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Sensores de Voltas

Conheça neste artigo os principais tipos de sensores de voltas para sistemas eletrônicos de contagem de voltas e tempo (telemetria) utilizados em pistas do tipo Autorama ®.

Entende-se por sensor o dispositivo que é montado na pista de forma que "Sinta" a passagem do carro sobre sua área de atuação. Alguns tipos de sensores ainda necessitam de uma interface eletrônica para que possa enviar um sinal ao sistema de controle da pista, que pode ser um computador ou um equipamento eletrônico desenvolvido para esta finalidade.

Certamente evoluímos muito desde o tempo em que se utilizava "sensores parrudos" para acionar um contador mecânico de voltas - Foto de Silva Ramos.
Este artigo servirá para conhecer algumas opções e seus prós e contras e assim definir qual o melhor tipo, seja por performance ou custo beneficio poderá ser montado em sua pista.

Óptico - Interrupção
Existem muitos tipos e formatos de sensores luz e os modelos predominantes para esta aplicação são os foto-transistores, que tem um formato de um LED, e os LDRs (Light Dependent Resistor = Resistor Dependente de Luz).
Seu funcionamento ocorre ao interromper um feixe de luz direcionados a eles.

Veja neste Outro Artigo como fazer a montagem deste tipo de sensor, em uma pista tipo Autorama®.
Sensores ópticos - Foto transistor e LDR.
Prós
  • A instalação na pista é muito fácil.
  • Em algumas interfaces de contagem de voltas (telemetria), pode ser utilizado sem nenhuma eletrônica adicional.
Contras
  • Necessita de uma fonte de luz sobre os sensores.
  • Necessita fazer um furo na pista.
  • Podem ocorrer a contagem de voltas "Acidentais" passando a mão sobre os sensores.
Óptico - Reflexível
Com funcionamento um pouco diferente do modelo óptico por interrupção, o reflexivo também tem diversos formatos. O modelo mais comum se assemelha a dois LEDs montados em um encapsulamento plástico, onde um deles é o emissor de luz IR (Infra-Red = infra vermelho) e o outro é um receptor IR.
Seu funcionamento ocorre quando um objeto se aproxima do sensor refletindo a luz IR (infra vermelho) no receptor.

Sensor reflexivo infra-vermelho.
Prós
  • A instalação na pista é relativamente fácil.
Contras
  • Necessita de um circuito eletrônico "Simples".
  • Seu funcionamento depende de uma boa reflexão. Alguns chassis de plástico não são muito bons para isto, mas podem ser utilizadas etiquetas brancas para melhorar a sua reflexão.
  • Necessita fazer um "Rasgo" na pista.
  • A pista deve ser "Alta" para acomodar o sensor.
  • Podem ocorrer a contagem de voltas "Acidentais" passando a mão sobre os sensores.
Óptico - Feixe IR
Similar a construção do modelo óptico reflexivo onde temos um emissor de luz IR (Infra-Red = infra vermelho) e um receptor IR, o sensor por feixe tem o funcionamento similar ao do óptico por interrupção, onde o seu funcionamento ocorre quando um objeto interrompe o feixe de luz IR.
Existem vários formatos e tamanhos e a ideia é aproveitar o seu formato em "U" e montar no rasgo da fenda. A detecção do carro será pela passagem do "Guia" do carro.

Sensor por interrupção do feixe IR.
Prós
  • A instalação na pista é relativamente fácil.
  • Pouca chance de contagem de voltas "Acidentais".
Contras
  • Necessita de um circuito eletrônico "Simples".
  • Seu funcionamento depende opacidade do material de alguns "Guias".
  • Necessita fazer um "Rasgo" na pista (dentro da fenda).
  • A pista deve ser "Alta" para acomodar o sensor.
Magnético - Reed Switch
O Reed Switch é um sensor "Mecânico" magnético, onde temos um par de laminas sensíveis ao magnetismo no interior de uma ampola de vidro. Sua aparência mais comum pode ser visto na figura abaixo, e seu funcionamento ocorre quando passamos um imã perto do Reed Swicth. Com a aproximação do imã, as laminas internas fecham o circuito como se fosse um interruptor simples.

Reed Switch.
Prós
  • A instalação em pistas de plastico é muito fácil.
  • Em algumas interfaces de contagem de voltas (telemetria), pode ser utilizado sem nenhuma eletrônica adicional.
  • Pouca chance de contagem de voltas "Acidentais".
Contras
  • Necessita que os carros tenham um imã. O imã do motor, na maioria das vezes, não é suficiente para acionar o Reed Switch.
  • O manuseio de seus terminais são frágeis. Se "Dobrar" sem o devido cuidado pode facilmente quebrar a ampola de vidro.
  • A instalação em pistas de madeiras pode ser um pouco trabalhosa, já que a distância entre o sensor e o imã não pode ser muito grande.
  • É necessário o correto alinhamento das laminas com o imã para evitar perda de voltas. A distância também influência.
Magnético - Sensor HALL
O sensor HALL é um componente eletrônico criando especificamente para a detecção de campos magnéticos. Existem muitos modelos e cada um com uma função diferente além de ter também varias opções de encapsulamento.
O mais indicado para o nosso caso são os modelos no formato de um transistor (na verdade são um pouco menores).
Sensor HALL.
Prós
  • A instalação em pistas de plastico é muito fácil.
  • Mais sensíveis que um Reed Switch.
  • Pouca chance de contagem de voltas "Acidentais".
Contras
  • Necessita que os carros tenham um imã. O imã do motor não é suficiente para acionar o sensor.
  • Necessita de um circuito eletrônico "Mais Elaborado".
  • A instalação em pistas de madeiras pode ser um pouco trabalhosa, já que a distância entre o sensor e o imã não pode ser muito grande.
Mecânico - Micro Switch
O Micro Switch é um sensor "Mecânico", onde temos uma lamina que aciona internamente um interruptor. Sua aparência mais comum pode ser visto na figura abaixo e podemos encontrar no mercado diferentes tipos de laminas de atuação bem como tamanho e formas variadas.
Seu funcionamento ocorre quando "Empurramos" a lamina externa fechando internamente o interruptor.
Micro Switch.

Prós
  • Em algumas interfaces de contagem de voltas (telemetria), pode ser utilizado sem nenhuma eletrônica adicional.
  • dependendo da montagem, são poucas as chances de contagem de voltas "Acidentais".
Contras
  • Necessita fazer um "Rasgo" na pista (geralmente dentro da fenda).
  • A instalação na pista pode ser um pouco trabalhosa, já que o posicionamento correto para evitar que o carro prenda ou salte e ainda acionar o interruptor pode ser critico.
  • Não permite que o carro seja arrastado ao contrario, sob risco de empenar e danificar o sensor.
Tape Interrompido (Dead Strip)
Com certeza este sensor é um dos preferidos pela sua simplicidade e confiabilidade.
A principal característica deste sensor é criar uma área elétrica isolada na pista, formando uma espécie de "Interruptor".
Ao passar com o carro sobre esta área, o circuito elétrico do carro fará o papel de "Botão de Acionamento" deste interruptor, fechando o contato e enviando um sinal ao dispositivo de contagem de voltas.
Nesta área isolada não há tensão elétrica. Se o carro parar sobre este ponto, ficará parado.

Veja neste Outro Artigo como fazer uma versão otimizada deste sensor para os equipamentos da NoviSlot.

Sensor tipo "Tape Interrompido" (Dead Strip).
Prós
  • Praticamente sem custo.
  • A modificação na pista é relativamente simples de fazer, desde de que se tenha um pouco de habilidade com ferramentas.
  • Pouca chance de contagem de voltas "Acidentais".
Contras
  • Necessita modificar uma pequena seção dos "Tapes" da pista.
  • Necessita de um circuito eletrônico "Simples".
  • Se o carro parar sobre a área "Interrompida", ficará parado.
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® Autorama é marca registrada de Brinquedos Estrela S.A.
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Sensor de Voltas óptico

Artigo mostrando de forma prática, a montagem dos sensores ópticos em uma pista do Autorama Estrela ®.

A montagem dos sensores ópticos, utilizados pela NoviSlot, para telemetria em pistas do tipo Autorama®, é muito fácil e requer poucas ferramentas e habilidade.

Itens necessários para a montagem dos sensores ópticos na pista

A figura acima mostra os itens necessários para a montagem:
  • Os sensores, no caso, os dois utilizados na interface. 
  • Um segmento da pista, no caso o modelo da pista do Autorama Estrela® .
  • Uma micro retifica ou uma furadeira elétrica.
  • Uma broca de 3mm.
  • Cola de secagem rápida ou pistola de cola quente.

Passo 1

Faça os furos de 3mm para os sensores na pista.
O furo deve ser o mais próximo do trilho de contato da pista e é recomendado que se faça do lado inverso da pista (de costas), para evitar que o mesmo fique em cima de algum reforço da pista.

 Não é recomendado fazer os furos sem as ferramentas adequadas. Os sensores devem ser montados em um angulo reto.

Furação pelo lado oposto da pista

Resultado desejado dos furos

Passo 2

Dobra dos terminais.

 Este passo é muito importante, pois se realizado de forma errada, pode danificar os sensores.

 Para pistas de madeira, havendo espaço para montagem e fixação, esta dobra não precisa ser feita nos terminais. 

O sensor utilizado pela NoviSlot é similar ao mostrado abaixo. Observe que ele visto "de frente", é possível ver os dois terminais.

Sensor óptico visto "de frente"

Na montagem final, ele é protegido com um isolante, e desta forma pode ser um pouco difícil identificar quando o sensor está de frente ou de lado.

Sensores de "lado" e de "frente" antes de fazer a dobragem dos terminais

O importante é sempre fazer a dobra, com os terminais dos sensores no sentido "de frente".

Sensores "dobrados"

Novidade!
Os novos cabos com sensores vem com um espaçamento para facilitar a dobra dos terminais

Passo 3

Insira os sensores nos furos e faça uma "pré arrumação" nos fios de forma que eles não fiquem embolados.
Observe também a ordem dos sensores na pista. Geralmente a fenda 1 é a que fica mais próxima dos pilotos, neste caso o sensor referente a fenda 1 é o com fio azul.

Pré arrumação dos fios

Passo 4

Verifique se o sensor está rente a pista.
Caso sim, utilize um pingo da cola rápida, pelo lado de baixo, para fixa-lo nesta posição.

 Se o sensor ficar muito para fora, os carros mais baixos podem bater nele.

Posicione os sensores de forma "rente" a pista

A dica é não colar os sensores na pista e sim, primeiro fixar os terminais isolados. Desta forma será possível fazer um ajuste posterior do sensor. Ao final, se necessário, cole os sensores.

 Pode ser utilizada cola quente para fixar os sensores.

Colagem primeiro dos terminais na pista para posterior ajuste dos sensores

Passo 5

Para finalizar, pode ser utilizado um pingo de cola, em alguns pontos, para manter o conjunto de fiação mais rígido, principalmente no cabo de entrada, na lateral da pista.

Este modelo de pista permite fixar uma "tampa", protegendo todo o conjunto. A foto a seguir, mostra o resultado desta "tampa" fixada na pista.
Foi utilizada a capa de uma caixa de disco de DVD, que depois de recortada, foi fixada com 4 pequenos parafusos, deixando assim a montagem da reta do contador de voltas mais robusta ao transporte.


Acabamento final da montagem na pista

Testes e Dicas

Para utilização deste tipo de sensor, em alguns casos pode ser necessário o uso de uma iluminação direta sobre os sensores.


Um dos problemas que podem acontecer, caso opte em não utilizar uma iluminação direta, é a sombra de uma pessoa passando perto da pista. Esta sombra pode marcar uma volta falsa.

Luminária com garra de fixação

Após a configuração do programa, pode ser realizado um teste simples, ainda na bancada. 
Utilizando a luz solar ou uma iluminação direta sobre os sensores, deslize o carro sobre as fendas.
Conforme a configuração do seu programa, a volta é detectada assim que o carro encobrir o sensor ou após o carro passar pelo sensor.

Iluminação direta sobre os sensores para realizar um teste de bancada

Uma sugestão para montagem da iluminação dos sensores, é monta-la por baixo de uma ponte, como a mostrada na figura a seguir.

Ponte sobre a pista

Ou fazer a sua, conforme sugestão do artigo Ponte de Iluminação.

Ponte de iluminação feita com fita de LED e calha de fio de PVC

Como mencionado, o sensor é sensível ao infra-vermelho e algumas fitas de LEDs podem não funcionar corretamente com este sensor.
Uma opção ao uso das fitas de LEDs são as lampadas do tipo torpedo, facilmente encontradas em casas de auto peças.

Lampada torpedo de 12 volts

Um pouco mais difícil de encontrar (não confundir com lampada neon), as "micro lampadas" ou "lampadas com rabicho", podem ser a solução para embuti-las em alguns locais em seu diorama, na pista.
"Lampada com rabicho" ou "micro lampada" de 6 ou 12 volts

Veja também
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Sensor de voltas do tipo Tape Interrompido

Este artigo mostra como fazer um sensor de contagem de voltas do tipo "Contato Interrompido" ou "Tape Interrompido". Lá fora, conhecido como Dead Strip (algo como "Faixa Morta" em uma tradução livre), é uma versão otimizada para ser utilizado na interface I-LPT-V1 ou no controlador C-DSP-V1 em pistas do tipo Autorama ®.

A principal característica deste tipo de sensor, além de sua simplicidade, é criar uma área elétrica isolada (ou "Morta") na pista, formando uma espécie de "Interruptor".
Ao passar com o carro sobre esta área, o circuito elétrico do carro fará o papel de "Botão de Acionamento" deste interruptor, fechando o contato e enviando um sinal ao dispositivo de contagem de voltas.
Esta área isolada ou morta tem este nome por que não há tensão elétrica. Se o carrinho parar sobre este ponto, ficará parado (em breve teremos novidades sobre isto!).

Modelo tradicional para este sensor.
Este tipo de sensor é o mais utilizado em pistas profissionais, devido a sua facilidade de montagem e confiabilidade.
Utilizando as interfaces e controladoras da NoviSlot, ficou mais fácil de fazer. Basta realizar o procedimento em apenas um dos "Tapes",  de cada fenda da pista. Além disso, a distância entre os pontos isolados podem ser bem reduzidos. Basta que eles não se toquem.

Veja no final deste artigo uma recomendação importante antes de ligar a pista com este tipo de sensor.
Recomendo também a leitura deste  Outro Artigo onde é mostrado como identificar os pontos "Ativos" e "Comum" da pista.
Modelo otimizado para os produtos da NoviSlot.
No caso das pistas de plástico, podemos fazer este sensor de duas formas;
  • Recortando um dos "Tapes" (trilhos) da fenda.
  • Utilizando uma fita de cobre adesiva.
Opção I: Recorte nos "tapes" da pista
Material necessário:
  • Cerca de 25 cm de fio flexível (tipo "Cabinho") para cada fenda a ser modificada.
  • Micro retifica com disco de corte.
  • Ferro de solda / Solda / Fluxo ou pasta de solda.
  • Chave de fenda pequena / alicate de bico / alicate de corte.
Passo 1
Desmonte um dos "Tapes" (trilhos) da pista de cada fenda.
Pista desmontada. Observe que é só de um lado de cada fenda.
Passo 2
Utilizando uma micro retifica com um disco de corte, divida cada trilho do "Tape" em 3 pedaços, de forma que o pedaço central tenha entre 15 a 20 cm.

Dica: O uso de uma serra de ferro não é aconselhável, pois pode "prender" e empenar o material.
Trilhos recortados.
Passo 3
Solde um fio, um pouco maior que a peça central, entre as duas peças das extremidades, fazendo uma "Ponte".
Nas peças centrais, solde o fio que vem da interface ou controlador correspondente a cada fenda.

Dica: Alguns materiais podem não ser tão fáceis de realizar a soldagem, como é o caso das pistas da Estrela. Neste caso o uso de fluxo (também conhecido como ácido para solda) ou pasta de solta podem ajudar neste processo.
Soldagem dos fios.
Passo 4
Faça a remontagem dos trilhos na pista.
Solde um fio unindo os contatos que não foram mexidos (fio verde, no exemplo abaixo). Este fio é o "Comum" da pista.
No detalhe, o esquema simplificado das ligações.
Pista remontada e diagrama básico das ligações.
Final
Aspecto final da montagem. Observe na ampliação que o espaço entre os cortes não são críticos, basta que eles não se encostem.
Pista pronta e detalhe do espaçamento entre o trilho recortado.
Opção II: Fita de Cobre Adesiva
Material necessário:
  • Cerca de 15 a 20 cm de fita de cobre adesiva para cada fenda a ser modificada.
  • Cerca de 10 cm de Fio flexível (tipo "Cabinho") para cada fenda a ser modificada.
  • Fita adesiva (durex) do tipo "Invisível".
  • Furadeira e uma broca fina (entre 2 e 3 mm  ou 1/16", 3/32", 1/8").
  • Ferro de solda / Solda.
Passo 1
Após uma boa limpeza na pista, para tirar qualquer vestígio de óleo ou sujeira, cole a fita adesiva sobre um dos trilhos da pista de cada fenda. A fita deve ter cerca de 1 ou 2 cm maior (de comprimento) do que a medida escolhida para a fita de cobre.

 Dica: Esta fita serve para isolar a fita de cobre com o trilho da pista.
Aplicação da fita durex para isolamento.
Passo 2
Cole a fita de cobre sobre a fita adesiva.
Aplicação da fita de cobre adesiva.
Passo 3
Faça um pequeno furo bem ao lado da fita de cobre. Escolha o local com atenção para não furar sobre um reforço da pista na parte inferior.
Detalhe do furo para soldagem do fio com a fita de cobre.
Passo 4
Solde o fio que vem da interface ou controlador correspondente a cada fenda na fita de cobre. Se necessário passe uma lixa para "Abaixar" a solda.
Solde também um fio unindo os trilhos da pista que não foram mexidos (fio verde, no exemplo abaixo). Este fio é o "Comum" da pista.
Soldagem dos fios por baixo da pista e no detalhe a solda do fio com a fita de cobre.
Final
Aspecto final da montagem.
Pista pronta.

Importante
No caso da montagem mostrada neste artigo, é importante que o "Comum" da pista dos sensores de voltas fique alinhado com o "Comum" da pista dos controles.

Veja neste Outro Artigo mais detalhes sobre o "Comum" da pista.

Observe que os "Comuns" das pistas (em azul) devem estar no mesmo "Tape". A montagem errada, como mostrado na primeira figura, fará com que um controle acione os dois carros.

Posição Errada !


Para corrigir esta situação, apenas "Inverta" a montagem de uma das pistas, como mostra a segunda figura.

Posição Correta!


Veja também
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