Prática_
Relativo à parte prática foi decidido, começar por fazer e decidir as partes relativas à utilização do motor e do potenciómetro, enquanto se
realizava as partes relativamente à teoria e simulação do circuito de controlo de posição. Após a realização da parte teórica e simulação do
projeto foi feita a montagem do circuito como explícito na
Desmultiplicação do motor_
Inicialmente foi necessário decidir como fazer a desmultiplicação do motor. Isto é, mesmo utilizando um motor de 3V é necessário reduzir a força do mesmo, isto é, reduzir as rotações por minuto tornando o processo mais lento de modo a observar as alterações pretendidas com o controlo.
Para isso foi decidido comprar um kit de desmultiplicação, no qual vinha incluído o motor e o suporte para a desmultiplicação pretendida.
No kit é feita uma desmultiplicação com um motor de 3V de 1/60, equivalente a 200 rpm (Figura 1).
A desmultiplicação utilizada consiste em:
-
1 roldana de 10 dentes (Figura 2);
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1 roldana de 36/0 dentes (Figura 3);
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3 roldanas de 36/14 dentes (Figura 4).
Suporte com potenciómetro e desmultiplicação do motor_
Após a determinação da desmultiplicação utilizada e do seu suporte, foi necessário ligar o eixo final da desmultiplicação ao eixo do potenciómetro respetivo à realimentação do projeto.
Para tal, foi utilizado como material para o suporte, acrílico devido à sua rigidez e transparência. Foi utilizada um tubo de plástico rígido como ligação entre os dois eixos, não esquecendo que foi necessária uma peça de adaptação para o eixo do motor se encontrar com o mesmo diâmetro que o do potenciómetro (Figura 5).
De modo a obter uma melhor visualização da rotação do potenciómetro de realimentação em relação ao potenciómetro de referência, decidiu-se fazer outro suporte de acrílico para o segundo potenciómetro e indicar a amplitude utilizada do potenciómetro (Figura 6).
Montagem do circuito e testes efetuados_
Após o estudo e simulação de todos os blocos (referência, malha direta e realimentaçao), foi necessário então proceder à montagem desses mesmo blocos.
Para tal, foram utilizadas três Breadboards, sendo que a cada uma iria coresponder um bloco. Iniciou-se pelo bloco da realimentação, estando este representado na Figura 6.
Realimentação_
Na Figura 6, encontra-se representado a montagem da realimentação, sendo que o potenciómetro (5K) a utilizar iria ser então ligado no Pins 51, 55 e 58. O Pin 51 corresponde à entrada dos +12V, o Pin 55 à saída do sinal, e o Pin 58 à entrada dos -12V. O respetivo circuito encontra-se representado na parte da
Após a montagem do circuito, foram realizados testes de forma a verificar o valor da tensão à saída do potenciómetro e a saída do circuito, para depois poder compará-los aos valores simulados. Para efetuar os testes foi utilizado um osciloscópio.
Através das Figuras 8, 9 e 10, foi possível concluir que a tensão à saída do potenciómetro para a posição de 0º seria de cerca de 0,17V, enquanto que para uma posição de 180º a tensão à saída do potenciómetro seria aproximadamente 4,84V assim como a esta mesma posição, a tensão à saída do circuito seria de aproximadamente 10,9V, estando um pouco afastados dos 10V à saída pretendidos.
Referência_
Na Figura 11, encontra-se representado o circuito referente ao bloco da referência. Embora este circuito seja similar ao circuito da realimentação, as resitências utilizadas são diferentes, dado o potenciómetro da realimentação ser de 5K, enquanto o da referência é de 100K. O potenciómetro utilizado irá então ligar aos Pins 54, 51 e 49, sendo que o Pin 54 irá ser ligado ao -12V, o Pin 51 ligado à saída do sinal do potenciómetro e o Pin 49 ligado ao +12V.
Assim como para o circuito da realimentação, foram efetuados testes de forma a determinar a tensão saída do potenciómetro, assim como à saída do circuito.
Como é possível verificar nas Figuras 13, 14 e 15, a tensão à saída do potenciómetro para uma posição de 0º é de cerca de -0,4V, para uma posição de 180º no potenciómetro a tensão de saída do mesmo é de aproximadamente 4V, enquanto que para esta mesma posição, a tensão à saída do circuito é cerca de 10,2V, sendo que o pretendido seria 10V.
Malha Direta_
Na Figura 16, está presente a representação do circuito da malha direta. Como ja foi demonstrado na parte , a malha direta irá conter dois blocos, um bloco com ganho de -3/10, e outro com um ganho de -1 + classe B. Na montagem da malha direta foi incluído também um bloco que é o comparador. Este irá comparar o sinal da referência, com o sinal realimentado, estando este comparador representado na Figura 16, pelo primeiro amplificador e respetivas resistências. A saída do circuito irá entar alimentar um motor de 3V que se encontrará acoplado ao potenciómetro (5K) da realimentação.
Nas Figuras 18, 19 e 20, é possível visualizar que à saída do amplificador de ganho -3/10, a tensão é cerca de -3,14V, sendo que a tensão à saída do amplificador de ganho -1 é de aproximadamente 3,2V, enquanto a tensão à saída do circuito será cerca de 2,27V.
Circuito Completo_
Na Figura 21, está representado o circuito montado com todos os blocos.
Figura 1 - Motor DC de 3v com a desmultiplicação utilizada.
Figura 2 - Representação da roldana utilizada com 10 dentes.
Figura 3 - Representação da roldana utilizada com 36 dentes.
Figura 4 - Representação da roldana utilizada com 36 dentes interiores e 14 exteriores.
Figura 5 - Suporte utilizado com o potenciómetro, motor e caixa de desmultiplicação, com as respetivas ligações.
Figura 6 - Representação do circuito de realimentação s/ o potenciómetro.
Figura 7 - Representação do circuito da realimentação ligado ao potenciómetro (sensor de posição).
Figura 8 - Tensão à saída do potenciómetro, para uma posição de 0º.
Figura 9 - Tensão à saída do potenciómetro, para uma posição de 180º.
Figura 10 - Tensão à saída do circuito, para uma posição de 180º.
Figura 11 - Representação do circuito do bloco da referência s/ potenciómetro
Figura 12 - Representação do circuito da referência com o potenciómetro de 100K
Figura 13 - Tensão à saída do potenciómetro para posição de 0º
Figura 14 - Tensão à saída do potenciómetro para posição de 180º
Figura 15- Tensão à saída do circuito para posição de 180º
Figura 16 - Representação do circuito referente ao bloco da malha direta
Figura 17 - Teste do circuito referente ao bloco da malha direta
Figura 18 - Tensão à saída do amplificador inversor de ganho -3/10
Figura 19 - Tensão à saída do amplificador inversor de ganho -1
Figura 20 - Tensão à saída do circuito da malha direta
Figura 21 - Representação do circuito completo (blocos: referência+malha direta+realimentação)