2005 controledemotordeautorama tg arturmaniero

8/17/2019 2005 ControleDeMotorDeAutorama TG ArturManiero

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

Projeto TG - II: Controle de potência de um

motor de Autorama

Orientador: Luiz Otávio Saraiva Frrira

Autor:

Nome: Artur Ma!iro

RA: ""#$%$

http://www.unicamp.br/


2/71



RELAT&RIO FINAL DE TRA'ALHO DE GRADUAÇÃO

Projeto TG - II: Controle de potência de

um motor de Autorama

Orientador: Luiz Otávio Saraiva FrriraOrientado: Artur Ma!iro

RA: ""#$%$

Curso de Engenharia de Controle e Automa!o

Tra(a)*o + Gra+ua,-o a.r/!ta+o 0 1o2i//-o + .ro3//or/ +a Fa1u)+a+ +

E!4!*aria M15!i1a6 1o2o r7ui/ito .ara a o(t!,-o +o t8tu)o + 'a1*ar) 2 E!4!*aria+ Co!tro) Auto2a,-o9

Ca2.i!a/6 :""%S9P9 ; 'ra/i)

:



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RELAT&RIO FINAL DE TRA'ALHO DE GRADUAÇÃO

Projeto TG - II: Controle de potência de

um motor de AutoramaOrientador: Luiz Otávio Saraiva Frrira

Orientado: Artur Ma!iro RA: ""#$%$

A 'a!1a E>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Pro"# $r# %ui& Ot'(io )arai(a *erreira+ Orientador,ni(ersidade Estadual de Campinas

Pro"# $r# Al.erto %ui& )erpa,ni(ersidade Estadual de Campinas

Pro"# $r# Paulo )ollero,ni(ersidade Estadual de Campinas

Ca2.i!a/6 $? + +z2(ro + :""%9

@



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Resumo

E// .roto t2 1o2o i!tuito a 1ria,-o + u2 1o!tro)a+or + .otB!1ia .ara 2otor/

+ autora2a6 ta2(2 1o!*1i+o/ 1o2o a1)ra+or/ + autora2a9 A i+ia 4ra) 2)*orar

a)4u!/ a/.1to/ +o/ 1o!tro)a+or/ 1o!v!1io!ai/


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Agradecimentos

A4ra+1i2!to/ /.1iai/ ao Pro39 Luiz Otávio 7u 2 au+ou 2uito / 2o/trou

u2 4ra!+ ori!ta+or6 ao Pro39 So))ro 7u 1+u o/ 2otor/ autora2a/ .ara a

i+!ti3i1a,-o 3tua,-o +o/ t/t/6 ao Mar18)io 7u au+ou (a/ta!t 3or!1!+o +i1a/ +

)trJ!i1a6 au+a o.ra1io!a)6 t1!i1a ./7ui/a + 2atriai/ u2 4ra!+ a4ra+1i2!to a

to+o/ o/ 1o)4a/ 7u 3or!1ra2 +i1a/ .ara a /o)u,-o +o/ 2ai/ +ivr/o/ .ro()2a/9

%


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/ndice Anal0tico

Resumo ................................................................................................................................... 4

Agradecimentos ...................................................................................................................... 5

1) Descrição do problema ...................................................................................................... 7

2) Teoria dos motores CC de imã permanente ......................................................................

!) Teoria do controle "#$ e suas metodologias ............................................................... 1!

4) A%aliação e &olução de problemas .................................................................................. 27

') (scola dos componentes de *ard+are ......................................................................... 5,

7) "rogramação para implementar o "#$ ........................................................................ 5!

) Conclus-es ....................................................................................................................... 55

) ibliogra/ia0 ..................................................................................................................... 57

Apndice A0 Algoritmo para plotagem das cur%as estticas 3implementação em $ATA) ............................................................................................................................. 5

Apndice 0 Algoritmo para plotagem do diagrama de ode do circuito eui%alente

din6mico do $otor 3implementado em $ATA) ............................................................. ',

Apndice C0 Detalamentos e istagem da "rogramação do "C em A&&($(R ...... ',

K


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12 $escri!o do pro.lema

A i+ia i!i1ia) .artiu +a vo!ta+ + / .rotar u2 1o!tro)a+or .ara a .otB!1ia

!tr4u a u2 2otor + autora2a 2otor CC + i2- .r2a!!t6 2a/ 2)*ora!+o o 7u

/ !1o!tra !o 2r1a+o9 O/ 1o!tro)a+or/ + .otB!1ia .ara 2otor/ + autora2a

!1o!tra+o/ !o 2r1a+o /-o (a/i1a2!t + +oi/ ti.o/6 a7u)/ 7u u/a2 1o!tro) .or

ro/tato ou .ot!1iJ2tro a7u)/ 7u /-o tra!/i/toriza+o/ 7u u/a2 tra!/i/tor/ +o

ti.o 'T .ara 3or2ar a2.)i3i1a+or/ + .otB!1ia )i!ar/9

O/ 1o!tro)a+or/ a ro/tato 3u!1io!a2 varia!+o/ a r/i/tB!1ia


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tro potenciômemotor R R R += :

O/ 1o!tro)a+or/ tra!/i/toriza+o/ /-o 1o2.o/to/ + u2a 1*av 215!i1a +/)iza!t

)i4a+a ao 4ati)*o6 o!+ 2 1a+a 1o!tato *á u2 r/i/tor +i3r!t )i4a+o 0 (a/ +o tra!/i/tor

'T9 ua!+o / 1o2uta a 1*av 1o2uta/ 1o!/7!t2!t a 1orr!t + (a/ +o

tra!/i/tor6 7u /tá 2 /ri 1o2 o 2otor9 E// ti.o + 1o!tro)a+or t2 o/ 2/2o/

.ro()2a/ +o a!trior6 a.!a/ o ro/tato 3oi /u(/titu8+o .)o tra!/i/tor9 Sua va!ta42 /o(r

o .ri2iro 7u / .o+ .r/o!a)izar a 1urva +a .o/i,-o +o 4ati)*o .)a .otB!1ia !tr4u

ao 2otor atrav/ +a /1o)*a +o/ va)or/ +a/ r/i/tB!1ia/ )i4a+a/ ao/ 1o!tato/ +o 4ati)*o9

Co2 //a ava)ia,-o i!i1ia) / .!/ou 2 1o!tro)ar a .otB!1ia +o 2otor +o 1arri!*o

+ autora2a uti)iza!+o PM Pu)/ i+t* Mo+u)atio! i2.)2!ta+a 1o2 PIC a 3i2 +

/ 1o!/4uir 2)*or/ r/u)ta+o/ + 1o!tro) )i!ari+a+ !a !tr4a + .otB!1ia6 1ria!+o/ u2 1o!tro)a+or + (ai


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1orr!t6 !u2 1a2.o 2a4!ti1o6 u2a 3or,a irá a4ir /o(r )9 A +ir,-o +a 3or,a /rá +a+a

.)a r4ra +a 2-o /7ur+a vr 3i4ura : /ua i!t!/i+a+ /rá +a+a .)a r)a,-o=

F 'IL @

Fi4ura $= R4ra +a 2-o /7ur+a

O!+ ' a i!t!/i+a+ +a +!/i+a+ +o 3)u


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O!+ R a +i/t5!1ia +o 1o!+utor at o 1!tro +a /.ira9 Por +ta)*/ 1o!/trutivo/

+o 2otor vr 3i4ura ?6 a/ )i!*a/ +o 1a2.o 2a4!ti1o 4ra+o .)o i2- .r2a!!t !tra2

/a2 +o rotor /2.r !or2a)2!t a /ua /u.r381i6 !t-o o tor7u tota) /rá a /o2a +o/

tor7u/ i!+uzi+o/ !a tota)i+a+ +a/ /.ira/9

Fi4ura ?= Dta)* +a/ )i!*a/ +o 1a2.o 2a4!ti1o9

O tor7u tota)6 !t-o6 /rá +a+o .)a 7ua,-o %6 o!+ o !2ro tota) +

1o!+utor/9

Ttot R'LI %

Co2o o 3)u


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Ai!+a to2a!+o 1o2o r3rB!1ia Q$6 /a(!+o/ 7u / trata + u2 2otor + i2-

.r2a!!t t2/ 7u6 u2a vz 1o!/tru8+o o 2otor6 W /r-o i2utávi/9 E!t-o /

+3i! Z t 1o2o a 1o!/ta!t +o tor7u6 7u +a+a .)a r)a,-o 9

Z t Y:X9 W

A .artir +a +3i!i,-o + Z t +3i!/ o Tor7u tota)


12/71

Z Y:X9 W $K

Etot Z 9 [ $

E2 $:6 $@6 $?6 $% $6 [ a v)o1i+a+ a!4u)ar +o rotor9 Po+/ r.arar

7u Z !u2ri1a2!t i4ua) 0 Z t6 a./ar + tr2 /i4!i3i1a+o/ +i/ti!to/9

*igura 5: R4ra +a 2-o +irita 4ra,-o +a 3or,a 1o!tra)tro2otriz9

Rela6es de Tor7ue e (elocidade de motores CC de im! permanente

Co!3or2 a r3rB!1ia (i()io4rá3i1a Q$6 .o+/ a.)i1ar o 1o!*1i2!to .ara/ta()1r a/ r)a,/ !tr tor7u v)o1i+a+ +o 2otor9 I4!ora!+o a 7u+a + vo)ta42

!a/ /1ova/ tr2o/ a r)a,-o $#9

V R aIa \ Z [ $#

I/o)a!+o a 1orr!t + ar2a+ura o(t2/ $9 Su(/titui!+o/ $ 2 $"6

1*4a/ 0 r)a,-o :"9

Ia VZ [YR a $

T Zt9VZ [YR a :"

$:


13/71

Pr1(/ 7u a r)a,-o )i!ar9

82 Teoria do controle P9 e suas metodologias

E


14/71

O .ri2iro 2o+o + o.ra,-o a /r +2o!/tra+o o 2o+o (i.o)ar6 o 2ai/ (á/i1o9

No /i/t2a (i.o)ar6 a t!/-o r1(i+a .)o 2otor /rá V11 !a 3a/ ^Li4a_ V11 !a 3a/

^D/)i4a_6 / a .ri2ira .art +o .r8o+o 3or a 3a/ ^Li4a_ tivr a +ura,-o + t " a t t $

a /4u!+a 3a/ 3or a 3a/ ^D/)i4a_ +urar + t t $ at t t3 6 !t-o a vo)ta42 !o 2otor

/rá +a+a .or :$9


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u2 1urto1ir1uito9 Para / /o)u1io!ar // .ro()2a !1//ário i!tro+uzir u2 t2.o +

atra/o !tr o +/)i4a2!to + u2 o )i4a2!to +o outro tra!/i/tor6 o 7u r+u!+a 2 u2

)i2it !a 3r7B!1ia + 1*ava2!to9

O tr1iro 2o+o + o.ra,-o )i2i!a a !1//i+a+ +/t atra/o6 .oi/ !-o / ra)iza

o 1*ava2!to 1o2(i!a+o + +oi/ tra!/i/tor/ +o 2/2o ra2o6 ao 2/2o t2.o6 !-o

*av!+o .ri4o + 1urto 1ir1uito9 Por2 /t 2o+o + a!á)i/ (2 2ai/ 1o2.)


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Ta()a $= R/u2o +o/ 2o+o/ + o.ra,-o PM9

Co2o a 1o!+i,-o 1o2u2 7u Ia( /a 2aior 7u zro6 o/ 2o+o/ u!i.o)ar

u!i.o)ar )i2ita+o /-o 2uito /i2i)ar/9

Mo!ta+a a ta()a 1o2 o .ri!18.io (á/i1o + 3u!1io!a2!to + 1a+a u2 +o/ ti.o/ + PM6

.o+/ .a//ar a u2a +i/1u//-o 2ai/ .or2!oriza+a +/// 2o+o/ + o.ra,-o9

Para a!a)i/ar 2 2aior/ +ta)*/ a/ 1ara1tr8/ti1a/ + 1a+a u2a +a/

i2.)2!ta,/ + PM i!tro+uz/ o 1o!1ito + 3ator + 1ar4a ρ 6 +a+o .or :@6 7u

a r)a,-o !tr a vo)ta42 + !tra+a i!/ta!t5!a a 2á


17/71

.ot!1iJ2tro9 O va)or +o 3ator + 1ar4a .o+ variar 1o!3or2 :? r.r/!ta!+o + $""]

.o/itivo a $""] !4ativo9

2a


18/71

*igura =: For2a/ + o!+a +a vo)ta42 +a 1orr!t .ara PM (i.o)ar9

Da /ri + Fourir +a vo)ta42 !o/ tr2i!ai/ +o 2otor .o+2o/ 1o!/i+rar a.!a/

a .ar1)a Vs9 ρ +/.rzar a/ 1o2.o!!t/ + a)ta 3r7B!1ia6 7u /r-o at!ua+a/ .)o

2otor9 E//a 1o!/i+ra,-o .o+ /r 3ita u2a vz 7u a 3r7B!1ia + 1*ava2!to /a

/1o)*i+a a)ta o /u3i1i!t a1i2a +o/ 2o+o/ + r//o!5!1ia +o 2otor9 O 4a!*o +o

a2.)i3i1a+or /rá


19/71

ϖ 9 Ke RI dt

dI LVm ++= @"

A /o)u,-o +a 7ua,-o .o+ /r 2uito /i2.)i3i1a+a 3az!+o/ a razoáv)1o!/i+ra,-o + 7u a v)o1i+a+ a!4u)ar ϖ !-o varia +!tro + u2 .r8o+o +

1*ava2!to 7u a varia,-o 2 RI .7u!a9

Sa2 Vav a t!/-o 2+ia Iav a 1orr!t 2+ia +o 2otor6 +3i!i+o/ .)a/ r)a,/

@$ @:6 r/.1tiva2!t9

ϖ 9 Ke RIavVav += @$

∫ =tf

dt t I tf

Iav"

ED$

@:

Co!/i+ra!+o/ Vav 1o!/ta!t 2 u2 .r8o+o + 1*ava2!to /u(/titui!+o/

@: 2 @$ !t-o / /u(trai!+o @" +o r/u)ta+o6 o(t2/ @@9

dt

dI LVavVm =− @@

D o!+6 .ara o 1a/o 'i.o)ar6 1*4a/ 2 @?9


20/71

R/o)v!+o .ara a 1orr!t I6 o(tr2o/ a o!+a tria!4u)ar á 2o/tra+a !a 3i4ura 9


21/71

L

t Vs I

E$9D$9 ρ −=∆ @

Su(/titui!+o/ :% 2 @6 1*4a/ a ?"6 7u t2 va)or 2á


22/71


23/71


24/71

u t2 va)or 2á


25/71

E//a 7ua,-o r.r/!ta u2a .ará(o)a !o .)a!o V av < Iav 7u +tr2i!a a r4i-o

o!+ o a2.)i3i1a+or U!i.o)ar Li2ita+o !-o o.ra 1o2o o U!i.o)ar9 E//a r4i-o +i2i!ui

1o2 o +1r/1i2o + t3 ou 1o2 o a1r/1i2o + L9

*igura 1@: Dua/ r4i/ + o.ra,-o +o 2o+o U!i.o)ar Li2ita+o .ara ρ 1o!/ta!t tor7u variáv)9

c i2.orta!t ta2(2 !otar 7u +ura!t tf t t


26/71

A//i26 3az!+o/ a /u(/titui,-o + %: 2 %@6 1o2 a)4u2a 2a!i.u)a,-o

2at2áti1a +2o!/tra+a !o !1a+a2!to6 1*4a/ a %?9

−=

−=

−= $

9:

99$

99:

$9

99:

:9$ED ::

Vav

Vs

L

tf Vs

Vav

Vs

tf L

t Vs

tf L

t t VavVs Iav

ρ %?

S ρ 2a!ti+o 1o!/ta!t6 tr/á u2a *i.r(o) !o .)a!o Vav < Iav 6 /2.r 7u

Iav "6 Vav V/9

*igura 11: Corr!t +o 2otor !a R4i-o II9

A.)i1a!+o/ a/ r)a,/ @$ %% 0 u)ti2a 7ua,-o +a 1orr!t 2+ia


27/71

*igura 14: Fa28)ia + 1urva/ + Tor7uV)o1i+a+9

2 A(alia!o e )olu!o de pro.lemas

A)4u!/ .ro()2a/ 3ora2 )va!ta+o/ ao / +i/1utir 2 r)a,-o ao/ +ivr/o/ ti.o/ +

PM a)4u!/ /r-o )va!ta+o/ a4ora9

O .ri2iro .ro()2a )va!ta+o 3oi r)ativo ao 1*ava2!to + tra!/i/tor/ !o

2/2o ra2o +o 1ir1uito +a 3i4ura K6 7u .o+ia 1au/ar u2 1urto1ir1uito9 Co2o irá /

uti)izar a i2.)2!ta,-o 1o2 PM u!i.o)ar )i2ita+o6 o .ro()2a !-o / a.r/!ta9

Outro .ro()2a o(/rva+o a varia,-o (ru/1a + 1orr!t ao / 1*avar o/

tra!/i/tor/9 Co2o / /a(6 a t!/-o /o(r o 2otor 1ar4a i!+utiva o(+1 0 r)a,-o %9

dt

dI LVm = %

Co2 u2a varia,-o 2uito 4ra!+ + 1orr!t6 a +i3r!,a + .ot!1ia) !o/ tr2i!ai/

+o 2otor t!+ a /u(ir (a/ta!t 7ui2ar o/ 1o2.o!!t/ +o 1ir1uito9 O/ +io+o/ 1o)o1a+o/

2 .ara))o 1o2 o/ tra!/i/tor/ / !1arr4a2 + vitar // .ro()2a9

:


28/71

Outro/ .o//8vi/ .ro()2a/ /-o= a +i//i.a,-o + .otB!1ia !o 2otor a +tr2i!a,-o

+a 3r7B!1ia + 1*ava2!to9

Na +tr2i!a,-o +a 3r7B!1ia + 1*ava2!to F/6 1o!3or2 Q:6 o .roti/ta t2

1rta )i(r+a+ .ara /1o)*r a 3r7B!1ia6 !1//ita!+o a.!a/ 3azr a)4u2a/ o(/rva,/9

Dv /r 1o!/i+ra+a u2a 3r7B!1ia a)ta o /u3i1i!t .ara 7u a i!+ut5!1ia +o 2otor t!*a

u2a a)ta i2.+5!1ia e) a i2.+5!1ia +a i!+ut5!1ia +o 2otor9 Lo4o6

Fs X R X l l 99:π =→>> %#

Dv /r /)1io!a+a u2a 3r7B!1ia ta) 7u o /rvo /i/t2a !-o r/.o!+a a )a9 S

F( a )ar4ura +a (a!+a + 3r7B!1ia/ !1//ária6

Fbw Fs 9$"> %

A 3r7B!1ia F/ +v /r ta2(2 2ai/ a)ta 7u to+a/ a/ 3r7B!1ia/ + r//o!5!1ia

/i4!i3i1ativa/ +o /i/t2a6

2a K"

E


29/71

A +i//i.a,-o + .otB!1ia 2 u2 2otor 1o2 r/i/tB!1ia + ar2a+ura R6 tor7u

i!tr!o + 3ri1,-o T3 3ator + a2ort1i2!to D +/1rita .)a 7ua,-o K$9 N/ta

7ua,-o /t-o 1o2.r!+i+a/ a/ .ar1)a/ +a +i//i.a,-o + .otB!1ia .or 3ito ou) +a

r/i/tB!1ia + ar2a+ura a/ .ar1)a/ /!/8vi/ 0 v)o1i+a+ 7u /-o +vi+a/ ao Tor7u +

3ri1,-o T39 a2ort1i2!to vi/1o/o D999 O 3ator ZYZt .r/!t !a/ .ar1)a/

/!/8vi/ 0 v)o1i+a+ 7ua)iza a/ u!i+a+/ .ara 7u o va)or /a


30/71

á a +i//i.a,-o 1o2 a1io!a2!to PM /rá +tr2i!a+a /u(/titui!+o/ I.t !o

)u4ar + It9 A!a)i/a!+o/ a/ +i3r!,a/ a.!a/ a .ri2ira .ar1)a + K@ /rá a3ta+a9 A

2u+a!,a


31/71

Garantindo o correto n0(el de tens!o para o microcontrolador e para o potenci3metro

O u)ti2o .ro()2a a /r r/o)vi+o o +a t!/-o !o .ot!1iJ2tro +a t!/-o +

a)i2!ta,-o +o PIC9 A .otB!1ia !tr4u ao 2otor /rá 3u!,-o +a t!/-o + !tra+a

a.)i1a+a .)o .ot!1iJ2tro6 2a/ a t!/-o !o .ot!1iJ2tro irá +.!+r +a t!/-o +a

a)i2!ta,-o6 7u .o+ variar 1o2 o t2.o 6 1o2o /rá u/a+a u2a (atria + 1arro 1o2o

a)i2!ta,-o6 /rá 2aior 7u a t!/-o + a)i2!ta,-o +o PIC +o 1ir1uito + 1o!tro)6 !t-o

/ 3az !1//ária a i!1)u/-o + u2 1ir1uito r4u)a+or + t!/-o 7u vi/a 4ara!tir u2 2/2o

.a+r-o + t!/-o9 O 1ir1uito r4u)a+or + t!/-o ta2(2 /rá i2.orta!t .ara vitar a

7ui2a +o PIC .or v!tuai/ .i1o/ + t!/-o 2au 3u!1io!a2!to +vi+o a ru8+o/ 7u

.o+ria2 /r i!tr.rta+o/ 1o2o +a+o/9

Circuito de "renagem

O 1ir1uito + 1o!tro) ai!+a 1o!ta 1o2 u2 +i/.o/itivo + 3r!a42 tra!/i/toriza+o9

O .ri!18.io + 3u!1io!a2!to +o +i/.o/itivo /i2.)/9 C//a!+o/ o 3or!1i2!to +

!r4ia ao 2otor 1o!1ta!+o /u/ +oi/ tr2i!ai/6 a !r4ia i!r1ia) ar2az!a+a 7u 3az

o 2otor 3u!1io!ar6 !/t 2o2!to6 1o2o 4ra+or /rá +i//i.a+a .or 3ito ou)9 A

.otB!1ia + +i//i.a,-o /rá +a+a .)a r)a,-o KK9

P E12f:YR KK

Ou /a6 a 3r!a42 /rá 2aior 7ua!to 2!or 3or a r/i/tB!1ia +o 1ir1uito 3or2a+o

.)o 2otor6 .)o tra!/i/tor .or u2 .ot!1iJ2tro + r4u)a429

A)2 +i//o6 ai!+a


32/71

2i//or 2!or 7u u2 +tr2i!a+o )i2iar9 Para 7u i//o 3o// .o//8v) uti)izara2/

+oi/ tra!/i/tor/9 O .ri2iro !1arr4a/ +6 7ua!+o a1io!a+o6 /ta()1r o .ot!1ia)

!tr o/ r/i/tor/ 1o2o /!+o zro trra a//i2 a t!/-o +a (a/ +o /4u!+o tra!/i/tor

/rá zro !7ua!to 7u a t!/-o +o 2i//or /rá a t!/-o .o/itiva +a 3o!t // /4u!+o

tra!/i/tor irá 1o!+uzir6 u!i!+o o/ tr2i!ai/ +o 2otor9

52 Proposta de solu!o

A .ro.o/ta + /o)u,-o +o .ro()2a +v 1o!tr a .ro.o/ta +o 1ir1uito 7u

i2.)2!ta o 1o!tro)6 a .ro.o/ta +a 2to+o)o4ia PM a /r i2.)2!ta+a a raz-o

.ara a /1o)*a o/ .ar52tro/ +o /i/t2a PM 3r7B!1ia + 1*ava2!to6 7u +v

/r .ro.o/ta 1o2 (a/ !o 2o+)o +o 2otor6 7u +vrá /r i+!ti3i1a+o9 O/ .ro()2a/

+1orr!t/ +a .ro.o/ta + /o)u,-o +vr-o /r ava)ia+o/ /o)u1io!a+o/9

Circuito proposto

*igura 1: Cir1uito +o Motor

@:

Circuito de *renagemCircuito Regulador de Tens!o

Acelerador

Circuito do Cristal OsciladorTransistor para o acionamento P9


33/71

8uncionamento detalado do circuito

O 1ir1uito 1o2.)to 1o!ta 1o2 u2 1ir1uito r4u)a+or + t!/-o 7u au/ta a t!/-o

+ !tra+a +a (atria + $:V .ara a t!/-o + tra(a)*o +o PIC !8v) )4i1o6 + %V9

Para a i2.)2!ta,-o +o PM


34/71

O a1)ra+or 3or2a+o a.!a/ .or u2 .ot!1iJ2tro .or u2 1a.a1itor9 O

1a.a1itor a.!a/ 3i)tra o/ ru8+o/ 4ra+o/ .)o 1o!tato 215!i1o9 A t!/-o /o(r a

r/i/tB!1ia )i+a .)o 2i1ro1o!tro)a+or .ara 4rar o 1i1)o ativo +o PM9

E


35/71

i2.)2!ta,-o U!i.o)ar Li2ita+a a.r/!ta outra va!ta42 2 r)a,-o 0 U!i.o)ar=

i2.)2!ta,-o 1o2 a.!a/ u2 tra!/i/tor T$6 .oi/ !-o / t2 a !1//i+a+ +o/

tra!/i/tor/ T@ T: 7u /tar-o /2.r !o /ta+o +/)i4a+o /r-o /u(/titu8+o/ .or

1ir1uito/ a(rto/ + T? 7u /tará /2.r )i4a+o /rá /u(/titu8+o .or u2 1urto

1ir1uito9 I//o 4ra i2.)2!ta,-o 2ai/ /i2.)/6 (arata /2 a .ro1u.a,-o 1o2 a

i!/r,-o + atra/o/ !o/ a1io!a2!to/9

ParBmetros do )istema P9 "re7Dência de cha(eamento2

O/ 2o+)o/ +o 2otor /táti1o +i!52i1o /u/ .ar52tro/6 (2 1o2o a

2to+o)o4ia .ara a +tr2i!a,-o +o/ .ar52tro/ 3oi rtira+a +a/ !ota/ + au)a +a 2atria

ESKK? La(oratrio + E)trJ!i1a .ara Auto2a,-o I!+u/tria)9

denti/icação dos par6metros do motor

Para a .ro.o/i,-o +


36/71

*igura 15= Mo+)o /táti1o +o 2otor9

No 2o+)o /táti1o a r/i/tB!1ia R a a r/i/tB!1ia + ar2a+ura +o 2otor6 R *

r.r/!ta a .r+a + !r4ia +o 2otor .r+a/ .or atrito +o rotor 1o2 o ar6 atrito +a/

/1ova/ 1o2 o 1o2uta+or6 1orr!t/ .ara/ita/ *i/tr/ +o !1)o + 3rro +o rotor6 a

r/i/tB!1ia RL r.r/!ta a .r+a + !r4ia +vi+o 0 1ar4a .or i//o r.r/!ta+a .or u2

.ot!1iJ2tro V ( a 7u+a + t!/-o !a/ /1ova/9

*igura 1;= Mo+)o +i!52i1o +o 2otor9

No 2o+)o +i!52i1o6 R M R L r.r/!ta2 a/ .r+a/ + !r4ia !o 2otor !a

1ar4a6 o/ 1a.a1itor/ CM CL r.r/!ta2 a/ i!r1ia/ +o 2otor +a 1ar4a )2!to/

ar2az!a+or/ + !r4ia6 R a La r.r/!ta2 a r/i/tB!1ia a i!+ut5!1ia +a ar2a+ura

L/ r.r/!ta a tor,-o +o i


37/71

Para a i+!ti3i1a,-o +o/ .ar52tro/ +o 2otor6 .ro1+u/ +a 2a!ira +/1rita !a

ta()a :9

Ta.ela 4: Pro1+i2!to .ara a i+!ti3i1a,-o +o/ .ar52tro/ /táti1o/ +i!52i1o/ +o 2otor9

@


38/71

R/u)ta+o/=Identi"ica!o dos parBmetros est'ticos do motor

O.jeti(o O.ser(a6es

$M+ir I" Ω " Corr!t v)o1i+a+ .ara o

2otor /2 1ar4a6 /uito 0 t!/-o !o2i!a)

Para a ra)iza,-o +o .ri2iro it2 +a i+!ti3i1a,-o +o/ .ar52/táti1o/ t!tou/6 i!i1ia)2!t o a1o.)a2!to + u2 +i/1o 1

u2a ra!*ura .rta a uti)iza,-o + u2 LED )i4a+o a u2 4ra+o

.u)/o/ /tro(o/1.io9 A i+ia ra variar a 3r7B!1ia +o/ .u

at 7u o +i/1o .r2a!1//6 a.ar!t2!t6 .ara+o9 N-o

.o//8v) ra)izar a/ 2+i,/6 .oi/ o 2otor 2o/trou/ 2uito v

o +i/1o voava a!t/ + / ati!4ir o/ $:V +a t!/-o !o2i

D.oi/ / t!tou 2+ir a v)o1i+a+ a .artir +o/ .i1o/ + t!

o(/rva+o/ !a 1o2uta,-o6 2a/ a/ 3or2a/ + o!+a 2o/trara2

2uito irr4u)ar/ .ara ta) 2+i,-o9 Fi!a)2!t 3oi .o//8v) 2+

v)o1i+a+ a1o.)a!+o/ u2 .+a,o + 2a!4uira 1o2 u2 .+

+ .a.) a)u28!io 1o)a+o /.)*o o!+ / i!1i+ia u2 )a/r

3r7B!1ia +o r3)


39/71

$ Ω " I"

#6 QHz :9% A

: Ω I

#K6# QHz :9A

@

V Ia A

$ $9K@

: ?9K@ %9:

? K9$

% K9

"ar6metros estticos

O/ .ar52tro/ /táti1o/ /-o 1o!/titu8+o/ .)o V (6 R a R *6 .r/!t/ !o 1ir1uito

7uiva)!t /táti1o 7u á 3ora2 a.r/!ta+o/ u!ta2!t 1o2 o/ 2o+)o/9 Co2 o/

r/u)ta+o/ +o/


40/71

*igura 1== Grá3i1o Ia < V9

A .artir +o 4rá3i1o +a 1orr!t Ia 2 3u!,-o +a vo)ta42 1o2 o 2otor trava+o6

.o+B/ o(tr Ra V'6 o!+ Ra a r/i/tB!1ia +a ar2a+ura V' a r.r/!ta,-o +a

7u+a +a t!/-o !a/ /1ova/=

Ra V'

"6#@@ [ $6@ V

R* 1a)1u)a+o u/a!+o a r)a,-o o(ti+a +a a!á)i/ +o 1ir1uito 7uiva)!t /táti1o

K

K

E / o(t2 R* @6??K [9

?"


41/71

Co2 o A)4orit2o +o a.B!+i1 A 3oi .o//8v) .)otar a/ 1urva/ /táti1a/

1ara1tr8/ti1a/ +o 2otor a.r/!ta+a/ !a/ 3i4ura/ $#6 $6 :"6 :$6 :: :@9 A/ 1urva/

/táti1a/ 1ara1tr8/ti1a/ +o 2otor 4ara!t2 7u .o//a2o/ !t!+r u2 .ou1o 2)*or o

3u!1io!a2!to +o 2otor6 a.o!tar /u/ .ro()2a/ virtu+/6 a)2 + 3or!1r .ar52tro/

.ara o +i2!/io!a2!to +o 1ir1uito + a1io!a2!to9 A/ 1urva/ 4ara!t26 1o2 a.!a/

.ou1o/


42/71

*igura 1?= Curva/ /táti1a/ 2 3u!,-o +a v)o1i+a+9

*igura 4@= Grá3i1o Ia e V)o1i+a+ a!4u)ar6 .)ota+o .ara o tor7u9

?:


43/71

*igura 41= Grá3i1o Ia e V)o1i+a+ a!4u)ar6 .)ota+o .ara a v)o1i+a+ a!4u)ar9

*igura 44= Grá3i1o Tor7u e V)o1i+a+ a!4u)ar6 .)ota+o .ara o tor7u9

?@


44/71

*igura 48= Grá3i1o Tor7u e V)o1i+a+ a!4u)ar6 .)ota+o .ara a v)o1i+a+ a!4u)ar9

Anlise dos resultados

A!a)i/a!+o a/ i!3or2a,/ 4ra+a/ 2 3or2a + 4rá3i1o .o//8v) +tr2i!ara)4u2a/ 1ara1tr8/ti1a/ +3i1iB!1ia/ +o 2otor9

Atrav/ +a/ 3i4ura/ $# $6 o(/rva/ 7u o 2otor a.r/!ta (ai


45/71

Da/ 3i4ura/ :: :@ .o//8v) .r1(r o a)to tor7u +o 2otor6 .ri!1i.a)2!t

1o!/i+ra!+o /ua/ +i2!// ./o9 Dvi+o 0 a)ta 1orr!t6 o 2otor 1a.az +6 1o2

a.!a/ 1r1a + ?22 + raio 2+io +o rotor6 4rar "6"$# N929

"ar6metros Din6micos

O/ .ar52tro/ +i!52i1o/ /-o 1o!/titu8+o/ .)o C26 R 2 La6 .r/!t/ !o 1ir1uito

7uiva)!t +i!52i1o 7u á 3ora2 a.r/!ta+o/ u!ta2!t 1o2 o/ 2o+)o/9

Clculo de e

Dv/ 2+ir o t2.o .ara / ati!4ir K@] +o !8v) 2ai/ a)to +a r/.o/ta +o

tra!/i!t )tri1o9 Co2o o .i1o 2á


46/71

*igura 4= Grá3i1o Ia e t2.o ()o7ua+o9

Clculo de m

Dv/ 2+ir o t2.o .ara +i2i!uir K@] +o !8v) 2ai/ a)to +a r/.o/ta


47/71

*igura 45= Grá3i1o Ia e t2.o )ivr9

O 4rá3i1o +a 3i4ura :% !1o!tra/ 2uito /trati3i1a+o .or i//o +v /r au/ta+o

a!t/ + / rtirar i!3or2a,/ +)9 A 2to+o)o4ia uti)iza+a .ara au/tar o 4rá3i1o 3oi a +

2+ia/ 2vi/6 7u 1o!/i/t 2 a//o1iar a 1a+a .o!to o va)or 2+io +/+ o /u i/i2o

.o!to a!trior at /u i/i2o .o!to .o/trior9 U/ara2/ 7ui!z 1o2o o va)or + i6

ra)iza!+o/ a/ 2+ia/ 2vi/ .ara tri!ta u2 .o!to/9 O au/t 3oi ra)iza+o 1i!7!ta

vz/ 1o!/1utiva/ .ara 7u a 1urva 3i1a// (2 1!tra)iza+a9 D//a 2a!ira o(tv/ o

4rá3i1o +a 3i4ura :K9

?


48/71

*igura 4;= Grá3i1o Ia e t2.o )ivr6 a./ o au/t9

Co2o .o+ /r o(/rva+o !o/ 1o2!tário/ +a 3i4ura :K6 o(tv/ T2 1o2o

"6$%K% /9 A//i2 1o2o .ara o tra!/i!t )tri1o6 uti)iza/ a r)a,-o K .ara +tr2i!ar

m#

K

Ra "6#@@g R/ "6@?g6 )o4o m @+1111 s

C2 "9$@@@ F

R2 VYI" ; Ra\R/ @6K:K O*2

?#


49/71

La TYRa %9:KK%9% H

Co2 o/ .ar52tro/ +o 2otor +vi+a2!t i+!ti3i1a+o/6 3az/ !1//ária a

+3i!i,-o +a .)a!ta .ara a 7ua) /rá 3ita a ava)ia,-o +a r/.o/ta 2 3r7B!1ia9 Co2o o

7u / 7ur vitar /-o o/ .i1o/ + r//o!5!1ia +a 1orr!t 1o!3or2 á 3oi i+!ti3i1a+o !o

t.i1o ^Ava)ia,-o So)u,-o + Pro()2a/_9 E!t-o a .)a!ta 1a)1u)a+a 1o!3or2 o

7ua1io!a2!to rtira+o +a/ !ota/ + au)a +a +i/1i.)i!a ESKK?


50/71

Ra R& %& R& Ra La s%& R& La s

%& R& s s$

++++

+=

E999DE999D

$E99DED

: @

A a!á)i/ 2 3r7B!1ia ra)iza+a atrav/ +o +ia4ra2a + 'o+ vr a)4orit2o +o

MATLA' 7u .)ota o 4rá3i1o !o a.B!+i1 '6 r/u)ta!+o !a 3i4ura :6 o!+ / .o+ vr

7u a 3r7B!1ia + (a!+a :$K"" ra+Y/6 7u 1orr/.o!+ a @%"" Hz9 Mu)ti.)i1a!+o/ .or

+z6 1o2o /u4r a r3rB!1ia (i()io4rá3i1a Q:6 .ara o 1á)1u)o +a 3r7B!1ia +

1*ava2!to6 o(t2/ 85@@@ F& 85 F&29

*igura 4== Dia4ra2a + 'o+ +o 1ir1uito 7uiva)!t +i!52i1o +o 2otor9

;2 Escolha dos componentes de FardHare

U2a vz .ro.o/to o 1ir1uito /o)u,-o6 to+o/ o/ 1o2.o!!t/


51/71

3r7B!1ia + 1*ava2!to .o//8v) +tr2i!ar 7ua) o 2)*or 2i1ro1o!tro)a+or .ara

i2.)2!tar a /o)u,-o9

Co2o o r7ui/ito + 3r7B!1ia +tr2i!a+o6 .o+/ /1o)*r to+o/ o/

1o2.o!!t/9

icrocontrolador

Co2 (a/ !a/ !1//i+a+/ +o 1o!tro)a+or= 1a.a1i+a+ + r.ro4ra2a,-o6 a)ta

3r7B!1ia 2aior .o//8v)6


52/71

a2.hr9 A!a)i/a!+o/ o Data/*t +/t 1o2.o!!t 3ora2 !1o!tra+o/ o/ 1a.a1itor/

i!+i1a+o/ .ara a a.)i1a,-o t8.i1a ; "9@@µ F !a !tra+a "9$µ F !a /a8+a Fi4ura :#9

*igura 4>= A.)i1a,-o t8.i1a +o r4u)a+or + t!/-o 3or!1 o/ 1a.a1itor/ 7u /r-o uti)iza+o/9

Transistores

O .ri2iro r7ui/ito .ara o/ tra!/i/tor/ +irta2!t )i4a+o/ ao PIC 1a!a) N a

t!/-o + 1*ava2!to6 7u +v /r o !8v) )4i1o9 O/ outro/ r7ui/ito/ /-o a a2.ra42

a vo)ta42 a /r2 /u.orta+a/9 Co2o a 1ar4a i!+utiva /.ra2/ .i1o/ + t!/-o6

3ora2 .ro1ura+o/ tra!/i/tor/ 7u /u.orta//2 ao 2!o/ $""] a 2ai/ 7u a t!/-o +a

a)i2!ta,-o + $:V9 Co2o +tr2i!a+o a .artir +a/ 1urva/ /táti1a/ 1ara1tr8/ti1a/ +o

2otor6 a a2.ra42 /u.orta+a +v /r ao 2!o/ @"A9 Fi!a)2!t !1o!trou/ o

tra!/i/tor IRL??N9

Para o tra!/i/tor + 1a!a) P 7u irá 1*avar o a1io!a2!to +o 3rio o/ r7ui/ito/

ra2 o/ 2/2o/6 .or2 !-o !1//ário 7u ) /a 1*ava+o .or !8v) )4i1o9 E//

tra!/i/tor ta2(2 +v /u.ortar ao 2!o/ @"A9 Foi /1o)*i+o o tra!/i/tor IRF%?" .ara

//a 3i!a)i+a+9

%:


53/71

Resistores

O/ r/i/tor/ r/ta!t/ !-o a.r/!ta2 !!*u2 .ro()2a r)ativo a t!/-o ou

a2.ra42 a//i26 /r-o uti)iza+o/ r/i/tor/ 1o2u!/9

=2 Programa!o para implementar o P9

A .ro4ra2a,-o .ara a i2.)2!ta,-o +o PM r.r/!ta u2a i+ia 2uito /i2.)/

i!t)i48v)9 A a+i,-o + 3u!1io!a)i+a+/ trazi+a .)a


54/71

Fi!a)2!t6 1o2 a .ro4ra2a,-o i2.)2!ta+a6 3oi !1//ário 7ua)izar o !2ro

+ i!/tru,/ .ara to+o/ o/ 1a2i!*o/ + 3or2a a 2a!tr a 3r7B!1ia !1//ária .ara o

PM9 A 3i4ura : a.r/!ta o /7u2a + .ro4ra2a,-o a 3i4ura @" a.r/!ta o

3)u


55/71

Fi4ura :#= F)u2 Conclus6es

A .ro.o/ta i!i1ia) +/t tra(a)*o ra a 1ria,-o + u2 1o!tro)a+or + .otB!1ia .ara

2otor/ + autora2a 2otor/ + 1orr!t 1o!t8!ua i2- .r2a!!t + (ai


56/71

O 1u/to +o 1o!tro)a+or 1o2.)to 1o2 i!v)u1ro ta2(2 / 2o/trou 2uito

i!tr//a!t6 .o+!+o /ituar/ !tr Rj :% Rj @"6 3r!t ao 1u/to + 1r1a + USj %"6""

+o/ 1o!tro)a+or/ 1o!v!1io!ai/ + 7ua)i+a+ !1o!tra+o/ !o 2r1a+o9

Co2o /.ra+o6 o 1ir1uito ta2(2 !-o a.r/!tou /o(ra7u1i2!to 2 !!*u2

tra!/i/tor6 2a/ r1o2!+áv) a ra)iza,-o + t/t/ 2 /itua,-o + 1orri+a .ara /

+tr2i!ar a !1//i+a+ + +i//i.a+or/ + 1a)or9 Nota+a2!t o tra!/i/tor T$ a7u1u/

2ai/ 7u o/ outro/6 1o2o ra /.ra+o9 Notou/ ta2(2 7u T@ vr 3i4ura $? /

a7u1u6 .or2 2uito 2!o/ +o 7u T$9 O a7u1i2!to 2 T@ 2!o/ 1r8ti1o6 .oi/ !a

3r!a42 o t2.o 2 7u


57/71

r/t !o .ro4ra2a 1a/o 1*4u 2 zro6 ou /a6 ra)iza o r/t / o 1o!tro)a+or 3i1ar

+/ori!ta+o9

>2


58/71

Apêndice A: Algoritmo para plotagem das cur(as est'ticas

implementa!o em AT%A


59/71

%


60/71

Apêndice


61/71

r4i/tra+or/ + /i/t2a a )o1a)iza,-o 3i


62/71

r4i/tra+or ADRESH a 2)*or 1o!3i4ura,-o !1o!tra+a .ara a/ !1//i+a+/ 7u a

.ro4ra2a,-o a.r/!ta !7ua!to 7u o 1i1)o ativo a.!a/ .o+ variar + " a $??9

A !or2a)iza,-o !-o ra)iza+a u!ta2!t 1o2 a 3i!a)iza,-o +a 1o!vr/-o AYD6

.oi/ // u2 +o/ 1a2i!*o/ 1r8ti1o/ +o .ro4ra2a 2 r)a,-o ao !2ro + i!/tru,/9

Co2o o va)or +a 1o!vr/-o / 2a!t2 3i


63/71

*igura 4?= F)u


64/71

K?


65/71

K%


66/71

KK


67/71

K


68/71

K#


69/71

K


70/71

"


71/71

2005 controledemotordeautorama tg arturmaniero

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