Projeto Problema 1

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<p>Problema 1 – Circuito com PWM</p><p>Gustavo Henrique Ferreira, Rodrigo de Faria Soares Ribeiro, Yuri Vieira Pinto,</p><p>Gustavo de Almeida Silva, Luiz Gabriel Siqueira da Silva</p><p>Eletrônica I, Engenharia Elétrica, Universidade Federal de São João Del-Rei</p><p>Resumo: As instruções abaixo são linhas gerais para a preparação do relatório técnico para os trabalhos da</p><p>disciplina Eletrônica I. Use este documento como um modelo para compor seu trabalho.</p><p>Palavras-chaves: Circuito; Motor PWM; Eletrônica analógica;</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>O controle de velocidade de motores CC é uma prática</p><p>comum em diversas aplicações industriais e domésticas.</p><p>Entre as várias técnicas disponíveis para controlar a</p><p>velocidade de um motor CC, uma das mais eficientes é a</p><p>Modulação por Largura de Pulso (PWM - Pulse Width</p><p>Modulation). A técnica de controle PWM consiste na</p><p>aplicação de uma tensão de alimentação pulsada ao motor</p><p>CC, permitindo que o motor comute entre os estados ligado e</p><p>desligado. Neste relatório, é apresentado o projeto de um</p><p>circuito PWM analógico utilizando Amplificadores</p><p>Operacionais (Amp Ops) para o controle de velocidade de um</p><p>motor CC de 12V. O ciclo de trabalho do sinal PWM</p><p>determinará a velocidade média final do motor. O objetivo é</p><p>desenvolver um sistema que permita variar suavemente a</p><p>velocidade do motor, garantindo um controle eficiente e</p><p>preciso. A seguir, é apresentado o diagrama esquemático do</p><p>sistema projetado, seguido por uma descrição detalhada dos</p><p>componentes e do funcionamento do circuito. O relatório</p><p>também inclui os resultados dos testes realizados e as</p><p>conclusões obtidas a partir desses testes.</p><p>Descrição do Diagrama Esquemático:</p><p>O diagrama esquemático do sistema projetado consiste em</p><p>um circuito PWM analógico utilizando Amplificadores</p><p>Operacionais (Amp Ops) para o controle de velocidade de um</p><p>motor CC de 12V. O circuito é composto pelos seguintes</p><p>componentes principais:</p><p>1. Fonte de Alimentação:</p><p>• Fornece a alimentação necessária para o</p><p>circuito.</p><p>• Tensão de saída: 12V.</p><p>2. Comparador de Tensão:</p><p>• Compara a tensão de referência (Vref) com</p><p>a onda triangular gerada.</p><p>• Produz um sinal de saída PWM com base</p><p>na comparação.</p><p>3. Oscilador de Onda Triangular:</p><p>• Gera uma onda triangular que será usada como</p><p>referência para comparação.</p><p>4. Circuito Amplificador:</p><p>• Utiliza um Amplificador Operacional (Amp op)</p><p>para amplificar o sinal PWM e controlar o</p><p>motor CC.</p><p>2. METODOLOGIA</p><p>A seguir, algumas subseções são apresentadas.</p><p>2.1 Apresentação do Problema</p><p>Contextualização:</p><p>Existem diferentes maneiras de controlar a velocidade de um</p><p>motor CC. Uma das formas mais eficientes é o controle por</p><p>PWM (Pulse Width Modulation) ou Modulação por Largura</p><p>de Pulso. A técnica do controle por PWM consiste na</p><p>aplicação de uma tensão de alimentação pulsada ao motor</p><p>CC, desta forma o motor comuta entre os estados ligado e</p><p>desligado. Se a comutação da tensão for realizada</p><p>rapidamente, o motor funcionará em alguma velocidade entre</p><p>a velocidade máxima e a mínima. O ciclo de trabalho do sinal</p><p>PWM determina a velocidade média final do motor.</p><p>Problema:</p><p>Deseja-se projetar um circuito PWM analógico utilizando</p><p>Amp Ops para realizar o controle de velocidade de um motor</p><p>CC de 12V. Na Fig. 01 é apresentado um diagrama</p><p>esquemático do sistema projetado.</p><p>Fig. 1 – Diagrama de blocos do sistema de controle de</p><p>velocidade de um motor CC.</p><p>2.2 Projeto</p><p>Primeiro calculamos a frequência de corte usando a</p><p>frequência de entrada que foi dado (frequência de entrada foi</p><p>fixada em 1500Hz):</p><p>Segundo, definiremos os valores do capacitor e das</p><p>resitencias que serão usadas na montagem do projeto. Sendo</p><p>assim, fixamos o valor do capacitor em 10nF e encontramos</p><p>os sequintes valores para as resistencias:</p><p>Logo, foi usado:</p><p>C = 10nF Rf = 100kΩ R1 = 15kΩ</p><p>Em seguida, precisamos calcular 50% de duty cycle para o</p><p>oscilador para f = 1374Hz e C = 10nF.</p><p>Logo, foi usado:</p><p>R1 = 51kΩ R2 = 22kΩ</p><p>2.3 Simulações</p><p>Segue as simulações realizadas antes da montagem:</p><p>3. RESULTADOS EXPERIMENTAIS</p><p>3.1 Montagem do Circuito</p><p>Lista de componentes utilizados:</p><p>1 Osciloscópio; 1 Capacitor de 10nF; 1 Resistencia de</p><p>100kΩ; 1 resistencia de 15kΩ, 1 resistencia de 22kΩ; 1</p><p>resistencia 51kΩ; 3 protboard; 2 potenciômetros de 1500k;</p><p>cabos (jumps); fonte CC; 3 amplificador operacionais;</p><p>3.2 Resultados</p><p>A montagem bem sucedida para resolução do problema</p><p>apresentado no item 2.1 foi um desafio para o grupo. Visto</p><p>que foi nosso primeiro contato com problemas envolvendo</p><p>PWM com motores CC, sendo assim encontramos obstáculos</p><p>que por meio de bastante esforço e dedicação, com ajuda da</p><p>professora Paula, foram superados.</p><p>Segue a imagem do circuito</p><p>montado:</p><p>4. CONCLUSÕES</p><p>Aprendemos sobre o funcionamento de um circuito capaz de</p><p>acionar e desligar um motor CC por meio de PWM. Tivemos</p><p>muitos desafios no processo, contudo serviu de grande</p><p>aprendizado em nossa vida acadêmica. Agradecimentos a</p><p>professora Paula por proporcionar essa experiência.</p><p>5. REFERÊNCIAS</p><p>MicroEletrônica, 5ºed, Sedra/Smith</p><p>Tutorial CI 555 – Básico – CEFET/SC;</p><p>Slides, Eletrônica 1 noturno, Paula;</p>