Descrição da Bancada

Com o intuito de realizar a validação experimental do modelo matemático desenvolvido nesta dissertação, foi utilizada a bancada de testes disponível no NIMeP (Núcleo de Inovação e Mecanização da Poda) na Unijuí Campus Panambi.

A bancada de testes experimentais é composta por: sistema de aquisição de dados, unidade de condicionamento do ar, válvula reguladora de pressão, cilindro pneumático de haste simples e dupla ação, e por fim, transdutores de pressão e posição. Na figura 13 pode-se

observar o desenho esquemático da bancada de testes. A referida bancada disponível no campus Panambi, da Unijuí, encontra-se ilustrada pela figura 14.

Figura 13: Desenho esquemático da bancada de testes

Compressor Unidade de Condicionamento Microcomputador Dspace Servo Válvula Cilindro de haste simples e dupla ação TRANSDUTORES: Posição Pressão Câmara A Pressão Câmara B Pressão Suprim.

Fonte: Autoria própria.

Figura 14: Fotografia da bancada de testes

Fonte: Autoria própria. ATUADOR

O sistema de aquisição de dados compreende dois componentes. Primeiramente um microcomputador que tem a função de permitir a visualização dos dados enviados e recebidos pela placa eletrônica dSPACE, bem como realizar a integração entre os softwares MatLab e ControlDesk. A placa dSPACE possui um software que permite criar uma interface capaz de controlar e manipular o comportamento do cilindro pneumático enviando os sinais para a válvula proporcional de controle direcional. A figura 15 mostra uma fotografia do conector de sinais da placa dSPACE utilizada neste trabalho.

Figura 15: Fotografia do componente da placa dSPACE

Fonte: Autoria própria.

Este conector possui oito conversores analógico-digitais (ADC) e oito conversores digital-analógicos (DAC), porém, para este estudo estão sendo utilizados 4 conversores ADC e 1 conversor DAC. Os conversores ADC são as entradas de valores capturadas pela dSPACE que correspondem aos transdutores de pressão e posição acoplados ao sistema. O conversor DAC corresponde ao valor de saída que é enviado do computador para a válvula, a fim de regular a voltagem de abertura de seus orifícios.

Os dados capturados e enviados através dos conectores exemplificados acima, podem ser visualizados através da interface criada no programa ControlDesk, que permite analisar em tempo real o comportamento da bancada de testes, bem como definir a sua trajetória. Mediante análise da figura 16 pode-se observar o layout criado no programa ControlDesk em um dos experimentos realizados durante este trabalho.

Figura 16: Interface do programa ControlDesk

Fonte: Autoria própria.

Nota-se que na interface ilustrada acima pode-se visualizar os dados capturados tanto na forma numérica quanto no forma gráfica. O programa ControlDesk permite ainda definir o tempo dos experimentos bem como salvar todos as variáveis utilizadas.

A seguir serão apresentados os principais componentes do sistema pneumático utilizado para realziar os teste experimentais.

Os conversores analógico-digitais recebem as informações registradas pelos transdutores acoplados ao sistema. No caso deste trabalho são utilizados três transdutores de pressão, conforme figura 17. Tais transdutores captam as pressões das câmaras a e b, bem como a pressão de suprimento.

Figura 17: Fotografia do transdutor de pressão

Fonte: Autoria própria.

A quarta entrada ADC recebe o valor registrado pelo transutor de posição que segue ilustrado pela figura 18. Este sensor emite para o computador um sinal de posição em volts, necessitando assim, a conversão deste dado em metros para se obter o gráfico real do comportamente do êmbolo com relação ao curso do cilindro.

Figura 18: Transdutor de posição

Fonte: Autoria própria.

Com relação ao conversor digital-analógico (DAC), o único conector utilizado serve para enviar à válvula reguladora de pressão o sinal u desejado. A servoválvula utilizada neste trabalho recebe o sinal u(t) em volts e é responsável pela entrada e saída de ar nas câmaras do

cilindro através do deslocamento do carretel no sentido desejado. A referida servoválvula está representada pela figura 19.

Figura 19: Fotografia da servoválvula pneumática

Fonte: Autoria própria.

As vias representadas na figura 19 pelo número 1, representam aquelas que estão ligadas às câmaras do cilindro e são responsáveis pela passagem do ar para dentro e forma do atuador. A via de número 2 está ligada à pressão de suprimento, enquanto às representadas pelo número 3 são responsáveis por liberar o ar para a atmosfera e possuem em suas extremidades silenciadores, para diminuir o ruido causado pelo ar comprimido.

Ainda acoplado ao sistema pneumático objeto deste estudo, têm-se um manômetro que permite regular a pressão de suprimento de entrada para o sistema e um lubrificardor, responsável pelo tratamento do ar comprimido antes que ele chegue a servoválvula. Estes dois componentes são acoplados, conforme mostrado na figura 20 e compõem a unidade de condicionamento do ar.

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Figura 20: Unidade de condicionamento do ar

Fonte: Autoria própria.

A fim de dar segurança ao funcionamento de todo o equipamento disponibilizado no laboratório, utiliza-se uma fonte de alimentação de tensão contínua da marca HP que permite controlar os sinais máximos que podem ser enviados à válvula a fim de evitar danos aos equipamentos. Para a fonte HP mostrada na figura 21, são reguladas a voltagem máxima de 24v e a corrente máxima de 1a, garantindo assim experimentos seguros e que não correm risco de causar danos aos equipamentos utilizados.

Figura 21: Fonte HP para alimentação da válvula proporcional

Fonte: Autoria própria.

Por fim, apresenta-se através da figura 22 o principal componente deste estudo. O cilindro pneumático de haste simples e dupla ação, foi totalmente desenvolvido pela equipe

do NIMeP do campus Panambi, e tem o objetivo de integrar um mecanismo articulado para compor um dado equipamento florestal. Tal cilindro, têm suas especificações e dimensões detalhadas no capítulo 2, e permite a realização de testes experimentais que servirão como suporte para a validação do modelo matemático utilizado neste estudo.

Figura 22: Cilindro pneumático de haste simples e dupla ação

Fonte: Autoria própria.

Os fabricantes, bem como as principais especificações de todos os equipamentos descritos nesta seção e que compõem o sistema pneumático apresentado neste trabalho, encontram-se descritos na tabela 2.

Tabela 2: Principais componentes da bancada de testes

Componente Fabricante Código/Catálogo Especificações

Servoválvula de Controle Proporcional Festo MPYE-5-1/8 – HF – 010- 5 vias e 3 posições vazão = 700l/min

Transdutores de pressão Festo SDE1-D10-G2-

R18-C-PU-M8

0 a 10 bar

Transdutor de Posição Balluf BTL6-A110-

M0200-A1-S115