Prática 05

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  • 5/23/2018 Prtica 05

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    UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOSCCET

    Dept : Engenharia EltricaData de Realizao: 04/06/2014Data de Entrega : 11/06/2014

    Interfaceamento de Sistemas

    Prof.Roberto Santos Inoue

    Relatrio N :05Nome da Prtica :Aferio de Velocidade pelo Encoder emQuadratura

    Nome RA

    Bruna Souza Moraes 411906Guilherme Cunha Yuki 348724

    Helder Eiki Oshiro 383821

    Leticia Oliveira de Deus 411949

    Vitor Izumino Sgrignoli 383791

    So Carlos

    2014

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    2Interfaceamento de Sistemas

    Sumrio

    1. INTRODUO........................................................................................................................... 3

    2. MATERIAL.................................................................................................................................. 4

    3. PROCEDIMENTO......................................................................................................................... 4

    4. RESULTADOS.............................................................................................................................. 4

    4.1 Estudo do Encoderem Quadratura..................................................................................... 4

    4.2 Clculo da Velocidade Angular a partir do Perodo.......................................................... 6

    4.3 Clculo da Velocidade Angular Utilizando uma Base de Tempo fixa............................ 7

    5. PS-LABORATRIO................................................................................................................... 8

    Exerccio 1...................................................................................................................................... 8

    Pela frmula:.................................................................................................................................... 15

    6. CONCLUSO.............................................................................................................................. 17

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    1. INTRODUO

    Os encoders so dispositivos eletromecnicos que podem medir movimento ou posio. Amaioria utiliza sensores pticos para fornecer sinais eltricos no formato de trens depulsos que podem, por sua vez, ser traduzidos em movimento, direo ou posio.Fatores que afetam a aquisio de dados:

    Nmero de pulsos por revoluo do eixo (PPR)

    Simetria dos pulsos

    Existem quatro tipos de encoders: os simples, os incrementais, os de quadratura e osencoders absolutos.

    Os encoders incrementais e de quadratura identificam e contam pulsos eltricos alm dereconhecer o sentido do movimento que gerou estes pulsos. Por exemplo, se uma rodagirar, o encoderreconhecer que a roda girou, o quanto ela girou e emqual sentido ela girou. A nica diferena entre o encoder incremental e o encoder dequadratura que a cada pulso que o incremental reconhece, o de quadratura reconhecedois, o que duplica sua leitura e, consequentemente, duplica sua preciso.

    Figura 1 Componentes de um encoderptico

    Utilizando-se dois canais de leitura A e B, defasados 90 entre si, possvel determinar osentido de rotao analisando se subida do clock A (ou descida) o canal B estiver em alta

    (ou em baixa).

    Figura 2 Canais de leitura A e B

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    4Interfaceamento de Sistemas

    2. MATERIAL Fonte de alimentao varivel Multmetro digital Osciloscpio D=digital Kit de motor DC + enconder em quadratura Kit de tacmetro digital Cabos para conexo entre os kits didticos

    3. PROCEDIMENTOo Aciona-se diretamente o Motor DC com a fonte de alimentao ajustvel com tenso de

    12V.

    o Realiza-se a leitura do Canal A do encoder.

    o Registra-se as formas de onda do Canal A e Canal B doencodersimultaneamente.

    o Inverte-se a polaridade da tenso aplicada na tenso e registra-se as formas de onda do

    Canal A e Canal B simultaneamente.

    o Registra-se o sinal do canal Z do encoder.

    4. RESULTADOS

    4.1 Estudo do Encoderem Quadratura

    Para uma alimentao de 12V no motor, a forma de onda obtida no canal A doencoderest na figura abaixo:

    Figura 3 Sada do canal A do encoder para alimentao de 12V do motor.

    observvel que a tenso de pico so os 12V da alimentao do motor.Tambm foi ligado e mensurado o canal B do encodercom o outro par de pontas

    de prova do osciloscpio.

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    Figura 4 Sada do canal A e B do encoder para alimentao de 12V do motor.

    possvel notar que ambos os canais apresentam sadas de mesma amplitude efrequncia, porm defasados em cerca de 100. O esperado era uma defasagem prximade 90, porm o resultado medidos pelo osciloscpio apresenta uma pequena margem deerro, tambm possui o erro do encodere outros dos efeitos fsicos envolvidos. Com essasconsideraes, o resultado obtido foi bem satisfatrio.

    Em seguida foi invertida a alimentao do motor, porm mantida a mesma tensode 12V. Foram apenas invertidos os fios de ligao do motor com a fonte.

    Figura 5 Sada do canal A e B do encoder para alimentao invertida de 12V do motor.

    Apesar do motor ter invertido seu sentido de rotao, como esperado a defasagemmanteve-se prxima de 100, prxima a 90, porm a ordem dos sinais se inverteram.

    E tambm foi registrada a sada do canal Z do encoder.

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    Figura 6 Sada do canal Z do encoder para alimentao invertida de 12V do motor.

    O Canal Z pulsa a cada volta completa. Com a alimentao em 12V, a frequnciaregistrada foi de 20,79Hz.Isto equivale a1217 RPM.

    4.2 Clculo da Velocidade Angular a partir do Perodo

    A partir das medies feitas no osciloscpio, para os diferentes valores de tenso,

    foram preenchidos os dados da tabela 1.

    ()

    ()

    ()Tac.

    Digital()

    (/)

    (/)

    5 127,30 7,85 k 818 7,85 42,32 47110 58,36 17,14 k 1940 17,14 107,69 102815 38,16 26,21 k 2685 26,21 164,68 157320 28,17 35,50 k 3630 35,50 223,05 213024 23,30 42,92 k 4380 42,92 269,67 2575

    Tabela 1 Tenso no motor e medio da velocidade angular.

    Pelo datasheet do encodera resoluo dele de =1000. Temos tambm que operodo do pulso do sinal e f a frequncia do sinal. Assim para o clculo das velocidadesangulares foram utilizadas as frmulas a seguir.

    O , nmero de pulsos definido pela equao:

    = Considerando = , a frequncia do sinal sendo a frequncia do canal A. Para

    em Hertz:

    () =

    =

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    Para em radianos por segundos:(/) = 2 =

    2

    Para em rotaes por minuto:(/) = 60 =

    60

    4.3 Clculo da Velocidade Angular Utilizando uma Base de Tempo fixa

    Escala(s/div)

    Janela(s)

    Pulsos()

    (/)(/)

    100 1 m 21 21 131,95 1260

    50 500 11 22 138,23 1320

    25 250 6 24 150,80 1440

    10 100 2 20 125,66 12005 50 1 20 125,66 1200

    Tabela 2 Medidas de velocidade angular com diferentes escalas de tempo fixas.

    Para os clculos foram utilizadas novamente as frmulas, considerando o comoo nmero de pulsos contados no intervalo de janela definido e a janela definida.

    Para em Hertz:

    () =

    Para em radianos por segundos:(/) = 2

    Para em rotaes por minuto:(/) = 60

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    5. PS-LABORATRIO

    Exerccio 1

    Considere um motor DC cuja a velocidade angular de operao de no mximo

    = 3000 RPM. O encoder acoplado em seu eixo apresenta uma resoluo R= 360pulsos por revoluo. Um contador de 8 bits e sensvel a borda de descida foi conectado

    a um dos canais do encoder para aferio de velocidade. Diante dessas informaes,

    desenvolva as seguintes tarefas:

    1. Determinar o nmero mximo de contagem do contador;

    O nmero mximo de contagem do contador obtido pela frmula:

    = 2 1 Com v sendo o nmero de bits do contador, logo o nmero mximo de contagem

    do contador :

    = 2 1 = 255

    2. Calcule o tempo mximo de amostragem para mensurar a velocidade do motor

    DC;

    O tempo mximo de amostragem pode ser encontrado pela frmula:

    = 2(2 1)

    Substituindo os valores dados de resoluo, no caso = R = 360pulsos/revoluo, velocidade angular de operao mxima e nmero de bits do contador:

    = 2(2 1)

    3603000 260= 22552 6 3000 =

    25518000

    =14,2

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    3. Trace o grfico da relao entre a velocidade mxima mensurvel por tempo deamostragem ( ), considerando-se o regi