Detalhes importantes para o bom funcionamento da indústria

O controle industrial é um campo que possibilita inovações constantes. Ao mesmo tempo que, periodicamente, traz novos desafios, leva a imaginação, de quem a constantemente monitora e reavalia processos, a comparar o que está em uso com o que a tecnologia disponibiliza.

Microprocessadores e microcontroladores

Até o fim da década de 1960, computador era um conceito associado a salas refrigeradas repletas de CPUs (do inglês, Unidades de Processamento Central), unidades de leitura de fitas, rotinas complexas de programação, etc. Este conceito começou a mudar na década seguinte.

Os microprocessadores tiveram uma evolução explosiva ao longo da década de 1970. Já em 1971, nascia o primeiro microprocessador de 4 bits, mas já em 1978 estavam sendo lançados os microprocessadores de 16 bits, que originaram os primeiros PCs.

No tocante à automação industrial, os microprocessadores exorbitaram em complexidade, em velocidade e aumentaram de custo: enquanto um microprocessador gera a execução de programa, precisa dispor de uma série de chips auxiliares, de modo a compor um microcomputador, inclusive:

• chips de entradas e de saídas (E/Ss);

• conversores análogo-digitais (A/D);

• conversores digital-analógicos(D/A);

• memória de programa;

• memória de uso geral.

E tudo conectado através de circuitos impressos complexos e caros. Foi na década de 1980, que começaram os microcontroladores: mirando em aplicações mais simples, visavam o mercado de automação embarcada e dispositivos mais simples. Incluíram num mesmo chip:

• memória de programa;

• memória de uso geral;

• conversão A/D e a D/A;

• linhas de entradas e saídas (E/Ss);

• interfaces de comunicação serial (RS232/RS485).

Uma vez programados, os microcontroladores executavam apenas a função para a qual o programa fora projetado. Caso fosse necessário revisar o programa, o microcontrolador deveria ser descartado e um novo, limpo, deveria ser programado já com o programa atualizado.

Somente entre as décadas de 1990 e 2000, é que os microcontroladores puderam ser reutilizados várias vezes. A série Arduino nasceu na Itália em 2005 e desde aquele ano, o projeto tem lançado várias alternativas, todas visando desenvolvimento.

Baseada em microcontroladores comerciais, o Arduino kit incorpora uma porta USB, que, além de alimentar o conjunto, faz a comunicação com plataformas PC, que servem de estações de desenvolvimento.

Dotado de diversas linhas de entradas analógicas, assim como de entradas e saídas digitais, esses módulos contrastam com mini-CLPs e são programáveis em linguagens C/C++, cujas sintaxes são utilizadas por diversos aplicativos de programação.

Entre outras vantagens, a unidade arduino uno traz o microcontrolador de 8 bits e alternativas de alimentação entre 7 e 12V, memória que possibilita operar independente de PC e admite correções na programação.

Controle de temperatura

Caso seja necessário controlar uma temperatura (aquecimento) de um processo (por exemplo, um aquário), é essencial definir, os dispositivos de aquecimento e de resfriamento, como ventiladores ou pastilhas termoelétricas peltier.

Caso o controle do tipo liga-desliga seja suficiente, uma única saída digital pode alternar uma Resistência blindada (fonte de calor) com o elemento resfriador, que pode ser um ventilador.

Caso o controle necessite de um valor de temperatura mais estável e exato, torna-se essencial implementar um controle proporcional e integral (PI), que analisa a variação da temperatura e, quanto mais próxima do valor desejado, despeja menos potência tanto no elemento aquecedor quanto no resfriador.

Para isso, haverá necessidade de usar duas saídas, analógicas ou digitais. Estas últimas podem proporcionar resultado analógico, com o uso da Modulação por Largura de Pulsos (do inglês PWM).

A resistência blindada recebe este nome porque apresenta isolação elétrica da estrutura externa, o que não impede que o calor gerado no elemento resistivo seja transferido para o meio aquecido. Isto garante que uma imersão num ambiente fracamente isolante, como a água, sujeite pessoas que a manipulam a choques elétricos.

O processo térmico descrito, precisa também de um modo de informar a temperatura para o controlador, no caso, um microssistema Arduino. Para medir a temperatura, um dos modos é usar como Sensor de temperatura uma resistência calibrada em temperatura.

As resistências oferecidas para esta finalidade geralmente são de Platina. Uma das alternativas é o Pt1000, que assegura 1000Ω a 0°C, mas a 20°C sua resistência aumenta para 1078Ω..

O Ohm, símbolo Ω, unidade calculada como resultado de 1Volt ÷ 1Ampere. Atribuída em homenagem ao físico Georg Ohm (1787-1854), descobridor da lei de Ohm, que publicou seu trabalho em 1827, monografia intitulada Estudo Matemático da Corrente Galvânica.

O resistor deve ser alimentado e conectado em série com outro resistor fixo; da junção destes resistores. deve se derivar uma ligação para uma das entradas analógicas do Arduino. De fato, outros tipos de sensores térmicos podem ser usados.

Como se percebe, mesmo um controle de processo, eletronicamente gerido, envolve o uso de materiais eletricos. De fato, a separação entre eletricidade e eletrônica existe somente para fins de especialização: nenhuma fronteira palpável separa as duas áreas.