Concepção De Sistemas Mecatronicos ATPS

1° etapa

CONCEPÇÃO DE SISTEMAS MECATRÔNICOS

A engenharia mecânica tem como objetivo final o atendimento de uma necessidade humana, visando proporcionar conforto, bem estar e segurança. Ela se diferencia das demais engenharias pelo fato de tal atendimento se dar por meio da concepção (projeto e construção) de sistemas mecânicos, os quais visam suprir necessidades que envolvem grandezas mecânicas, como forma, posição, velocidade, pressão, temperatura etc..

Podem-se identificar duas concepções básicas a ser adotadas no projeto de um sistema mecânico com as nomenclaturas sistema mecânico passivo e sistema mecânico ativo.

Sistemas mecânicos passivos

Pode ser considerada uma solução clássica para o projeto de um sistema mecânico e deve atender as seguintes necessidades:

Forma geométrica do sistema e de cada um de seus componentes. Relaciona-se a formas macroscópicas, como comprimento, altura e largura e até a detalhes Microscópicos, como o acabamento superficial.

Material a ser empregado em cada componente. Relaciona-se não somente aos elementos químicos que constituem o material, mas também aos aspectos estruturais que envolvem o tipo de tratamento térmico/químico aplicado.

Pode acontecer de um sistema mecatrônico passivo passar a executar uma nova função nesse caso o sistema deve ser projetado e construído novamente, o processo de adaptação de um sistema mecatrônico passivo visando a execução de uma nova função e a adequação a uma nova necessidade é complexo trabalhoso, implicando limitações na rapidez com que a adaptação ocorre.

Para realizar o projeto e preciso considerar previsões sobre o desempenho e comportamento de vários componentes que constituem o sistema e considerar o sistema como um todo, mediante o uso de ferramentas matemáticas e de resultados experimentais previamente coletados. Ocorre que tais previsões muitas vezes implicam a adoção de hipóteses simplificadoras, tendo em vista a impossibilidade de descrever exatamente o comportamento do dispositivo.

Sistemas mecânicos ativos

Diferentemente do que ocorre nos sistemas mecânicos passivos, na entrada dos sistemas mecânicos ativos as funções desejadas não são explicitamente indicadas, pois não são fixas e podem variar. De acordo com as alterações em tais funções o elemento de ajuste incorporado ou anexado ao sistema mecânico procede aos devidos ajustes nos parâmetros internos do sistema, sem a intervenção humana, de modo que se obtenham as funções desejadas na saída.

Os problemas relativos aos sistemas mecânicos passivos são solucionados nos sistemas mecânicos ativos, os quais viabilizam a adaptação em tempo real às alterações das funções exigidas pelo sistema.

A realimentação compreende duas ações distintas. A primeira é o monitoramento da variável de controle, ou seja, a obtenção de um sinal que represente e descreva o estado atual da variável de controle. A outra é o tratamento do sinal obtido pelo monitoramento, ou seja, a computação do erro e sua transformação de maneira adequada de modo que ao ser enviado para o elemento de regulação a saída desejada seja obtida.

A realimentação mecânica oferece limitações na execução de um monitoramento rápido e preciso da variável de saída. Oferece também uma grande limitação no tipo e na precisão o tratamento do sinal. Acredita-se que os problemas da realimentação mecânica tenham limitado a evolução da classe de sistemas mecânicos ativos.

Sistemas mecânicos ativos com realimentação elétrica: Sistemas Mecatrônicos

O desenvolvimento da tecnologia de controle por meios eletrônicos, por intermédio da utilização de sensores, atuadores e controladores implementados em circuitos analógicos ou digitais, foi rapidamente incorporada à engenharia mecânica dando origem a uma nova classe de sistemas mecânicos ativos com realimentação elétrica, denominada sistemas mecatrônicos.

Quando se trata de sensores eletrônicos a grandeza física em questão e convertida em sinal elétrico, o qual pode ser conduzido a locais ate mesmo distantes daquele onde se deu a medição. A conversão de um sinal mecânico em elétrico é realizada através de um transdutor , normalmente próximo ao local de medição, sendo a limitação em termos de tempo de resposta determinada somente por características físicas do transdutor. Pode-se afirmar que os sensores elétricos são bem mais precisos e rápidos que os equivalentes mecânicos.

Já em termos de tratamento de sinais os dispositivos eletrônicos apresentam a vantagem de permitir a execução de ampla variedade de operações matemáticas com precisão