Controlador e accionador para motor DC em malha fechada

Abstract

Os motores CC (corrente contínua) têm actualmente como principal aplicação a motorização de plataformas móveis, onde a fonte de energia é feita com o recurso a baterias. O controlo da velocidade de rotação destes motores vinha a ser feito com recurso a reóstatos variando a corrente do estator, sendo um processo eficaz no caso em que a carga e velocidade de rotação variem pouco. Com o desenvolvimento da electrónica surgiram controladores de velocidade, com gamas de variação de velocidade elevadas, fazendo compensações às flutuações de carga. O presente trabalho, trata do projecto e implementação de um controlador e accionador em malha fechada, para aplicação em motores DC (direct current), fazendo com que estes rodem a uma velocidade desejada, independente da carga aplicada. É feito um estudo do mercado, seleccionando alguns dos controladores existentes e analisando se o projecto actual é uma solução necessária para os objectivos pretendidos. Seguido do projecto completo, desde a análise topológica das estruturas escolhidas até a concepção de toda a electrónica necessária (accionadores, sensores, barramentos de dados e protecções), referindo os cuidados tidos no desenho do PCB (Printed Circuit Board). Na fase de projecto, é focado o estudo a várias técnicas de controlo em malha fechada, indicando o porquê, da técnica escolhida. É descrito todo software utilizado e programado, desde a linguagem de programação e compiladores utilizados até aos algoritmos realizados para o software desenvolvido. No final é apresentado o protótipo construído em laboratório e resultados alcançados, tendo como referência os objectivos pretendidos.

DC (Direct Current) motors have nowadays as main application the drive of mobile platforms, where the energy source comes from batteries. These motors rotation speed control was carried out using rheostat varying the stator current, being an efficient process when the load applied and rotation speed have little variation. With the actual electronics development speed controllers came up, with a high ranges of speed changes, compensating load changes. The present work, develops the implementation of a controller in a closed loop, to be used in DC motors, allowing them to rotate at a certain speed and completely independent of the load applied. A market survey is carried out, selecting some of the existing controllers and analyzing if the actual project is a desired solution to the defined objectives. After completing the project, from a topological analysis of the chosen structures up to the conception of the required electronics (drives, sensors, data bus and electronic protections), referring the care taken on the PCB (Printed Circuit Board) drawing. On the design phase, several closed loop control techniques were studied, pointing out the chosen technique. All the used and developed software is described, from the programming language to the used compilers, up to the developed algorithms for this project. In the end a prototype is developed, built up and presented, as well as the achieved results, having as reference the objectives stated for the project.