Eletromagnetismo

INTRODUÇÃO

        No mundo moderno em que vivemos, sempre nos deparamos a cada dia com novas invenções ou novas aplicações para as já existentes, mas todas com o mesmo objetivo de otimizar e proporcionar mais conforto ao homem atual. E com este olhar buscamos um meio de fixar os conhecimentos aprendidos na disciplina de Modelamento de Sistemas Dinâmicos, usando estes para desenvolver ou otimizar algum artificio mecânico/eletrônico que pudesse de maneira prática resultar em algo aplicável em alguma situação que possa haver nos dias atuais.

        Para aplicar os conhecimentos adquiridos e desenvolver a capacidade de criação e solução de problemas, resolveu-se desenvolver um artificio que de maneira autônoma mantivesse uma plataforma (ou mesa) sempre a uma mesma altura, independente da carga que esteja sobre a mesma. A inspiração do projeto veio das suspensões ativas que alteram suas reações dependendo do tipo de solicitação que esta sofrer.

OBJETIVO

        O projeto tem como objetivo focar no equilíbrio de uma plataforma que sofre um determinado valor de carga, sendo que esta plataforma utilizará os recursos disponíveis para manter sempre a mesma altura, mesmo que esta sofra diferentes solicitações de carregamento ao longo do tempo.

METODOLOGIA

Materiais:

        Para a montagem do projeto utilizamos os seguintes itens:

• Modulo Sensor de Distância Ultrassônico HC-SR04:

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• Potenciômetro de 10K:

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• Placa Arduino Uno R3 e cabo USB para alimentação:

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• Ferro de solda branca:

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• Protoboard:

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• 2 Relés com alimentação de 5V:

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• Unidade pneumática com:

• Fonte de tensão:

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• Tomada de pressão com lubrifil:

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• Valvula de controle de vazão:

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• Cilindro Pneumáico:

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• Valvula direcional 4 vias / 2 posições duplo acionamento por solenoide:

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• Bancada para montagem da unidade pneumática:

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Montagem:

Após a realização do anteprojeto e obtenção dos componentes necessários para realização do mesmo, deu-se inicio da montagem no laboratório de pneumática nos seguintes passos:

1. Realizado a ligação dos componentes pneumáticos: neste circuito têm-se o controladores de vão e pressão que estão diretamente ligados à função transferência do sistema, com a razão da variação da vazão mássica sobre a variação da pressão  consegue-se obter a variável resistência (R) do sistema. Como este sistema não apresenta grande complexidade da grandeza, pôde-se aplicar a variável capacitância (C) entre valores de 1,0 à 1,2. Como se trata de um sistema de primeira ordem,  pôde-se aplicar a função transferência:

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1. Programação lógica do modulador: Nesta etapa criou-se o algoritmo responsável pelo recebimento dos valores de entrada,  processamento dos mesmo e emissão dos valores de saída para aproximação do valor desejado (set point), assim criou-se a seguinte lógica (utilizando o software IDE1.7):

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[pic 18]

Esta lógica, tem como principal finalidade estabelecer uma relação do sinal enviado pelo potenciômetro (que é escolhido manualmente) com o sinal enviado pelo sensor ultrassônico, o sinal do potenciômetro na qual é selecionado arbitrariamente será o set point do sistema, logo o sensor será a correção da altura do cilindro caso ocorra variação da mesma em virtude de qualquer fenômeno externo (ex: carregamento do cilindro). Inserido uma tolerância de 2cm para ajustar a sensibilidade do sistema.

3.Ligação dos componentes elétricos:  Com o algoritmo finalizado,  foi possível determinar as portas lógicas de entrada e saída para o circuito elétrico. Realizado a ligação do potenciômetro com a placa arduino R3 e esta foi ligada ao sensor ultrassônico, sensor este foi fixado na haste do cilindro pneumático. Em seguida ligou-se as saídas de controle da placa aos relés que acionarão os solenoides das válvulas de controle. (obs: devido a placa enviar uma corrente insuficiente para atracar os relés de 5v, utilizou-se de recursos eletrônicos (diodos, tiristor e resitores) para apropriar o sinal enviado aos relés)  

RESULTADOS

Quando estabelecido a altura que é determinada manualmente pelo potenciômetro, o controlador recebe o sinal do potenciômetro e do sensor de distancia da haste do cilindro, ambos são convertidos em sinais similares para que ocorra a relação da altura medida com a altura desejada (set point). O acionamento das válvulas direcionais ocorre em duas situações distintas:

Quando a altura da haste for maior que o valor estabelecido pelo potenciômetro, a válvula solenoide atuará de modo a deixar o cilindro pneumático recuar.

Quando a altura da haste estiver menor que o valor estabelecido pelo potenciômetro, a válvula direcional atuará de modo a deixar o cilindro pneumático avançar.

A válvula de restrição de vazão influencia diretamente na velocidade de movimentação do cilindro pneumático.

 Logo quando sistema em funcionamento, o mesmo trabalha de modo a manter sempre altura estabelecida pelo potenciômetro, ou seja, mesma que o cilindro sofra um carregamento ou um descarregamento, o sistema fará o ajuste necessário para manter a altura estabelecida pelo potenciômetro. Quando alteramos o valor do potenciômetro, estamos estabelecendo um novo set point e com isso o sistema se ajusta de modo a manter a altura do cilindro igual a nova altura desejada.

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