FUNDAMENTOS DA REALIMENTAÇÃO ELETRÔNICA

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1 UNIVRSIDAD TCNOLÓGICA FDRAL DO PARANÁ DPARTAMNTO ACADÊMICO D LTROTÉCNICA LTRÔNICA 2 - T7BC Prof.ª lisabete Nakoneczny Moraes FUNDAMNTOS DA RALIMNTAÇÃO LTRÔNICA Curitiba, 16 de agosto de MALHA ABRTA X MALHA FCHADA RSPOSTA DSJADA DISPOSITIVO D ATUAÇÃO PROCSSO SAÍDA MALHA ABRTA RSPOSTA DSJADA COMPARAÇÃO CONTROLADOR PROCSSO SAÍDA MDIÇÃO 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 2 1

2 SISTMA CONTROL ANTNA Potenciômetro Antena Potenciômetro Ângulo de azimute de entrada desejado Ângulo de azimute de saída Ângulo de azimute de entrada desejado Ângulo de azimute de saída a) Conceito do sistema CRÉDITOS: NIS, Norman S.. ngenharia de sistemas de controle. LTC, 2000, 3ª ed. Amplificador diferencial e amplificador de potência Motor Transdutor b) strutura mecânica e elétrica do sistema 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 3 DIAGRAMA M BLOCOS FUNCIONAL CRÉDITOS: NIS, Norman S.. ngenharia de sistemas de controle. LTC, 2000, 3ª ed. 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 4 2

3 FUNDAMNTOS DA RALIMNTAÇÃO Segundo Aguirre (2007, p.7): Controle: ramo do conhecimento que estuda maneiras sistemáticas de descrever e de sintetizar ações tais que esses sistemas se comportem de maneira previamente determinada. Automação: estuda maneiras de implementar e de realizar ações para tornar um sistema ou processo automático, sendo que tais ações podem, ou não, ter tido sua origem na área de controle. AGUIRR, Luis Antonio et al. (d.). nciclopédia de automática: controle e automação. Vol II. Blucher, Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 5 FUNDAMNTOS DA RALIMNTAÇÃO Sistemas Dinâmicos x Sistemas státicos: Um sistema é chamado estático se sua saída pode ser calculada como uma função de sua entrada atual. Um sistema dinâmico, por outro lado possui memória: a saída é uma função das entradas atuais como também das passadas (FRNANDS, GUTMAN e MHL). Instabilidade: característica do controle dinâmico onde o perigo maior está associada ao crescimento ilimitado dos sinais (AGUIRR, 2007, p. 11) FRNANDS, José M; MHL, waldo Luiz de M. e GUTMAN, Per-Olof. Sistemas de controle realimentados. Apostila UFPR Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 6 3

4 CONTROLADOR Desenvolvimento do controle automático segundo BNNTT: arly control : até 1900 Pre-classical period : Classical period : Modern control : após 1955 CLÁSSICA: principais técnicas de controle -On-off -Proporcional-Integral-Derivativo (PID) MODRNO: principais técnicas de controle -Multivariável -Preditivo -Ótimo -Adaptativo -Robusto -Inteligente -Não-linear Sugestão de leitura: BNNTT, Stuart. A brief history of automatic control. I Control Systems Magazine, v. 16, n. 3, p , Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 7 TÉCNICA PID: proporcional-integral-derivativa d( t) MV( t) Kp. ( t) Ki ( t) dt Kd. dt MV=variável manipulada variável sobre a qual o Sensor: detecta uma variável física de interesse. controlador atua para controlar o processo. x. posição de Transdutor: transforma a variável física de interesse uma válvula, tensão aplicada em uma Raquecimento. em outra que seja mensurável. (t)= erro. Diferença entre a resposta desejada e a saída. x.: sinal de temperatura em um sinal elétrico Kp= ganho proporcional Ki= ganho integral Kd= ganho derivativo 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 8 4

5 CONSTITUIÇÃO D UM CONTROLADOR P PV variável de processo. Variável que é controlada no processo, como temperatura, pressão e umidade. SP setpoint. Valor desejado da variável de processo. É a referência. Créditos: 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 9 CONSTITUIÇÃO D UM CONTROLADOR PID 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 10 5

6 CARACTRÍSTICAS LÉTRICAS MODLO LÉTRICO Av=ganho s=tensão de entrada quação Fundamental: V A ( V V ) O d Onde: Ad é o ganho diferencial em malha aberta, V+: tensão no terminal não inversor V- :tensão no terminal inversor. CARACTRÍSTICAS LÉTRICAS IDAL RAL (741) *Ganho em Malha aberta (A) (sem realimentação). *Impedância de entrada (Zin) *Impedância da saída (Zout) *Largura de faixa de freqüência (PGL) *Tensão de saída (Vout) - *Corrente de entrada infinito infinita zero infinito Nula 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 11 Nula a Mohms 75 ohms 1M nula, com ajuste de off-set nanoa, picoa LIMITS DO SINAL D SAÍDA: Vout A corrente fornecida pelo terminal de saída é geralmente menor que 10mA (consulta à folha de especificação para este valor). A tensão de saída (Vo) é sempre menor que a de alimentação, diferindo desta por um valor V de 0,7V até 2V, que indica as quedas de tensão internas do AmpOp. O limite superior é denominado de tensão de saturação positiva e o inferior tensão de saturação negativa. Output Swing é a excursão do sinal entre a saturação positiva e negativa. Obs: ssa excursão não deve ser superior ao valor da tensão de alimentação do AO +Vsat -Vsat +Vsat= +Vcc - V Máxima excursão do sinal de saída - V (0,7 a 2V) -Vsat= -Vcc - V t x: Vcc= 12V Vomax= 12 - V +Vsat= entre +11,3 e 10V - Vsat= entre -11,3 e -10V 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 12 6

7 MODLO DO AMPLIFICADOR COM A FONT CARGA V V V R F R R F 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 13 DIAGRAMA M BLOCOS SIMPLIFICADO Understanding Operational Amplifier Specifications White paper SLOA Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 14 7

8 Suposição: Q1=Q2 Vi1=Vi2=0V AMPLIFICADOR DIFRNCIAL SIMÉTRICO stágio de ntrada VB1 PAR DIFRNCAL VB2 I I I V B1 B 2 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 15 I C C V VB VT S. e C1 C 2 IC. I 1 2 C1 mas 1 IC 2 VCC VB I R 1 2 Como I V 1 2 B VCC 1 2 V R CC V R CC STÁGIO PUSH-PULL il1 il2 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 16 8

9 MODOS D OPRAÇÃO A-Sem realimentação: Denominado também de operação em malha aberta ou laço aberto e o ganho (ALA) do Amp-op é estipulado pelo fabricante, onde não se tem o controle sobre o ganho. ste tipo de operação é útil em circuitos comparadores. B-Com realimentação em malha fechada: Uma amostra do sinal de saída é retornada para o circuito com a intenção de controle. O ganho de tensão é controlado. Realimentação Positiva o retorno do sinal contribui ou aumenta o efeito da tensão da entrada. Realimentação Negativa o retorno do sinal tem fase que se opõem ao efeito do sinal da entrada. R2= Rfeedback 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 17 AMP OP SM RALIMNTAÇÃO: COMPARADOR D TNSÃO a) Vref=0V a) Vref=0V Vref Vref b) Vref 0V b) Vref 0V Vref Vref 16 Ago 2016 Fontes de consulta recomendadas: 1)Amplificadores Operacionais Pertence Junior 2)Cap 14, 15 e 17 do Boylestad 3)Cap 2 do Sedra Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 18 9

10 COMPARADOR NÃO INVRSOR Característica de Transferência: Vref 0V V O Vref=0V IDAL RAL 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 19 XMPLO Admitir ±15V, V=2V. +13V Vout +Vsat =2sen(wt) volts Vref=0V -13V -Vsat V O 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 20 10

11 COMPARADOR INVRSOR Característica de Transferência: Vref 0V V O Vref=0V 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 21 Admitir ±15V, V=2V. XMPLO xemplo: =2sen(wt) volts +13V Vout +Vsat Vref=0V V O -13V -Vsat 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 22 11

12 XRCÍCIOS 1) Construa a característica de transferência dos circuitos que seguem. Admitir V=1V 2) sboce a tensão de saída supondo que Vin é uma senóide de 5Vp. b) a) 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 23 XMPLO D APLICAÇÃO 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 24 12

13 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 26 13

14 V O 16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 27 14