65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

SIMULAÇÃO DO CONTROLE DE UM MOTOR DC POR MODULAÇÃO DE PULSO (PWM) UTILIZANDO MICROCONTROLADOR

Felipe dos Santos Alencar - Programa de Educação Tutorial de Engenharia Elétrica - UFPA Juan Ferreira Vidal - Programa de Educação Tutorial de Engenharia Elétrica - UFPA Orlando Júnior Nascimento Ferreira - Programa de Educação Tutorial de Engenharia Elétrica - UFPA Roberto da Silva Salgado - Programa de Educação Tutorial de Engenharia Elétrica - UFPA Duaymy Bruno Rodrigues Góes - Programa de Educação Tutorial de Engenharia Elétrica - UFPA Orlando Fonseca Silva - Prof. Dr./Tutor/Orientador – PET – Engenharia Elétrica - UFPA

INTRODUÇÃO:

A modulação por largura de pulso (Pulse Width Modulation - PWM) é um método usado para controle de tensão de componentes eletrônicos de corrente contínua através do controle de largura dos níveis lógicos de um trem de ondas quadradas. A técnica se baseia na permanência dos níveis lógicos alto e baixo, sem alterar a frequência de pulsos. Quanto maior a permanência de nível lógico alto, maior é a tensão CC fornecida, mas se, por outro lado, este tempo for curto, a tensão CC fornecida é menor. Deste modo, este tipo de ferramenta pode ser empregado em vários tipos de situações, como por exemplo, no controle da velocidade de um motor DC, na intensidade do brilho de uma lâmpada, no ajuste do sinal de entrada de um sistema, entre outras aplicações. No caso do controle do motor DC, são utilizadas rotinas de controle da velocidade e, juntamente com uma ponte H, fazer o controle do sentido de rotação do motor.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Este trabalho tem como objetivos a construção de um código de programação C, que faça o controle da velocidade do motor DC via PWM e do sentido de rotação através da ponte H. Também visa realizar uma simulação desse controle utilizando o software Proteus 7.10 e o microcontrolador PIC18F4550.

MÉTODOS:

Utilizando o software MPLAB, o microcontrolador PIC18F4550 foi programado, em linguagem C, para gerar na saída CCP (capture, compare, PWM) um trem de pulsos, cujo duty cycle, a taxa de tempo em nível alto, pudesse ser controlado. Para isso, foram configurados quatro pinos como entradas e três como saídas. Após o término da programação, compilou-se o arquivo, para a geração do arquivo em hexadecimal. A montagem do circuito para simulação foi feita no software Proteus 7.10, e foi composto do PIC18F4550, com o código hexadecimal já gravado, do CI LM298 e de quatro botões: dois botões que fazem o incremento ou decremento, um botão que inverte a rotação e um botão que realiza a parada do motor. O botão de incremento ao ser pressionado fará com que aumente o valor do duty cycle, que resulta num aumento de velocidade do motor. O botão de decremento é o inverso. O botão de inversão de giro fará a mudança no sentido do giro do motor, enquanto o de parada do motor desligará o sistema que o alimenta. Foram utilizadas duas saídas PWM, conectadas ao circuito integrado LM298, que possui uma ponte H interna, para fazer a seleção do sentido de rotação. Dessa forma, cada módulo PWM será acionado alternadamente, para que somente dois dos quatros transistores da ponte H esteja conduzindo.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

A implementação da simulação no software Proteus 7.10 propiciou visualizar, através de um osciloscópio virtual, as formas de onda e o comportamento do sistema motor – microcontrolador. Conforme as alterações eram feitas no sistema, mudanças correspondentes foram observadas em sua resposta. Por exemplo, com o incremento do duty cycle, aumentavam a largura dos pulsos visualizados no osciloscópio e a velocidade do motor. Já o decremento do duty cycle tinha como consequência a diminuição da largura do pulso no osciloscópio e da velocidade do motor. A inversão de giro e a parada do motor também ocorreram como o previsto.

CONCLUSÕES:

O controle de motor DC pelo microcontrolador PIC se mostrou eficiente e versátil, podendo atender às necessidades do sistema. O aumento da velocidade do motor por pressionamento do botão também pode ser ajustado, de modo que não seja brusco ou muito lento para um sistema no qual se deseja sua aplicação, bastando apenas modificar o valor ao qual o duty cycle é somado dentro da programação. Tendo em vista a importância dos trabalhos de pesquisa relacionados ao controle por meio da microeletrônica, projetos futuros buscarão expandir a técnica para outras aplicações, visto que a capacidade de atuação dos microcontroladores modernos é muito extensa.

Palavras-chave: Microcontrolador, Motor DC, Controle.