Papper - Acionamento de Motor Por Microtrolador

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ACIONAMENTO DE MOTOR POR MICROCONTROLADOR
Aluísio da Silva Araújo¹
Antonio Djair Correa Silva²
Emerson Rodrigues da Silva Melo
Laise Barreto Gonçalves
Tutor (a): Eder Batista Varjão
	
RESUMO
O acionamento de Motores Por meio de Microcontroladores é uma área essencial no avanço dos sistemas eletrônicos e automação, desempenhando um papel crucial nas esferas industrial, residencial e educacional. Este trabalho visa aprofundar a compreensão das aplicações práticas e teóricas desse processo, destacando sua importância em setores chave da sociedade moderna. A evolução dessa tecnologia remonta ao sistema Tesla-Westinghouse, notório por sua simplicidade, dinâmica e aplicabilidade. Sua estreia na iluminação da World's Columbian Exposition, uma feira em Chicago que celebrava o quarto centenário do descobrimento da América, foi um marco. O êxito foi tamanho que a Westinghouse foi posteriormente contratada para instalar geradores elétricos nas cataratas do Niágara, marcando uma conquista significativa no campo. Após a introdução da corrente alternada, observou-se uma série de aprimoramentos nos motores elétricos. Alguns modelos, em vez de apenas dois polos no estator, apresentam uma sequência de ímãs muito próximos, promovendo uma maior uniformidade no movimento. A ampla disponibilidade de informações pela internet permite explorar uma variedade de projetos e aplicações semelhantes, incluindo inovações - uma dinâmica que reflete o escopo do nosso trabalho. As diretrizes desta dissertação buscam uma introdução sistemática aos fatos históricos e contemporâneos dos motores elétricos. Estes dispositivos são fatores de contribuição inestimáveis para os moldes da sociedade moderna, impulsionando inovações e avanços tecnológicos. Nosso trabalho não apenas explora as bases teóricas desses avanços, mas também destaca sua aplicabilidade prática nas esferas industrial, residencial e educacional, reforçando a importância contínua dessa área no cenário tecnológico em constante evolução.
Palavras-chave: Controlador. Micro Processador. Motor Elétrico. Evolução do Motor. Aplicação na Industria. Microcontrolador. Eletrônica. História do Motor.
1. INTRODUÇÃO
Todo nesse contexto, a simplicidade no princípio de funcionamento dos motores elétricos contrasta com sua grandeza imensurável diante da contribuição vital para a civilização. Esta investigação científica é meticulosamente estabelecida considerando a evolução, inovação e os modernismos intrínsecos aos motores elétricos. 
Ao abordar momentos históricos, dilemas de funcionamento, patentes e os desafios profissionais enfrentados durante o desenvolvimento desses magníficos equipamentos, buscamos um equilíbrio entre o reconhecimento das bases sólidas do "mundo antigo" e a exploração de avanços realistas rumo ao futuro.
Este estudo se propõe a não perder de vista o brilho inerente dos motores elétricos, destacando não apenas seu papel na história da tecnologia, mas também desvendando caminhos que podem levar a avanços significativos. O olhar futurista aqui presente não apenas contempla o progresso contínuo, mas também se fundamenta na compreensão profunda dos elementos fundamentais que constituem esses dispositivos extraordinários.
2. FUNDAMENTOS E CONCEITO DOS MOTORES
Os motores elétricos, impulsionadores do desenvolvimento e do progresso tecnológico, alteraram fundamentalmente a forma como utilizamos a eletricidade para atender às nossas necessidades diárias. Essenciais em nossas rotinas, esses dispositivos estão profundamente enraizados em nossas vidas, desempenhando um papel indispensável.
A essência do nosso desenvolvimento reside nos motores elétricos, que proporcionaram inúmeras facilidades, tornando difícil imaginar como seria a vida sem essa inovação. Responsáveis por movimentar uma variedade de utensílios elétricos, máquinas e equipamentos industriais, esses motores são verdadeiros impulsionadores da nossa modernidade. 
O método singular de conhecimento aplicado aos motores elétricos, em consonância com os princípios fundamentais da eletricidade, destaca-se na dinâmica desse equipamento e no impacto gerado por seus inventores. Este é um componente vital na indústria e nos lares em todo o mundo. 
Para compreender completamente esses motores, é crucial examinar suas partes constituintes, a saber, o Estator e o Rotor. A reformulação destes dois elementos essenciais para o funcionamento é uma questão que se impõe. Quando a eletricidade é aplicada, o estator entra em ação, gerando um campo magnético que induz a rotação do rotor. Essa energia mecânica é transmitida para as rodas ou outros dispositivos, como nos carros elétricos, impulsionando-os quando o acelerador é pressionado, utilizando uma forma de solenoide de controle de aceleração/desaceleração. Este processo intricado destaca a integração harmoniosa de placas eletrônicas, processadores, automação, componentes eletrônicos e motores modernos no âmbito da inovação elétrica.
A influência dos Microcontroladores na interseção entre eletrônica e automação é notável, transformando os motores elétricos em componentes inteligentes e adaptáveis. Ao possibilitar a implementação de algoritmos de controle avançados e facilitar a comunicação eficiente entre sistemas, os Microcontroladores impulsionam o desempenho e a confiabilidade desses motores. (Nelles, O. (2000). Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models).
Portanto, ao considerar a importância dos motores elétricos em nosso cotidiano, é essencial reconhecer a contribuição crucial dos Microcontroladores nessa evolução tecnológica. Sua capacidade de conferir inteligência e controle preciso a esses dispositivos representa um fator determinante para a eficiência e o aprimoramento contínuo das tecnologias motorizadas que moldam nossa realidade moderna.
Nesse panorama, um elemento que se destaca significativamente é o Microcontrolador. Estes pequenos dispositivos programáveis desempenham um papel central na automatização e no controle preciso dos motores elétricos, conferindo eficiência e versatilidade às suas operações.
3. MATERIAS METODOLÓGICO E APLICAÇÃO NA HISTÓRIA DOS MOTORES
	No final do século XVIII, a revolução energética teve início com a genialidade do físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), cuja invenção da pilha em 1790 marcou o advento da primeira fonte de energia contínua. Sua descoberta inovadora revelou a capacidade de gerar uma força eletromotriz ao colocar em contato dois metais heterogêneos, estabelecendo assim as bases para o desenvolvimento dos motores elétricos.
A trajetória revolucionária de Volta logo capturou a atenção do renomado físico francês André-Marie Ampere (1775-1836), um expoente também na área da Matemática. Inspirado pelas experiências de Volta, Ampere dedicou-se à formulação de uma lei do eletromagnetismo. Suas conclusões destacaram as linhas de força circulares criadas pelo fio eletrizado, delineando um campo magnético que se assemelhava a um cilindro invisível ao redor do condutor.
O ano de 1820 marcou outro ponto de virada com as contribuições do cientista dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851). Sua notável experiência consistiu em gerar uma corrente elétrica por meio de uma pilha, fazê-la percorrer um fio condutor e, em seguida, aproximar uma bússola desse fio. A agulha da bússola, atuando como um ímã, movia-se e alinhava-se perpendicularmente ao fio, revelando de maneira inequívoca a existência de um campo magnético ao redor dele.
Esses fundamentos foram cruciais para o entendimento da relação intrínseca entre eletricidade e magnetismo, pavimentando o caminho para o desenvolvimento do motor elétrico. Avançando para a contemporaneidade, esses princípios estabelecidos por Volta, Ampere e Oersted são aplicados de maneira mais sofisticada e eficiente no acionamento de motores por microcontroladores. Estes minúsculos dispositivos programáveis possibilitam um controle preciso e dinâmico dos motores elétricos, representando um marco significativo na automação e na otimizaçãode sistemas elétricos modernos. Dessa forma, a evolução dos motores elétricos continua a ser impulsionada pela fusão entre os princípios fundamentais estabelecidos por esses pioneiros e as tecnologias inovadoras da era atual.
FIGURA 1: PRIMEIROS MOTORES ELETRICOS
 FONTE: Web/Primeto Motor/Imagem (2023).
O inventor e construtor, Davenport, com sua engenhosidade pioneira, realizou uma notável reconstrução do eletroímã, permitindo que os fios enrolados girassem meia rotação ao receber eletricidade de uma bateria. Além disso, desenvolveu um sistema inovador, incorporando um comutador e escovas, para inverter automaticamente a polaridade. Esse avanço não apenas possibilitou uma rotação completa dos fios enrolados, mas também assegurou um movimento contínuo dentro do ímã.
Entretanto, os meses subsequentes foram marcados por árduos estudos e trabalho na busca por uma solução para fazer a roda girar exclusivamente por meio do magnetismo. Inicialmente, a rotação era eficaz, impulsionada pela atração dos ímãs subjacentes aos ímãs da roda. Contudo, um desafio surgiu quando esses ímãs ficavam opostos aos subjacentes, resultando na parada da roda. Davenport enfrentou a dificuldade de interromper a corrente elétrica de maneira rápida o suficiente para manter um movimento contínuo.
Ao explorar o acionamento de motores modernos, é fascinante notar como os fundamentos estabelecidos por inventores como Davenport continuam a influenciar a evolução tecnológica. Nos dias atuais, com a incorporação de placas eletrônicas, processadores, automação e outros componentes eletrônicos, os motores modernos operam de maneira mais eficiente e controlada do que nunca. A sinergia entre inovações contemporâneas e os princípios fundamentais estabelecidos por pioneiros como Davenport destaca-se na busca por acionamentos de motores cada vez mais sofisticados e eficazes. Este vínculo entre passado e presente impulsiona a constante busca por melhorias nos sistemas de acionamento, promovendo avanços significativos em diversas áreas da tecnologia.
FIGURA 2: PRIMEIRO MOTOR ELETRICO COM MECROCONTROLADOR
FONTE: https://museuweg.net/(2023).
FIGURA 3: MOTORES MODERNOS (Micro Processadores/Acionamento)
FONTE: Web/Motores Eletricos/Modernos/Imagem 2023).
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Ao discutir os resultados e implicações dessa evolução histórica no campo dos motores elétricos, é crucial analisar como as tecnologias contemporâneas, como placas eletrônicas, processadores, automação e outros componentes eletrônicos, têm desempenhado um papel integral no avanço contínuo desses sistemas.
A introdução de placas eletrônicas e processadores modernos representa uma virada significativa na otimização do desempenho dos motores elétricos. A capacidade de controlar, monitorar e ajustar variáveis em tempo real por meio desses componentes eletrônicos oferece uma gestão mais eficiente e adaptativa dos motores. A automação, impulsionada por essas tecnologias, redefine os padrões de eficiência, confiabilidade e versatilidade nos sistemas de acionamento.
Os motores modernos, beneficiados por essas inovações, não apenas mantêm a eficiência intrínseca dos designs anteriores, mas também incorporam melhorias substanciais. A dependência reduzida de ímãs e a capacidade de autogerar energia, como demonstrado pelos geradores de corrente contínua de Siemens, são exemplos claros de como a aplicação de tecnologias avançadas revolucionou a concepção e a funcionalidade dos motores elétricos.
A apresentação do gerador de corrente alternada por Nikola Tesla, com seus polos invertidos, destacou a importância da inovação na geração de corrente elétrica, um princípio que, ao longo do tempo, foi aprimorado com o uso de placas eletrônicas e processadores para alcançar níveis superiores de eficiência e controle.
Em suma, a interconexão entre os princípios estabelecidos por Siemens e Tesla e os avanços contemporâneos em placas eletrônicas, processadores, automação e componentes eletrônicos resultou em motores modernos que não apenas sustentam a civilização, mas também impulsionam a evolução constante dos sistemas de acionamento elétrico. Essa sinergia tecnológica representa um capítulo significativo na história da engenharia elétrica e abre perspectivas promissoras para o futuro.
4.1 - Estator
Como o seu nome indica, o estator é o elemento fixo, estático do motor elétrico. No seu interior encontra-se a rede de fio de cobre que formam bobinas através da qual passa a eletricidade que resultará no campo magnético. Possui três partes principais, o núcleo, o quadro e o fio ou cabo condutor. O rendimento do motor depende em grande medida do desenho deste bobinado de cobre, tornando-se por isso num elemento fundamental. A Schaeffler, que começou com a produção de motores elétricos em série, adquiriu em 2018 a empresa especializada em tecnologia de estatores.
4.2 - Rotor
O rotor é, como indicado novamente pelo seu nome, o elemento que roda no interior do estator. É o segundo elemento essencial do motor elétrico. Possui um elemento magnético que reage ao campo gerado pelo estator e que o faz rodar. Esta rotação do rotor é a resultante da energia mecânica do sistema, que acabará por propulsionar o veículo.
4.3 - Outros Elementos
Além do estator e do rotor, o motor elétrico requer um conversor ou inversor, que passe a energia contínua que recebe da bateria e a transforme em corrente alternada (nos motores CA), um carregador que trate do processo de carregamento e, naturalmente, umas baterias que acumulem energia suficiente para proporcionar autonomia de funcionamento.
Vamos explicá-lo de forma elementar: Imaginem que pegamos num cabo de cobre o enrolamos para formar um grande novelo alargado. Pegamos nesse novelo e colocamo-lo entre os polos de um íman com forma de ferradura. Se ligarmos as extremidades do cabo a uma bateria, veremos como se move o novelo. Isto ocorre porque, quando uma corrente elétrica percorre um cabo, cria um campo magnético à sua volta. Com a simplicidade de sua aplicabilidade, esse é o conceito fundamento do Motor Elétrico nos moldes da Sociedade Atual.
FIGURA 4: Conjundo de Acionamento - Controlador (Microacionamento)
FONTE: Web/Motores Eletricos/Modernos/Imagem 2023).
FIGURA 5: Micro Processadores/Arduino/Equema Eletronico
FONTE: Web/Micro 2023).
5. CONCLUSÃO
A pesquisa abordou de maneira abrangente e aprofundada o tema do acionamento de motores por microcontrolador, explorando sua evolução histórica, os marcos significativos e as implicações contemporâneas dessa tecnologia. Ao longo do estudo, evidenciamos como as inovações desde os primórdios dos motores elétricos até os avanços atuais em placas eletrônicas, processadores, automação e componentes eletrônicos têm desempenhado um papel crucial no desenvolvimento desses sistemas.
No contexto histórico, destacamos a contribuição fundamental de cientistas notáveis, como Alessandro Volta, André-Marie Ampere, Hans Christian Oersted, Werner von Siemens e Nikola Tesla. Cada um desses pioneiros desempenhou um papel essencial, desde as descobertas iniciais na relação entre eletricidade e magnetismo até a criação de geradores de corrente contínua e alternada, marcando períodos distintos de avanço na engenharia elétrica.
A inserção de placas eletrônicas, processadores e automação na contemporaneidade representou uma revolução nos motores elétricos, proporcionando uma gestão mais precisa e dinâmica dos sistemas de acionamento. A dependência reduzida de ímãs, a capacidade de autogerar energia e o controle refinado são resultados diretos dessas inovações, refletindo não apenas eficiência, mas também sustentabilidade e adaptabilidade.
Ao discutir resultados e implicações, observamos como esses avanços impactam positivamente a eficiência, confiabilidade e versatilidade dos motores modernos. A interconexão entre os princípios estabelecidos pelos pioneiros e os desenvolvimentos contemporâneos destaca uma trajetória ascendente na engenharia elétrica, promovendo uma compreensãomais profunda dos sistemas de acionamento elétrico.
Em síntese, a pesquisa não apenas ressalta a importância histórica dos motores elétricos, mas também destaca o papel central das tecnologias atuais na contínua evolução desse campo. Ao integrar conhecimentos do passado com as demandas e avanços modernos, este estudo contribui não apenas para o entendimento acadêmico, mas também para a aplicação prática e inovação futura nos sistemas de acionamento por microcontrolador. Essa abordagem integrativa reforça a relevância contínua desses estudos na moldagem do futuro da automação e sistemas elétricos.
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REFERÊNCIAS
História dos Motores Elétricos.
https://www.redutoresibr.com.br/noticia/como-surgiram-os-motores-eletricos- <14/07/2022
Aplicação dos motores modernos
https://super.abril.com.br/ciencia/o-motor-eletrico/ <14/07/2022
Tipos de Motores
https://o-blog-da-oficina-mecanica.repxpert.pt/blog-pt/tecnologia-blog-pt/introducao-ao-motor-eletrico/ <15/07/2022
Parte dos motores
https://www.abecom.com.br/tipos-de-motor-eletrico/
Volta, A. (1790): Alessandro Volta, inventor da pilha e pioneiro na geração de energia contínua;
Ampere, A.-M. (1820): André-Marie Ampere, físico francês, formulador de uma lei do eletromagnetismo, contribuiu para a compreensão das relações entre eletricidade e magnetismo;
Oersted, H. C. (1820): Hans Christian Oersted, cientista dinamarquês, desvendou a relação essencial entre eletricidade e magnetismo, fundamentando o funcionamento dos motores elétricos;
Siemens, W. (1866): Werner von Siemens, cientista alemão, revolucionou o campo dos motores elétricos ao inventar o primeiro gerador de corrente contínua, eliminando a dependência de ímãs externos;
Tesla, N. (1883): Nikola Tesla, físico e engenheiro, apresentou o primeiro gerador de corrente alternada, marcando uma mudança significativa na geração e distribuição de energia elétrica;
Desenvolvimento Científico Atual (Placas Eletrônicas, Processadores, Automação, Componentes Eletrônicos, Motores Modernos): A pesquisa atual sobre acionamento de motores por Microcontrolador integra avanços tecnológicos contemporâneos, destacando a importância de placas eletrônicas, processadores, automação e componentes eletrônicos na evolução dos motores modernos.
Conclusão Científica (2023): Pesquisa interdisciplinar sobre a história, desenvolvimento e aplicações práticas dos motores elétricos, com foco especial no acionamento por Microcontrolador, reflete a dinâmica evolutiva desses componentes essenciais para a sociedade atual, obrigado tutores (a).
1 1Aluísio da Silva Araújo; 2 Antonio Djair Correa Silva;
3Emerson Rodrigues da Silva Melo; 4Laise Barreto Gonçalves
Tutor (a): Eder Batista Varjão
UNIASSELVI - Centro Universitário Leonardo da Vinci – Eng° Mecânica – SEMESTRE-2023/02 - 06/11/2023
	
	
	
1 1Aluísio da Silva Araújo; 2 Antonio Djair Correa Silva;
3Emerson Rodrigues da Silva Melo; 4Laise Barreto Gonçalves
Tutor (a): Eder Batista Varjão
UNIASSELVI - Centro Universitário Leonardo da Vinci – Eng° Mecânica – SEMESTRE-2023/02 - 06/11/2023