A Fundamentação Teórica

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FACULDADE COMUNITÁRIA DE JOÃO MONLEVADE

INSTITUTO ENSINAR BRASIL - REDE DOCTUM DE ENSINO

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

João Monlevade

2018

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Projeto

Trabalho acadêmico apresentado para a disciplina Integradora ministrada no 8º período do curso de Engenharia Elétrica como requisito parcial para aprovação.

Prof.ª Orientadora:

João Monlevade

2018[pic 3]

Sumário

Controle PWM        4

Vantagens e Considerações do PWM        5

Semicondutores        6

Componentes eletrônicos        6

CI 555        6

Microcontroladores        7

Transistores        8

Resistores        9

Capacitores        11

Potenciômetro        12

Motores        13

Motores de corrente continua        13

Fontes de alimentação        14

Baterias        15

Referências        16

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FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Controle PWM

O controle de velocidade de motores CC pode ser feita de duas formas: variando a tensão de alimentação do motor de forma contínua ou variando a potência aplicada em função do tempo. A segunda técnica é conhecida como PWM, onde um sistema simplificado é apresentado na Figura 1. Essa técnica é amplamente aplicada no controle de potência, decorrendo daí o controle de velocidade. A vantagem ao se usar o PWM é a possibilidade de se ter um hardware para o controle da potência, não necessitando de um circuito mais sofisticado para isso (MARTINS, 2009)

Figura 1

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Sistema simplificado para um controle de velocidade usando PWM. Fonte:  

 (PHILIPS SEMICONDUCTORS APPLICATIONS LABORATORY)

O conceito do controle por PWM (Pulse Width Modulation) é pulsar rapidamente um sinal digital em um condutor. Esta técnica de modulação é utilizada para simular uma tensão estática variável e é muito aplicada no controle de motores elétricos, aquecedores, LEDs ou luzes em diferentes intensidades ou frequências. O PWM é utilizado quando é preciso mais do que “ligar” e “desligar” um dispositivo, ou seja, quando necessário controlar o dispositivo, como por exemplo o brilho de uma lâmpada ou a velocidade de um motor. Com a técnica do controle por PWM é possível gerar sinais analógicos através de um dispositivo digital como um microcontrolador, estes sinais são totalmente digitais porque em qualquer instante de tempo a alimentação do circuito está totalmente ligada ou desligada, assim a tensão ou corrente é fornecida a carga analógica através de uma série de impulsos de “liga” e “desliga”.

Na figura abaixo temos 3 diferentes sinais PWM, na primeira (a) tem-se uma saída a um ciclo de trabalho de 10%, isso significa que o sinal fica ligado em 10% do período e desligado os outros 90%. Nas figuras (b) e (c) pode se observar que os ciclos de trabalhos são 50% e 90% respectivamente. As 3 saídas ilustradas codificam 3 diferentes valores de sinais analógicos, a 10%, 50% e 90%, como exemplo se a alimentação do circuito for 6volts e o ciclo de trabalho 10%, o sinal analógico será de 0.6V.

Figura 2

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Três diferentes sinais de PWM. Fonte: https://www.citisystems.com.br/pwm/

Vantagens e Considerações do PWM

Uma grande vantagem de aplicar o PWM é que o sinal é digital em todo o seu percurso, desde a parte do processamento até o dispositivo ou sistema controlado, e não é necessário nenhuma conversão do sinal digital para o analógico. Quando mantem-se o sinal digital, os efeitos de ruídos são minimizados, pois apenas um ruído muito forte pode afetar um sinal digital para alterar a sua lógica.

A maior imunidade ao ruído é mais um benefício desta técnica, e está é a principal razão pela qual o PWM é muito utilizado para a comunicação.

Semicondutores

Os semicondutores são materiais que apresentam propriedades de condução elétricas intermediárias entre aqueles inerentes aos isolantes e aos condutores. Umas das características que os torna atrativos para fabricação de componentes eletrônicos é a possibilidade de variar sua condutividade elétrica pela alteração controlada de sua composição química ou estrutura cristalina. Os mesmos podem ser encontrados no interior do microprocessadores, transistores e equipamentos que utilizam ondas eletromagnéticas. Estes têm a função de servir de substrato para a montagem dos componentes do circuito (resistores, indutores, Cls, transistores etc). E viabilizar o contato elétrico entre os mesmos, o que é feito com a impressão de trilhas de cobre na placa.

Desde a invenção do primeiro tiristor de junção PNP, pelos laboratórios Bell em 1957, houve um grande avanço nos dispositivos semicondutores de potência (OTTO, 2000).

Componentes eletrônicos

CI 555

O circuito integrado (CI) 555 originalmente foi criado para funcionar como um timer e oscilador de uso geral.  Este CI é tão versátil, que são aplicados em milhares de circuitos desde seu lançamento até os dias atuais, e é considerado o componente mais importante de sua família. Ele é composto por 23 transistores, 2 diodos e 16 resistores em um encapsulamento duplo em linha (DIP) de 8 pinos. Com versões CMOS e de baixa tensão, este componente supera qualquer outro quando é desejado uma temporização de até 1 hora ou geração de pulsos de duração constante.