A modernização dos elevadores começou em 1970 quando os primeiros controladores eficientes com relés foram lançados, eliminando assim a necessidade dos ascensoristas. Com o desenvolvimento da eletrônica, gradativamente, os sistemas controladores com relés foram sendo substituídos por microprocessadores e microcontroladores, que hoje são encontrados em todos os elevadores. Neste artigo trataremos do microprocessador e do microcontrolador, explicando um pouco de seu funcionamento, e principalmente como eles são usados num elevador.
Este artigo foi publicado na revista Elevador Brasil, em agosto de 2012. Esta publicação é dirigida aos técnicos de manutenção de elevadores. Acesse http://www.elevadorbrasil.com/.
Os elevadores antigos
Antes de 1970, todo o controle de um elevador era feito manualmente, com a presença de um ascensorista, que se encarregava de levar o elevador até o andar desejado, abrir e fechar as portas, e tudo mais que era necessário ao seu correto funcionamento. A segurança dos passageiros dependia deste funcionário.
Em 1975 apareceram as primeiras patentes utilizando microprocessadores no controle de elevadores, que passaram a ser automáticos, não dependendo mais de um ascensorista.
Em 1986, os microcontroladores e microprocessadores já eram amplamente utilizados no controle dos elevadores, inclusive com sistemas baseados em PCs.
Atualmente, os microcontroladores, pela sua maior versatilidade estão sendo usados amplamente no gerenciamento dos elevadores.
Microcontrolador ou Microprocessador
Os primeiros controles de elevadores foram feitos com base em placas de PC, usando microprocessadores. No entanto, com o desenvolvimento da tecnologia dos microcontroladores, estes dispositivos se tornaram mais interessantes para todo tipo de automação.
Existe uma diferença entre estes dois tipos de dispositivos que deve ser considerada quando analisamos sua aplicação em elevadores.
Um microprocessador é um circuito integrado, ou seja, possui um chip de silício em seu interior, capaz de realizar funções complexas de processamento de sinais.
Um microprocessador é um dispositivo de uso geral, ou seja, o mesmo dispositivo pode ser usado para diversas aplicações, bastando mudar os dispositivos externos em que ele é conectado.
Conforme mostra a figura 1, este dispositivo possui uma unidade lógica de processamento, capaz de realizar cálculos complexos, mas precisa de diversos outros circuitos de apoio para poder funcionar.
O microprocessador realiza diversas tarefas relacionadas com o seu funcionamento, como cálculos, por exemplo, fornece entradas e saídas, controla periféricos, etc.
Um microprocessador não é projetado para controlar coisas, como um elevador, por exemplo, mas sim para fazer o processamento de informações, como num computador.
Para controlar um elevador, o microprocessador funciona como uma unidade central, precisando de circuitos integrados (chips) em sua volta que realizem as funções necessárias, tais como, memórias RAM, ROM, timers, etc.
Os microprocessadores podem ser utilizados no controle, com adaptações que incluem a elaboração dos periféricos apropriados, mas na realidade são mais usados para processamento.
Atualmente, a tendência é utilizar microcontroladores. Os microcontroladores possuem uma estrutura bastante próxima de um microprocessador, mas são projetados para controlar coisas. Na figura 2 temos a estrutura em blocos de um microcontrolador.
Os microcontroladores, diferentemente dos microprocessadores, contém em seu interior (num mesmo chip) todos os recursos não apenas para o processamento das informações, mas também para o seu uso no controle e na leitura de sensores.
Assim, os microcontroladores são elaborados para uma aplicação específica e não para uso geral. Podemos encontrar microcontroladores que são elaborados para controlar máquinas de lavar roupas, portões de garagem, sistemas de segurança e evidentemente, elevadores.
Como eles são projetados para controlar automatismos na indústria, equipamentos de consumo, automóveis, eles são muito mais eficientes do que os microprocessadores e, por esse motivo, cada vez mais usados.
Conforme podemos perceber pela estrutura de um microcontrolador, ele já possui os componentes de interfaceamento externo, ou seja, blocos específicos que podem ser ligados diretamente aos sensores de portas, por exemplo, com a necessidade de muito poucos componentes adicionais. Na figura 3. Damos um exemplo de como isso pode ser feito. Com um sensor de porta de elevador.
Quando a porta fecha, a corrente consumida pelo motor depende do esforço que ele faz. Assim, se em série com um motor for ligado um resistor de valor muito baixo, que não afete o seu funcionamento, uma pequena tensão aparece em suas extremidades.
Essa tensão depende do esforço que o motor faz. Se ligarmos este resistor a uma entrada de um microcontrolador, ele pode então monitorar o esforço que o motor da porta faz ao se fechar.
Se alguém segurar a porta, por exemplo, o motor tem de fazer um esforço maior para vencer esta resistência, o que causa um aumento da corrente em seus enrolamentos. Com isso a tensão no resistor sobe e o microcontrolador detecta isso, tomando as decisões que o programa gravado exige.
No caso ele inverte a rotação do motor, de modo que a porta se abra.
Com um microprocessador a implementação deste recurso seria possível, mas não de uma maneira tão simples, pois seriam exigidos circuitos adicionais de processamento de sinais do resistor sensor e de controle de inversão de sua rotação.
Mais peças significam maior probabilidade de falha, daí a tendência de se utiliza o microcontrolador.
Para poder realizar suas tarefas, o microcontrolador possui diversos blocos que num microprocessador são externos. Estes blocos são a CPU (Unidade Central de Processamento), memória ROM, memória RAM, timer, contadores, portas, circuitos de entrada e saída. Tudo isso está num bloco único.
Na figura 4 mostramos que, devido à necessidade de ter muitas ligações externas, os chips dos microprocessadores tem uma grande quantidade de pinos, enquanto que os microcontroladores podem ser muito mais simples, com poucos pinos.
Outra vantagem dos microcontroladores está na sua capacidade de processar maior número de códigos e ter maior velocidade.
Tudo isso faz com que a tendência atual dos elevadores seja a de seu usar estes dispositivos em seu controle.
Segurança
A idéia de elevadores despencando do último andar de um prédio, cheio de pessoas dentro, fica para os filmes ou para a Disney. No entanto, existem itens de segurança menores, mas igualmente importantes que devem ser levados em conta no projeto dos elevadores e onde a atuação de um sistema inteligente com microcontroladores ou microprocessadores se faz presente.
Verifica-se que um item especialmente sensível num elevador é o que controla o fechamento e abertura das portas. Muitos acidentes em elevadores se devem justamente ao fato das portas serem fechadas indevidamente, prendendo passageiros.
Conforme vimos, a implementação dos circuitos de segurança através de microcontroladores e sensores se torna relativamente simples e segura.
Além, da porta, os microcontroladores possuem recursos para controlar uma quantidade muito grande de dispositivos que envolvam a segurança, tais como iluminação, sistemas de alarme, detecção de incêndio e muito mais.
Para o profissional de manutenção de elevadores, o conhecimento dos principais microcontroladores como os PIC (Microchjip), Atmel, MSP430 (Texas), Freescale, Renesas, é muito importante dada a presença cada vez maior destes dispositivos, não só nas placas de controle como em aplicações associadas.
