Sensores para medir rotação de uma polia

[jhonathaneletric]

Pessoal sou novo no fórum...

Eu estou com um projeto de IC na faculdade em que tenho que transformar em digital um medidor de nível de água(limnígrafo) que é antigo(decada de 60 ou 70) como mostra as imagens anexadas.

Como ele funciona:O sistema é simples, ha uma boia e um contra-peso que são ligados por um cabo que é enrolado nas polias, a boia toca a agua e o contrapeso apenas equilibra e deixa o cabo esticado.Conforme varia o nivel da agua(sobe ou desce) as polias rodam em sentido horario ou anti-horario e dentro do equipamento ha um sistema analogico que faz um desenho em um papel milimetrado (uma caneta movimenta-se conforme o movimento da boia/água/polia).

Agora eu preciso de métodos para pegar os sinais destes movimentos das polias para nao ter mais que utilizar um rolo de papel com a precisão de 1cm.

1)Poderia utilizar chave magnetica como o reed-switch e colocar varios imãs(o quanto for necessário para uma precisão de 1cm) em um CD e coloca-lo no eixo de uma das polias.Ou utilizando Leds com fotodiodos ou sensor indutivo com placas metalicas.

Problema: Como vou saber em que sentido o CD esta girando?

2)Utilizar Encoder rotativo

Problema:Nao sei como escolher o encoder certo e nem onde conseguir

Agradeceria muito qualquer dica que me de derem para resolver estes problemas ou novas sugestões.

No meu projeto está previsto o teste com vários sensores portanto eu não posso utilizar só 1 ideia.

Muito Obrigado.

[MatheusLPS]

Projeto muito interessante.....

Quantas voltas a polia chega a dar entre o nível mais baixo e o mais alto?

Você poderia acoplar um simples potênciômetro no eixo da polia e ler a tensão do pino central.

Caso a mesma dê mais de uma volta completa, utilize potênciômetro multivoltas.

Aí fica fácil de ver em qual sentido a mesma roda pois para um lado a tensão no pino central aumenta e para o outro lado a tensão diminui.

No final você pode realizar uma regra de três entre o nível e a tensão lida.

O único problema que vejo é o torque do potenciômetro que as vezes é meio duro para girar.

Falou

[Visitante]

O conceito da roda fônica aqui seria muito interessante, mas a polia é lisa. Tens condições de tornear essa ou outra polia e fazer alguns dentes nela, tipo engrenagem? Com dentes, o sensor magnético pode ler o giro. A partir daí, com um software é possível saber. Veja isto.

[MatheusLPS]

O problema do sensor magnético é saber para que lado a polia gira já que ela vai para os dois lados.

A princípio vejo duas formas: Potenciômetro ou encoder.

A primeira é mais fácil.

Falou

[Kaarell]

Amigão isso é mamão com açucar!

Utiliza uma calculadora, dois imãs e três red-swit. Como fazer:

-Abra a calculadora e nos contatos do mais e menos (+e-) ache entre eles o comum, solde-o no C do relê (um relê de 12V) e o outro contato do mais (+) solde no normalmente fechado (N/F) do relê passando por um dos red-swit e o outro contato do menos (-) solde no normalmente aberto (N/A) do relê passando por outro red-swit. Pegue 2 imãs, um imã você coloca no extremo da polia e o outro imã no fim de curso do barbamte da polia da boia. Consiga uma bateria, coloque no terminal positivo (+) um lado da bobina do relê, pegue o outro lado da bobina do relê ligue o terminal negativo da bateria (-) passando por um outro red-swit. Veja o esquema q deixo aqui e siga as instruções.

OBS: Para acionar a calculadora você digita mais 1 (você vai somar na calculadora +1) e deixa. Quando o red swit acionar começará a contagem e quando o fim de curso acionar o relê começará a diminuir essa contagem.

não estou conseguindo colocar o esquema vou zipar e tentar!

Zipei mais não consergui

Amigão isso é mamão com açucar!

Utiliza uma calculadora, dois imãs e três red-swit. Como fazer:

-Abra a calculadora e nos contatos do mais e menos (+e-) ache entre eles o comum, solde-o no C do relê (um relê de 12V) e o outro contato do mais (+) solde no normalmente fechado (N/F) do relê passando por um dos red-swit e o outro contato do menos (-) solde no normalmente aberto (N/A) do relê passando por outro red-swit. Pegue 2 imãs, um imã você coloca no extremo da polia e o outro imã no fim de curso do barbamte da polia da boia. Consiga uma bateria, coloque no terminal positivo (+) um lado da bobina do relê, pegue o outro lado da bobina do relê ligue o terminal negativo da bateria (-) passando por um outro red-swit. Veja o esquema q deixo aqui e siga as instruções.

OBS: Para acionar a calculadora você digita mais 1 (você vai somar na calculadora +1) e deixa. Quando o red swit acionar começará a contagem e quando o fim de curso acionar o relê começará a diminuir essa contagem.

não estou conseguindo colocar o esquema vou zipar e tentar!

Zipei mais não consergui

ok

vamos ver se agora vai

[jhonathaneletric]

Projeto muito interessante.....

Quantas voltas a polia chega a dar entre o nível mais baixo e o mais alto?

...Caso a mesma dê mais de uma volta completa, utilize potênciômetro multivoltas...

Não sei ao certo até quantos metros o equipamento pode medir a variaçao da agua, mas é grande em torno de uns 3 metros.Portanto a polia pode dar muitas voltas, aliás para o método analógico de medição a "rosca" que movimenta a caneta é sem fim, então quando a caneta bate no final ela volta para traz novamente e cabe ao operador interpretar o desenho.

Interessante a ideia de utilizar potenciômetro mas será que existe algum potenciômetro que nao oferece muita resistência para girar? pois pode afetar a aferição.

O conceito da roda fônica aqui seria muito interessante, mas a polia é lisa. Tens condições de tornear essa ou outra polia e fazer alguns dentes nela, tipo engrenagem? Com dentes, o sensor magnético pode ler o giro. A partir daí, com um software é possível saber. Veja isto.

Acho que não posso mexer desta forma no equipamento pois uma das condiçoes do projeto é "fazer um upgrade da forma menos invasiva possível"

tem alguma outra sugestão?

Amigão isso é mamão com açucar!

Utiliza uma calculadora, dois imãs e três red-swit. Como fazer:

-Abra a calculadora e nos contatos do mais e menos (+e-) ache entre eles o comum, solde-o ...

Rapaz gostei da ideia em!!, mas a polia pode girar várias vezes e se eu colar um imã no cabo isto nao vai impedi-lo de passar pela polia?

[Visitante]

Tenho sim: É de se estudar, ao invés de dentar a polia, usar os ímas sugeridos pelo kaarel e colá-los na polia, fazendo com que fossem lidos pelo sensor. Na minha cabeça a ideia está estabalecida. Não sei se fica claro para vocês. Cola-se tantos ímas quantos necessários na polia e não na corda. Fica a questão do sentido do giro. Ou então usa-se a calculadora com o mesmo uso dos ímas na polia. Mas se a velocidade da polia for alta demais, pode ficar inviável.

[a.mitch]

olá

Aposto minhas fichas na ideia dos imãs, mas ao contrario, prender na polia a pena um imã e na parte fixa os sensores, assim você sabe para onde ela está girando e qnt!!ai um pic faz as contas e da até p usar um display para mostrar os dados, mas isso já é perfumaria né!!!

abraço

[MoreOne]

Já que a ideia é ser o menos invasiva possível, talvez não seria interessante aproveitar esse movimento da caneta que desenha no papel, colocando um sensor IR ou ultrassônico para determinar a posição dela?

Ou então na caneta mesmo, conforme for o curso dela, dá para colocar um daqueles potênciometros de equalizadores (não sei o nome correto deles)?

[jhonathaneletric]

olá

Aposto minhas fichas na ideia dos imãs, mas ao contrario, prender na polia a pena um imã e na parte fixa os sensores, assim você sabe para onde ela está girando e qnt!!ai um pic faz as contas e da até p usar um display para mostrar os dados, mas isso já é perfumaria né!!!

abraço

Boa sugestão!Mas como eu colocaria a fiação desses vários sensores de forma a não embolar td no eixo?

Já que a ideia é ser o menos invasiva possível, talvez não seria interessante aproveitar esse movimento da caneta que desenha no papel, colocando um sensor IR ou ultrassônico para determinar a posição dela?

Ou então na caneta mesmo, conforme for o curso dela, dá para colocar um daqueles potênciometros de equalizadores (não sei o nome correto deles)?

Eu queria uma forma que aproveitar esse movimento da caneta e nao tinha pensado em nada, gostei mesmo da ideia!

Mas será que tem como resolver este problema:A rosca é sem-fim então ela vai e volta quando chega no fim do caminho, portanto enquanto o nivel da água continua,por exemplo baixando, a caneta bate do final do eixo e volta e o sensor vai acabar entendendo que o nível esta subindo.

A figura em anexo mostra a parte interna do equipamento.Esse negócio roxo é a canetinha.

[MatheusLPS]

Me diz uma coisa colega jhonathaneletric.... Como você imagine em armazenar a altura da água?

Pois antes a mesma era impressa diretamente em um papel.

Depois de digitalizar tudo, já pensou em algo? Teria a possibilidade de utilizar um computador para armazenar a altura do fluido constantemente?

Se puder usar um computador, poderíamos utilizar um simples mouse.

Adaptaria-se o scroll dele na polia e conectava-se o mouse ao computador. Em um software no computador poderíamos contas as rodadas do scroll.

Seria simples. Mas vejo o uso do computador um pouco difícil.

EDIT:

Estive pensando aqui e seria muito mais fácil fazer um mouse conversar com um PIC. Aí seria somente ler o scroll ou o encoder da bolinha do mous (dos antigos).

Falou

[ilkyest]

sei lá.... posso estar viajando, mas... não seria possível setar um "sentido" entre norte e sul dos imãs? tipo.. todo o imã que puxar é composto por norte e sul, certo? por menor que seja

usando um programa (eu sei pouco disso) determina-se o sentido da rotação A - norte->sul

sentido positivo

e determina-se sul<- norte sentido negativo, sentido B. Então.... se a polia seguir o sentido A, tem-se uma medição, e sentido B, outra

[Kaarell]

Me diz uma coisa colega jhonathaneletric.... Como você imagine em armazenar a altura da água?

Pois antes a mesma era impressa diretamente em um papel.

Depois de digitalizar tudo, já pensou em algo? Teria a possibilidade de utilizar um computador para armazenar a altura do fluido constantemente?

Se puder usar um computador, poderíamos utilizar um simples mouse.

Adaptaria-se o scroll dele na polia e conectava-se o mouse ao computador. Em um software no computador poderíamos contas as rodadas do scroll.

Seria simples. Mas vejo o uso do computador um pouco difícil.

EDIT:

Estive pensando aqui e seria muito mais fácil fazer um mouse conversar com um PIC. Aí seria somente ler o scroll ou o encoder da bolinha do mous (dos antigos).

Falou

Amigão acho q isso seria um ótimo projeto para feira de ciências!

Se colocar imãs ao longo desta corda e esses red-swits ligando um laser marcando um papel de fax, ligando uma impressora já com esses dados marcado em sua memória ou mesmo via porta USB. Acho q seria um grande projeto.

[faller]

Amigos.. Procurem na internet por "encoder incremental"

Seja ele ótico, seja mecânico, não importa.. Um encoder incremental de uma só fileira de furos vai dar condições de saber a quanto rodou ou até mesmo a velocidade angular de qualquer elemento que gire.. Se esse encoder tiver duas carreiras de furos passa a ser possível a determinação do sentido de rotação, se horário ou anti-horário desse elemento que gira..

Desse modo, seja qual for o tipo de encoder usado, busquem pela teoria de determinação do sentido de rotação se valendo de um encoder incremental de duas fileiras de furos...

[MatheusLPS]

faller, para tentar ajudar o amigo eu pesquisei sobre o encoder incremental a uns dias atrás e cheguei até a fazer um programa onde ele conta os pulsos e a direção.

Mas cheguei em um impasse.

Vamos supor que o encoder incremental está lá operando como imaginado e acaba a energia.

Quando a mesma voltar o encoder começará do zero. Não sabendo mais em que lugar ele está já que o mesmo é apenas incremental.

E outra, imagine se a energia acaba e a caixa de água continua a encher. Quando a energia voltar, o nível mudou, o encoder já girou mas o controle não contou as voltas devido a falta de energia.

Encontrei esses problemas já pensando a longo prazo.

Se a ideia é somente contar as voltas e a direção, o encoder é a solução mais simples pois é barato e fácil de encontrar e relativamente fácil de fazer o controle.

Não tenho certeza se seria a mais correta, mas a utilização de um potenciometro multi-voltas seria uma boa considerando que a polia não dê mais que 10 voltas.......

Falou

[faller]

Caro MatheusLPS. Estás coberto de razão em pensar nesse contorno todo e nesses cenários..

Não me preocupei com eles pois o tópico já tinha andado uma página toda e nas inúmeras soluções já arroladas se tinha resolvido essas questões ou no mínimo encaminhado as mesmas..

Foquei portanto só no problema que restava, que era a determinação do sentido de rotação da polia...

Pensando na solução como um todo existem alternativas como uso de encoder absoluto e não incremental e mesmo até no incremental, se pode usar do seu elemento de controle e sinc, dependendo da resolução..

Algum elemento de fim de curso também pode ser usado.. Mas sim você tem razão em levantar o problema..

Meu foco se deteve tão somente onde o pessoal rodava e não conseguia sair, que era a detecção do sentido da rotação...

[jhonathaneletric]

Me diz uma coisa colega jhonathaneletric.... Como você imagine em armazenar a altura da água?

...

EDIT:

Estive pensando aqui e seria muito mais fácil fazer um mouse conversar com um PIC. Aí seria somente ler o scroll ou o encoder da bolinha do mous (dos antigos).

Não é possivel utilizar um computador do lado do equipamento pois este fica no meio do campo, do lado da lagoa (em local quente e umido).Mas posso fazer um circuito interno ao equipamento que tem proteção contra umidade.

A imagem em anexo mostra um esboço de como o medidor esta alojado, em uma "casinha" na lagoa.

[jhonathaneletric]

sei lá.... posso estar viajando, mas... não seria possível setar um "sentido" entre norte e sul dos imãs? tipo.. todo o imã que puxar é composto por norte e sul, certo? por menor que seja

....

Tem como me mandar algum artigo sobre isso?

Nao conheço sensores que determinam a polaridade de um imã, se existe nao sei se é viável.

Obrigado

Amigos.. Procurem na internet por "encoder incremental"

Seja ele ótico, seja mecânico, não importa.. Um encoder incremental de uma só fileira de furos vai dar condições de saber a quanto rodou ou até mesmo a...

Sim o encoder já é um dos sensores que vou utilizar, pois ele determina a direçao do movimento e também posso comprar encoders com a precisao que eu quiser, na verdade ja tenho um de 24 pulsos/revoluçao.

Mas como no projeto preciso utilizar varios sensores então eu procuro novas ideias.

Obrigado

faller, para tentar ajudar o amigo eu pesquisei sobre o encoder incremental a uns dias atrás e cheguei até a fazer um programa onde ele conta os pulsos e a direção.

....

Não tenho certeza se seria a mais correta, mas a utilização de um potenciometro multi-voltas seria uma boa considerando que a polia não dê mais que 10 voltas.......

Acho que o potenciômetro é uma boa ideia mesmo em matheus, mas como sou leigo (6ºsemestre eng eletrica) nao conheço esse multi-voltas.

Porque o potenciometro multi-voltas nao pode dar mais q 10 voltas?Será que nao oferece muita resistencia para gira-lo ( a ponto de atrapalhar a aquisição correta de dados)?

Pode me enviar algum manual ou artigo sobre o seu funcionamento, e onde posso adquiri-lo?

Obrigadão!!

[Nelio2012]

Dá uma pesquisada sobre "Data Logger" na net, um que eu conhecia pegava as informações e era configurável o intervalo de tempo para gravar na memória o valor naquele instante, assim, ficava com dados em formato de uma tabela horas x valor, transferia para o micro e usava o excel para visualizar gráfico...

Abraço

[Visitante]

Sobre Data Loggers:

www.novus.com.br

[MatheusLPS]

Nao conheço sensores que determinam a polaridade de um imã, se existe nao sei se é viável.

Sim. Há um sensor da Allegro que mede variação do campo magnético. Um colega da faculdade está utilizando o sensor e eu ajudei o mesmo com o código. Só não me lembro agora o nome do CI. Ele se parece com um transistor.

Quando não há campo, ele tem na sua saída 2,5V (VCC/2). Quando o campo aumenta para uma lado, a tensão aumenta (se não me engano o norte). Se o campo aumenta para o outro lado (sul) a tensão diminui.

Acho que o potenciômetro é uma boa ideia mesmo em matheus, mas como sou leigo (6ºsemestre eng eletrica) nao conheço esse multi-voltas.

Porque o potenciometro multi-voltas nao pode dar mais q 10 voltas? Será que nao oferece muita resistencia para gira-lo ( a ponto de atrapalhar a aquisição correta de dados)?

Pode me enviar algum manual ou artigo sobre o seu funcionamento, e onde posso adquiri-lo?

Obrigadão!!

Um exemplo de potenciometro multivoltas: Potenciômetro Multivoltas 3590S - 10 Voltas

O funcionamento do mesmo é o mesmo do pot comum. Somente dá 10 voltas completas.

Fiz umas contas rápidas.

Imagina que você utilize o potenciómetro de 10 voltas. Se sua polia tiver 10cm de diâmetro, podemos realizar alguns cálculos.

Se a polia tem 10cm de diâmetro, então seu raio é r=5cm.

Sua circunferência é C = 2*pi*r. Sendo C = 2*pi*5 = 31,42 cm.

Se tivermos 10 voltas nessa polia. poderemos medir aproximadamente 3,14 metros de nível de água.

Ora, dessa forma se posicionarmos o potenciômetro no meio, teoricamente poderíamos medir 1,5 metros de água para cima e para baixo.

Jogando esses 3,14 metros de medição em um canal AD de algum microcontrolador de 10 bits, teremos um range de medida da ordem de 3,14m/1024 = 0,3067 cm.

Ou seja podemos sentir variações de 0,3 cm no nível da água. Acredito que nem precise disso tudo.

Já que não é necessário tamanha precisão, podemos dispensá-la para ganhar mais altura de nível a ser medida. Mas como fazer isso?

Se alterarmos a polia por uma maior isso é possível.

Vendo o mesmo exemplo com uma polia de 20cm de diâmetro, poderemos medir:

d = 20cm;

r = 10cm

C = 2*pi*10 = 62,8 cm

Em 10 voltas = 6,28 metros.

Bem melhor, não?

Resta saber se o potenciomentro oferece muita força. Mas isso já estou pensando em como resolver.

EDIT:

Dei uma olhada no mercado livre e fiz uma pergunta sobre a resistencia ao giro do potenciometro, veja:

Potenciômetro Blindado C/base De Aço,multivol 5k Engrenagem

Veja minha pergunta grande no final do anuncio.

Já dá pra se ter uma ideia.

Falou

[jhonathaneletric]

Sim. Há um sensor da Allegro que mede variação do campo magnético. Um colega da faculdade está utilizando o sensor e eu ajudei o mesmo com o código. Só não me lembro agora o nome do CI. Ele se parece com um transistor.

....

Rapaz!! valeu!

Vou tentar usar o multivoltas também...da para saber o sentido tb né pois a resistencia varia diferentemente para cada canal..

Obrigado

[MatheusLPS]

A ideia seia mais ou menos essa aí.

Veja: O potenciometro tem 3 pinos. Se você coloca 1 dos pinos (da extremidade) em 5V e o outro pino (da extremidade) em 0V, você pode tirar a referencia do pino do meio.

À medida que o potenciometro gira, a tensão vai de 0 a 5V.

Aí fica fácil fazer o resto.

Falou