Controle e Servomecanismo_Sistema de Controle Digital

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Universidade Estácio de Sá 
VILA DOS REMÉDIOS – SÃO PAULO 
2020 
 
 
Diego Rodrigues | RA: 201803064099 
 Engenharia Elétrica | 07-04-2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Controle e Servomecanismo II 
SISTEMA DE CONTROLE DIGITAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
Objetivo 2 
Introdução 2 
Sistemas de Controle 3 
O que são sistemas de controle digital 3 
Aplicações 6 
Vantagens e Desvantagens 7 
Conclusão 7 
Referências 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Objetivo 
Neste trabalho vamos abordar a ideia básica de um sistema de controle digital, 
suas aplicações e vantagens, onde teremos uma base para identificação e interpreta-
ção dos sistemas. 
INTRODUÇÃO 
Atualmente o mundo está em crescente aperfeiçoamento tecnológico, novas 
tecnologias são criadas rapidamente e o melhor disponibilizadas cada vez mais rápido 
a população, sendo para meios particulares ou comerciais. 
E esse avanço não é diferente nos casos dos sistemas de controle, que eram 
realizados somente por meios analógicos e em aproximadamente 1960 foi desenvol-
vido o primeiro sistema de controle digital e desde então a maioria dos sistemas de 
controle são por meios digitais e fazem parte do nosso dia-a-dia. 
Os sistemas digitais trazem grandes benefícios em sua aplicação, são sistema 
versáteis, flexíveis e exatos o que os tornam essenciais em processos produtivos e 
neste trabalho vamos abordar suas características, benefícios e aplicações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sistemas de Controle 
O que são sistemas de controle digital 
Os sistemas de controle digitais são meios utilizados para controles de proces-
sos utilizando microcontroladores. O sistema utiliza-se de uma programação em fir-
mware ou software com parâmetros digitais, como sabemos 0 e 1, para isso utilizam-
se conversores de sinais analógico para digital (A/D) e digital para analógico (D/A), 
com isso é possível a interpretação dos dados pelo microcontrolador que por sua vez 
realiza, com os parâmetros programados, suas tarefas de controle do processo. 
Abaixo a ilustração de um sistema de controle digital. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Neste processo os principais componentes, fora o microcontrolador são os con-
versores, pois são responsáveis por interceptar, enviar e retornar o sinal ao processo 
e ao microcontrolador. Qualquer erro, ou conversão incorreta afeta todo o sistema 
perdendo sua total finalidade, por isso especificamos abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Diagrama em blocos de um sistema de controle digital 
Fonte: Essel engenharia 
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Conversor A/D: 
O conversor A/D é utilizado para transformar um sinal de tempo contínuo, ou 
seja, analógico, obtido pelo sistema de controle através de sensores e transdutores, 
em um sinal digital para processamento do controlador digital. 
O processo de conversão A/D ocorre pela amostragem do sinal analógico, por 
um determinado período de tempo (T), onde é registrado o valor do sinal e armaze-
nado. Abaixo um exem\\plo de um circuito de amostragem denominado Sample and 
Hold (S/H). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Podemos observar na figura acima que o sinal analógico é amostrado por um 
determinado período (Ʈ) e retido/armazenado por um instante de (T- Ʈ). Esse período 
de retenção do sinal possibilita que ocorra a conversão do sinal analógico para digital 
pelo conversor A/D. Lembrando que a taxa de amostragem deve respeitar a lei de 
Nyquist, para representar de forma fiel o sinal de entrada. 
Na figura abaixo, podemos observar a conversão de uma entrada analógica de 
0V à 15V, para um sinal digital de 4bit’s. 
 
 
 
 
 
 
Sinal Analógico 
Tempo 
Amostragem 
Sinal Amostrado 
S/H – Sample and Hold 
Figura 2: Circuito Sample and Hold 
Fonte: Univesp 
D1 D2 D3 D4
0V 0 0 0 0
1V 0 0 0 1
2V 0 0 1 0
3V 0 0 1 1
... ...
15V 1 1 1 1
Entrada Analógica
(V)
Saída Digital
D1
Va D2
D3
D4
Conversor A/D
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Conversor D/A: 
O conversor Digital Analógico (D/A) é utilizado para reconstruir o sinal analó-
gico, convertido pelo conversor A/D, para retornar ao sistema ou para efetuar alguma 
ação no próprio sistema, por exemplo acionar um atuador. 
O processo de reconstrução do sinal analógico acorre pela conversão dos va-
lores binários em amplitude, o que já representa parte do sinal analógico, porém dis-
creto no tempo. Por fim é realizado a reconstrução do sinal ao longo do tempo, através 
de filtros, retenção e outras técnicas. Lembrando que possíveis perdas e defasagem 
do sinal ao longo do processo devem ser consideradas, conforme mostrado na figura 
4. 
A figura 3, abaixo, ilustra basicamente o caminho inverso do sinal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Controle Digital 
Sinal em tempo 
discreto 
Reconstrução 
do sinal 
Sinal Analógico 
convertido 
Figura 3: Processo de um conversor Digital Analógico 
Fonte: Univesp 
Figura 4: Atraso causado pelo conversor D/A: Sinal original-Vermelho; Sinal amostrado-Azul; Sinal 
recuperado-Verde. 
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 
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Aplicações 
Sistemas de controle digital são aplicados em: 
1. Controle teleguiado (Missil) 
2. Automóveis 
3. Manipulador robótico 
 
Atualmente temos nos automóveis diversos sistemas de controle digital para o 
correto funcionamento do veículo. A injeção eletrônica atua de acordo com parâmetros 
de entrada analógicos coletados através de diversos sensores distribuídos no veiculo. 
Podemos citar o sensor de oxigênio ou sensor lambda, este sensor envia um sinal 
elétrico analógico a central de injeção do veículo sobre a qualidade dos gases emiti-
dos, tanto antes e após o catalisador e a central converte esses sinais analógicos em 
sinais digitais para o microcontrolador da central do veículo poça analisa-lo, compara-
lo com os valores nominais e atuar conforme programação, para correção da mistura 
AR/Combustível garantindo uma melhor eficiência e economia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Vantagens e Desvantagens 
Vantagens: 
1. Baixo Erro: Por utilizar sinais digitais (0 e 1) o erro é praticamente 
nulo quando comparados a sinais analógicos que possuem ruí-
dos e variações. 
2. Flexibilidade: Por tratar-se de controle programável em software 
ou firmware as alterações ou modificações são fáceis para imple-
mentar. 
3. Velocidade: Cálculos, comandos e analises são processadas em 
alta velocidade pelo sistema computacional. 
4. Custo: Com a evolução da tecnologia obtemos microcontrolado-
res mais rápidos e eficazes a preços menores. 
Desvantagens: 
1. Projeto do Sistema: Em sistemas digitais por envolverem geral-
mente uma gama maior de controle em um único sistema é pre-
ciso uma análise matemática mais complexa para abordador to-
dos os fatores e oscilações do sistema. 
2. Sinal: Na reconstrução do sinal temos perdas. 
3. Software: Possíveis erros de programação. 
 
Conclusão 
De acordo com os dados obtidos podemos concluir que os sistemas de controle 
digitais são indispensáveis para o nosso dia-a-dia e se fazem presente em nosso am-
biente social e profissional. 
Os sistemas de controle digital são complexos e necessitam de uma análise 
profunda do meio onde será aplicado, para não ocorrer erros ou interpretações errô-
neas pelo controlador digital, afetando totalmente o sistema, pois o controlador é a 
alma do processo. Mas por fim são sistemas eficazes e garante um resultado satisfa-
tório e de alto controle e desempenho para os fins esperados. 
 
 
 
 
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Referências 
 
Professor Brero. Controle Digital, Ministério da educação e do desporto centro federal 
de educação tecnológica do paraná departamento acadêmico de eletrônica, 2018. 
Bauchspiess , A., Controle Digital, Universidade de Brasília, 2010. 
Fetter, W. Sistema de Controle Digital.Universidade Federal do Rio Grande do Sul 
Escola de Engenharia. 2009. 
Carlos, A. Eletrônica Aplicada. Univesp. Disponível em: https://www.you-
tube.com/watch?v=Js09GDnCFg8 
Carlos, A. Eletrônica Aplicada. Univesp. Disponível em: https://www.you-
tube.com/watch?v=LqiF6vGWkcE