ESCOLA DE ENGEHARIA DE SÃO CARLOS - USP KELEN CRISTIANE TEIXEIRA VIVALDINI MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA MATERIAL COMPLEMENTAR

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1 ESCOLA DE ENGEHARIA DE SÃO CARLOS - USP KELEN CRISTIANE TEIXEIRA VIVALDINI MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA MATERIAL COMPLEMENTAR SÃO CARLOS 2009

2 LISTA DE FIGURAS FIGURA 01: Motor de corrente contínua...4 FIGURA 02: Motor CC com dois pólos, partes internas....5 FIGURA 03: Tensão em função da corrente para um motor CC...6 FIGURA 04: Tensão em função da velocidade de um motor CC...6 FIGURA 05: Resposta desigual aos controles lineares....7 FIGURA 06: Entradas de controle...7 FIGURA 07: Controle bidirecional do motor CC...8

3 SUMÁRIO 1. MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA CIRCUITO INTEGRADO L REFERÊNCIA... 9 ANEXO 1 L

4 1. MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA O motor de corrente contínua (CC) é um dispositivo eletromecânico com características bastante lineares (Figura 01), cuja potência depende da tensão que é aplicada e da intensidade da corrente que circula através dele. Para o funcionamento do motor CC, basta alimentá-lo com uma tensão contínua (DC) nominal gerando um campo magnético interno, o qual é responsável pelo giro do rotor, ao inverter a polaridade de alimentação, o motor inverte o sentido de rotação. O motor CC é composto por: rotor (armadura), estator, coletor, escovas e terminais. O rotor é formado por um conjunto de bobinas e por um dispositivo comutador e o estator inclui o imã permanente e as escovas (Figura 2). FIGURA 01: Motor de corrente contínua[1]

5 FIGURA 02: Motor CC com dois pólos, partes internas.[1] Para variar a velocidade de um motor CC, é necessário alterar a tensão média aplicada, especificamente na armadura do motor. Quando a corrente passa pela armadura fornece um campo magnético estabelecidos pelos imãs, produzindo um torque no rotor (equação (1)). T ( t) = K. I ( t) (1) a onde T é o torque do motor, I a é a corrente instantânea na armadura do motor e K é a constante de torque do motor [2]. O torque do motor varia proporcionalmente com a corrente aplicada em sua armadura, desta forma aumentando a corrente, aumentará o torque. A velocidade do motor será maior se o coeficiente de atrito for menor. Considerando um motor com velocidade constante, a relação entre a velocidade e o torque é representada pela equação (2) T ( t) ω = (2) f onde ω é a velocidade angular do motor (rad/s) e f é o coeficiente de atrito. Substituindo a equação (1) em (2) e considerando que a corrente da armadura do motor é a sua tensão dividida pela resistência, obtém-se a velocidade: K. I a ( t) ω = (3) f

6 Adicionando-se uma carga ao motor, a potência consumida aumenta linearmente em função da tensão, juntamente com a corrente e a velocidade de rotação, conforme mostra a Figura 3. FIGURA 03: Tensão em função da corrente para um motor CC.[6] Uma das maneiras de se controlar a velocidade do motor CC, é variar a corrente que flui através dele por meio de um dispositivo externo, por exemplo, um potenciômetro, onde se varia linearmente a corrente ou tensão aplicada numa carga. O motor CC tem uma inércia característica que o impede de responder a tensões muito baixas, portanto, não tendo torque suficiente para iniciar a rotação, permanece imóvel (Figura 4). Isto faz com que o acionamento tenha uma resposta desigual em sua faixa de operação, não obtendo um controle preciso em baixas rotações (Figura 05). FIGURA 04: Tensão em função da velocidade de um motor CC.[6]

7 FIGURA 05: Resposta desigual aos controles lineares.[6] Para solucionar este problema pode-se utilizar uma técnica que, ao invés de controlar a corrente forma constante, varie a intensidade média da corrente no motor, alimentando-o com pulsos e controlando a duração da parte em alta dos mesmos, esta técnica é conhecida com PWM (Power Width Modulation - Modulação por Largura de Pulso). [3] 1.1. CIRCUITO INTEGRADO L293 O circuito integrado L293 (Figura 06 - ANEXO 1) contém 4 (quatro) drivers internos que permitem controlar até quatro motores CC em um único sentido, dois motores nos dois sentidos (horário e anti-horário) ou ainda um motor de passo unipolar. FIGURA 06: Entradas de controle As portas drivers deste CI trabalham com tensões de até 36 V e corrente máxima de 600 ma por porta. A excitação desta porta é feita com nível TTL (5 V), o que garante a compatibilidade com os microcontroladores. Como observado na Figura 07, o CI L293 pode ser dividido em duas partes independentes, quanto ao seu acionamento, e quanto a sua alimentação. A alimentação

8 em Vcc1 e Vcc2 pode variar de 5V a 36 V controlando dois motores com níveis de tensões diferentes. Este circuito torna bastante compacto o circuito de acionamento, pois não necessita a utilização de transistores, necessitando apenas de diodos externos de proteção, sendo um circuito integrado com aplicação específica em controle de motores. FIGURA 07: Controle bidirecional do motor CC Trabalhando as entradas Y (Pinos 3 e 6 Motor 1 e 11 e 14 Motor 2) para as ligações dos motores e as entradas A (Pinos 7 e 10 - acionamento dos motores e, 2 e 15 sentido de inversão dos motores) conectadas nos pinos da porta paralela. Os pinos utilizados para inversão dos motores são alimentados pelos pinos da porta paralela. TABELA 01 - Descrição do acionamento dos motores[6] 1,2EN / 3,4 EN 1A / 3A 2A /4A FUNÇÃO 5V 0V 5V Gira para direita 0V 5V 0V Gira para a esquerda H L L Motor parado 5V 5V 5V Motor parado 0V X X Motor parado

9 REFERÊNCIA [1] Disponível em: < Acesso em: 25 jun [2] OLIVEIRA, Vilma; A. AGUIAR, Manoel L.; VARGAS, Jerson B. Sistemas de Controle: Aulas de Laboratório. EESC USP, São Carlos - SP, 2005 [3] MEHL, Ewaldo L. M. Os robôs que jogam Futebol. Mecatrônica Fácil,São Paulo, n. 6, set [4] BRAGA, Newton. Eletrônica Básica para Mecatrônica. 1. ed. São Paulo: Editora Saber, [5] MARQUEZ, Daniel Q.Controle de um motor DC pelo PWM do PIC. Mecatrônica Fácil São Paulo, n. 33, mar./abr [6] TEIXEIRA, K. C. (2007) Implementação de um robô móvel. (Trabalho de conclusão de curso) -UNORP. São José do Rio Preto, São Paulo. [7] Labcenter Eletronics Realese Proteus 6.7 SP3 with Advanced Simulation.

10 ANEXO 1 L293

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