



O instrumento M1 é um microamperímetro de baixo custo com fundo de escala entre 100 e 300 uA, sendo o tipo ideal de 200 uA. Esta grande variação de valores possíveis deve-se ao fato de que podemos ajustar facilmente seu funcionamento com o trimpot P3.
O único resistor é de 1/8W e os potenciômetros P1 e P2 usados como sensores podem ser rotativos ou deslizantes, preferencialmente lineares.
P3 é um trimpot comum de ajuste e S1 é opcional, já que o consumo do aparelho é muito baixo, podendo ficar ligado permanentemente.
Para as pilhas será necessário usar um suporte apropriado, observando-se sua polaridade no momento da ligação.
O conjunto pode ser facilmente instalado numa pequena caixa plástica do tipo saboneteira e os fios de conexão aos sensores podem ser bem longos, mas devem ser obrigatoriamente isolados. O comprimento máximo admitido para os fios aos sensores é de 100 metros.
No entanto, os sensores devem ser protegidos contra o tempo, principalmente da umidade, que pode afetar as resistências desses sensores e com isso resultar em falsas indicações de posição, pois temos aumentos indevidos na corrente do circuito.


PROVA E USO
Para provar o aparelho basta ligar a alimentação e colocar a chave S2 na posição que liga inicialmente o sensor 1. Atuando sobre o cursor do potenciômetro, deve haver uma movimentação da agulha do instrumento, indicando alteração da corrente do circuito.
Se o instrumento tender a deflexionar para valores abaixo de zero (ao contrário), inverta suas ligações ou então as ligações do suporte das pilhas (o que for mais fácil).
Comprovado o funcionamento, a calibração é feita inicialmente colocando-se o sensor na posição de resistência nula (menor resistência) e ajustando-se P3 para se obter a máxima deflexão do instrumento indicador (corrente de fundo de escala).
Depois, sem mexer mais em P3 vamos girando ou deslizando o cursor do sensor conectado ao circuito e anotando na escala as posições correspondentes. Para maior fidelidade na indicação, já deve estar acoplado ao sensor o objeto do qual desejamos a monitoria da posição.




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