VI CONGRESSO NACIONAL DE ENGENHARIA MECÂNICA VI NATIONAL CONGRESS OF MECHANICAL ENGINEERING 18 a 21 de agosto de 2010 – Campina Grande – Paraíba - Brasil August 18 – 21, 2010 – Campina Grande – Paraíba – Brazil POSICIONADOR LINEAR DE PRECISÃO COM MECANISMO DE IMPRESSORA A JATO DE TINTA Samuel E. de Lucena, lucena@feg.unesp.br Unesp – Universidade Estadual Paulista, Departamento de Engenharia Elétrica, Laboratório de Instrumentação & Microprocessadores, av. Ariberto P. da Cunha, 333, bl. 4, Guaratinguetá, SP, 12516-410. Resumo: Construiu-se e testou-se um posicionador linear de precisão, a partir do mecanismo de uma impressora a jato de tinta. O mecanismo é constituído por um motor de corrente contínua, uma correia dentada, uma cabeça de impressão, que pode se mover ao longo de um guia linear, e um sensor de posição. O sensor de posição é formado por uma fita plástica transparente, dotada de barras verticais opacas, e um par LED-fotodiodo, em arranjo tipo fenda, por onde se desloca a fita plástica solidária ao movimento da cabeça de impressão. À cabeça de impressão se podem fixar ferramentas diversas, uma vez estabelecido o uso final do posicionador. Faz-se o acionamento do motor de corrente contínua por meio de um amplificador recortador, do tipo com tempo de bloqueio fixo, com saída em corrente de até 3 ampères, e uma ponte H completa de até 55 volts, estrutura que permite o controle tanto do torque quanto do sentido de giro do motor. O algoritmo de controle de posição (e velocidade) roda em uma placa com microprocessador de 8 bits, cujas saídas controlam a corrente e o sentido de giro do motor, e cuja entrada são os pulsos oriundos do sensor de posição. O curso do posicionador é de 350 mm e a resolução é de 125 μm. A velocidade máxima atingível depende fortemente da fonte usada com o amplificador recortador e pode chegar a 500 mm/s, com fonte de 12 volts. Projetado sobretudo para uso didático, onde tem despertado grande interesse por parte dos estudantes, os testes mostram que o bom desempenho do posicionador o qualificam para uma grande gama de aplicações em automação, controle e ins- trumentação. Palavras-chave: posicionador de precisão, posicionador linear, sensor de posição, amplificador recortador 1. INTRODUÇÃO É inegável a importância dos programas e ambientes para simulação computacional de sistemas, em todas as áreas do conhecimento, mas, sobretudo, a força e importância dos simuladores são ainda mais notáveis nas ciências exatas e engenharias. Em particular, nas engenharias elétrica e mecânica, o computador assumiu papel central no ciclo que se estende da investigação básica, passa pelo projeto e desenvolvimento e alcança a automação da produção. Em cada uma dessas etapas, o impacto causado pelo computador foi enorme, para não dizer revolucionário. A despeito da onipresença e do prestígio do PC (computador pessoal) nas instituições de ensino de engenharia, há uma preocupação em se limitar seu uso como ferramenta de ensino, notadamente para evitar que simulações substituam experimentos, estes, sim, ocasiões em que os estudantes entram em contato com dispositivos, equipamentos e sistemas do mundo físico – atividades insubstituíveis (Grimaldi e Rapuano, 2009; Rosenberg, 1998), ainda que possam ser enriquecidas por simulações em computador. Entre outras razões para o uso demasiado de simuladores em ensino de engenharia, estão o forte apelo da informática e, talvez a mais forte delas, o alto custo de aquisição e manutenção de laboratórios. Uma estratégia para diminuir estes investimentos consiste no aproveitamento de partes da enorme diversidade de equipamentos descartados, cada vez em maior número, nas próprias instituições de ensino. Destes equipamentos se podem retirar dispositivos, subsistemas e sistemas completos, os quais podem ser aproveitados com vantagem no desenvolvimento de novos e interessantes módulos didáticos. As impressoras estão entre os equipamentos mais facilmente encontrados nas listas dos descartados. A Figura (1a) ilustra um subsistema eletro-óptico-mecânico usado por fabricantes de impressora a jato de tinta, para fazer o deslocamento do carro da impressora, o qual carrega a cabeça de impressão. A impressão se faz com a cabeça se deslocando em velocidade constante e altamente precisa, para garantir sua alta qualidade (Lin et al., 1996). A Figura (1b) ilustra o tipo de sensor de posição usado nestas impressoras, o qual é capaz de propiciar uma resolução de cerca de 125 μm e que é fundamental para que o controlador digital consiga alcançar desempenho extraordinário. Todo esse subsistema, composto pelo motor, correia, guia linear, sensor de posição e suporte mecânico, está disponível a custo zero nas muitas impressoras descartadas no dia-a-dia. Neste trabalho, aproveitou-se um mecanismo como o ilustrado