Depois das conclusões mencionadas na secção anterior é válido afirmar que o protótipo do SB deve ainda ser sujeito a melhorias, tanto a nível de software como a nível de hardware.
A nível de hardware, a primeira alteração a ser feita deve ser a substituição e implementação do novo CCS sugerido, pois o atual já não responde às necessidades do projeto. Como os motores deixaram de funcionar é necessário perceber o motivo que levou a este acontecimento. Durante a realização deste projeto, suspeitou-se que seria por causa dos do ajuste dos parâmetros dos variadores. Ainda se iniciou o estudo e teste desses parâmetros, descritos no Anexo A, mas mesmo assim não se conseguir solucionar a questão a tempo útil.
Seria também vantajoso trocar os sensores de cargas, não só pelo facto do seu peso e elevadas dimensões, mas também por detetarem uma escala de valores muito superiores ao necessário. Os sensores atuais conseguem detetar forças que ascendem aos 500 N (50 Kg),
73
contudo, neste projeto, não é preciso atingir valores tão elevados visto que a própria DAQ não adquire mais do que 250 N.
Sugere-se ainda a troca das “palas” pois estas são planas e pesadas. O objetivo é optar pelo uso de umas mais leves e ergonómicas que se adaptem mais facilmente à forma natural das mãos.
Tendo em conta as características dos SB existentes atualmente no mercado, pensa-se que seria benéfico acrescentar outros componentes que ajudem a melhorar o desempenho do nadador, tais como: (i) um banco com altura e distância regulável, mas também que fosse rotativo para acompanhar os movimento de rotação do corpo durante o nado; (ii) um suporte para a cabeça e outro para os pés para que estes estivesse sempre estáveis; e ainda (iii) um Halo Trainer para obrigar a executar corretamente a elevação do cotovelo e respetiva abertura de braçada.
Já a nível de software, surgiu outra solução viável para o treino isocinético. Esta passa pelo controlo direto dos motores utilizando o compilador IPOplus disponibilizado no software da marca SEW-MOVIDRIVE. Esta opção permite estabelecer um setpoint da velocidade de rotação diretamente aos motores e é controlada com variáveis internas específicas (por exemplo a variável H524) para a implementação de um controlador PID.
Após implementar todas estas sugestões, o SB está apto para ser usado noutro tipo de aplicações e funcionalidades. Por exemplo, como já foi mencionado, o treino isocinético fornece uma resistência proporcional à força aplicada em cada ângulo do movimento, ou seja, a força aplicada varia ao longo dos vários ângulos do movimento da braçada.
Como tal, seria interessante implementar um perfil de treino que permita obter informações acerca da força aplicada em todos os ângulos do movimento, ou até avaliar se as várias fases da braçada estão a ser realizadas corretamente. Como por exemplo, se a abertura da braçada é feita corretamente ou até mesmo se a forma ‘S’ está a ser executada.
Esta hipótese podia ser posta em prática caso de se associar um novo sensor, como por exemplo a Kinect da Xbox 360. Desta forma, poder-se-ia usar o SB num exergame pois estes estão a ganhar um grande espaço no mercado devido ao seu baixo custo [83].
75
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81
Anexo A
Programação e configuração dos
variadores SEW-EURODRIVE
Figura A.1 - Código implementado para definir o sentido de rotação dos motores.
83
Tabela A.1 - Parâmetros estabelecidos para o funcionamento dos motores.
Parâmetro Nome Valor Default Proposto Valor Definição/Observações
SP/
RA
MPA
S
100 SetPoint Selection UNIPOL/FIX.SETPT UNIPOL/FIX.SETPT O SP é fornecido pelas entradas analógicas (AI1/AI2).
101 Control Signal Source TERMINALS TERMINALS Controlo fornecido através das entradas Binárias (DO00-DO03). 110 AI1 Scaling 1 1
Característica do declive do SP. Quando o P110= 1 e a entrada é +- 10 volts o SP é definido como +- 3000 rpm
112 AI1 operation mode Ref. N-Max Ref. N-Max
Referência de entrada Nmax (P302/312). A característica pode ser adaptada com AI1
scaling (P110)
113 AI1 voltage Offset 0 0
Não têm qualquer efeito no P112. 114 AI1 Speed offset 0 0
115 Filter SetPoint [ms] 5 10 Filtro do SP. Quanto mais alto foi o valor do filtro, menor será a variação do step
response.
120 AI2 Operation mode No Function No Function Apenas se usa a entrada analógica AI1. 130/140 Ramp t11 UP CW 2 0.3
Rampas de aceleração. Têm efeito quando o SP de velocidade é alterado.
131/141 Ramp t11 Down Cw 2 0.3
132/142 Ramp t11 up CCW 2 0.3
133/143 Ramp t11 down CCW 2 0.3
134/144 Ramp t12 UP=DOWN 2 10
135/145 S Patern t12 0 3 Garante uma aceleração mais suave do motor.
136/146 Stop ramp t13 2 2 A rampa de Stop é ativada quando se remove o sinal ENABLE da Entrada. 137/147 Emergency ramp * 2 2 A rampa de emergência é ativada por defeito (P83_).
138 Ramp Limit VFC YES = 1 YES = 1 Se o limite da rampa for menos de 100 ms este é ignorado. P303/313 deixam de ser eficazes.
150 Ramp t3 IP 20 20 151 Ramp t3 DOWN 20 20
152 Save last Setpoint OFF OFF P152=OFF, significa usa os valores estabelecidos por P301/P311.
160/170 internal setpoint n11/n21 150 - Os SP internos são ativos quando, colocamos na entrada DI04 e DI05. (Estas portas não são usadas neste projeto). 161/171 internal setpoint n12/n22 750 - 162/172 internal setpoint n13/n23 1500 - Co n tro lad or d e vel oc id ad e 200 Speed * 2 2 O controlador de velocidade é um controlador PI e P200 é o parâmetro P do controlador. (O controlador só está ativo quando esta no modo "CFC & M-Control" e quando o limite da velocidade esta ativo (P7_)).
201 Time constant n-Control * 10 10 Este parâmetro é o tempo de integração Ti) do controlador de velocidade.
202 Gain Accel. feedForward * 0 0
Fator do ganho de aceleração feedfoward. Este parâmetro influencia a resposta de controlo do controlador de velocidade.
203 Feedforward * 0 0 feedforward.
204 Filter Speed Actual Value * 0 0 Filtro de tempo constante do valor de velocidade atual.
205 Load FeedForward CFC 0 0 Este parâmetro determina o valor inicial do SP do binário no estado ENABLE.
206 Sample Time n-control 1 ms = 0 1 ms = 0,5 0,5 s melhora o controlo de velocidade em unidades dinâmicas com um baixo momento de inércia inerente.
207 Load feedforward VFC 0 0
210 P gain hold Controller * 2 0,5
Este parâmetro corresponde ao ganho proporcional da posição do controlador e só está ativo quando a função HOLD CONTROL é ativada.
220 P Gain 10 -
Disable
221 Master gear ratio factor 1 -
222 slave gear ration factor 1 -
223 Mode selection 1 - 224 slave counter 10 - 225 offset 1 10 - 226 offset 2 10 - 227 offset 3 10 - 228 feedfoward filter 0 - 230 Synchronous encoder OFF - 231 Factor slave encoder 1 - 232 Factor slave sync encoder 1 - 240 Synchronisation speed 1500 - 241 Synchronisation ramp 2 0
Este parâmetro especifica o valor da rampa de aceleração para sincronizar a
velocidade.
Mo
to
r
300/310 Start/stop speed ½ [rpm] 60 0
Apenas utilizada no modo VFC. Esta entrada define o menor valor de
velocidade que o variador envia ao motor, quando está ENABLE. A transição para a velocidade determinada no SP é feita utilizando a rampa de aceleração ativa. 301/311 Minimum speed ½ * 60 15 Define o valor mínimo de velocidade, mesmo quando o SP é 0. (O valor mínimo é
de 15 rpm).
302/312 Maximum speed ½ * 1500 1500 Define o valor máximo e não pode ser excedido pelo valor do SP.
303/313 Current Limit ½ * 150 150 Refere-se a corrente aparente. Protege o motor. Não são eficazes se o P138 não estiver YES.
304 Torque Limit ½ * 0 68
Apenas ativo quando o motor esta no modo
CFC e SERVO. O limite de corrente entra
em vigor se P303<P304.
320/330 Automatic Adjustment ½ ON ON Modo VFC. O motor não é calibrado se tiver a 0FF e o (P323/P333) <100 ms. 321/331 Boost ½ 0 0 É recomendado pela SEW para não alterar este parâmetro.
85
322/332 IXR Compensation ½ * 0 0
Não se deve alterar este parâmetro. O valor é colocado automaticamente quando (P320/P330) = ON.
323/333 premagnetizing time ½ * 0.1 0,204
Este parâmetro serve para estabelecer um alto binário e fá-lo quando o variador está
ENABLE.
324/334 slip compensation 1/2 0 0,1 Este parâmetro serve aumentar a precisão da velocidade do motor.
340/342 Motor protection 1/2 OFF OFF Este parâmetro é usado apenas no Modo VFC. 341/343 Cooling type 1/2 FAN-COOLED FAN-COOLED
350/351 Change directiom of rotation 1/2 OFF OFF
Si n ai s d e Ref erê n ci a
400 speed reference value 1500 1500 401 hysterisis 100 100 402 Delay time 1 1 403 Signal = "1" if n<nref n<nref 410 window center 1500 1500 411 Range width 0 0 412 Delay Time 1 1 413 Signal = "1" if INSIDE INSIDE 420 Hysteresis 100 100 421 Delay Time 1 1 422 Signal = "1" if n = n setpt n = n setpt 430 Current reference value 100 100 431 Hysteresis 5 5 432 Delay time 1 1 433 Signal = "1" if I<I ref I<I ref 440 Hysterisis 5 5
441 Delay time 1 1 442 Signal = "1" if I<Imax I<Imax
Mo n it or iz aç ão d e F u n çõ es 500/502 Speed monitoring ½ mot ®EN.MOD E mot ®EN.MOD E
A velocidade pretendida pelo valor de referência só pode ser alcançada se houver valor de binário suficiente disponível para atender à solicitação de carga. Se o limite de corrente definido é atingido, o
MOVIDRIVE assume que o bionário atingiu o limite máximo e a velocidade desejada não pode alcançada. A monitorização da velocidade é acionada se esta situação persistir durante o período especificado no P501/P503.
501/503 Delay Time ½ 1 1
O limite de corrente definido pode ser alcançado durante os procedimentos de aceleração e desaceleração ou quando ocorrem picos de carga.
504 Encoder monitoring motor OFF OFF Tem de estar a OFF por questões de segurança. 510 Positioning tol. Slave 25 -
Disable
511 Prewarning lag error 50 -
signal
514 Counter LED display 100 -
515 Delay in-position signal 10 -
520 Mains OFF response time 0 0 521 Mains OFF response CONTROL. INHIBIT CONTROL. INHIBIT 600 Binary input DI01 CW/STOP CW/STOP 601 Binary input DI02 CCW/STOP CCW/STOP 602 Binary input DI03 RAP.STOP ENABLE/ RAP.STOP ENABLE/ 603 Binary input DI04 n11/n21 n11/n22 604 Binary input DI05 n12/n22 n12/n23 608 Binary input DI00 CONTROL. INHIBIT CONTROL. INHIBIT 610-617 Binary input DI10 -DI17 NO FUNCTION NO FUNCTION 620 Binary output DO01 READY OUTPUT IPOS 621 Binary output DO02 /FAULT FUNCTION NO 628 Binary output DO00 RELEASED BRAKE NO FUNCTION 630-637 Binary output DO10 - DO17 NO FUNCTION NO FUNCTION 640 Analog output AO1 ACTUAL SPEED ACTUAL SPEED 641/644 Scaling AO1/AO2 1 -
642 /645 Operating mode AO1/ A02 10V 4.. 20mA Modo de operação das saídas analógicas. Estas deve tem uma corrente variável entre 4 a 20 mA.
643 Analog output AO2 OUTP.CURRENT - Não se usa esta saída analógica.
F u n çõ e s d e Co n tro lo
700/701 Operating mode 1 VFC 1/2 CONTROL CFC & M-
Este parâmetro permite que o binário do motor assíncrono seja controlado