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Sensores e Atuadores Aplicados em Protótipo

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ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO – UNIFEV 
SENSORES E ATUADORES APLICADOS EM PROTÓTIPO 
 
 
 
 
Prof. Ms. Raynner Antonio Toschi Silva 
Carlos Eduardo Baldoino 
Lucas Martins Sabadini 
 
 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho apresenta síntese detalhada dos sensores e atuadores utilizados na 
implementação de protótipo, sendo este todo construído em Lego, proveniente do modelo 
Mindstorm EV3. Seu objetivo consiste basicamente em completar um circuito, composto por 
uma linha de cor preta, dessa forma o protótipo deve segui-lá sem que haja qualquer desvio 
na trajetória, além de ser capaz de interromper seu deslocamento quando algo estiver em sua 
frente. Para tanto será necessário a utilização de atuador servo motor em cada extremidade 
do protótipo, para movimentá-lo de acordo com o sensor de cor, responsável por abstrair as 
tonalidades do meio externo, e sensor ultrassônico capaz de detectar através de ondas 
sonoras a presença de algo em sua frente. 
 
 
Palavras-chave: Sensores. Atuadores. Lego. Mindstorm. Protótipo. 
 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
O nível de desenvolvimento industrial de uma sociedade pode ser avaliada, 
segundo Adamowski (2016), pela aplicação destinada aos sensores e atuadores, 
sendo estes instrumentos de medição, detecção, registro e controle, das mais 
diversas variáveis presentes nos processos fabris em todo o globo. 
A demanda por esses dispositivos é crescente ao passo do consumismo, 
permitindo o aumento da produtividade, controle da qualidade e monitoria adequada, 
assim ao longo do tempo vêm se sofisticando em grande velocidade para acompanhar 
as novas necessidades surgidas a cada dia na indústria. São basicamente 
incorporados por circuitos eletrônicos integrados, possuindo uma imensa gama de 
variações de conectividade, podendo assumir diversas aplicações. 
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No âmbito acadêmico, com grande foco nos cursos de tecnologia, sua presença 
é unânime, não somente nos projetos de conclusão de curso, mas em toda disciplina 
que envolva fomento de solução específica. 
Dessa forma o presente projeto utilizará sensores e aturares, objetivando 
construir um protótipo, a partir de peças de Lego Mindstorm EV3, capaz de seguir uma 
linha de cor preta e interromper sua trajetória quando detectar qualquer objeto em sua 
frente. 
 
 
2 SENSOR DE COR 
 
 
No protótipo será utilizado o modelo EV3 Sensor Color Digital, sendo um sensor 
digital de cor presente no conjunto Lego Mindstorm EV3, sua função única e primária 
no projeto, será a identificação da cor presente no meio externo, mediante prévia 
programação de variáveis, como a sensibilidade de medição. 
É apresentado na Figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Sensor de Cor Lego Mindstorm EV3 
Fonte: mindstorms.lego.com 
 
 
 
 
O respectivo modelo é capaz de detectar a cor ou a intensidade da luz que 
entra pela sua frente, consegue distinguir as seguintes cores: preto, branco, azul, 
verde, amarelo, vermelho e marrom. 
Possui 03 (três) modos de operação: Modo de Cores, Intensidade da Luz 
Refletida e Intensidade da Luz Ambiente. 
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No Modo de Cores, o sensor consegue reconhecer 07 (sete) cores: preto, azul, 
verde, amarelo, vermelho, branco e marrom, além de perceber quando não há 
presença de cor. 
Para tanto, seu funcionamento, ao contrário do sensor de luminosidade, não 
percebe apenas a quantidade total de luz refletida, é capaz de ler as três cores básicas 
RGB (Red, Green e Blue), conforme a quantidade de luz refletida em cada cor, que 
quando analisadas é identificado a possível cor conhecida do meio externo, relata 
Machado (2015). 
 Dessa forma o sensor emite ondas de luz conhecidas contra o objeto em sua 
frente, a quantidade de fótons refletidos de volta é diferente para cada cor existente. 
Assim o sensor tem condições de analisar as ondas refletidas e através dos seus 
mecanismos compará-las com os dados existentes, determinando exatamente qual a 
cor presente no meio. 
Entretanto, algumas caraterísticas do meio, principalmente a textura do material 
a ser analisado pelo sensor, interfere diretamente na sua aferição, podendo confundir 
o sensor devido alterações na reflexão da luz, resultando na detecção equivocada da 
cor. A distância do sensor entre o material em análise é outro fator que interfere na 
sua capacidade de leitura, sendo cada vez menor conforme o aumento da distância. 
Essa característica de diferenciação das cores pode ter aplicabilidade em 
projetos que necessitem de identificação de cores dos objetos, como por exemplo 
bolas e blocos, ou qualquer outro material. Pode ser programado para dizer o nome 
da cor detectada ou interromper uma ação. 
Já no Modo Intensidade da Luz Refletida, o sensor mede somente a 
intensidade da luz que é refletida a partir de um diodo emissor de cor vermelha, pois 
essa cor apresenta boa reflexão, devido o comprimento da sua onda. É utilizada uma 
escala, na faixa de 0 (muito escuro) até 100 (muita luz). Poder ser aplicado em projetos 
que necessitem, por exemplo, se mover por um plano de cor branca até que detecte 
uma linha preta. 
No Modo de Intensidade da Luz Ambiente, o sensor mede a “força da luz”, ou 
seja, a intensidade de luz penetrante no ambiente por algum agente externo, como 
por exemplo a luz do sol que entra pela janela, ou o feixe de luz de uma lanterna. O 
sensor utiliza a mesma escala do Modo Intensidade da Luz Refletida, que compreende 
a faixa de valores entre 0 (muito escuro) até 100 (muita luz). Assim pode-se aplicar 
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esse modo de operação em projeto que dispare um aviso sonoro quando o sensor 
indicar presença de luz ou interromper uma ação se as luzes se apagarem. 
O sensor possui uma boa taxa de amostragem, sendo capaz de realizar 1.000 
(mil) capturas por segundo (1 KHz/seg). Para alcançar boas performances de leitura, 
a fabricante Lego determina posicionar o sensor em um ângulo correto, próximo o 
suficiente da superfície do objeto, sem deixar que o toque, visando máxima precisão 
nos Modos Cores e Intensidade da Luz Refletida. 
Os sensores de cor, de modo geral, são compostos por transdutores 
fotossensíveis, que nada mais são do que dispositivos eletrônicos capazes de 
converter energia luminosa em elétrica, para que possa ser lida e tratada por outros 
dispositivos. 
 
 
3 SENSOR ULTRASSÔNICO 
 
 
 O sensor ultrassônico será responsável por identificar quando algo se opuser 
em sua frente, fornecendo condições do sistema interpretar sua medição e 
interromper imediatamente a trajetória do protótipo. 
O modelo utilizado será o disposto no conjunto Lego Mindstorm EV3, conforme 
demostra a Figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Sensor Ultrassônico Lego Mindstorm EV3 
Fonte: mindstorms.lego.com 
 
 
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Esse tipo de sensor digital é capaz de medir a distância de um objeto à sua 
frente enviando ondas sonoras de alta frequência (altas demais para ser captadas 
pela audição humana), depois mede quanto tempo demora para o som refletir e voltar 
ao sensor. 
Também é encontrado na natureza, pois seu funcionamento é muito 
semelhante aos dos morcegos, uma vez que ambos emitem pequenos comprimentos 
de ondas em determinada frequência, e quando encontram algum obstáculo sólido 
pela frente são refletidas de volta. 
Dessa forma, o sensor conta com um emissor, responsável por emitir o som, e 
o receptor, que realiza a captura do som refletido. São afixados no mesmo conjunto, 
visto que são dependentes para prever algo em sua direção. 
A distância de um objeto pode ser medida em polegadas, neste caso podendo 
ser detectável na faixa de 1 a 99; ou em centímetros, permitindo detecção na faixa de 
3 a 250. Com valores superiores a essas faixas, o sensor fica inoperante, ou seja, não 
é mais capaz de detectar algo em sua frente. 
Esse modelo de sensor

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