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Instrumentação de Controle
Disciplina do curso de graduação em Mecatrônica
- UnB - Período 2012.1
Professor: Geovany Araújo Borges
Avisos
- (15/10/2012às 9:50): As notas
foram enviadas à SAA. Um dos grupos de laboratório
não entregou o relatório, o que implicou na
reprovação de todos os membros. Se o relatório
for enviado até 19/10, os pedidos de revisão
de menção serão acatados e será
lançada a nota final considerando a nota do laboratório.
- (10/08/2012às 4:10):
Para conclusão da disciplina, adotaremos o seguinte
calendário:
- Segunda 13/08: aula de laboratório
às 10h no bloco SG-11
- Terça 14/08: aula das 8 às
12h na sala AT-15
- Quarta 15/08: aula de laboratório
às 10h no bloco SG-11
- Quinta 16/08: prova 3 às 10h
na sala AT-15
- Sexta 17/08: aula de laboratório
às 10h no bloco SG-11
Plano
de ensino
A disciplina INSTRUMENTAÇÃO
DE CONTROLE é composta de aulas teóricas e
de experimentos de laboratório, totalizando quatro
(04) créditos. Maiores detalhes são apresentados
no plano de ensino.
Tópicos
teóricos
-
amplificadores_lineares_e_filtros.pdf:
transparências sobre amplificadores
e filtros. Atualizado em 07/04/2009. Referências
de exercícios:
-
osciladores:
capítulo 12 do livro do Sedra, e alguns
circuitos integrados tais como o LM555.
-
elementos_de_condicionamento.pdf:
transparências da parte de condicionamento
de sinal. Atualizado em 17/04/2007.
-
sensores_e_transdutores.pdf:
transparências da parte de sensores.
Atualizado em 10/10/2011. Referências
de exercícios, além dos que
constam no livro texto:
Sugestões
de estudo
-
Identifique
na literatura sugerida os temas
estudados em sala. Estude-os procurando
resolver exercícios.
-
Resolva
todos os problemas das listas de
exercícios e provas.
-
Estude
em grupo: o estudo em grupo é
bom tanto para aqueles que têm
alguma dificuldade como também
para os que assumem o papel de guia.
-
Apesar
da metodologia de projeto requerer
habilidade com matemática,
a intuição ainda é
a maior arma do projetista. Procure
fortalecer este aspecto, procurando
imaginar problemas análogos
com a vida real ou outras disciplinas.
-
Não
se prenda aos exemplos de sala-de-aula.
Use a imaginação e
faça mudanças (e.g.,
sentido dos diodos, inserir tensões
onde há um terra, efeito
de cada componente na curva característica).
Analise os circuitos com as mudanças
e procure imaginar em que ele pode
ser usado.
-
Procure
por notas técnicas em sites
de fabricantes. Existem vários
exemplos bastante interessantes
e desafiadores. Alguns exemplos
são a National Semiconductors,
Texas Instruments, Maxim, Analog
Devices, ON Semiductor e Linear
Technology (mas não apenas!).
-
Procure
estudar diariamente, ou pelo menos
2h para cada aula ministrada, conforme
previsto no regulamento da UnB.
Estudar logo após a aula
permite fortalecer os conceitos
expostos pelo professor, mesmo que
não tenha tido tempo para
copiar a aula.
-
As
provas são elaboradas procurando
beneficiar aqueles que respondem
corretamente todas as questões
e que são mais rápidos
na obtenção de tais
resultados. Ou seja, espera-se que
o aluno SS fará corretamente
a prova em duas horas. Em geral,
os mais lentos não conseguirão
fechar este prazo assim como os
mais relapsos não acertarão
todos os quesitos, mesmo que terminem
antes. De fato, empresas não
gostam de projetistas que erram
muito pois isto implica em mais
tempo para concluir o projeto (se
o erro for detectado), aumentam
o risco no empreendimentos (caso
de erro não detectado), ou
os deixam muito caros (muito tempo
para elaborar um projeto).
Provas
dos períodos anteriores
Simulações
MATLAB
Datasheets
Para
manter o vínculo
com a aplicação,
durante as aulas teóricas
serão usados exemplos
de dispositivos eletrônicos
comerciais. Abaixo está
uma lista de alguns deles,
com os respectivos manuais
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Dispositivo
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Função
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Amplificador
Track/Hold (Analog Devices) |
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Amplificador
de instrumentação (Analog
Devices) |
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Amplificador
com ganho programável (Analog Devices) |
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Conversor
RMS-DC verdadeiro (Analog Devices) |
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Sensor
de temperatura (Analog Devices) |
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Amplificadores
para termopares (Analog Devices) |
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Amplificador
de instrumentação de baixo
custo (Single Supply, Rail-to-Rail).pdf |
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Condicionador
universal para LVDTs (Analog Devices) |
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Multiplicador/Divisor
de 4 quadrantes (Analog Devices) |
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Sensor de campo magnético
(Analog Devices)
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Amplificador
logarítmico (Analog Devices) |
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Acelerômetro
(Analog Devices) |
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Girômetro com circuito de condicionamento
de sinal.pdf |
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Temporizador
(National Semiconductors). O manual do NE555
tem mais informações. |
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Conversor
freqüência-tensão (National
Semiconductors) |
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Duplo filtro a capacitor chaveado.pdf |
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Sensor de pressão com compensação
de temperatura.pdf |
Laboratório
-
Período
2010.1: Projetar um atuador do tipo
fonte de corrente para motor de corrente
contínua. Esse projeto pode servir
de base para controladores de carros
elétricos. O motor não
precisa girar nos dois sentidos. A corrente
de referência deve ser obtida
de um potenciômetro. A corrente
máxima aceitável que passe
pelo motor deve ser também ajustável.
Para o projeto os alunos receberão
dois MOSFETS IRFZ44N, um motor e poderão
fazer uso de uma fonte de alimentação
de laboratório, ajustada para
+/-12V. Como material de referência,
sugere-se:
- Nota de aplicação
AN1319 - Design Considerations for a Low
Voltage N-Channel H-Bridge Motor Drive,
da Motorola Semiconductor.
- Nota de aplicação
4109 - A Guide to the Design of Current
Feedback Control, da Fairchild Semiconductor.
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Período
2007.2:
Neste período haverá apenas
um único requisito de projeto a
ser desenvolvido com um motor/tacômetro
e transistor MOSFET entregues pelo professor
em 04/12/2007. Os requisitos para cada
projeto estão especificados no
arquivo lab_ic.pdf.
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Período
2007.1:
Os requisitos para cada projeto estão
especificados no arquivo lab_ic.pdf.
O sorteio
das equipes-projeto foi feito por MATLAB.
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Projeto
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Projeto
A : Medidor
de velocidade de
motor usando sensor
óptico de
passagem
Equipe: 2
(responsável:
Rodrigo Almeida).
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Projeto
B : Medidor
remoto de velocidade
de motor usando
o padrão
4-20mA.
Equipe: 4
(responsável:
Luiz Carlos Filho).
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Projeto
C : Medidor
remoto de velocidade
de motor usando
modulação
em freqüência.
Equipe: 3
(responsável:
Fillipe Couto).
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Projeto
D : Sonar ultrasônico
para medição
de distância.
Equipe: 6
(responsável:
Lucas Machado).
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Projeto
E : Termômetro
usando termistor.
Equipe: 5 (responsável:
Adriano Ramos). |
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Projeto
F: Capacímetro
digital.
Equipe: 1
(responsável:
Marcio Zanatta).
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Período
2006.2:
Neste período haverá apenas
um único requisito de projeto a
ser desenvolvido com um kit motor/tacômetro
que será entregue pelo professor
em 30/11/2006. Os requisitos para cada
projeto estão especificados no
arquivo lab_ic.pdf.
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Período 2006.1:
Os requisitos para cada projeto estão
especificados no arquivo lab_ic.pdf.
O sorteio
das equipes-projeto foi feito por MATLAB.
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Projeto
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Projeto
A : Controle de
velocidade de motor
CC de baixa potência
(corrente < 1A,
±12V) usando
acionamento linear
de tensão e
controlador PID com
anti-windup.
Equipe: 1 (responsável:
Glauco Scandaroli).
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Projeto
B : Controle de
velocidade de motor
CC de baixa potência
(corrente < 1A,
±12V) usando
acionamento linear
de corrente e controlador
PID com anti-windup
Equipe: 2 (responsável:
Felipe Mello Santos).
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Projeto
C : Controle de
velocidade de motor
CC de baixa potência
(corrente < 1A,
±12V) usando
acionamento linear
de tensão e
controladores de corrente
e de velocidade em
cascata.
Equipe: 5 (responsável:
Dilso Marques).
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Projeto
D :Controle de
velocidade de motor
CC de média
potência (corrente
< 3A, ±12V)
usando acionamento
linear de tensão
e controlador PID
com anti-windup
Equipe: 6 (responsável:
Gleyson).
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Projeto
E : Controle de
velocidade de motor
CC de média potência
(corrente < 3A, ±12V)
usando acionamento linear
de corrente e controlador
PID com anti-windup
Equipe: 4 (responsável:
Jorge Abreu). |
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Projeto
F: Controle de
velocidade de motor
CC de média
potência (corrente
< 3A, ±12V)
usando acionamento
linear de tensão
e controladores de
corrente e de velocidade
em cascata.
Equipe: 3 (responsável:
Marcelo Ottoni).
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Período
2005.2:
Os requisitos para cada projeto estão
especificados no arquivo lab_ic.pdf.
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Projeto
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Projeto
1: Controle de
velocidade de motor
CC de baixa potência
usando PID com anti-windup
e acionamento
PWM de tensão.
Equipe: Bruno
Borges (responsável).
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Projeto
2: Controle de
velocidade de motor
CC de média
potência usando
PID com anti-windup
e acionamento
PWM de tensão.
Equipe: Flávio
Louredo (responsável).
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Projeto
3: Controle de
velocidade de motor
CC de baixa potência
usando PID com anti-windup
e acionamento
por fonte de corrente.
Equipe: Marcelo
Cruz (responsável).
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Projeto
4: Controle de
velocidade de motor
CC de média
potência usando
PID com anti-windup
e acionamento
por fonte de corrente.
Equipe: Leandro
Câmara (responsável).
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Projeto
5: Controle de velocidade
de motor CC de baixa
potência usando
controle em cascata
com antiwindup
e acionamento PWM.
Equipe: Paulo
Carrijo (responsável).
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Projeto
6: Controle de
velocidade de motor
CC de média
potência usando
controle em cascata
com antiwindup
e acionamento PWM.
Equipe: Nagao
Kawano (responsável).
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Roteiro
Laboratório 2. A ordem
dos experimentos foi determinada de
forma aleatória. Cada grupo
deve realizar o experimento do mesmo
número do que foi realizado
no laboratório 1.
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Roteiro
Laboratório 3. A ordem
dos experimentos foi determinada de
forma aleatória. Cada grupo
deve realizar o experimento do mesmo
número do que foi realizado
no laboratório 1.
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Período
2004.2:
Os requisitos para cada projeto estão
especificados no arquivo projetos.pdf.
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Projeto
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Projeto
A: Controle de
Velocidade de Motor
DC.
Equipe: Carlos
Pires, Carlos Maciel,
Magno, Renata, Renato,
Wagner.
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Projeto
B: Controle de
Velocidade de Motor
DC.
Equipe: Rodrigo,
Luciano, Thyago, Leandro,
Heiji.
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Projeto
C: Controle de
Velocidade de Motor
DC.
Equipe: Antônio
Diogo, Diogo Mendonça,
Thiago Rezende.
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Projeto
D: Controle de
Velocidade de Motor
DC.
Equipe: Arthur,
David, Diego, Bruno,
Leandro Miranda, Leonardo
Cotta.
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Projeto
E: Controle de
Velocidade de Motor
DC.
Equipe: Ivander,
Carlos Eduardo, Alberto
Cázer, Elias,
Andrey, Mário.
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Período
2004.1:
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Projeto
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Fotos
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Projeto
A: Medidor de velocidade de motor
equipado com tacômetro por
rede 4-20mA . Equipe: Carla, Samuel,
Leandro e Getúlio.
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Projeto
B: Medidor de velocidade usando
sensor eletromagnético.
Equipe: Wagner, Filipe, João
e Henrique.
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Projeto
C: Medidor de velocidade de motor
usando um único sensor óptico
de passagem. Equipe: Sandro Kenji,
Bruno, Paulo Pastore, Roberto e
Alyson.
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Projeto
D: Medição de pequenos
deslocamentos por medição
de tempo de vôo de pulsos
ultra-sônicos. Equipe: Marcos
Castelo, Bruno Ribeiro, Emmanuel
e José Luiz.
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Sem
fotos, mas funcionou!
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Projeto
E: Capacímetro digital usando
ponte reativa. Equipe: prof.
Geovany.
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Sem
fotos, mas funcionou!
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Projeto
E: Implementação discreta
de um DVM de 2-1/2 dígitos.
Equipe: Egon, Rodrigo, Paulo
Magno e Ronaldo Isoni.
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Projeto
F: Acionamento PWM de motor CC de
média potência usando
ponte H de MOSFETs canal N. Equipe:
Gustavo, Plínio, Pedro Paim
e Cascão
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A ON
Semiconductor, antiga divisão de semiconductores
discretos da Motorola, também tem excelente material
em suas notas de aplicação.
- O e-book Socratic
Electronics, com muitos tópicos abordados de
uma forma bem diferente.
- O site EDUCYPEDIA tem um tópico
apenas em eletrônica,
com links a notas
de aplicação de diferentes fabricantes.
Essa é uma fonte de informação.
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