Para a realizac¸˜ao dos testes foi necess´ario desenvolver uma estrutura para o posiciona- mento do sensor dentro da bobina. Esta estrutura (mesa) foi constru´ıda totalmente em madeira e sem a presenc¸a de materiais ferro-magn´eticos. A mesa foi cuidadosamente posicionada no interior da bobina de forma a melhor alinhar as coordenadas entre am- bos. A Fig. 6.1 mostra a mesa j´a alinhada com a bobina de Helmholtz e com o sensor posicionado na origem do sistema.
A mesa constru´ıda possui altura fixa, ou seja, os testes e resultados apresentados na sequˆencia deste trabalho sempre mant´em o sensor fixo e no centro em relac¸˜ao a um
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Figura 6.1: Posicionamento do sensor fluxgate dentro da bobina utilizando da mesa constru´ıda para alinhamento e marcac¸˜ao dos passos para a movimentac¸˜ao do sensor.
Ligação com Power Supply Unit do sensor Fontes Agilent E3634A ou Driver da Bobina Magnetômetro FGM3D/250 Mesa para Alinhamento
x
y
z
Fonte: O autor (2016).dos eixos, neste caso o eixo y do sistema. Nos eixos restantes ´e poss´ıvel movimentar o sensor de acordo com a limitac¸˜ao f´ısica devido ao formato da mesa, que possui canaletas para manter o sensor alinhado com a bobina.
Estas canaletas foram constru´ıdas na direc¸˜ao do eixo z, portanto, o deslocamento do sensor ´e livre ao longo deste eixo e limitado no eixo x que est´a perpendicular a direc¸˜ao das canaletas. No eixo z, foram feitas 26 marcac¸˜oes a cada 0, 5 cm para cada um dos lados a partir do centro, totalizando uma reta de 26 cm de aresta neste eixo.
J´a no eixo x s˜ao 11 canaletas dispon´ıveis para o posicionamento do sensor. Como a central est´a alinhada com a origem, ´e poss´ıvel deslocar o sensor cinco canaletas para cada lado. O passo do deslocamento no eixo x ´e de 3, 5 cm, limitado pela distˆancia entre canaletas. Assim, ´e poss´ıvel posicionar o sensor ±17,5 cm na direc¸˜ao x, com o valor de passo explicado.
Esta mesa proporciona ent˜ao o posicionamento do sensor em 53 × 11 pontos dis- tintos, o que torna poss´ıvel analisar as medic¸˜oes do sensor FGM3D em uma ´area de 26×35 cm ao longo dos eixos x e z e mantendo o sensor fixo no plano y = 0. Portanto, a an´alise da uniformidade ser´a feita sobre este plano.
De forma a facilitar os testes, os eixos do sistema da bobina foram definidos para que as direc¸˜oes fossem iguais a do sensor fluxgate. Assim o eixo onde o sensor est´a fixo no plano equivale ao eixo y (enrolamento interno), o eixo x equivale a movimentac¸˜ao
6.2 Metologia do Teste de Uniformidade 97
das 11 canaletas dada pelo enrolamento intermedi´ario e o eixo z equivale a coordenada onde o sensor pode ser movimentado com passo de 0, 5 cm, cujo campo ´e controlado pelo enrolamento mais externo.
Esta distribuic¸˜ao de pontos ´e utilizada somente nos testes da sec¸˜ao 6.3. As an´alises feitas nas sec¸˜oes restantes, da validac¸˜ao com o sistema dSPACE, mantiveram sempre o sensor posicionado na origem da bobina (x = y = z = 0 cm).
6.2.1
Montagem Experimental e Objetivos
O teste de uniformidade fez uso somente de equipamentos comerciais com o intuito de caracterizar a bobina sem a dependˆencia de sistemas eletrˆonicos adicionais e com comportamento n˜ao conhecido. Al´em do sensor da empresa Sensys, a montagem ex- perimental fez uso dos seguintes equipamentos: trˆes fontes Agilent E3634A, progra- madas como fonte de corrente; um mult´ımetro Agilent 3458A de 8 d´ıgitos e meio para a leitura do sensor FGM3D no eixo y (eixo cuja uniformidade foi analisada); dois mult´ımetros U1252A Agilent de 4 d´ıgitos e meio; software Labview para configurac¸˜ao e controle do mult´ımetro Agilent 3458A. A Fig. 6.2 descreve a montagem e como os equipamentos s˜ao conectados entre si.
Figura 6.2: Diagrama da montagem experimental para validac¸˜ao e limites t´ecnicos da bobina de Helmholtz utilizada na plataforma HiL.
Magnetômetro FGM3D/250 e
Power Supply Unit
3x Fontes Agilent E3634A
Modo: Fonte Corrente
Labview – Virtual Instrument
Multímetro Agilent 3458A
Modo: 6 dígitos e meio
Bobina de Helmholtz 2x Multímetros U1252A 4 dígitos e meio Fonte: O autor (2016).
Os equipamentos foram posicionados o mais distante poss´ıvel da bobina para que o pr´oprio funcionamento destes n˜ao causasse interferˆencia no campo magn´etico. A Fig. 6.3 mostra o sistema na bancada que se conecta a bobina e ao sistema de alinhamento da Fig. 6.1. Cada uma das fontes E3634A foram conectadas diretamente aos terminais da bobina, uma para cada par. A aquisic¸˜ao dos mult´ımetros U1252A, conectados aos
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eixos x e z do sensor foram feitas manualmente. J´a para o mult´ımetro 3458A, as medic¸˜oes foram feitas atrav´es da interface GPIB do mesmo. Um instrumento virtual (VI) em LabView foi elaborado para automatizar e colher os dados do mult´ımetro.
O VI elaborado possibilita que o usu´ario defina o n´umero de aquisic¸˜oes em sequˆen- cia a serem feitas pelo mult´ımetro, o intervalo de tempo entre cada uma, e tamb´em salva automaticamente os dados ap´os o t´ermino destas leituras. Esta etapa visa facilitar o processo para que n˜ao haja a necessidade de registrar manualmente as leituras do mult´ımetro enquanto o sensor ´e deslocado ao longo dos eixos x e z.
Figura 6.3: Equipamentos e bancada para a conex˜ao com o esquema da Fig. 6.1 para o desenvolvimento do teste mostrado no diagrama da Fig. 6.2.
Fonte: O autor (2016).
A partir desta configurac¸˜ao foram executados dois ensaios distintos. O primeiro com o objetivo de analisar a uniformidade para variac¸˜oes do sensor apenas em uma coordenada. Posteriormente as medidas foram feitas considerando o deslocamento em duas coordenadas, para averiguar a uniformidade em uma ´area.
Metodologias e etapas adicionais espec´ıficas de cada ensaio s˜ao apresentadas em conjunto com os resultados.