Home

Proteções mecânicas dos motores a diesel - DEE

1. IF Fun es da biblioteca P gt ENVIA NIBBLE x onde x um byte 4 DENVIA BYTE yX p ORUE x O Dyte enviado y especifica o tipo de dado comando ou caractere J f PESCREVE LCD xX onde x um byte e ser interpretado pelo LCD como Caractere 4 gt COMANDO LCD X onde x um byte e ser interpretado pelo LCD como comando fc ADIMPA DCD Is a fun o n o recebe par metros e limpa a tela do LCD gt CONFIG LCD E contigura o do LCD gt FRASE X s o enviados ao LCD gt PRINTF FUNC STRING 2 anteriores 7 void ESCREVE LCD void feinelude lt stdio h gt 7 define LINE FEED 0xC0 idefine tidefine LE OxCO CR 0x10 DEFINICOES DE PINOS define define define define define define define define define define define define LCD RS LCD EN LCD D4 LED D5 LCD D6 LCD D7 RS TRIS EN TRIS D4 TRIS D5 TRIS D6 TRIS D7 TRIS USO DE SAIDAS USE FIXED IO D OUTPUTS PIN D7 DEFINE PORTF LATDbits LATDbits LATFbits LATFbits LATEDi Es LATFbits TELSDDA TE TRISDBAI CS TRISFS3 TRISPDICS TRISEDLUS TRISEDicsS TRISFDAI CA LATD3 LATD2 LATF3 LATF2 LATF1 LATFO sem par metros onde x um vetor char executa as opera es padr es de e todos os caracteres desse vetor onde func quel
2. void init void TRISAbits TRISAO 1 ANO TRISAbits TRISAI1 1 AN1 TRISBbits TRISB2 1 AN2 TRISBbits TRISB3 1 INT1 TRISBbits TRISB4 0 D7 TRISBbits TRISB5 0 D6 TRISBbits TRISB6 0 D5 TRISBbits TRISB7 0 D4 TRISBbits TRISB8 0 EN TRISBbits TRISB9 0 RS TRISBbits TRISB12 1 ENTRADA DE CLOCK EXTERNO T2CK TRISBbits TRISB13 0 ACIONAMENTO DO RELE AD1PCFGL 0b1111111111111100 ANO AN1 AN2 1 Port pin in Digital mode port read input enabled ADC input multiplexer connected to AVSS 0 Port pin in Analog mode port read input disabled ADC samples pin voltage RPINRObits INTIR 3 INTERRUPCAO EXTERNA 1 MAPEADA NA PORTA RP3 RPINR1ibits INT2R 2 INTERRUP O EXTERNA 2 MAPEADA NA PORTA RP2 RPINR3bits T2CKR 12 ENTRADA DE CLOCK EXTERNO PARA TIMER 2 QEA unsigned int flag 0 0 FLAG PARA SINALIZAR O ESTOURO DO TIMER 2 QUE NAO DEVE ACONTECER unsigned int flag EN 1 FLAG PARA HABILITAR OU NAO A PROTECAO unsigned int shutdown 0 FLAG QUE SINALIZA OCORRENCIA DE SHUTDOWN POR OVERSPEED Vmedida gt Vn unsigned int warning 0 FLAG QUE DETECTA QUANDO Vmedida E MAIOR QUE Vn unsigned int CONTAGEM vari vel que armazena o numero de bordas de subida do sinal do sensor de velocidade a cada intervalo de tempo 0 5s unsigned int Vn vari vel que armazena o valor da velocidade nominal 111 definida atraves do potenciometro unsigned int Vn AD
3. ENVIA BYTE 0 0x01 COMANDO CLEAR DO DISPLAY delay ms 2 void ESCREVE NUM int num ESCREVE LCD num 48 void LCD CR cariage return COMANDO LCD CR void LCD BS backspace COMANDO LCD CR ESCREVE LCD a COMANDO LCD CR a tl R gt ROTINA DE CONFIGURACAO lt void CONFIG LCD BS TRIS DEFININDO SAIDAS DE ESCRITA EN TRIS D4 TRIS De TRIS DE TRIS Dy TRIS LCD D4 0 LOD D5 0 LCD Do 0 LCD D7 0 0 0 1 e 7 e 7 LCD RS 0 PREPARA ESCRITA DE COMANDO DE CONFIGURA O LCD EN 0 delay ms 15 ENVIA NIBBLE 0x03 INICIALIZA DISPLAY delay ms 5 ENVIA NIBBLE 0x02 COMANDO CURSOR HOME DO DISPLAY delay ms 1 ENVIA BYTE 0 0x28 CONFIGURA O LCD PARA OPERAR EM 4 BITS EM DUAS LINHAS ENVIA BYTE 0 0x0c DISPLAY LIGADO E SEM CURSOR LIMPA LCD CLEAR ENVIA BYTE 0 0x06 OS DADOS DESLOCAM PARA A DIREITA 116 void FRASE char STRING int LEN int I LEN strlen STRING I LEN while LEN ESCREVE LCD STRING LI LENI LEN TESTANTOOO void EN LCD int n char ndig char mode char punkt n numero a ser escrito ndig numero de digitos mode opera o com sinal e ou sem sinal unsigned int 1 r num if mode 1 if n lt 0 ESCREVE UCD 3 num unsigned int n else ESCREVE LCD num unsigned int n e
4. 46 Figura 24 Tela de configura o das entradas anal gicas no software LiteEdit da ComAP 47 Figura 25 Curva caracter stica definida para o sensor de press o no software LiteEdit da C OMAP ia emer ar A Ad E eee ee ere eee 47 Figura 26 Curva caracteristica definida para o sensor de temperatura no software LiteEdit da Slit ere et ere er en Tren ne ARO a er monet etree net eee nent 48 Figura 27 Esquem tico do primeiro prot tipo ccccseeesssccecececeeeeeeseecceeceeaaeeeseeeceeeeeeaaeaeeess 52 Figura 28 Foto da placa utilizada para desenvolvimento do projeto eeesssssssoeersssssseee 53 Pita 29 Procramador PICKE sanee Ed E a E EES 55 Figura 30 Gerador de frequ ncia desenvolvido para teStes cccceccscccceceeeesseseeeeeeeeeeaaeeeeees 60 Figura 31 Painel com sinaleiros de 12 VCC VCA do fabricante ABB 61 Figura 32 Esquema de liga o utilizado nos ensaios ccccecccccecccccecceeeeeeeeeeeeseseeeeeeeeeeeeeeees 63 Figura 33 Bancada com pickup motor e cremalheira cccccccesseeeseececececeaeesseeceeeeeeaaeeeeess 64 Figura 34 Sinal de onda coletado pelo oscilosc pio com ponteira nos terminais do pickup Semque Cle esteja CONCELAUO ma Pla as assadas A LU lence 65 Figura 35 Sinal de onda coletado pelo oscilosc pio com ponteira nos terminais do pickup com este Inserido no circuito nos terminais RPM e RPM e erre 65 Figura 36 Sinal de
5. C SHUT DOWN ni e o 1000 1500 son 5000 Run hrs BIN Ubat BOUT 0 a00 Oil Pressure Water Temp Not used 0 RPM RPM 0 RPM Fonte Produ o do pr prio autor Na Figura 20 pode ser vista a tela de configura o das entradas e sa das do software Nos par grafos seguintes ser o detalhadas as poss veis configura es destas entradas e sa das assim como quais foram escolhidas e qual o principio de funcionamento do sistema completo Figura 20 Tela de configura o do software LiteEdit da ComAP Modify DCU Sw configuration ver 1 6 3 Emergency 4 Not used 5 Not used 6 Not used T Not used 1 Oil Pressure 2 Water Temp 3 Not used BINARY INPUTS ANALOG INPUTS eje E Fuel solenoid 2 e 13 nee BINARY OUTPUTS BE Fonte Produ o do pr prio autor P 43 5 2 1 Saidas digitais In meras podem ser as configura es das sa das digitais Elas podem sinalizar fechando um contato seco da sa da a ocorr ncia de uma falha de velocidade underspeed ou overspeed a ocorr ncia de um shutdown ou warning qualquer assim como os espec ficos press o do leo temperatura da gua e n vel de leo o modo no qual o motor est operando que pode ser desligado manual autom tico ou seja tem uma sa da OFF MAN e AUT que quando adotadas como sa das digitais fecham seus contatos se o modo estiver ativo O status das entradas digitais entre muitas outras op
6. INFOMOTOR 2009a Em embarca es pode se ter o uso de uma bomba de gua salgada que coleta a gua atrav s de uma v lvula de fundo envia para o trocador de calor e por fim descarrega atrav s de uma v lvula de descarga Figura 6 Figura 5 Esquem tico do Sistema de Resfriamento Agua quente Ventila o F or ada Yua esfriada Fonte lt http www forumbmwportugal com showthread php t 361 gt Editada pelo pr prio autor 28 Figura 6 Esquem tico de um Sistema de Resfriamento para embarca es Tanque de Expans o E Sa da de aa Agua do mar rio a ye mm A se q 4 4 UT o NR Ta ee i A a as ro o Troca de Se o Calor _ Entrada de Agua do mar rio Fonte lt http www ebah com br content A BA AAA gfsAF maquinas propulsao gt Editada pelo pr prio autor e SISTEMA DE PARTIDA O motor de combust o interna incapaz de funcionar sem o aux lio do sistema de partida tamb m denominado arranque Este sistema respons vel por garantir as primeiras voltas do eixo ou seja tir lo da in rcia O sistema de partida pode ser pneum tico el trico hidr ulico ou por inje o de ar comprimido nos cilindros O mais usual o sistema el trico MARINHA DO BRASIL 2008 p 168 composto de um motor geralmente ligado em 12 volts que no seu eixo possui uma engrenagem pinh o do motor de arranque
7. UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELETRICA JESSICA SANTOS GUIMARAES PROTECOES MECANICAS DOS MOTORES A DIESEL UM ESTUDO DE CASO E DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO DE PROTECAO CONTRA OVERSPEED FORTALEZA 2013 JESSICA SANTOS GUIMARAES PROTECOES MECANICAS DOS MOTORES A DIESEL UM ESTUDO DE CASO E DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO DE PROTECAO CONTRA OVERSPEED Trabalho de conclus o de curso apresentada ao Curso de gradua o em Engenharia El trica da Universidade Federal do Cear como requisito parcial obten o do grau de Bacharel em Engenharia El trica Orientador Prof Dr S rgio Daher FORTALEZA 2013 Dados Internacionais de Cataloga o na Publica o Universidade Federal do Cear Biblioteca de Ci ncias e Tecnologia G978p Guimar es J ssica Santos Prote es mec nicas dos motores a diesel um estudo de caso e desenvolvimento de um dispositivo de prote o contra overspeed J ssica Santos Guimar es 2013 119 f il color enc 30 cm Monografia gradua o Universidade Federal do Ceara Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia El trica Gradua o em Engenharia El trica Fortaleza 2013 Orienta o Prof Dr S rgio Daher 1 Motor diesel 2 Velocidade controle automatico I Titulo CDD 621 3 JESSICA SANTOS GUIMARAES PROTECOES MECANICAS DOS MOTORES A DIESEL UM ESTUDO DE CASO E DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO D
8. es ComAp 2013 AS principais sa das digitais s o denominadas starter e fuel solenoid pois s o as que definem o funcionamento do sistema A sa da starter a que possui rela o com o sistema de partida do motor a diesel tendo a fun o da chave de igni o que permite o acionamento do motor de partida A sa da fuel solenoid est relacionada com o sistema de combust vel quando o contato desta sa da fecha a v lvula de combust vel deve ser aberta permitindo a passagem de combust vel Estas duas sa das digitais foram ativadas neste projeto O motor pode ser acionado manualmente atrav s dos bot es start e stop presentes no painel do controlador ou automaticamente atrav s de entradas digitais que tenham a mesma fun o dos bot es mas s o comandadas por um controlador de velocidade ou por bot es remotos Operando manualmente ao ser pressionado o start um delay de tempo denominado prestart time configur vel entre O e 500 s mas adotado de 2 s decorre at que a sa da starter seja acionada ligando o motor de partida Um segundo 1 s antes da sa da starter ser acionada automaticamente a sa da fuel solenoid acionada e liberado o combust vel diesel necess rio ao funcionamento do motor O contato da sa da start continua fechado at que o motor consiga atingir uma velocidade configur vel e denominada starting rpm que deve ser um valor suficiente para que o motor saia da In rcia Para esta aplica o foi ado
9. Acesso em 21 out 2013 ComAp InteliDrive Lite Reference Guide Praha 2013 Dispon vel em lt http cdn comap cz files_tmp manuals ID FLX Lite 1 7 20Reference 20guide pdthttp www joseclaudio eng br geradores PDF diesel1 pdf gt Acesso em 21 out 2013 CUMMINS Grupos Geradores acionados por Motor Diesel C110D6 Guarulhos 2011 Disponivel em lt http www cumminspower com br pdtf spec sheets 6B PT 60Hz C 1 10D6_PT_Rev08 pdf gt Acesso em 23 out 2013 EMILIO J Regulamentos e Direito Maritimo Classifica o de Navios Pa o d Arcos Escola Superior Nautica Infante D Henrique 2009 Dispon vel em lt http www enautica pt publico professores jemilio pdt REG amp DIR Classifica C3 AT C3 A30 20de 20navios V2 pdf gt Acesso em 03 set 2013 FILHO G D V Avalia o das instala es de m quinas em navios visando redu o do uso de combust vel f ssil 2011 103 f Disserta o Mestrado em Engenharia Departamento de Engenharia Naval e Oce nica Escola Polit cnica da Universidade de S o Paulo S o Paulo 2011 77 FITZGERALD A E JUNIOR C K UMANS S D Maquinas El tricas Com introdu o a eletr nica de pot ncia 6 ed Porto Alegre Bookman 2006 FONSECA M M Arte Naval Volume I 6 ed Rio de Janeiro Servi o de Documenta o da Marinha 2002 GANESAN V Internal combustion engines 3 ed New Delhi Tata McGraw Hill 2007 GRUPO AYRESTECH Sensor Magn tico PK3103 201
10. M M_AD 1023 M M 1 8 M M 0 6 Vn int Vn AD 10 10 1000 Vmedida CONTAGEM M M M 100 Vlimite Vn AJUSTEFIXO 1f flag EN 1f Vmedida gt Vn warning 1 if Vmedida gt Vlimite shutdown 1 else warning 0 TIMER fr contator de eventos void ISR T2Interrupt void TO1F 0 INTERRUP O EXTERNA INT1 113 ie bot o 1 ON OFF PROTE O void ISR INTlInterrupt void _INT1IIF 0 flag EN rilag EN INTERRUP O EXTERNA INT2 Af bot o 2 FAULT RESET void ISR INT2Interrupt void _INT2IF 0 shutdown 0 CONVERSOR ANAL GICO DIGITAL DE 10 BITS void ISR aADClInterrupt void _ADLIF 0 SOMAAD1 ADC1BUF1 SOMAAD2 ADCI BUF 2 adn if adn gt 23 adn 0 Vn AD SOMAAD1 23 Vn Vnt1000 SOMAAD1 0 M AD SOMAAD2 23 M M 1023 SOMAAD2 0 Fonte Produ o do pr prio autor C digo 10 Arquivo timer x h para o dsPIC33FJ12MC202 unsigned long int E base 1000 unsigned long int m base 1 unsigned long int ERES cone OF unsigned int tmr3 cont overflow unsigned int d dnop void config tmr3 long int frequencia long int prescale int start inicializacao lt T3CONbits TON 0 desligado PR3 Fcy prescale frequencia TMR3 O 7 T2CONDI tS T3CONbits TGATE T3SCONDItE TCS InCerrupcoes lt IPC2bits T3IP TFOODICS e STE TEC DItS T3IE gt Prescale lt prescale Atribuindo time b
11. las e limpa las Tanto o bloco como o cabe ote s o vazados internamente para que haja um caminho de circula o do lubrificante que como ja foi dito fica armazenado no c rter Figura 4 A bomba de leo que pode estar acoplada diretamente ao eixo do motor respons vel por manter a circula o pressurizada e distribuir lubrificante a todas as pe as m veis criando uma fina pel cula que minimiza o contato entre as superf cies Ao final do processo o leo retorna ao c rter por a o da gravidade onde ele pode trocar com o meio exterior o calor absorvido das pe as com as quais teve contato Logo observa se tamb m o papel de resfriamento INFOMOTOR 2009b 2009c Figura 4 Sistema de lubrifica o FILTRO C RTER Fonte lt http ruralwillys tripod com manutencao pressaooleo htm gt 21 e SISTEMA DE RESFRIAMENTO O motor de combust o interna em funcionamento gera uma quantidade de calor muito grande Segundo NETO 2012 na fase de compress o do ar a temperatura do ar pode chegar a 900 C Logo para manter a temperatura em niveis suport veis se utiliza de um sistema de resfriamento composto por uma bomba d gua que for a a circula o de gua em um circuito fechado e pressurizado Uma parte deste circuito fechado denominado radiador local no qual ocorre a troca de calor com o meio externo Em algumas situa es pode se ter o aux lio de uma ventoinha que for a a passagem de fluxo de ar Figura 5
12. lvula de escape permanece fechada A segunda etapa denominada compress o na qual ambas as v lvulas est o fechadas e devido ao movimento de retorno do pist o para a posi o superior feita a compress o do ar admitido Ao final da compress o a temperatura do ar suficiente alta para que ocorra igni o do combust vel que passa a ser liberado pelo injetor Ocorre a combust o e como ambas as v lvulas permanecem fechadas os produtos da combust o conseguem expandir for ando o movimento do pist o novamente para baixo Este etapa intitulada expans o e ao final desta a v lvula de escape se abre permitindo que devido a press o uma parte dos gases evacuem Ao haver o deslocamento do pist o novamente para a posi o superior os produtos restantes da combust o s o liberados para fora do cilindro Todo o processo descrito pode ser melhor visualizado atrav s da Figura 2 Figura 2 Esquem tico do Ciclo Diesel de quatro tempos ADMISS O COMPRESS O EXPANS O EXAUST O Fonte lt http tatofisicatermodinamica files wordpress com 2013 05 12 gif gt Editada pelo pr prio autor 2 2 Componentes do motor de combust o interna a diesel O motor a diesel composto de pe as fixas e m veis O bloco a maior pe a fixa do motor e nele onde ser o alojados os cilindros o cabe ote fixado ao bloco funcionando como uma pe a que fecha os cilindros e no qual s o instaladas as v lvulas de admiss o e 25
13. mundial ainda usa motores diesel tanto em suas instala es propulsoras como nos seus sistemas auxiliares FILHO 2011 2 1 Principio de funcionamento dos motores a diesel Para entender como funciona o ciclo Diesel inicialmente devem ser citados alguns componentes b sicos do motor os quais podem ser vistos na Figura 1 O cilindro a pe a no interior da qual ocorre todo o ciclo termodin mico transforma es que se repetem com uma lei peri dica e com varia es de press o volume e temperatura O pist o o item que se move longitudinalmente no interior do cilindro sendo respons vel portanto pelo movimento do motor Atrav s da v lvula de admiss o poss vel a entrada ou n o de comburente a v lvula de escape permite a sa da de gases da combust o e o injetor a entrada do combust vel Figura 1 Esquem tico do Cilindro de um Motor Diesel V lvula de er Admiss o V lvula de Gases da Combust o Comburente Fonte lt http tatofisicatermodinamica wordpress com gt Editada pelo pr prio autor O ciclo termodin mico Diesel pode ser de dois ou quatro tempos O ciclo de 4 tempos possui as seguintes etapas admiss o compress o expans o e exaust o conforme pode ser visto na Figura 2 24 De acordo com Ganesan 2007 no per odo de admiss o a v lvula de admiss o aberta permitindo que uma certa quantidade de ar penetre no cilindro e desloque o pist o para o ponto inferior enquanto a v
14. o no qual armazenado o combust vel pronto para uso pela bomba de transfer ncia tamb m chamada de alimentadora justamente por ter a fun o de retirar combust vel do tanque de servi o e o levar para a bomba injetora de combust vel e pelos injetores uma composi o da bomba injetora de combust vel e da v lvula de inje o a qual abre e fecha permitindo a libera o ou n o de combust vel para os cilindros MARINHA DO BRASIL 2008 A velocidade do motor de combust o depende tanto da carga quanto da quantidade de combust vel injetada fazendo com que haja a necessidade de reguladores de velocidade tamb m chamados de governadores ou governors que mantenham a rota o desejada independente da carga controle is crono Estes dispositivos regulam o consumo de combust vel portanto atuam na bomba injetora de combust vel Por exemplo quando h um 32 decr scimo da carga a rota o do motor aumenta e o governador atua de forma a fazer com que menos combust vel seja liberado para os cilindros Os governadores podem ser mec nicos hidr ulicos ou eletr nicos Ambos possuem o mesmo princ pio de funcionamento o qual pode ser ilustrado pela Figura 10 mas os governadores eletr nicos v m substituindo os hidro mec nicos por possu rem um controle mais preciso Figura 10 Balan o de velocidade referenciando controle de velocidade ACTUAL SPEED I DESIRED SFEEL Fonte WOODWARD 2011 p 2 33 3
15. o de alimenta o cont nua de 8 a 36 V consumo entre 40 e 430 mA que dependem da tens o de alimenta o e da temperatura dimens es de 180x120x55 mm 7 entradas e 7 sa das ambas digitais e configur veis 9 entradas anal gicas e a entrada do sensor de velocidade pickup o qual deve fornecer uma tens o m nima de 2 V pico a pico e m xima de 50 V eficazes al m de uma frequ ncia entre 4 e 10 kHz ComAp 2012 41 5 2 Configura es atrav s do software LiteEdit disponibilizado pela ComAp que pode ser feito o acompanhamento em tempo real caso o controlador esteja conectado via cabo serial ao computador do status ou dos valores monitorados de todas as sa das e entradas do controlador bem como o ajuste de todos os par metros e configura es Na Figura 19 pode ser vista a tela principal do software na qual podem ser acompanhados em tempo real o valor da velocidade em rota es por minuto o tempo de opera o do motor a tens o da bateria a press o do leo a temperatura da gua o status das 7 entradas e 7 sa das ambos bin rios zero ou um e a lista de alarmes Tamb m poss vel comandar o controlador atrav s dos bot es start stop fault reset e horn reset que s o uma reprodu o da IHM do controlador Figura 19 Tela de controle e monitoramento do software LiteEdit da ComAP p Control OFF MAN AUT Not ready s n 12122280 No Timer O RUNNING we Start amp WARNING Reset Reset Stop
16. ponta de prova ao RPM foi feita uma coleta do sinal o qual pode ser visto na Figura 35 O sinal apresenta valor positivo de 0 7 V quando o diodo da entrada est conduzindo semi ciclo negativo do sinal gerado pelo pickup e valor negativo de aproximadamente 1 4 V quando o LED do optoacoplador est sendo acionado semi ciclo positivo 65 Figura 34 Sinal de onda coletado pelo oscilosc pio com ponteira nos terminais do pickup sem que ele esteja conectado na placa Tek P evis ip B Freqii ncia 1 298kHz At D Per odo 770 645 Po sil P Fregii ncia 1 298kHz A Posi UUT v 600 000us Fonte Produ o do pr prio autor Figura 35 Sinal de onda coletado pelo oscilosc pio com ponteira nos terminais do pickup com este inserido no circuito nos terminais RPM e RPM Tek Pa ee fem OD 500mv alor Medi Min Ma Desv Pad D Fregii ncia 447 1H2 43 99k 447 1 523 9k 79 09k ri Per odo 2 237ms 402 4u 1 9094 2 237m 617 84 1 001 2 Freq ncia 447 1 Hz 43 99k 447 1 523 9k 79 09k Ty 600 000us Fonte Produ o do pr prio autor 66 Outro sinal foi coletado sendo este agora na sa da do optoacoplador Figura 36 o qual como era previsto apresentou valores nulos que coincidem com o momento no qual o LED do optoacoplador est acionado e polariza o transistor levando o sinal de GND para o pino TICK e tamb m apresentou valores iguais a 5 V que ocorrem na situa o contr ri
17. que pode se movimentar axialmente podendo assim se acoplar a cremalheira na partida Figura 3 Segundo Pereira 2006 a maioria dos motores possui uma cremalheira com 132 dentes e a rela o cremalheira pinh o pode chegar at 20 1 Conforme pode ser visto na Figura 7 no sistema de partida existe uma chave de igni o a qual ao ser acionada permite que o motor entre em funcionamento e o pinh o se desloque axialmente engrenando da cremalheira No momento que o motor de combust o entra em funcionamento deve se soltar a chave el trica e o pinh o deve ser automaticamente desacoplado da cremalheira 29 Figura 7 Esquematico do Sistema de Partida Solen ide Motor de Movimento de engate e desengate do pinh o Bateria Chave de igni o Fonte Produ o do pr prio autor e SISTEMA DE GERA O DE ENERGIA EL TRICA Para manter as baterias em boas condi es e devidamente carregadas inserido na instala o um carregador autom tico ou um gerador de carga conhecido como alternador que fica acoplado ao motor atrav s de uma correia Neste tipo de m quina o enrolamento de campo definido pelo rotor e est submetido a uma tens o continua por meio de escovas estacion rias e an is coletores Uma for a motriz faz com que o rotor gire e com o movimento relativo entre o campo magn tico constante do enrolamento do rotor e o do estator induzida tens o alternada nos terminais dos enrolame
18. 350 rpm MaxCrank time 110 25 Overspeed Underspeed Oil Pressur Wrn 2 5 bar Oil Pressur Sd 2 bar Water Temp Wrn 92 Water Temp Sd 98 Batt overvolt 31 2s 5s C C 15 5 V Batt undervolt 8 0 V Fonte Produ o do pr prio autor Figura 39 Esquematico do projeto com o controlador InteliDrive Lite IAAZL OG HA J IT PARADA DE EMERG NCIA rm INTERRUPTOR T RMICO BINARY INPUTS ITI E co g E s N CAI 61v Ow E Z N sivy 9E D e SE N PM SENSOR DE PRESS O IRI INPUTS ANALOG SENSOR DE TEMPERATURA ON OFF GIROFLEX E SIRENE 69 K2 CHAVE DE IGNI O N lt Pra z N D Se S az DE 85 oO Fonte Produ o do pr prio autor 82 AP NDICE B Imagens do painel no qual foi instalado o controlador InteliDrive Lite Figura 40 Painel do grupo gerador com controlador da ComAp 4 E i v a a Fonte Produ o do pr prio autor Figura 41 Controlador InteliDrive Lite da ComAp operando em condi es nominais Fonte Produ o do pr prio autor Figura 42 Pickup magn tico instalado na carca a do motor Fonte Produ o do pr prio autor 83 Figura 44 Sensor de temperatura instalado na carca a do motor Fonte Produ o do pr prio autor Figura 45 Lista de alarme apresentando respectivamente shutdown por perda de press o do
19. 60 Vista honta kdo produto ial assess DE adiada 96 Figura 61 Vista posterior do produto final eeee erre eeeeaeeeeeerrrrreeeaa 96 Figura 62 Visualiza o do frontal do dispositivo e erre erre eeeeererrreeeeanenanaos 97 Figura 63 Visualiza o da parte posterior do dispositivo sssseeeessssssssserrsssssssseeresssssssses 97 Figura 64 Detalhe dos bornes de conex o e dos potenci metros existentes no dispositivo 98 Figura 65 Folheto desenvolvido para o dispositivo proposto ccccccceceeeseeeeseeeeeeeeeeeaeeeees 98 Figura 66 Circuito de comando com as prote es necess rias aos motores 99 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Resumo das sa das digitais utilizadas no controlador InteliDrive Lite 19 Tabela 2 Resumo das entradas digitais utilizadas no controlador InteliDrive Lite 19 Tabela 3 Resumo das entradas anal gicas utilizadas no controlador InteliDrive Lite 19 Tabela 4 Resumo dos valores das principais vari veis do controlador InteliDrive Lite 80 Tabela 3 Lista de materiais Mecessanos increas a ai a 92 LISTA DE C DIGOS C digo 1 Arquivo main h para o dsPIC 30F4011 errar 100 C digo 2 Arquivo timer x h para o dsPIC 30F4011 erre 101 C digo 3 Arquivo config interrupts h para o dsPIC 30F401 1 oo eeeeeeeeeeeeeeeees 102 C digo 4 Arquivo interrupts
20. Fortaleza gerada para empresas de instala es el tricas Um destes servi os diz respeito a Instala o de controladores que ofere am todas as prote es necess rias aos motores de combust o interna O controlador IntehDrive da empresa ComAP um exemplo de equipamento com tal capacidade logo com ele que ser apresentado ao longo deste texto um estudo de caso desenvolvido nos dois MCAs de um rebocador Apesar da exist ncia destes controladores prop e se neste trabalho o desenvolvimento de um dispositivo que viabiliza o monitoramento de velocidade e sinaliza a ocorr ncia de overspeed quando a velocidade medida superior em 10 a velocidade nominal do motor Para tal com o aux lio de potenci metros deve ser feito o ajuste do valor das vari veis que definem as caracter sticas de opera o do motor velocidade nominal e 21 numero de dentes da cremalheira Al m disto contatos normalmente abertos e fechados sao disponibilizados para que possam ser inseridos em um circuito de comando que contemple todas as prote es necess rias A grande vantagem de tal desenvolvimento poder fazer com que seja poss vel utilizar este dispositivo assim como se usa um sensor de temperatura da gua que abre ou fecha um contato quando a temperatura de 92 C atingida ou um sensor de press o que altera a posi o do contato quando a press o do leo passa a ser menor que Ibar por exemplo Estes dispositivos em conjunto passari
21. LED3 0 RELE 0 CONFIG LCD delay ms 10 while 1 displayn LED3 flag EN LED2 shutdown LEDl warning if shutdown RELE 1 LIMPA LCD delay ms 500 posicao ledil 1 FRASE OVERSPEED delay ms 500 else RELE 0O LED1 0 if displayn gt 100000 displayn 0 posi o lcdil 1 FRASE Uns posi o lod 1 4 EN LCD Vn 4 0 0 3 posicao lcdiL 8 FRASE rpm posicao lcd 2 1 gt 7 FRASE PVE posicao lod EN LCD Vmedida 4 0 0 posicao lcd 2 7 FRASE rpm posic o lod l 11 FRASE Mi 7 posicao led 1 13 EN LCD M 3 0 2 posicao lLed 2 10 FRASE PROT if flag EN FRASE ON else FRASE OFF FIM DO WHILE FIM DA FUN O MAIN Fonte Produ o do pr prio autor 109 110 AP NDICE G C digos utilizados no dsPIC33FJ12MC202 C digo 7 Arquivo main h para o dsPIC33FJ12MC202 POSCSEL FNOSC FRC define Fey 3685000 Fey Fosc 2 FRC 2 7 37MHz 2 3 685MHz define Tcy 271 1 Fcy nanosegundos define cyc 500 Tcy define PRI INT1 4 INTERRUP O EXTENA 1 define PRI INT2 4 INTERRUPCAO EXTENA 2 define PRI TMR1 gt TIMER 4 define PRI TMR2 7 TIMER 2 define PRI TMR3 1 f TIMER 3 6 define PRI AD CONVERSOR ANALOGICO DIGITAL ff SRR AS E SSeS Se Sea eee A Ra es ae ps define RELE LATBbits LATB13 gt INPUT OUTPUT lt
22. NORMATIZACOES Como pode ser visto na se o anterior o motor de combust o interna a diesel possui in meros sistemas e estes podem est suscept veis a falhas ou opera es inadequadas as quais devem ser monitoradas para que n o venham a comprometer a seguran a da embarca o e dos tripulantes assim como a vida til do pr prio equipamento A IEEE 45 2011 p 58 a qual apresenta pr ticas recomend veis para instala es el tricas em embarca es dita por exemplo que o motor deve ser desligado sempre que ocorrer baixa press o do leo lubrificante sobretemperatura da gua de resfriamento e sobrevelocidade overspeed maior que 115 da velocidade nominal de opera o Opera es de desligamento shutdown opcionais tamb m s o citadas na mesma norma com rela o a ocorr ncia de baixo n vel de leo baixo n vel de gua de resfriamento baixa velocidade de rota o underspeed e sobretemperatura do leo lubrificante A IEEE 45 2011 p 230 tamb m faz exig ncias pontuais com rela o aos sistemas lubrificante arrefecedor e outros que envolvam fluidos Define se a necessidade de um sistema de alarme vis vel e aud vel na central de opera o ou em locais com presen a humana quando ocorrer um desligamento por falha em algum destes sistemas perda de press o do leo lubrificante ou alta temperatura do gua de resfriamento Al m disto os dispositivos de monitoramento devem ser capazes de emitir sinais de alerta ant
23. O equipamento proposto inicia uma parada de emerg ncia quando a velocidade excede 110 da velocidade nominal e o valor desta velocidade pode ser captado por um sensor magn tico que detecta a cremalheira acoplada ao volante Tanto o controlador escolhido e instalado como o equipamento desenvolvido foram ensaiados atrav s de simula es de situa es de falhas e apresentaram os resultados esperados A escolha entre qual esquema de prote o escolher depende de muitos fatores dentre os quais se pode citar o custo como sendo um fator decisivo Palavras chave Prote es mec nicas Sobretemperatura da gua Press o do leo Sobrevelocidade Sensor Magn tico ABSTRACT The main events that result in the reduction of their working life or even catastrophic failures in a diesel engine are loss of lube oil pressure high water temperature of the cooling system and overspeed The monitoring that prevents the occurrence of any of these is done through sensors that emit analog or digital signals to a device that controls the fuel valve allowing the engine to continue to operate or start an emergency stop This final paper aims at the presentation of a case study of installation of a controller that ensures all mechanical protections that a diesel engine coupled to a generator must possess according to IEEE Standard 45 2002 Furthermore this work is also done exposing all the necessary and reached steps for the development of a device whose
24. OQ Zo O ao a o A o em EL J iSi JOMI O RR GS 100 APENDICE F C digos utilizados no dsPIC 30F4011 C digo 1 Arquivo main h para o dsPIC 30F4011 _FOSC CSW_FSCM OFF amp FRC PLL4 CHAVEAMENTO DE CLOCK E MONITOR OFF CLOCK INTERNO COM PLL 4X _FWDT WDT_ OFF WATCHDOG DESABILITADO _FBORPOR MCLR_ EN amp PBOR ON amp BORV 27 amp PWRT 64 MASTER CLEAR HABILITADO BROWN OUT HABILITADO TENSAO DE RESET DO BROWN OUT DE 2 7V POWER UP TIMER HABILITADO PARA 64ms define Fcy 7370000 cristal interno 7 37MHz gt PCY CRISTAL x PLL 4 7 37MHz define Tcy 136 nanosegundos define cyc 500 Tcy define PRI INT1 4 INTERRUP O EXTENA 1 define PRI INT2 4 INTERRUPCAO EXTENA 2 define PRI TMR1 5 f TIMER 1 define PRI TMR2 T TIMER 2 define PRI TMR3 1 TIMER 3 define PRI AD 6 CONVERSOR ANALOGICO DIGITAL define LED LATEbits LATES define LED2 LATCbits LATC13 define LED3 LATBbits LATB8 define LEDO LATFbits LATF6 define BUTT1 PORTEbits RE1 define BUTT2 PORTEbDits RE3 define BUTT3 PORTEbits RE4 define BUTT4 PORTEbits RES define RELE LATBbits LATB3 void init void TRISBbits TRISBO 1 ANO TRISBbits TRISB1 1 AN1 TRISBbits TRISB2 1 AN2 TRISFbits TRISF6 0 LEDO TRISEbits TRISE8 0 LEDI TRISCHIES TRISCI3 0 7LED2 TRISBbits TRISB8 0 LED3 TRISEbits TRISEl L ZBUTTI TRISDbits TRISDO 1 INTI TRISEbi
25. PRI TMR1 PRIORIDADE TIECObits TILE 1 HABILITAR INTERRUP O TICONbits TON 1 LIGAR O TIMER TIMER contator de eventos T2CONbI ts DESABILITADO TICOND 1S lt 732 0 TZCONDLGs TCS 1 CLOCK EXTERNO fio pino T2CK T2CONDI ES ICKPS 0b00 PRESCALE 1 TMR2 0x0000 ZERAR CONTAGEM PR2 OxFFFF VALOR DO ESTOURO do timer 65635 TZ 07 ZERAR A FLAG _T2IP PRI_ TMR2 PRIORIDADE _T2IE 1 HABILITAR INTERRUP O T2COND1 ts TON 1 LIGAR O TIMER CONVERSOR ANALOGICO DIGITAL DE 10 BITS _ADON 0 ADC off 112 _AD12B 0 10bits _FORM 0 FORMAT INTEGER _SSRC 0b111 INTERNAL COUNTER ENDS SAMPLING AND STARTS CONVERSION AUTO CONVERT _ASAM 1 ADC SAMPLE AUTO START BIT _ALTS 0 ALWAYS USES CHANNEL INPUT SELECTS FOR SAMPLE A _ADRC 1 ADC INTERNAL RC CLOCK _SAMC 0b11111 AUTO SAMPLE TIME 31TAD TAD 76ns _VCFG 0 ADREF AVdd ADREF AVss _SIMSAM 1 SAMPLES CHANNELS SIMULTANEOUSLY _CHPS DOL CONVERTER CANAIS CHO CHI CH2 CHJ _CH123NA 0 _CH123SA 0 ANO AN1 AN2 _SMPI 3 INTERRUPCAO A CADA 4 CONVERSOES _ADLIF 0 ZERANDO A FLAG _ADIIP PRI_AD DEFININDO PRIORIDADE _AD1IE 1 HABILITANDO A INTERRUPCAO _ADON 1 ADC on Fonte Produ o do pr prio autor C digo 9 Arquivo interrupts h para o dsPIC33FJ12MC202 TIMER 1 Pad base de tempo de 0 5segundos void ISR _ TliInterrupt void IFS0bits T1IF 0 CONTAGEM TMR2 TMR2 0
26. Verificou se uma mudan a dos valores de pico para diferentes velocidades e principalmente para diferentes distancias entre o sensor e a cremalheira como j havia sido comentado anteriormente Figura 32 Esquema de liga o utilizado nos ensaios TT RPM RPM dsPIC 30F4011 Fonte Produ o do pr prio autor 64 Figura 33 Bancada com pickup motor e cremalheira CREMALHEIRA 60 DENTES eee 1 Seer pe gina PR o O usdatadadand ditos Fonte Produ o do pr prio autor O motor foi acionado em baixa rota o devido a limita es da pr pria bancada e esta rota o foi mantida fixa para a realiza o do ensaio A Figura 34 representa o sinal coletado neste pickup magn tico o qual apresentou aproximadamente 8 V pico a pico Para compreender melhor as caracter sticas do sensor utilizado a resist ncia do sensor foi medida e apresentou valor de 1125 Ohms o que acaba garantindo maior prote o ao optoacoplador visto que a corrente ser bem reduzida Este fato verificado dispensaria at o uso da resist ncia inserida na placa o que n o foi feito devido ao fato de poderem ser feitos testes com outros sensores que possam apresentar baixa imped ncia e at mesmo geradores de fun o como foi mostrado anteriormente O sinal do sensor depois de estudado p de ser conectado atrav s dos terminais RPM e RPM a placa Com a refer ncia do oscilosc pio conectada ao terminal RPM e a
27. a F ea s gt o i Ng amp v Fonte Produ o do pr prio autor 68 6 2 Implementacao do segundo prototipo Desenvolvido o c digo e realizado os testes os quais foram detalhados nas se es anteriores p de ser definido o que realmente foi necess rio para desenvolver o prot tipo proposto logo se iniciou uma nova etapa de desenvolvimento a fim de ser produzido um equipamento com o menor tamanho e custo poss vel Iniciaram se as mudan as com a troca do dsPIC N o houve mais a necessidade do uso de um dsPIC de 40 pinos visto que s o efetivamente utilizados 12 pinos 6 para o display 2 para os potenci metros 2 para os push buttons 1 para acionar o rel e um para ler o sinal do sensor de velocidade Um novo esquem tico foi desenvolvido utilizando agora o dsPIC33FJ12MC202 o qual possui 28 pinos sendo 21 deles configur veis como entrada ou sa da Com o aux lio do software Altium Designer um novo esquem tico foi desenvolvido Figura 52 AP NDICE D no qual pode ser visto as liga es entre perif ricos necess rios para o novo prot tipo e o dsPIC Como pode ser visto apenas um LED foi utilizado o qual sinaliza o funcionamento da fonte de alimenta o do dsPIC Todas as informa es podem ser verificadas no display LCD que foi configurado exatamente da mesma forma como no prot tipo anterior ou seja na primeira linha s o dispostos os valores da velocidade nominal e do m ltiplo ambos configur veis
28. com br gt Figura 12 Interruptores t rmicos S Fonte lt www vdo com br gt 4 2 Sensor de pressao Os sensores de press o que s o utilizados para medir a press o do leo lubrificante geralmente possuem terminais el tricos nos quais pode ser lida a resist ncia de acordo com o valor da press o e podem ter tamb m um contato que acionado por um diafragma de metal o qual se deforma proporcionando a abertura ou fechamento do contato a partir de um limiar de press o VDO 2013 Na Figura 13 apresentado um sensor de press o do fabricante VDO o qual faz leitura de press o de O a 10 bar apresentando valores de resist ncia de 10 Q para O bar e 88 Q para 4 bar e fecha o contato de alarme quando a press o se torna menor ou igual a 0 5 bar A medi o da resist ncia deve ser feita entre o pino G e a carca a e o contato deve ser considerado entre o pino WK a carca a do sensor que passa a estar aterrada quando o sensor instalado 36 Figura 13 Sensor de press o de leo Fonte lt www vdo com br gt 4 3 Sensor de velocidade O sensor de velocidade mais frequentemente utilizado para aferir velocidade da unidade motriz o pickup magn tico MPU que se trata de um transdutor eletromagn tico e deve ser Instalado radialmente a cremalheira do volante Segundo WOODWARD 2011 estes sensores consistem de um ima permanente e de uma bobina alojados dentro de um inv lucro de material n o magn tico a o ino
29. de aproximadamente 0 3 mm o que pode ser obtido enroscando o sensor at que ele toque nos dentes da cremalheira para ent o dar aproximadamente 3 4 de volta para o sensor da Figura 14 no sentindo contr rio anti hor rio E o espa amento entre os dentes dimens o C deve ser maior ou igual a tr s unidades do di metro do sensor WOODWARD 2011 Segundo Grupo Ayrestech 2013 estando o sensor Instalado corretamente a tens o fornecida nos seus terminais deve est entre 1 7 e 13 Vca Figura 15 Detalhes construtivos do pickup magn tico e da cremalheira Fonte WOODWARD 2011 p 28 38 Estando o sensor instalado corretamente o sinal de tensao gerado pelo pickup pode ent o ser interpretado por um dispositivo e visto que se sabe a rela o entre a frequ ncia desta forma de onda e a rota o atrav s da Equa o 2 a rota o do motor pode ser obtida Outra forma de se obter o valor da rota o do motor fazendo se uso do sinal de tens o gerado pelo alternador que fica dispon vel no pino W como ja foi explicado anteriormente mas n o se recomenda o uso deste sinal visto que pode haver imprecis o associada ao deslizamento da correia e t o logo o motor pode parar haja vista uma falha no alternador 39 5 ESTUDO DE CASO O objetivo do estudo de caso foi a instala o de um sistema que garante as prote es mec nicas do MCA de um rebocador Figura 16 Os dois grupos geradores bombordo e boreste sao d
30. empresa na qual eu pude ter a oportunidade de adquirir conhecimentos pr ticos muitos deles apresentados ao longo deste trabalho A todos os meus amigos pelas valiosas colabora es sugest es e acima de tudo Incentivo A coragem para desafiar dificuldades uma pr tica di ria asssm como a op o pela evolu o uma escolha hist rica Capit o de Mar e Guerra Luiz Augusto Oliveira de Freitas RESUMO Os principais acontecimentos que acarretam a redu o da vida til ou at falhas catastr ficas em um motor a diesel s o perda de press o do leo lubrificante eleva o da temperatura da gua do sistema de refrigera o e sobrevelocidade overspeed O monitoramento que previne a ocorr ncia de qualquer um destes feito atrav s de sensores que emitem sinais anal gicos ou digitais para um dispositivo que controla a v lvula de combust vel permitindo que o motor continue operando ou inicie uma parada de emerg ncia Este trabalho de conclus o de curso tem como objetivo a apresenta o de um estudo de caso da instala o de um controlador que assegura todas as prote es mec nicas que um motor a diesel acoplado a um gerador deve possuir segundo a norma IEEE Standard 45 2002 Al m disso tamb m feito neste trabalho a exposi o de todas as etapas necess rias e alcan adas para o desenvolvimento de um equipamento cuja fun o a prote o do motor contra situa es de sobrevelocidade overspeed
31. escape e o injetor o c rter um dep sito que tem como prop sito o armazenamento de leo lubrificante do motor PEREIRA 2006 Um item de fundamental import ncia para este trabalho o volante um disco grande e pesado fixado ao eixo o qual tem por finalidade armazenar energia mec nica durante a expans o para vencer a resist ncia na compress o MARINHA DO BRASIL 2008 p 22 O volante pode possuir uma coroa dentada denominada cremalheira atrav s da qual poss vel acoplar o pinh o do motor de arranque utilizado somente na partida Figura 3 Figura 3 Liga o mec nica entre cremalheira pinh o e pist o Pinh o do motor de arranque Movimento de engate e desengate do pinh o Fonte Produ o do pr prio autor 2 3 Sistemas dos motores de combust o a diesel O motor de combust o interna n o se resume simplesmente ao processo qu mico que ocorre dentro do cilindro alguns sistemas s o necess rios para o funcionamento da m quina S o os sistemas de lubrifica o de resfriamento de combust vel de alimenta o de ar de partida de gera o de energia el trica e o de descarga dos gases da combust o entre outros 26 e SISTEMA DE LUBRIFICACAO Toda maquina composta por um conjunto mec nico o qual possui in meras pe as m veis em contato gerando atrito calor e consequentemente desgaste O objetivo deste sistema de lubrifica o reduzir o atrito entre estas pe as al m de resfri
32. function is to protect the engine against overspeed situations The proposed equipment initiates an emergency stop when the speed exceeds 110 of rated speed and value of this speed can be picked up by a magnetic sensor that detects the rack attached to flywheel Both the driver chosen and installed as the equipment developed were tested through simulations of situations of failures and showed the expected results The choice of which protection scheme choose depends on many factors among which we can mention the cost as being a decisive factor Keywords Mechanical protections High water temperature Oil Pressure Overspeed Magnetic Sensor LISTA DE ILUSTRACOES Figura Esquematico do Cilindro de um Motor Diesel 20 cccccssseeseeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 23 Figura 2 Esquem tico do Ciclo Diesel de quatro tempos ssseeeseesssssssssssssssseeerrresesssssssssss 24 Figura 3 Liga o mec nica entre cremalheira pinh o e pist o cccccssssseeeseeeeeeeeeeeeeeeeees 25 Piotira 4 Sistema de UDCA d Oen a da T eed ase eres 26 Figura 5 Esquem tico do Sistema de ResfriaMento ccceccccccccccccccceeeeeeeeeseeeseeeeeeeeeeeeeees 2 Figura 6 Esquem tico de um Sistema de Resfriamento para embarca es 28 Pieura 7 Esquematico do Sistema de Pardais Da D 29 Figura 8 Esquematico de um gerador s ncrono MonoT sico cceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 30 Figura 9 Esquema
33. h para o dsPIC 30F4 011 oo ec ccccccceceeeseeeseeeeeeeenaas 103 C digo 5 Arquivo LCD h para o dsPIC 30F4011 erre 105 C digo 6 Arquivo main c para o dsPIC 30F401 1 erre 108 C digo 7 Arquivo main h para o dsPIC33FJ1I2MC202 eee 110 C digo 8 Arquivo config interrupts h para o dsPIC33FJ12MC202 ce eecececeeeeeeees 111 C digo 9 Arquivo interrupts h para o dsPIC33FJ12MC202 cc ececccccccccsssseseeeeeeeeeenaes 112 C digo 10 Arquivo timer_x h para o dsPIC33FJ12MC202 cc ececcccccccccsssseeeseeeeeeeeeaes 113 C digo 11 Arquivo LCD h para o dsPIC33FJ12MC202 eenssssssseeeessssssssseersssssssssseeees 114 C digo 12 Arquivo main c para o dsPIC33FJ12MC202 o oo rena 118 FMM GEICON CMM PROMEF ABENAV ABS BC BV RINA IACS IEEE MCA MCP INACE IMO MPU IHM MIPS CM LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS Fundo de Marinha Mercante Grupo Executivo da Ind stria de Constru o Naval Comiss o da Marinha Mercante Programa de Moderniza o e Expans o da Frota Associa o Brasileira das Empresas de Constru o Naval e Offshore American Bureau of Shipping Buareau Colombo Bureau Veritas Registro Italiano Navale International Associations of Classiffications Societies Ltd Institute of Electrical and Electronics Engineers Motor de Combust o Auxiliar Motor de Combust o Principal Ind stria Naval do Cear International Maritime Organization Magneti
34. hist rico de falhas que esta presente na IHM Interface Homem M quina do controlador 45 Figura 21 Bot o fault reset do controlador InteliDrive Lite da ComAp Fonte ComAp 2013 p 46 Figura 22 Bot o horn reset do controlador InteliDrive Lite da ComAp Fonte ComAp 2013 p 46 5 2 2 Entradas digitais As entradas digitais podem ser configuradas como sendo de prote o alarm ou de controle control Se for determinada a op o de controle deve ser escolhida qual a fun o desta entrada dentre as op es fornecidas entrada remota para start ou stop parada de emerg ncia emergency stop entrada remota para desligamento dentre outras E para todas as entradas pode ser definido qual seu estado normal de opera o normalmente aberto ou fechado Neste projeto apenas a parada de emerg ncia foi configurada como uma entrada digital de controle e foi utilizado um bot o normalmente fechado Definida uma entrada digital como sendo de controle pode ser estabelecido pelo usu rio o nome da entrada e o seu estado padr o Para este projeto foram definidas duas entradas de controle uma para a temperatura da gua TempAgua e outra para press o do leo Press o leo ambas normalmente abertas que v o quando mudarem de estado proporcionar o shutdown do motor O sensor de press o utilizado neste projeto apresenta continuidade entre o pino WK e a carca a quando a press o do leo se torna igual ou inferi
35. leo e sobretemperatura da gua Fonte Produ o do pr prio autor Figura 46 Lista de alarme apresentando respectivamente shutdown por overspeed e parada de emerg ncia Fonte Produ o do pr prio autor Figura 47 Displays de apresenta o das vari veis monitoradas pelo controlador OFF GER ALUT Furmnira kun hrs E e Mo Timer Fonte Produ o do pr prio autor 84 85 APENDICE C Ensaios realizados com gerador de frequ ncia inserindo o sinal na placa com o dsPIC30F4011 Figura 48 Esquema de liga o utilizado nos ensaios o 12VDC GERADOR DE FREQUENCIA RPM RPM VA x Z 12V dsPIC 30F4011 Fonte Produ o do pr prio autor Figura 49 Simula o da condi o nominal frequ ncia gerada equivalente ao motor girando em 1800 rpm SINAL DE FREQU NCIA DE 4560 Hz PRE RER EET REALS Fonte Produ o do pr prio autor 86 Figura 50 Simula o do motor operando com 500 rpm oO 44 NErAsANTaAnAAA E I a Fonte Produ o do pr prio autor 87 Figura 51 Simula o de uma situa o de overspeed de exatamente 110 LAERTE Eq ig Fonte Produ o do pr prio autor 88 89 AP NDICE D Arquivos utilizados para o desenvolvimento do dispositivo utilizando o dsPIC33FJ12MC202 Figura 52 Esquematico da placa final produzida no Altium Designer com o dsPIC33
36. menor a resist ncia medida maior o valor interpretado da temperatura em graus Celsius Logo foi feita uma liga o entre os terminais do sensor de temperatura fazendo com que a resist ncia lida pelo controlador seja apenas a do cabo Consequentemente um sinal de shutdown foi gerado De acordo com a curva configurada para a entrada anal gica de press o ao contr rio da de temperatura quanto menor o valor da resist ncia lida menor o valor de press o interpretado mas a simula o pode ser feita da mesma forma para que o shutdown por baixa press o do leo seja gerado Como para o sensor de press o a leitura da resist ncia feita no pino G a simula o foi feita aterrando se este pino Na Figura 45 presente no 50 APENDICE B podem ser examinadas as listas de alarmes apresentadas na IHM do controlador para os dois ensaios citados elevada temperatura e baixa press o Para realizar o teste de sobrevelocidade a t cnica utilizada foi a de altera o do valor da vari vel Overspeed depois que o motor j estiver funcionando O controlador est sempre verificando o valor da velocidade do motor e no momento que esta velocidade ultrapassar o valor da multiplica o das vari veis Overspeed e Nominal RPM o sinal de shutdown gerado e o motor desligado O valor de Overspeed para este projeto foi denominado 110 mas no momento da simula o ele foi alterado j estando o motor em funcionamento para 80 ou seja o valor da
37. motores a Aiesel s ssscsccssssssssssssssssssssssssssccsees 23 2 2 Componentes do motor de combust o interna a Ciesel ssccccccccsssssssssssscccooees 24 2 3 Sistemas dos motores de combust o a Aiesel sscccccsssssssssssssssssssssssssssssssseseees 25 Be JINORMA BIZA ES assis a So E Casio 33 A SENSORES jatos sa andcaiala aaa a a aeaa 34 A I Sensor de temperatura oceaan aa dovecesusustwaneccuacestausevess covecesusustueousceave 34 AZ sensor de Press o rasics AEE ESN E Dado 35 MD Sensor de velocidad sssini eona a aena eaa aa oaei aaaea eaii 36 S ESTUDO DESCASO ssaa aa aa a aaa aaea eais 39 a E OIE KE A 0 OF E E E E EE E E TE E EE E E E E EES 40 PAETE I ELET S E E E E N E E E E E O T 41 92 Sadas dg da PORRA N DRE ERR RR RU RO RN ODE ERR DR RO RR E RR 43 5 22 Entradas GIQUAIS nesenie EARE EAEE Ai 45 52 3 Eniradas ANGLODICAS ciren a a e E A A a T saad 46 3 24 Sensor de Velocuiade oroi n E T O Ea 48 5 3 O projeto utilizando o controlador InteliDrive Lite da ComAp ssescssssssssceeeeooossss 49 SA TNS ANOS oirrese a aaa aaia RE PODRES RP RD SR ARE RAR 49 6 PROJETO DE UM DISPOSITIVO DE PROTE O CONTRA OVERSPEED 51 6L O primeiro DroLOLIDO oi icintescserscacizsseccrccarasecaraiadoaavanassaarasesonacesaaenanaiadoravarsaaaanasecosscesaneaine 51 6 1 1 Resumo dos componentes ssscsssssssscsrcicacicsdccasaesavsinsassasrsisraseasie herasaevarsinvissesanacadauees 53 61 2 CONO OS patio ia estan aaah a E 54
38. onda coletado pelo oscilosc pio com ponteira nos terminais de sa da do Optoacoplador ente o pino TIC K C 0 GND stent nine si aii da 66 Figura 37 Leitura feita pelo prot tipo paralelamente as coletas do oscilosc pio 67 Figura 38 Visualiza o frontal do produto propOsto ccccccccccsssssssseeccceceeaeeeseseceeeeeseeaeenees 71 Figura 39 Esquematico do projeto com o controlador InteliDrive Lite 81 Figura 40 Painel do grupo gerador com controlador da COMA ccsssseseeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 82 Figura 41 Controlador IntehDrive Lite da ComAp operando em condi es nominais 82 Figura 42 Pickup magn tico Instalado na carca a do MOtOT cccccceceseeeeeeeeeeeseeeeeeeeeeeeeees 83 Figura 43 Sensor de press o instalado na carca a do MOTOS ceeessseeeeeeeeeeeeseeeeeeeeeeeees 83 Figura 44 Sensor de temperatura instalado na carca a do MOTOT cccesseeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 84 Figura 45 Lista de alarme apresentando respectivamente shutdown por perda de pressao do leo esobretemperatura da ASUA suas resisti SU UE ad A S 84 Figura 46 Lista de alarme apresentando respectivamente shutdown por overspeed e parada ISEC HA 8 CNC E EA A eT a A E TE ee E 84 Figura 47 Displays de apresenta o das vari veis monitoradas pelo controlador 84 Figura 48 Esquema de liga o utilizado nos ensaios 0 0 0 eeeecccccccccccccc
39. tricas resist ncia corrente ou tens o A seguir s o apresentados exemplos de sensores com tais fun es 4 1 Sensor de temperatura Os sensores de temperatura podem medir a temperatura do leo de lubrifica o ou da gua de resfriamento Alguns possuem semicondutores eletr nicos cuja resist ncia varia com a temperatura e s o denominados termistores thermaly sensitive resistor Como a resist ncia pode assumir qualquer valor ao longo do tempo estes s o classificados como sensores anal gicos Os termistores podem ser do tipo PTC quando a resist ncia aumenta com a temperatura e NTC quando a resist ncia diminui com o aumento da temperatura Al m dos termistores existem os termopares as termorresist ncias as quais possuem um filamento de um metal o qual a resist ncia varia com a temperatura por exemplo o Pt 100 o par bimet lico os sensores eletr nicos e os pir metros THOMAZINI 2007 O par bimet lico composto de duas chapas de materiais com diferentes ndices de dilata o Ao serem aquecidos ocorre uma deforma o nas chapas propiciando a abertura ou o fechamento de um contato para uma determinada temperatura Tamb m podem ser chamados de interruptores t rmicos Na Figura 11 pode ser visto um exemplo de um sensor de temperatura anal gico e na Figura 12 alguns exemplos de interruptores t rmicos ambos do fabricante VDO 35 Figura 11 Sensor de Temperatura termistor Fonte lt www vdo
40. utilizando o pickup magn tico o Gear Teeth com valor 152 e o RPMbyWterminal com valor 49 unit rio Utilizando o pino W do alternador a variavel Gear Teeth passou a ter valor de 32 e a vari vel RPMbyWterminal o valor de 1 95 5 3 O projeto utilizando o controlador InteliDrive Lite da ComAp Explicadas e definidas todas as entradas digitais e anal gicas e sa das digitais foi feita a instala o e liga o do controlador aos sensores temperatura press o e velocidade e aos rel s que s o acionados pelas sa das digitais do controlador Um resumo das sa das digitais utilizadas pode ser visto na Tabela 1 das entradas digitais na Tabela 2 das entradas anal gicas na Tabela 3 e das principais vari veis as quais foram configuradas na Tabela 4 ambas presentes no AP NDICE A O esquem tico das liga es pode ser visto na Figura 39 AP NDICE A no qual existem os rel s denominados K1 K2 e K3 para acionar respectivamente o solendide combust vel a chave de igni o do sistema de partida el trica e simultaneamente o giroflex e a sirene do sistema de alarme Os detalhes da instala o podem ser visualizados nas Figura 40 Figura 41 Figura 42 Figura 43 e Figura 44 do AP NDICE B 5 4 Ensaios Os ensaios foram feitos simulando se as ocorr ncias de sobretemperatura da gua perda da press o do leo overspeed e parada de emerg ncia De acordo com a curva configurada para a entrada anal gica de temperatura quanto
41. velocidade lida 1800 rpm passou a ter valor superior ao limite estabelecido 0 8 x 1800 rpm 1440 rpm e o sinal de shutdown foi gerado Por fim foi simulada uma situa o de emerg ncia ou seja foi pressionado o bot o de parada de emerg ncia Como ja foi discutido anteriormente este bot o aciona uma entrada digital do controlador o qual ao verificar mudan a de estado desta entrada comanda a parada shutdown do motor O bot o foi pressionado e o controlador operou de forma esperada As listas de alarmes apresentadas na IHM para a simula o destas falhas overspeed e situa o de emerg ncia podem ser reconhecidas na Figura 46 AP NDICE B A Figura 47 tamb m presente no AP NDICE B apresenta duas telas capturadas da IHM do controlador nas quais podem ser vistos os valores das vari veis monitoradas pelo controlador estando o motor operando em condi es normais a tens o da bateria de 13 3 V a press o do leo de 4 8 bar a temperatura da gua de 35 C e a velocidade do motor de 1809 rpm 51 6 PROJETO DE UM DISPOSITIVO DE PROTE O CONTRA OVERSPEED Conforme foi exposto anteriormente controladores podem ser instalados de forma a garantir todas as prote es necess rias e exigidas para os motores a diesel mas diante do custo de tais equipamentos um circuito de comando pode ser projetado tendo o mesmo princ pio de funcionamento e possuindo custo significativamente menor Para que este circuito de c
42. x CONTAGEM 9 motor Este valor armazenado na vari vel Vmedida O dispositivo tem que al m de calcular o valor da velocidade do motor verificar a todo instante se este valor menor ou maior igual ao valor limite que dado por Vlimite Vn x AJUSTEFIXO 10 Sendo a vari vel AJUSTEFIXO ja estabelecida no programa como sendo 1 1 ou seja 110 do valor da velocidade nominal overspeed maximo admitido pelo equipamento proposto A cada vez que a interrup o do timer 2 executada o valor da velocidade calculado e feita a verifica o se este valor maior que a velocidade limite 58 Vmedida gt Vlimite 11 Se esta Inequa o em algum momento tornar se verdadeira uma flag intitulada shutdown passa a ter valor bin rio igual a 1 o que habilita um bloco de instru es que ser o executadas em uma situa o de falha Durante o desenvolvimento do projeto chegou se a conclus o que seria conveniente utilizar um bot o de impulso que tivesse a capacidade de habilitar e desabilitar a fun o de prote o ou seja a inequa o exposta anteriormente s ser verificada se a prote o estiver ativa Ao alimentar a placa a prote o por default est habilitada mas caso se deseje desabilit la para que possa ser feito um ajuste dos par metros com o motor operando sem que um sinal de shutdown seja gerado por exemplo basta pressionar o bot o com tal fun o Quando gerado o sinal de shutdown uma
43. 02 ia a a ad a a ata 89 APENDICE E Exemplo de DUC ACAO EEE EAA E E OEE ad SE 99 AP NDICE F C digos utilizados no dsPIC 30F4011 ccccccsscssssssssssssssssssscssessssssssesees 100 AP NDICE G C digos utilizados no dSPIC33FJ12MC202 ccccscscscssssssssssssssessseseee 110 18 1 INTRODUCAO A industria naval brasileira surgiu no final do s culo XIX quando foi constru do o primeiro estaleiro em 1847 no Rio de Janeiro e teve um primeiro auge na d cada de 1970 quando o Brasil chegou a ser o segundo maior parque naval do mundo devido a incentivos governamentais Dentre estes incentivos podem se citar os Planos de Constru o Naval e a cria o de leis como a do Fundo de Marinha Mercante FMM em 1958 que tinha como objetivos criar fundos destinados a prover recursos para renova o amplia o e recupera o da frota mercante nacional estimular a exporta o de embarca es entre outros Nesta mesma poca tamb m foram criados o Grupo Executivo da Ind stria de Constru o Naval GEICON e a Comiss o da Marinha Mercante CMM JESUS GITAHY 2009 Logo ap s este per odo nas d cadas de 1980 e 1990 devido a problemas pol ticos e econ micos a ind stria naval sofreu uma crise e a diminui o da produ o foi inevitavel devido concorr ncia com os estaleiros asi ticos que conseguiam manter pre os mais atraentes aos armadores Armador nada mais do que uma entidade que faz a explora o comercial de um n
44. 2 Poteci metro trimmer 25 voltas POT1 POT2 500mW 10KOmh 93 PROG Conector header macho de 5 vias Conector header macho de 4 vias para REG 3V3 conectar placa reguladora com saida de 3 3 VDC Transistor NPN 2N2222 30V 800mA R1 R5 R6 R7 R9 Resistor 1 4W 3900hm R2 R3 R4 Resistor 1 4W 10KOhm Resistor 1 4W 1000hm Rel com tens o nominal de 12 VDC consumo de 30mA e um contato revers vel INAF BUTTONI BUTTON2 Push button RESET dsPIC33FJ12MC202 MICROCHIP Fonte Produ o do pr prio autor 94 Figura 57 Esquem tico produzido no software Proteus para simular os c digos para o dsPIC33FJ12MC202 FONTES OSCILOSCOPIO DEBUG RBO CN4 RPO AN2 EMUD1 PGD1 VDDCORE RB1 CNS RP1 AN3 EMUC1 PGC1 RB2 CN6 RP2 AN4 RB3 CN7 RP3 ANS RB4 CN1 RP4 SOSCI EMUD3 PGD3 RBS CN27 RPS ASDA1 RB6 CN24 RP6 ASCL1 RBZ ICN23 RP7 INTO RB8 CN22 RP8 SCL1 PWM2H1 TCK RB9Y CN21 RP9 SDA1 PWM2L1 TDO RB10 CN16 RP10 PWM1H3 TDI RAO CN2 VREF ANO EMUD2 PGD2RB11 CN15 RP11 PVWM1L3 TMS RA1 CN3 VREF AN1 EMUC2 PGC2 RB12 CN14 RP12 PWM1H2 RA2 CN30 CLKI OSCI RB13 CN13 RP13 PWM1L2 RA3SICN29 CLKO OSCO RB14 CN12 RP14 PVWWM1H1 RA4 ICNO T1CK SOSCO EMUC3 PGC3 RB15 CN11 RP15 PWM1L1 DISPLAY LCD 16X2 LMO16L 1N4148 2N2222 OPTOCOUPLER NPN Fonte Produ o do pr prio autor 95 Figura 58 Resultados de simula o apresentados pelo software Proteus Sine Generator Properties Generator Name VA
45. 2007 Logo uma placa de aproximadamente 15x10 mm foi confeccionada com o regulador de tens o de 3 3 V LP3982 SMD da National Semiconductor A placa desenvolvida pode ser vista na Figura 56 do AP NDICE D e deve ser inserida na placa principal atrav s do borne REG3V3 A Tabela 5 AP NDICE D exibe a lista dos materiais necess rios elabora o da placa A primeira coluna enumera os nomes dos componentes apresentados no esquem tico preparado no Altium Designer a segunda coluna se trata da especifica o t cnica destes componentes e as demais a quantidade e a imagem de cada um 6 2 2 C digos Os mesmos perif ricos internos do microcontrolador configurados para o dsPIC30F4011 foram configurados no dsPIC33FJ12MC202 o timer 1 opera como base de tempo de 500 ms o timer 2 um contador de eventos o timer 3 base de tempo das fun es de delay a interrup o externa 1 chamada ao ser pressionado o bot o que habilita e desabilita a prote o a interrup o externa 2 for a a flag shutdown a ter valor l gico falso e o conversor anal gico digital configurado para ler duas entradas anal gicas advindas dos potenci metros que ir o definir o valor da velocidade nominal e do m ltiplo que est diretamente relacionado com o numero de dentes da cremalheira Alguns registradores deste dsPIC n o possuem a mesma nomenclatura do dsPIC anterior portanto foram adequados os c digos e estes C digo 7 ao C digo 12 podem ser conferi
46. 3 Dispon vel em lt http www ayrestech com br site_br produtos php gt Acesso em 6 out 2013 GUPTA H N Fundamentals of internal combustion engines 2 ed New Delhi Prentice Hall of India 2013 INFOMOTOR Componentes do sistema de arrefecimento 2009a Disponivel em lt http www infomotor com br site 2009 05 componentes do sistema de arrefecimento gt Acesso em 13 set 2013 INFOMOTOR Componentes do sistema de lubrifica o 2009b Dispon vel em lt http www infomotor com br site 2009 03 componentes do sistema de lubrificacao gt Acesso em 13 set 2013 INFOMOTOR Funcionamento do sistema de lubrifica o 2009c Dispon vel em lt http www infomotor com br site 2009 03 funcionamento do sistema de lubrificacao gt Acesso em 13 set 2013 INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS IEEE Std 45 Recommended Practice for Electrical Installations on Shipboad New York 2002 JESUS C G GITAHY L M Transforma es na Ind stria de Constru o Naval Brasileira e seus Impactos no Mercado de Trabalho 1997 2007 In CONGRESSO DE DESENVOLVIMENTO REGIONAL DE CABO VERDE 1 2009 Cabo Verde Cabo Verde Redes e Desenvolvimento Regional Dispon vel em lt http www apdr pt congresso 2009 pdf Sess WC3 A30 2039 9A pdf gt Acesso em 02 set 2013 MARINHA DO BRASIL Diretoria de Portos e Costas M quinas e sistemas de propuls o PRO 01 01 ed Rio de Janeiro Unidade de Estudo Aut nomo 2008 M
47. 30 o compilador 55 Para carregar os codigos desenvolvidos dentro do dsPIC foi utilizado o programador da Microchip PICkit 3 Figura 29 que possui integra o com o MPLAB ou seja estando o programador conectado a uma porta USB do computador e aos pinos de programa o do dsPIC a programa o pode ser feita no mesmo ambiente de programa o do MPLAB Figura 29 Programador PICkit 3 VDD Device VPP MCLR N s FA ne I v Interface Connector Fonte MICROCHIP 2009 O dsPIC utiliza 4 pulsos do clock principal do sistema para gerar ciclo de maquina A fonte de clock utilizada foi de 7 37 MHz fornecida pelo cristal interno do dsPIC e foi configurado um multiplicador de 4 Ent o a velocidade de processamento que dita quantas milh es de instru es por segundo MIPS o processador capaz de executar dada por _ Foscx PLL _ 7 37 MHzx4 Fc E 4 4 7 37 MHz 7 37 MIPS 3 E o ciclo de maquina CM ou per odo T do clock da maquina tempo que o dsPIC leva para executar uma Instru o dado por CM T gt 135 68 ns 4 Fey 7 37 MHz Os principais perif ricos utilizados foram os timers Timer 1 Timer 2 e Timer 3 OS quais sao contadores de borda de subida de um sinal que pode ser o proprio clock do 56 sistema Fcy ou qualquer sinal externo que pode estar sincronizado ou n o com o clock do sistema Cada timer composto por tr s registradores de 16 b
48. 6 1 3 Ensaios com gerador de freQueNcld ssssssesssccccccccccccccccccccssssssssssscsccceceececees 60 6 1 4 Ensaios com pickup MAGNETICO cccccerrrerrenesssssssscsccccccccccccccccccccccssssssssssccsesececceees 63 6 2 OSerundo prototpo ssissan inna 68 6 2 1 A placa de circuito iMpresso saissisidanabvini adore lies des dinida aah uia ao nabo vadia nda dead dad 68 G27 COdIDOS A NAA A rara aNicantens eds AE T E sal cassia dada 69 O 2 Fs SUN C OCS esses anuais sa ando beetles eu nas a aan duas ENE dera a anna oia 70 6 2 4 Produto final assis sos iIS ds Rss E STO ee ide en dee see ee 71 629 vemplo de GPC ACO sense sta soa E EATE TRAE 72 T CONCLUS O seita dai ee nai staa cita ucla guest taza cece uaas ta atlanta ia 74 7 1 Sugest es para trabalhos futuros cccccccccccccsssssssssssssssssssssssssssccccccccsssssssssesssssess 74 REFERENCIAS susana saia asia Dada eet 76 AP NDICE A Resumo das configura es e esquem tico das liga es el tricas definidas para o controlador IntehDrive Lite ssssacesscesssccestccsstecssvscecsscessousestbeeeedceasausessscosceneaseuseseneosions 79 AP NDICE B Imagens do painel no qual foi instalado o controlador InteliDrive Lite AP NDICE C Ensaios realizados com gerador de frequ ncia inserindo o sinal na placa com OAS PI Ora T as tte ir reteset entre a Nr er i en OU a ia 5 AP NDICE D Arquivos utilizados para o desenvolvimento do dispositivo utilizando o CSPICSSE VIZ MC 2
49. ALIZANDO A FALHA PORQUE NUNCA A TIINT E PRA SER CHAMADA INTERRUPCAO EXTERNA INT1 ii fe bot o 1 ON OFF PROTE O void ISR INTlInterrupt void _INTLIF 0 flag EN flag EN INTERRUPCAO EXTERNA INT2 if fad botdo 2 FAULT RESET void ISR INT2Interrupt void _INT2IF 0 shutdown 0 CONVERSOR ANAL GICO DIGITAL DE 10 BITS EM void ISR ADCInterrupt void _ADIF 0 SOMAAD1 ADCBUF1 SOMAAD2 ADCBUF2 adn if adn gt 23 t adn 0 Vn_AD SOMAAD1 23 SOMAAD1 0 M AD SOMAAD2 23 SOMAAD2 0 105 Fonte Produ o do pr prio autor C digo 5 Arquivo LCD h para o dsPIC 30F4011 Programa Biblioteca de escrita em LCD por 4 vias Esse c digo possui as fun es b sicas para escrita em um display LCD funcionando corretamente em um PIC 16F877a caractere e string n o realiza opera es de leitura nem est incluso rotinas a habilita o do modo leitura de nas LCD Inclui fun es para escrita Logo o pino Read Write R W do deve ser sempre aterrado em hardware Funciona no modo 4 vias para frata dago dois nibbles economizar pinos do microcontrolador as rotinas de configura o configuram o display para esperar sempre e ent o mostrar o char recebido
50. ASO S ENVIA COMANDOS lt void COMANDO LCD char C ENVIA BYTE 0 C gt COMANDO PARA LIMPAR A TELA lt void LIMPA LCD ENVIA BYTE 0 0x01 COMANDO CLEAR DO DISPLAY delay me 2 void ESCREVE NUM int num ESCREVE LCD num 48 void LCD CR cariage return COMANDO LCD CR void LCD BS backspace COMANDO LCD CR ESCREVE LCD 15 COMANDO LCD CRJ R gt ROTINA DE CONFIGURACAO lt void CONFIG LCD RS TRI EN TRI D4 TRI D5 TRI D6 TRI D7 TRI LCD D4 LCD DS LCD D6 LCD D7 LCD RS LCD EN delay ENVIA delay o ENVIA delay ENVIA ENVIA LIMPA ENVIA S DEFININDO SAIDAS DE ESCRITA a os si o gt f 0 0 0 0 0 PREPARA ESCRITA DE COMANDO DE CONFIGURACAO 0 ms 15 NIBBLE 0x03 INICIALIZA DISPLAY ms 5 NIBBLE 0x02 COMANDO CURSOR HOME DO DISPLAY me 1 BYTE 0 0x28 CONFIGURA O LCD PARA OPERAR EM 4 BITS EM DUAS LINHAS BYTE 0 0x0c DISPLAY LIGADO E SEM CURSOR LED CLEAR BYTE 0 0x06 OS DADOS DESLOCAM PARA A DIREITA void FRASE n ant LEN int I LEN s I LEN while char STRING trlen STRING e 7 LEN ESCREVE DLCD STRING I LEN LEN 7 TESTANTOOO void EN LCD int n char ndig char mode char punkt numero a ser escrito ndig numero de digitos mode opera o com sinal e ou sem sin
51. C Analogue Types lt gt DC Sine gt Pulse lt gt Pilin lt gt File gt Audio gt Exponent lt gt SFFM lt gt Easy HDL Digital Types lt gt Steady State cs Single Edge gt Single Pulse gt Clock gt Pattern g Easy HOL Curent Source Isolate Before Manual Edits iw Hide Properties Amplitude volts Offset volts Amplitude f 3 cs Peak ES Timing Frequency Hz cs Period Secs cs Cncles Graph Delay lt gt Time Delay Secs Damping Factor 1 2 o Phase Degrees DISPLAY LCD 16X2 _ DISPLAY ECD 1832 1NH 45 Reg 01 AR 22 Fonte Produ o do pr prio autor Figura 59 Resultados de simula o apresentados pelo software Proteus em uma situa o de falha DISPLAY LCD 16X2 RAR ee 1NH 48 z 2N2222 Fonte Produ o do pr prio autor 96 Figura 60 Vista frontal do produto final SPEED SWITCH oraz Fonte Produ o do pr prio autor Figura 61 Vista posterior do produto final apoio g nios LOS Ss was Fonte Produ o do pr prio autor ot Oe 97 Figura 62 Visualiza o do frontal do dispositivo SPEED SWITCH dar sss ae AMP Q Q Fonte Produ o do pr prio autor Figura 63 Visualiza o da parte posterior do dispositivo Fonte Produ o do pr prio autor 98 Fonte
52. CONTAGEM TMRI Treen 6 O conversor anal gico digital do dsPIC tamb m foi utilizado para que o usu rio atrav s de dois potenci metros possa definir dois par metros do motor a velocidade nominal em rpm que ser armazenada na vari vel Vn e uma constante definida como M que depende do valor de dentes da cremalheira 57 120 n M 7 teeth Foram configuradas portanto duas entradas anal gicas as quais est o nos pinos ANO e ANI que capturam o valor apresentado pelos potenci metros e 2 POTI e POT2 O valor capturado armazenado nos buffers ADCBUFI e ADCBUF 2 do conversor do dsPIC e transformados respectivamente nos valores da velocidade nominal Vn e no m ltiplo M de forma que o valor da velocidade nominal pode ser configurado entre os valores de 1000 e 2023 rpm com passo de 10 rpm e o valor do m ltiplo M pode ser configurado entre os valores de 0 6 e 2 4 com passo de 0 1 Com o valor do m ltiplo M pode ser calculado o valor da velocidade do motor n motor a cada 500 ms Basta ser feita uma manipula o das rela es das vari veis ja apresentadas para descobrir qual rela o existe entre eles 120 120 2xn 2xn n motor __ motor motor M ES Non E x fuse Piu 2xCONTAGEM CONTAGEM n motor Logo para que seja obtido o valor da velocidade do motor a cada 500 ms quando a interrup o do timer 2 chamada o seguinte c lculo deve ser efetuado pelo dsPIC n _ M
53. D OUTPUTS PIN DO PIN D1 PIN D2 PIN D3 PIN D4 PIN D5 PIN D6 PIN D7 DEFINE PORTF 0x08 ff o RES SHEE HS RH Re Re ae a a A a en ms A Zi ROTINAS DO DCD O A aS eens gt ENVIA UM NIBBLE ESTAMOS EM SISTEMA DE 4 VIAS lt void ENVIA NIBBLE char DADO if DADO amp 0x01 LCD D4 1 else LCD D4 0 CARREGANDO OS PINOS RD4 A RD7 COM UM if DADO amp 0x02 LCD D5 1 else LCD D5 0 NIBBLE OS 4 BITS MENOS SIGNIFICATIVOS if DADO amp 0x04 LCD D6 1 else LCD D6 0 if DADO amp 0x08 LCD D7 1 else LCD D7 O LCD EN 1 HABILITA ENTRADAS NO LCD delay us 1 AGUARDA LCD EN 0 DESABILITA gt ENVIA UM BYTE DOIS NIBLES O BYTE PODE SER UM COMANDO OU CARACTERE lt SE MODO 0 ENT O O DADO SER INTERPRETADO COMO COMANDO SE MODO 1 ENT O O DADO SER INTERPRETADO COMO CARACTERE void ENVIA BYTE int MODO char DADO if MODO 1 LCD RS 1 else LCD RS 0 7 7 CONFIGURA O MODO delay us 50 AGUARDA LCD EN 0 DESABILITA ENTRADA ENVIA NIBBLE DADO gt gt 4 ENVIA A PARTE ALTA ROTATE RIGHT 4 VEZES ENVIA NIBBLE DADO ZERA A ALTA E ENVIA A BAIXA delay us 40 AGUARDA gt SIMPLIFICACANDO O ENVIO NESSE CASO S SE ENVIA CARACTERE lt void ESCREVE LCD char C ENVIA BYTE 1 C gt E NESSE CASO S ENVIA COMANDOS lt void COMANDO LCD char C ENVIA BYTE 0 C gt COMANDO PARA LIMPAR A TELA lt void LIMPA LCD
54. E PROTECAO CONTRA OVERSPEED Trabalho de conclusao de curso apresentada ao Curso de gradua o em Engenharia El trica da Universidade Federal do Cear como requisito parcial obten o do grau de Bacharel em Engenharia El trica Aprovada em 12 12 2013 BANCA EXAMINADORA 7 noe Yohn SERGIO DAHER Orientador LL A LLL bo Prof CARLOS GUSTAVO CASTELO BRANCO a a EE IVEI IRA TEIXEIRA A Deus Aos meus pais professores participantes da minha forma o t cnica e amigos AGRADECIMENTOS Aos meus pais que nunca sequer reclamaram o fato de ter na sala minha oficina e na rea de servi o meu laborat rio de confec o de placas de circuito impresso Me apoiaram em todos os momentos A UFC que me acolheu por todos estes anos nos quais andei ocupando seus laborat rios e salas de aula Ao Prof Dr Sergio Daher pela excelente orienta o Ao futuro colega de profiss o e amigo Marcel Oliveira Teixeira que por in meras vezes me cedeu seu precioso tempo compartilhando conhecimentos Ao professor Carlos Gustavo Castelo Branco participante da banca examinadora e respons vel por boa parte do conhecimento o qual estarei a carregar pelos dias que se seguem A todos os professores que me receberam em suas salas emprestaram livros compartilharam conhecimento forneceram materiais diversos e sempre demonstraram que desejam que eu tenha uma carreira profissional brilhante A AMP Servi os e Solu es El tricas
55. E 0 if displayn gt 100000 displayn 0 posicao lca 1 1 7 FRASE Vine 3 posicao led 1 4 EN LCD Vn 4 0 0 posicao ledil 8 FRASE rpm posicao Jea 2 1 7 FRASE Ve gt posicao led 2 3 EN LCD Vmedida 4 0 0 posicao ted 2 7 7 FRASE rpm 119 posicao lcd 1 11 ERASE M i posicao LG LS EN LCD M 3 0 2 posicao ted 2 10 FRASE PROT gt if flag EN FRASE ON else FRASE OFF FIM DO WHILE FIM DA FUN O MAIN Fonte Produ o do pr prio autor
56. FJ12MC202 ALIMENTACAO 12VDC REGULADOR 3V3 prs altos altos cs C6 co 100nF dsPIC33FJ12MC202 PUSH BUTTONS ENTRADAS ANALOGICAS es BUTTONI BUTTON2 BORNE DE SA DA Fonte Produ o do pr prio autor 90 Figura 53 Layout da placa de circuito impresso contendo o dsPIC33FJ12MC202 produzido no Altium Designer f DISPLAY Fonte Produ o do pr prio autor Figura 54 Vista superior gerada atrav s do SolidWorks e desenvolvida no Altium Designer com o dsPIC33FJ12MC202 Fonte Produ o do pr prio autor 91 Figura 55 Vista Inferior gerada atrav s do SolidWorks e desenvolvida no Altium Designer com o dsPIC33FJ12MC202 DO DO DOO do P am mn ii TT a Fonte Produ o do pr prio autor Figura 56 Regulador de tens o com sa da de 3 3 V Fonte Produ o do pr prio autor Tabela 5 Lista de materiais necess rios LISTA DE MATERIAIS ITEM DESCRI O QUANT IMAGEM Borne de dois pinos para conex o do sensor de velocidade e para alimenta o de 12 VDC Regulador de tens o com sa da em 5 VDC er BORNE DE Borne de tr s pinos para conex o SA DA dos pinos NAF do rel Capacitor eletrol tico de 1000uF 16V e Capacitor eletrol tico de 470uF 16V C2 C4 C5 C6 C7 DISPLAY Display LCD 16X2 D1 D3 Diodo 1N400X Diodo InN4148 Capacitor cer mico SMD de 100nF LED 3mm verde OPTOL Optoacoplador PC817 OPTO
57. ICE E Uma chave denominada ON OFF utilizada cujo prop sito justamente a libera o de combust vel antes da CHAVE DE IGNI O ser pressionada Em condi es normais de opera o press o do leo temperatura e velocidade dentro dos limites todos os sensores possuem seus contatos abertos n o permitindo que a bobina K seja energizada e assim o solen ide continua energizado liberando combust vel Ao ocorrer uma falha o contato do respectivo sensor que a detectou fecha e a bobina KT energizada Assim o contato desta bobina que era normalmente fechado agora abre deixa de haver tens o no solen ide de combust vel e n o mais fornecido combust vel para o motor for ando a parada Um circuito de alarme composto por uma buzina um rel auxiliar com um contato revers vel INAF e um bot o de reset foi inserido no circuito A buzina acionada juntamente com a bobina K A bobina K permanece energizada ap s ter ocorrido uma falha Isto ocorre porque mesmo que a falha tenha sido por uma eleva o de temperatura ou seja o sensor volte a estar normalmente aberto quando a temperatura diminuir o motor n o estar mais operando ap s a falha e o sensor de press o vai possuir o contato fechado permitindo a 73 continuidade do fornecimento de tens o bobina K Mas o operador deve ter o direito de desligar o circuito de alarme mesmo sem ter que desligar todo o painel el trico logo o bot o RESET foi inserido de f
58. ICROCHIP DS51795A PICkit 3 Programer Debugger User s Guide 2009 Dispon vel em lt http ww 1 microchip com downloads en DeviceDoc PICkit 3 User Guide 51795A pdf gt Acesso em 26 out 2013 MICROCHIP DS70135C dsPIC30F4011 4012 Data Sheet High Performance Digital Signal Controllers 2005 Disponivel em lt http ww 1 microchip com downloads en devicedoc 70135c pdf gt Acesso em 26 out 2013 78 MICROCHIP DS70265B dsPIC33FJ12MC201 202 Data Sheet High Performance Digital Signal Controllers 2007 Disponivel em lt http ww1 microchip com downloads en DeviceDoc 70265B pdf gt Acesso em 26 out 2013 NETO M R B CARVALHO P C M Gera o de Energia El trica Fundamentos 1 ed S o Paulo Frica 2012 PEREIRA J C Motores e Geradores Princ pios de Funcionamento Instala o Opera o e Manuten o de Grupos Diesel Geradores 2006 Dispon vel em lt http w ww joseclaudio eng br geradores PDF diesell pdf gt Acesso em 12 set 2013 TAYLOR F T The Internal combustion engine in theory and practice 2 ed Washington The Massachusetts Institute of Tecnology 1985 THOMAZINI D ALBUQUERQUE P U B Sensores Industriais Fundamentos e Aplica es 4 ed S o Paulo Erica 2007 TRANSPETRO O que o PROMEF Dispon vel em lt http www promef transpetro com br gt Acesso em 02 set 2013 VDO Sensores de press o de leo 20137 Dispon vel em lt http www vdo com br gene
59. O sexto cap tulo exp e toda a metodologia utilizada para desenvolver o dispositivo de prote o contra overspeed detalha o prot tipo e a proposta final revela os resultados de ensaios e simula es e apresenta um exemplo de aplica o com o equipamento No ltimo cap tulo conclus es e sugest es s o externadas pela autora 22 2 MOTORES DE COMBUST O INTERNA A combust o o nome dado para a rea o qu mica que ocorre entre o oxig nio denominado comburente e o combust vel que pode ser madeira papel tinta algod o lcool gasolina diesel etc Esta rea o libera muita energia e justamente esta energia t rmica que transformada em energia mec nica Define se como m quina de combust o o dispositivo que transforma a energia qu mica de um combust vel em energia t rmica e usa esta energia para produzir trabalho mec nico GUPTA 2013 Os motores de combust o podem ser classificados como sendo de combust o interna e externa A diferen a est justamente no local onde ocorre a rea o qu mica Na m quina de combust o externa o processo se d fora dela numa caldeira por exemplo e o calor gerado produz vapor d gua que ao expandir provoca o movimento da m quina O fluido de trabalho est completamente separado da mistura de combust vel e ar TAYLOR 1985 Como exemplo pode se citar a turbina a vapor que foi largamente utilizada por muitos anos como sistema de propuls o de navios Na m quina de co
60. Produ o do pr prio autor Figura 65 Folheto desenvolvido para o dispositivo proposto SPEED SWIILH DESCRI O Dispositivo de medi o de velocidade com contatos secos que alternam seus est gios quando a velocidade atinge valores igual ou superior a 110 do valor nominal configur vel APLICA O Prote o de motores causando um shut down dos mesmos quando houver exist ncia de overspeed ESPECIFICA ES Tens o nominal 12 VDC Rel de sa da 1NAF 10A 250 125VAC 30 28VDC DIMENS ES 7 50 mm 25 00 mm PRODUZIDO POR J ssica Santos Guimar es Fonte Produ o do pr prio autor 99 A APENDICE E Exemplo de apl Ms ica o IN DIVINOS tores WN DIVINOS 14 JOA dl OVOVZISYINI YN DONVIIA NOS ADO AA Don NOJ AOUVZOGN OD JOAZ AYN DIVINOS WOJ vixi dida es aos JOA dl ONNJINOJ WOS 40 Vigia YNIZNA OSINANI OY NILIY Was DONYWOJ 30 Vals0L08 VAVUL DY NILIN WO DONVAOS 30 Valz0L08 ae q 7 vs VONI931 Figura 66 Circuito de comando com as prote Vivida 40 OY VAJIJ UIJASAIAO VelNOS VelNOS OVIILONd OyJa0ud id E ESTA o y IMAT O aus E 21 1 14 DYSSINA 10 VONdA VMINDI Dy IL OA YOILNYd 30 NOLOW A E DI 40 JAVHJ ZSI y IMAT O nm 1 6 o TALSNANDI Y JOIQNTIOS A A 440 NO ta ie 5 fae 2 OQ am
61. R1 DEFININDO PRIORIDADE _TIIF 0 ZERANDO A FLAG TICONbits TON 1 LIGAR O TIMER CONVERSOR ANALOCICO DIGITAL DE 10 Biba Pt eee f _ADON 0 J ADC off _FORM 0 FORMAT INTEGER _SSRC 0b111 INTERNAL COUNTER ENDS SAMPLING AND STARTS CONVERSION AUTO CONVERT _ASAM 1 ADC SAMPLE AUTO START BIT _ALTS 0 ALWAYS USES CHANNEL INPUT SELECTS FOR SAMPLE A _ADRC 1 ADC INTERNAL RC CLOCK _SAMC 0b11111 AUTO SAMPLE TIME 31TAD TAD 76ns _VCFG 0 ADREF AVdd ADREF AVss _SIMSAM 1 SAMPLES CHANNELS SIMULTANEOUSLY ADCON2bits CHPS 0b11 CONVERTER APENAS CANAL CHO CH1 CH2 CH3 _CH123NA 0 _CH123SA 0 ANO AN1 AN2 _SMPI 3 INTERRUPCAO A CADA 4 CONVERSOES _ADIF 0 HABILITANDO INTERRUPCAO _ADIP PRI_AD DEFININDO PRIORIDADE _ADIE 1 ZERANDO A FLAG _ADON 1 ADC on Fonte Produ o do pr prio autor C digo 4 Arquivo interrupts h para o dsPIC 30F4011 TIMER 2 oF base de tempo de D 5segundos void ISR T2Interrupt void 104 TOE 0 CONTAGEM TMRI TMR1 0 M M AD 1023 M M 1 8 M M 0 6 Vn int Vn AD 10 10 1000 Vmedida CONTAGEM M M M 100 Vlimite Vn AJUSTEFIXO if flag EN 1f Vmedida gt Vn warning 1 if Vmedida gt Vlimite shutdown 1 else warning 0 TIMER oF Contator de eventos void ISR _ TliInterrupt void TFSObits TLIF 0 LEDO 1 SIN
62. a quando o transistor n o est polarizado Figura 36 Sinal de onda coletado pelo oscilosc pio com ponteira nos terminais de sa da do optoacoplador ente o pino TICK e o GND TT E TEFTTTS EA L au o O 1 00v GD Fregii ncia 452 1 Hz 452 1 452 1 452 1 0 000 P Freq ncia 452 1 Hz 452 1 452 1 452 1 0 000 uv 600 000us Fonte Produ o do pr prio autor Para que o prot tipo possa fornecer o valor da velocidade o valor do m ltiplo tem que ser ajustado sendo a cremalheira de 60 dentes atrav s do potenci metro com o valor de 120 120 M z 60 2 16 Neth O valor do m ltiplo foi configurado e para que seja verificado se o valor mostrado no display do prot tipo est correto pode ser calculado o valor da velocidade visto que se tem a frequ ncia do sinal gerado pelo pickup aproximadamente 446 Hz conforme pode ser visto nas formas de onda coletadas pelo oscilosc pio 67 60 Fip 60x446 motor n 60 teeth n 446 rpm 17 Na Figura 37 pode ser vista uma imagem do display no qual exposto o valor da velocidade calculada pelo controlador O valor igual ao te rico validando novamente o c digo programado no dsPIC Figura 37 Leitura feita pelo prot tipo paralelamente as coletas do oscilosc pio dn 18a0renM 2 a Me adderenPROT Ol gt A o E o i i i Rs Na a o Y SA 4 x A as By s ERX 2 A a Y t E A
63. ade e aos potenci metros de ajuste A Figura 38 apresenta uma visualiza o frontal do produto proposto Muitas outras imagens foram produzidas e ser o referenciadas a seguir mas est o presentes no AP NDICE D Figura 38 Visualiza o frontal do produto proposto SPEED SWITCH orn aap Fonte Produ o do pr prio autor 72 Como pode ser visto nas Figura 60 e Figura 61 que apresentam a vista frontal e posterior uma aten o foi dada a cria o de etiquetas de identifica o que facilitem a Identifica o dos componentes com os quais o operador ter que trabalhar As Figura 62 e Figura 63 contemplam o produto de dois ngulos distintos e a Figura 64 apresenta uma vis o ampliada contemplando os bornes de conex o e os potenci metros As caracter sticas deste segundo prot tipos foram concentradas de forma resumida no panfleto apresentado pela Figura 65 Nele podem ser vistas tanto caracter sticas dimensionais como caracter sticas el tricas 6 2 5 Exemplo de aplica o O equipamento desenvolvido n o deixa de ser um sensor de velocidade que juntamente com os outros sensores j apresentados press o e temperatura podem compor um circuito que confira todas as fun es de prote o exigidas para o motor Um circuito de comando foi concebido com os sensores determinando o funcionamento do solen ide de combust vel o qual libera a passagem de combust vel quando energizado ver Figura 66 AP ND
64. ado ao Estatuto Legal que obrigat rio e atribu do pela Administra o do Pa s de bandeira do navio e ao Estatuto de Classe que conferido pelas denominadas Sociedades Classificadoras entidades que atuam em nome da Autoridade Mar tima Brasileira fazendo o controle a regulariza o e a certifica o das embarca es para que sejam garantidas a seguran a da navega o a preven o da polui o ambiental e a salvaguarda da vida humana O fato de uma embarca o estar classificada dita algumas vantagens dentre as quais se podem citar o valor do seguro a ser calculado pela seguradora que tem valor menor maior atratividade no mercado internacional valoriza o do navio e reconhecimento pelas Autoridades Mar timas EM LIO 2009 Algumas sociedades classificadoras podem ser citadas American Bureau of Shipping ABS Buareau Colombo BC Bureau Veritas BV Registro Italiano Navale RINA International Associations of Classiffications Societies Ltd LACS dentre outras Para que seja emitido o certificado pela Sociedade Classificadora regras definidas pelas normas de cada classificadora devem ser seguidas e s ap s a conclus o satisfat ria das intensas Inspe es o certificado pode ser emitido e o navio pode ser dito classificado Para embarca es em opera o inspe es tamb m s o realizadas para se constatar que o navio permanece em conformidade com as regras estabelecidas pela classificadora caso contr rio se p
65. al unsigned int 1 r num if mode 1 if n lt 0 ESCREVE GCD 7 num unsigned int n i else ESCREVE LCD num unsigned int n else num unsigned int n r num 107 108 i unsigned int r unsigned int 10000 if ndig 5 ESCREVE LCD 15748 punkt 4 ESCREVE LCD 7 r unsigned int i unsigned int 10000 r 1000L ndig gt 3 ESCREVE LCD 1 48 f i 1 f i if i f i punki 5 ESCREVE DCD unsigned int i unsigned int 1000 r unsigned int 100L 1 1 ndig gt 2 BSCREVE LCD 1 48 f punkt 2 ESCREVE IDO 3 r unsigned int i unsigned int 100 E 7 107 ndig gt 1 ESCREVE LCD i 48 f punkt 1 ESCREVE LCD ds r r i unsigned int 10 ESCREVE LCD r 48 r i if i void linha lcd int linha if linha 1 COMANDO LCD 0x80 else if linha 2 COMANDO LCD 0xC0 void posicao lcd int linha int coluna if linha 1 COMANDO LCD 0x7F coluna if linha 2 COMANDO LCD 0OxBF coluna Fonte Produ o do pr prio autor C digo 6 Arquivo main c para o dsPIC 30F4011 include lt p30f4011 h gt include main h include contig interrupts n include interrupts h rinclude timer xh include LCD h include lt stdio h gt int main init config interrupes contas mro base 1 1 LEDO 0 LED1 0 LED2 0
66. am a determinar o funcionamento do solen ide de combust vel que comanda a parada e a partida do motor Ou seja um circuito de comando de baixo custo e alta efici ncia pode ser desenvolvido com apenas alguns rel s sensores de temperatura e press o que s o facilmente obtidos no mercado local e o dispositivo de prote o contra overspeed 1 1 Estrutura do trabalho Este trabalho composto de sete cap tulos No primeiro cap tulo foi dada uma introdu o geral do assunto que ser apresentado assim como p de ficar clara a motiva o do trabalho proposto No segundo cap tulo feita uma abordagem sobre o motor a diesel seu principio de funcionamento os principais componentes que o constitui e seus sistemas lubrifica o partida resfriamento e de combust vel dentre outros No terceiro cap tulo dado enfoque as normatiza es as quais devem ser seguidas logo a t tulo de conhecimento s o apresentados trechos da norma internacional IEEE 45 2011 e das normas de sociedades classificadoras O cap tulo 4 apresenta os sensores atrav s dos quais poss vel desenvolver as fun es de monitoramento controle e prote o do motor visto que eles transformam grandezas como temperatura press o e velocidade em medidas el tricas resist ncia e tens o no quinto cap tulo onde pode ser visto o estudo de caso no qual foi escolhido um controlador da empresa ComAp com o qual foi poss vel garantir a prote o do motor
67. ar apenas um sinal de alarme ser gerado Mas se a press o continuar diminuindo quando for alcan ado o valor de 2 bar imediatamente o motor ser desligado O sistema de prote o passa a ser redundante visto que s o gerados sinais de shutdown pela entrada digital de press o e temperatura assim como atrav s das entradas 47 anal gicas O motivo desta redund ncia justamente fazer com que o sinal de shutdown nao deixe de ser gerado caso algum sensor deixe de operar Por exemplo o sinal de shutdown deve ser gerado a partir de 2 bar mas caso o sensor resistivo apresente defeito o sensor digital vai fechar seus contatos para uma press o inferior ou igual a 0 5 bar e o sinal de shutdown ser gerado Da mesma forma para prote o de sobreaquecimento o sensor resistivo deve gerar shutdown assim que a temperatura atingir o valor de 98 C mas caso este sensor falhe o interruptor t rmico ser respons vel por garantir o shutdown assim que a temperatura da gua atingir 100 C Figura 24 Tela de configura o das entradas anal gicas no software LiteEdit da ComAP Analog input 1 Analog input 2 Type Type sssssssssssssssss C Not used C Monitoring C Not used Alarm C Monitoring Name Name joil Pressure Name in history jOilP Water Temp Name in history A12 Config Config Analog C Binary C Tristate Analog C Binary C Tristate Alarm properties Alarm properties Direction Type Direction Type Under lim
68. ar para o c lculo do valor do m ltiplo M unsigned long int SOMAAD 2 vari vel auxiliar para o c lculo do valor do m ltiplo M unsigned int Vlimite valor limite da velocidade a partir do qual a prote o deve ser habilitada unsigned int Vmedida valor instant neo da velocidade do motor float AJUSTEFIXO 1 1 valor permitido de sobrevelocidade sem que a prote o atue 10 unsigned int adn 0 contador auxiliar unsigned long int displayn 0 ffcontador auxiliar Fonte Produ o do pr prio autor C digo 2 Arquivo timer x h para o dsPIC 30F4011 unsigned long int t base 1000 unsigned long int m base 1 unsigned long int mes Cont U unsigned int d dnop void config tmr3 long int frequencia long int prescale int start Pinicializacao lt T3CONbits TON 0 desligado PR3 Fey prescale frequencia TMR3 O T3CONbits TGATE T3CONDI Cg TCO 102 IR Ipits TSIP PRI IMR IFSObits T3IF 0 TECODL tS TSE 1 if prescale 1 Atribuindo time base input prescale T3SCONbits TCKPS Ob00 else if prescale 8 T3CONbits TCKPS 0b01 else if prescale 64 TSCOND1ts TCKPS 0b10 else if prescale 256 TSCONDits TCKPS 0b11 else T3CONDI ts TCKES 0b00 T3CONbits TON start void tmr3 start int start T3CONbits TON start void delay ms int x unsigned long int E base 1000 unsigned long int m base 1 unsigned long int cont brea
69. ase input prescale T3CONDItS ICKPS 06500 else if prescale 8 TSCONDI tS TERPS 0b01 else if prescale 64 T3CONbits TCKPS Ob10 else if prescale 256 TSCONDITS TCRPS TSCONDI Le TCRES gt Start lt T3CONbits TON start void tmr3 start int start T3CONbits TON start void delay ms int x unsigned long int E base 1000 unsigned long int m base 1 unsigned long int cont break cont break tmrs Cont zm base while tmr3 cont cont break void delay us int x x Cyc for dj 0 d lt x djtt dnop void ISR T3Iinterrupt IFSObits T3IF 0 ZERAR A FLAG EmES COn contador geral para delay ms Fonte Produ o do pr prio autor C digo 11 Arquivo LCD h para o dsPIC33FJ12MC202 Programa Biblioteca de escrita em LCD por 4 vias Esse c digo possui as fun es b sicas para escrita em um display LCD funcionando corretamente em um PIC 16F877a Inclui fun es para escrita caractere e string n o realiza opera es de leitura nem est incluso rotinas a habilita o do modo leitura Logo o pino Read Write R W do deve ser sempre aterrado em hardware Funciona no modo 4 vias para economizar pinos do microcontrolador Para isso as rotinas de configura o configuram o display para esperar sempre dois nibbles e ent o mostrar o char recebido gt ENVIA_NIBBLE X 4 gt ENVIA BYTE 7 2 o byte
70. avio sendo ou n o propriet rio deste A industria naval s veio apresentar novamente crescimento no final da d cada de 1990 com a necessidade da explora o offshore de petr leo Devido a isto foi criada a Lei do Petr leo o Programa Navega Brasil e o Programa de Moderniza o e Expans o da Frota PROMEF da TRANSPETRO Diante deste mercado de explora o de petr leo surgiu uma demanda por novas plataformas novos estaleiros navios e embarca es de apoio mar timo O PROMEF programa do governo federal ainda em execu o por exemplo tem como premissa a constru o de 49 navios e estaleiros que se tornem mundialmente competitivos Nos ltimos tr s anos tr s estaleiros j foram criados Atl ntico Sul Vard Promar e Rio Tiet ou seja o cen rio da ind stria naval est novamente fomentado e chega a empregar atualmente 70 mil pessoas conforme informa es da empresa TRANSPETRO 2013 A industria naval e os fabricantes de equipamentos para o setor nada mais fazem do que acompanhar o interesse do mercado A Associa o Brasileira das Empresas de Constru o Naval e Offshore ABENAV 2013 prev a compra pela Petrobr s de mais de 100 unidades de plataformas de produ o e sondas de perfura o e mais de 500 barcos de apoio mais de 80 petroleiros e muitos outros equipamentos 19 Paralelamente a esta fabrica o de embarca es um processo importante que deve ser citado o registro do navio o qual est associ
71. c Pickup Unit Interface Homem M quina Milh es de Instru es Por Segundo Ciclo de M quina J alternador n motor P alternador f pickup Meeth Fey Fosc PLL CM T cy PRI PR2 T timer T timer2 prescale CONTAGEM M Vlimite Vn AJUSTEFIXO Vmedida LISTA DE SIMBOLOS Frequ ncia da tens o gerada pelo alternador Hz Velocidade do motor rpm N mero de p los do alternador Frequ ncia da tens o gerada pelo sensor de velocidade Hz N mero de dentes da cremalheira Frequ ncia de execu o das instru es de c digo Hz Frequ ncia do clock fornecido ao dsPIC Hz Multiplicador da frequ ncia do clock fornecido ao dsPIC Ciclo de maquina s Per odo do clock da m quina s Valor do estouro do timer 1 Valor do estouro do timer 2 Per odo do timer 1 s Per odo do timer 2 s Divisor dos contadores do timers N mero de bordas de subida apresentadas em 500 ms M ltiplo calculado a partir do n mero de dentes da cremalheira Velocidade a partir da qual a prote o deve atuar rpm Velocidade nominal de opera o do motor rpm Valor que delimita as condi es de prote o a 110 Valor da velocidade do motor calculada pelo dsPIC rpm SUMARIO E 1G 18 D GI aaa ne Pe vr ne 18 LA Estruturado trabalho seia cacaccnscciet naaa aaa aaa 21 2 MOTORES DE COMBUST O INTERNA nssssssssssssccssssseccesssseccosssssceosssseceosssssceessssss 22 2 1 Princ pio de funcionamento dos
72. ceeeeaeeeeeeseseseeeeeeeeeeeees 85 Figura 49 Simula o da condi o nominal frequ ncia gerada equivalente ao motor girando ELSON RPI E quai di a Er de a seeans ace wadouienaa eae uaanece 86 Figura 50 Simula o do motor operando com 500 rpm eesssssssseeesssssssssserressssssseerrsssssssses 87 Figura 51 Simula o de uma situa o de overspeed de exatamente 110 0 eee 88 Figura 52 Esquem tico da placa final produzida no Altium Designer com o dsPIC SFRJ IZM C202 tasas sina nas dada sacada digas Sia Ena da a dada Saad untada 89 Figura 53 Layout da placa de circuito impresso contendo o dsPIC33FJ12MC202 produzido POA STO Cpo E ns nae Carter iat mrt eae meta DC mT oe Ser ener S 90 Figura 54 Vista superior gerada atrav s do SolidWorks e desenvolvida no Altium Designer como ISP IC SEM sn E DES RS SR 90 Figura 55 Vista inferior gerada atrav s do SolidWorks e desenvolvida no Altium Designer com O dSPIC35 FI IZMC 2072 acticin abra ras uia ai da Ra a Ee as teas 91 Figura 56 Regulador de tens o com sa da de 3 3 V e eeeeeeeeeeeeeerrerrreeaea 91 Figura 57 Esquem tico produzido no software Proteus para simular os c digos para o SPICE E Saad 94 Figura 58 Resultados de simula o apresentados pelo software Proteus ccccceeeeeeeeeeees 95 Figura 59 Resultados de simula o apresentados pelo software Proteus em uma situa o de TANIA Yast RR RR DR ROSE RD RO DRDS AT O DR A OR 95 Figura
73. das instru es que ser executada devido a flag shutdown passar a ter valor l gico verdadeiro respons vel pelo acionamento do rel O contato normalmente aberto do rel ent o fechado e assim permanece at que um sinal de reset seja dado logo adicionou se um outro bot o de impulso para ter a fun o de gerar este sinal de reset o qual permitir que a bobina do rel seja desenergizada Eventualmente um sinaleiro uma buzina ou um giroflex pode est conectado em s rie com o contato normalmente aberto deste rel Logo em uma situa o de falha estes equipamentos ir o emitir os sinais sonoros e visuais que ir o alertar o operador sobre a exist ncia da falha mesmo o motor j estando parado Para desativar estes sinais o operador deve ent o pressionar o bot o com fun o de reset Estes dois bot es foram ent o conectados aos pinos que puderam ser configurados como interrup es externas INTI e INT2 respectivamente Sempre que ocorrer a varia o do sinal fornecido a este pino evento que ocorre quando o bot o de impulso pressionado uma interrup o gerada Quando a interrup o INTI executada a flag EN inverte seu n vel l gico zero ou um e quando a INT2 executada a flag shutdown for ada a ter n vel l gico zero falso O c digo composto por seis arquivos os quais ser o citados de forma sucinta a seguir mas est o presentes de forma integral no AP NDICE F 59 e Arquivo mai
74. do motor Vn e do m ltiplo M ambos definido pelo usu rio Na segunda linha s o impressos o valor da velocidade do motor calculada a cada 500 ms que est armazenado na vari vel Vmedida e ao final da segunda linha o status da prote o se est habilitada ou n o que pode ser verificado atrav s do textos PROT ON ou PROT OFF 6 1 3 Ensaios com gerador de frequ ncia Para realizar os ensaios Iniciais foi desenvolvido um gerador de frequ ncia com o dsPIC30F2010 o qual foi programado para gerar uma forma de onda com a frequ ncia definida por um teclado num rico e mostrar este valor no display LCD O valor da frequ ncia digitado s o permitidos valores de 200 a 6000 Hz e deve ser pressionada a tecla com fun o de enter conforme pode ser verificado na Figura 30 O sinal de frequ ncia disponibilizado no pino de pwm do dsPIC pode ent o pode ser inserido na placa do projeto nos bornes RPM e RPM Figura 30 Gerador de frequ ncia desenvolvido para testes RCA FREQU NCIA DEFINIDA PELO MICROCONTROLADA USU RIO a a u ras aa Dae o Brdddd mP E C 4 sIN FREQU NCIA Fonte Produ o do pr prio autor 61 A fim de fazer o teste do rel utilizaram se dois sinaleiros um verde e um vermelho ambos de 12 V continuos que foram inseridos em s rie respectivamente com os contatos NF e NA conforme pode ser observado na Figura 31 O esquem tico das liga es feitas en
75. dos no AP NDICE G Este dsPIC utiliza 2 pulsos do clock principal do sistema para gerar 1 ciclo de m quina e a fonte de clock utilizada continuou sendo a de 7 37 MHz fornecida pelo cristal 70 interno do dsPIC mas nao foi configurado nenhum multiplicador Logo a velocidade de processamento configurada de _ Foscx PLL _ 7 37 MHzxl Fc 2 3 69 MHz 3 69 MIPS 18 E o ciclo de maquina CM ou per odo T do clock da maquina passou a ser de CM T A aan 4 O ns 19 Fey 3 69 MHz Como o timer 1 deve executar um bloco de comandos a cada T 500 ms o valor do registrador PR tem que ser igual a I Piem aa 00 mS gg 20 T x prescale 271 37 nsx256 E 6 2 3 Simula es Como a placa desenvolvida para o equipamento n o foi confeccionada apenas projetada uma simula o foi feita com o aux lio da ferramenta ISIS do software Proteus na qual poss vel Inserir um componente program vel assim como seu c digo O esquem tico utilizado neste software Figura 57 AP NDICE D praticamente igual ao esquem tico apresentado no Altium Designer O arquivo com extens o hex ou cof gerado pelo MPLAB foi carregado no dsPIC e a simula o foi feita utilizando o bloco gerador senoidal do Proteus O gerador foi ajustado para gerar uma frequ ncia de 4560 Hz e o m ltiplo ajustado para 0 79 afim de ser feita uma simula o de uma cremalheira de 152 dentes Este mesmo ensaio foi realizado na placa do
76. dsPIC30F4011 e os valores da frequ ncia de 4560 Hz e do m ltiplo de 0 79 justificados por isso n o ser o repetidos No resultado da simula o realizada no PROTEUS Figura 58 AP NDICE D pode ser verificado que o valor da velocidade foi calculado corretamente e n o est com valor 110 acima da velocidade nominal logo o sinal de shutdown n o foi gerado e o rel encontra se desenergizado 71 J a Figura 59 AP NDICE D apresenta o resultado de uma simula o na qual o valor da frequ ncia do gerador utilizado foi mantida no valor de 4560 Hz mas o valor nominal da velocidade foi sendo reduzido at atingir um valor menor que 1636 rpm ou seja o valor da velocidade calculada 1800 rpm passou a ser maior que 110 do valor de 1636 rpm e o sinal de shutdown foi gerado Isto pode ser confirmado observando se que o display deixou de expor os valores das vari veis e come ou a piscar o texto OVERSPEED e al m disto pode ser visto que o rel foi energizado 6 2 4 Produto final Com o intuito de apresentar o projeto na forma de um produto que possa vir a ser confeccionado e Instalado em circuitos de prote o do motor foi desenvolvido com o aux lio do software SolidWorks um inv lucro no Interior do qual est a placa de circuito impresso O conjunto foi desenvolvido de forma que o usu rio s possa ter acesso ao borne de alimenta o ao borne que acessa o contato INAF do rel ao borne de conex o do sensor de velocid
77. e cada vez mais possam ser feitas modifica es de modo a torn lo mais adequado s necessidades A seguir ser o mencionadas algumas sugest es da pr pria autora para melhorias que n o foram implementadas algumas devido a limita es temporais outras simplesmente para evitar desvios na linha da pesquisa e desenvolvimento 7 1 Sugest es para trabalhos futuros O equipamento apresentado foi constru do de forma a apresentar o menor custo e simplicidade poss vel Para tal foram utilizados potenci metros atrav s dos quais podem ser determinados os valores da velocidade nominal e do m ltiplo constante que depende da 75 quantidade de dentes da cremalheira acoplada no volante do motor Em vez de serem utilizados potenci metros poderia ser inserida uma quantidade maior de bot es push buttons com fun es variadas como por exemplo para incremento decremento enter etc Isto deixaria o sistema completamente digital Estes ajustes que t m de ser feitos pelo usu rio e no pr prio equipamento tamb m poderiam ser feitos atrav s de uma comunica o sem fio via bluetooth entre o equipamento e um smartphone que opere com plataforma Android Ao equipamento s teria que ser adicionado um m dulo bluetooth que conectado ao microcontrolador atrav s dos pinos RX e TX e se comporta como um dispositivo serial padr o A empresa Shenzhen Jiayuan Electronic Co Ltd fabrica o bluetooth modelo JY BTO3 que s o adquiridos no Bra
78. el 4 OK X Cancel Fonte Produ o do pr prio autor Jf OK X Cancel 5 2 3 Entradas anal gicas O controlador em estudo possui capacidade de fazer leitura de resist ncia entre O e 2 4 kQ e neste projeto foram utilizados dois sensores resistivos um de temperatura e um de press o ambos configurados como de controle como pode ser visto na Figura 24 que apresenta as telas de configura es das duas entradas anal gicas analog input I e analog input 2 intituladas respectivamente Oil Pressure e Water Temp Para que o controlador saiba qual a rela o existente entre o valor da resist ncia lida e a vari vel real press o em bar ou temperatura em Graus Celsius deve ser configurada a curva do sensor a qual pode ser obtida por meio de ensaios com os sensores Na Figura 25 pode ser vista a curva do sensor de press o e a na Figura 26 a curva do sensor de temperatura ambas definidas pelo usu rio para os sensores que foram instalados na carca a do motor As duas entradas anal gicas foram configuradas para gerar sinal de warning e shutdown como pode ser visto na defini o do tipo do alarme na Figura 24 type Wrn Sd e os valores a partir dos quais ser o gerados estes sinais s o definidos na tela de configura es nas vari veis Oil Pressu Wrn Oil Pressu Sd Water Temp Wrn e Water Temp Sd que foram definidas respectivamente 2 5 bar 2 bar 92 C e 98 C Por exemplo caso a press o do leo atinja o valor de 2 5 b
79. enviado e y especifica o tipo de dado comando ou caractere f GESCHEVO LCD X um byte e ser interpretado pelo LCD como caractere gt COMANDO LCD X um byte e ser interpretado pelo LCD como 114 comando 7 gt LIMPA TDS ff gt 0ONFIC DCD ls i configuracao Co LCD gt FRASE X s o enviados ao LCD 7 a fun o n o recebe par metros sem par metros onde x um vetor char 115 e limpa a tela do LCD executa as opera es padr es de e todos os caracteres desse vetor gt PRINTF FUNC STRING 2 onde func quelquer fun o de saida de byte das anteriores PE aa nn as a CEA Dj po amines ZA void ESCREVE LCD void irdinciude lt stdio h gt define LINE FEED 0xC0 define define LF 0xCO CR 0x10 DEFINICOES DE PINOS define define define define define define define define define define define define LCD RS LCD EN LCD D4 LCD DS LCD DE LCD D7 RS TRIS EN TRIS D4 TRIS DS TRIS D6 TRIS D7 TRIS LATBbits LATBbits LATBDi ts LATBbits LATBbits LATBbits TRISEPa co TRISBbA tS TRISBDI LES TRISBbai ts LATBO LATB8 LATB7 LATB6 LATB5 LATB4 TRISBY TRISB8 TRIGBDitLS TRISBDATE TRISB TRISB6 ERISBS lt TRISB4 NECESS RIO PARA STRLEN DEFININDO PINOS DE CONTROLE 27 E DAS VIAS O O O OO OO USO DE SAIDAS FIXAS PARA OTIMIZAR A RAM USE FIXED IO
80. erde a classe As normas t cnicas desenvolvidas pela classificadora visam a seguran a do navio e s o todas baseadas na IEEE Standard 45 2002 norma Internacional que aborda requisitos t cnicos da ind stria mar tima desde a sele o de equipamentos el tricos e eletr nicos at sua Instala o Alguns sistemas principais devem ser apresentados de imediato para que se possa ter uma no o geral do estudo a ser feito Uma embarca o possui o sistema de propuls o respons vel pelo deslocamento da mesma e pode ser vela m quinas de combust o externa turbina a vapor por exemplo m quinas de combust o interna turbina a g s e motor diesel s o exemplos m quinas el tricas e ainda propuls o nuclear que utilizada em submarinos Um outro sistema o de produ o de energia el trica que composto por geradores el tricos que s o acionados ou por motores de combust o auxiliar MCAs ou pelo pr prio motor de combust o principal MCP que respons vel pela propuls o Cada um desses geradores capaz de suportar a carga el trica do navio em regime normal 20 O enfoque deste trabalho esta no estudo dos motores de combustao interna que s o largamente utilizados tanto para produ o de energia como para propuls o Com rela o a estes equipamentos MCAs MCPs tanto a norma IEEE 45 quanto as classificadoras determinam uma s rie de regras a serem cumpridas das quais se podem citar inicialmente as prote es nece
81. es de tais valores de temperatura ou press o serem atingidos Todas as normas t cnicas desenvolvidas pelas sociedades classificadoras s o todas baseadas na IEEE Standard 45 2002 Um trecho de um dos guias da ABS pode ser lido abaixo Automatic Safety Shutdown to avert rapid deterioration of machinery the following automatic shutdowns are to be provided regardless of the mode of control manual remote or automatic Automatic shutdowns are to be completely independent including sensors of the control and alarm systems These shutdowns are not to be fitted with manual override i For all diesel engines Overspeed ABS 2003 p 13 A BV faz restri es quanto pot ncia das m quinas as quais se refere In addition to the speed governor auxiliary engines of rated power equal to or greater than 220 kW driving electric generators are to be fitted with a separate overspeed protective device with a means for manual tripping adjusted so as to prevent the rated speed from being exceeded by more than 15 This device is to automatically shut down the engine BV 2007 p 29 34 4 SENSORES Compreendidos os principais sistemas do motor de combust o interna e quais s o as exig ncias normativas adentra se no estudo de como pode ser feito o monitoramento das vari veis exigidas press o temperatura e velocidade S o utilizados sensores anal gicos ou digitais para converter os valores destas grandezas f sicas em grandezas el
82. foi inserido um resistor para limitar a tens o 1 4 V cont nuo e a corrente minima de 5 mA e m xima de 1A fornecida ao LED que aciona o foto transistor e Tr s Potenci metros POTI POT2 e POTS que fornecem uma tens o anal gica de acordo com a posi o do seu cursor rotativo Estas tens es s o fornecidas aos pinos configurados como entradas anal gicas que est o ligados Internamente ao conversor anal gico digital e Quatro Bot es de impulso BUTTONI BUTTON2 BUTTONS e BUTTONS com resistores de pull up que ir o garantir que a tens o fornecida ao dsPIC seja de 5 V quando n o estejam pressionados e O V ao serem pressionados Dois destes bot es foram ligados aos pinos INTI e INT2 configurados para detectar qualquer varia o externa de n vel de tens o ou seja quando o bot o pressionado uma interrup o gerada no c digo Os outros dois foram ligados aos pinos RE4 e RES e Quatro LEDs LEDO LEDI LED2 LEDS os quais tem o status controlado pelos pinos RF6 RE8 RC13 e RB8 e Display LCD 16X2 dezesseis colunas e duas linhas o qual tem finalidade de expor os valores das vari veis desejadas 6 1 2 C digos Todos os c digos apresentados neste projeto foram desenvolvidos com o aux lio dos softwares MPLAB IDE vers o 8 46 e o C30 ambos da Microchip a mesma fabricante do dsPIC O MPLAB o ambiente de programa o mas toda vez que o c digo compilado o C30 chamado internamente pelo MPLAB ou seja o C
83. id aberta O tempo de resfriamento cooling time o tempo no qual o motor opera sem carga antes de desligar Este tempo utilizado quando se utiliza alguma sa da digital do controlador cooling ou ready to load para operar na abertura do disjuntor que interliga o gerador ao barramento nos quais est o as cargas el tricas Mesmo estando configurado o tempo de resfriamento este pode ser ignorado pressionando se o bot o stop duas vezes Existem outras duas sa das digitais alarm e horn que podem ser usadas e que dizem respeito aos alarmes visuais e sonoros exig ncia normativa visto que geralmente s o utilizadas para acionar um giroflex e uma sirene Ambas s o acionadas quando ocorre um sinal de warning ou shutdown Ap s o contato da sa da alarm ser fechado este s aberto ao ser pressionado o bot o fault reset presente no painel do controlador Figura 21 que tamb m reinicializa os sinais de falha permitindo caso seja necess rio nova partida do motor Ap s o contato da sa da horn ser fechada s se consegue abrir pressionando o bot o horn reset tamb m presente no painel do controlador Figura 22 No projeto proposto optou se por ativar apenas a sa da alarm e utiliz la para acionar simultaneamente o giroflex e a sirene Ocorrida uma falha caso se deseje desligar o giroflex e a sirene pressiona se o bot o fault reset Como este bot o tamb m reinicializa os sinais das falhas estas podem ser acompanhadas na aba de
84. it Wn Sd Over limit Wm Sd Iv l Engine running only Sensor Sensor Sensor name Sensor name VDO 10 Bar VDO 40 120 C p Contact type Contact type o o e X Cancel X Cancel Fonte Produ o do pr prio autor Figura 25 Curva caracter stica definida para o sensor de press o no software LiteEdit da ComAP ES Sensor characteristics Analog input 1 eH Sensor name vDo 10 Bar Resolution Dim 0 1 Bar No Ohm Bar ds 10 0 0 re 3 2 50 2 0 ka 85 40 4 119 6 0 5 152 8 0 6 180 10 0 mam 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Ohm XX Cancel Fonte Produ o do pr prio autor 48 Figura 26 Curva caracteristica definida para o sensor de temperatura no software LiteEdit da ComAP Sensor characteristics Analog input 2 5 28 SENSO BAME A E a VDO 40 120 C Resolution Dim Fife No Ohm ec J a 4 88 120 a 2 29 110 Ra 5D 90 4 69 80 5 95 70 6 135 60 7 195 50 8 290 40 Stl elidel itt o Re ee ea a a ee ae Se ee ee eee Be ett a 2 2 eo ee ee EEEEEE 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 2 000 2 200 2 400 2600 2 800 3 000 3 200 40 700 20 d Ohm d X Cancel Fonte Produ o do pr prio autor 5 2 4 Sensor de velocidade atrav s dos pinos RPM IN e RPM GND que o sinal do sensor de velocidade deve ser fornecido ao c
85. its TMRx que possui seu valor incrementado em uma unidade a cada borda de subida do sinal o PRx que limita a contagem do TMRx e chama uma interrup o sempre que o valor de 7MRx atinge o valor de PRx e o TxCON um registrador de configura o a partir do qual pode ser definido por exemplo o status do timer o valor do prescale a fonte do sinal interna ou externa atrav s do pino TxCK e caso o sinal seja externo se este sincronizado ou n o com o clock interno O timer 2 foi configurado para executar um bloco de comandos a cada 500 ms denominado per odo do timer T Para tal ele foi configurado para operar contanto bordas timer de subida do clock interno e com prescale de 256 O valor do registrador PR2 foi calculado e definido no c digo PR2 l ee 500m S T x prescale 135 68 ns x 256 O timer 1 foi configurado para contar as bordas de subida do sinal gerado pelo optoacoplador que reflete o sinal gerado pelo sensor de velocidade A cada borda de subida o valor de TMR incrementado mas ao registrador PR foi atribu do valor m ximo 65536 m ximo valor para uma vari vel de 16 bits justamente para que n o sejam gerados estouros ou chamadas de interrup o O valor deste registrador TMR lido a cada interrup o do timer 2 armazenado na vari vel CONTAGEM e zerado para que a contagem se reinicie O valor armazenado nesta vari vel exatamente metade do valor da frequ ncia gerada pelo pickup
86. k Cont break tmro cont x m base while tmr3 cont cont break void delay us int x x Cyc for dj 0 qdj lt x dj adnop void ISR T3Interrupt IFS0bits T31F 0 ZERAR A FLAG Emro Conti contador geral para delay ms Fonte Produ o do pr prio autor C digo 3 Arquivo config_interrupts h para o dsPIC 30F4011 void config interrupts void INTERRUPCAO EXTERNA INT1 _INTIIF 0 ZERANDO A FLAG _INT1IP PRI_INT1 DEFININDO PRIORIDADE _INTIIE 1 HABILITANDO INTERRUPCAO INTERRUPCAO EXTERNA INT2 103 _INT2IF 0 ZERANDO A FLAG _INT2IP PRI_ INT2 DEFININDO PRIORIDADE _INT2IE 1 HABILITANDO INTERRUP O PUIMER Dee sees eee Se Se Se eee a 7 base de tempo de 0 5segundos T2CONbits TON 0 DESABILITADO T2CONbits TCKPS 0b11 PRESCALE 256 T2CONbits TCS 0 CLOCK interno TMR2 0x0000 ZERAR CONTAGEM PR2 14395 VALOR DO ESTOURO fTIMER 2Hz ta 0 5s _T2IE 1 HABILITANDO INTERRUPCAO _T2IP PRI_TMR2 DEFININDO PRIORIDADE _T2IF 0 ZERANDO A FLAG T2CONbits TON 1 LIGAR O TIMER j TIMER ess sra a ns ai a e eee EE Pr contator de eventos TICONbits TON 0 DESABILITADO TICONbits TCKPS 0b00 PRESCALE 1 TICONbits TSYNC 0 CLOCK EXTERNO N O SINCRONIZADO TICONbits TCS 1 CLOCK EXTERNO NO PINO T1CK TMR1 0x0000 ZERAR CONTAGEM PR1 0xFFFF VALOR DO ESTOURO do timer 65635 fmax 131070Hz _T1IE 1 HABILITANDO INTERRUPCAO _TLIP PRI_TM
87. lores da velocidade do motor Equa o 9 verificada as condi es de falha Equa o 11 dentre outras Instru es e A biblioteca LCD C30 h C digo 5 respons vel por conter as fun es que s o utilizadas para escrever no LCD como por exemplo LIMPA LCD que apaga tudo que estiver escrito posicao lcd x y que posiciona o cursor na linha x e coluna y para que o pr ximo caractere a ser escrito seja alocado nesta posi o FRASE rpm que escreve no display justamente o texto entre aspas duplas e EN LCD int n char ndig char mode char punkt que escreve o n mero inteiro contido na vari vel n o qual deve ser composto de ndig d gitos Deve ser informado para a fun o atrav s da vari vel mode se deve ser Inserido sinal ou ao expor n mero e qual o sinal Se o n mero for decimal deve ser informada tamb m a posi o da v rgula atrav s da vari vel punkt e O arquivo main c C digo 6 o principal arquivo do c digo pois nele onde se define qual o dsPIC utilizado onde s o feitos os links com as bibliotecas citadas anteriormente onde est a fun o main e dentro desta fun o que existe a linha de c digo while 1 60 respons vel pelo loop infinito de execu o do c digo As fun es de escrita do display est o definidas dentro deste loop de forma a evitar qualquer atraso em alguma rotina de interrup o No display s o impressos na primeira linha os valores da velocidade nominal
88. lse num unsigned int n r num i unsigned int r unsigned int 10000 if ndig 5 ESCREVE LCD 1i 48 Lf punkt 4 ESCREVE LCD r r unsigned int i unsigned int 10000 i r 1000L if ndig gt 3 ESCREVE LCD i 48 if punKt 3 ESCREVE CO s 7 r r unsigned int i unsigned int 1000 i r unsigned int 100L if ndig gt 2 ESCREVE LCD 1i 48 1f punkE 2 ESCREVE LCE Ns r r unsigned int i unsigned int 100 L fF 10 if ndig gt 1 ESCREVE LCD 1 48 if punkt 1 ESCREVE LCE 9d r r 1 unsigned int 10 ESCREVE LCD rTAS void linha lcd int linha if linha 1 COMANDO LCD 0x80 else if linha 2 COMANDO LCD 0xC0 117 118 void posicao lcd int linha int coluna if linha 1 COMANDO LCD 0x7F coluna if linha 2 COMANDO LCD 0xBF coluna Fonte Produ o do pr prio autor C digo 12 Arquivo main c para o dsPIC33FJ12MC202 include lt p33FJ12MC202 h gt include lt stdio h gt include main h wine lude Contig Interrupts nh include interrupts h rinelade Trimer x i include LCD h int main imie O contis anterrupes o goniig tro E Based 1 CONFIG LCD delay ms 10 RELE 0 while 1 displayn if shutdown RELE 1 LIMPA LOD 7 delay ms 500 posicao 160 1 1 7 FRASE OQVERSPEED delay ms 500 else REL
89. mbust o interna o processo qu mico ocorre no interior da pr pria m quina Segundo Gupta 2013 os motores de combust o interna podem ser divididos quanto ao seu ciclo termodin mico Otto Diesel e Brayton ao ciclo de trabalho dois tempos e quatro tempos ao tipo de combust vel utilizado motores de leo leve utilizando querosene ou gasolina motores de leo pesado utilizando diesel ou leo mineral motores a g s ou motores que utilizam tanto o g s como combust vel l quido ao m todo de fornecimento de combust vel ao m todo de igni o ao m todo de resfriamento gua ou ar velocidade desenvolvida ao campo de aplica o dentre outras vari veis Quanto ao campo de aplica o os motores podem ser estacion rios quando utilizados para gera o de energia ou seja a velocidade constante motores mar timos de propuls o de navios motores automotivos para transporte por terra motores aeron uticos e motores de locomotivas para vias f rreas Neste trabalho s o objeto de estudo os motores estacion rios que s o acoplados a geradores que suportam toda a carga el trica do navio e os motores de propuls o respons veis pelo deslocamento da embarca o Embora tenham surgidos problemas como o da redu o das reservas de petr leo e o surgimento de restri es aplicadas pela IMO International Maritime Organization com rela o a limites para emiss es de gases do efeito estufa a maioria dos navios da frota 23
90. n h C digo 1 no qual foram feitas as principais configura es de opera o do dsPIC como por exemplo qual clock interno quais pinos s o entradas ou sa das digitais quais s o entradas anal gicas etc Neste arquivo tamb m foram declaradas as vari veis seus tipos e seus valores Iniciais e O arquivo intitulado TIMERx h C digo 2 uma biblioteca auxiliar na qual foram criadas as fun es de delay de microssegundos e milissegundos que por vezes foram necess rias para controle de tempo e no arquivo config interrupts h C digo 3 onde s o encontrados todas as atribui es aos bits dos registradores que configuram as interrup es utilizadas interrup es externas Interrup o dos timers e do conversor anal gico digital Diante da grande quantidade de registradores evitou se fazer um detalhamento minucioso neste texto mas coment rios foram inseridos em todas as linhas do c digo Todas as atribui es foram baseadas em MICROCHIP 2005 e O bloco de comando que cada interrup o ir executar quando for chamada est apresentado no arquivo INTERRUPTS h C digo 4 Cada interrup o possui sua flag espec fica A flag do timer 2 por exemplo intitulada 72 F e esta passa a ter valor unit rio verdadeiro quando o timer 2 estoura TMR2 tem valor igual a PR2 Neste momento o bloco da fun o _JSR T2lnterrupt executada e como se sabe justamente neste bloco que a cada 500 ms s o calculados os va
91. ntos do estator FITZGERALD 2006 A Figura 8 ilustra o que foi explanado embora esteja representando um gerador monof sico e o alternador seja trif sico por apresentar maior pot ncia 30 Figura 8 Esquematico de um gerador sincrono monof sico TENSAO ALTERNADA INDUZIDA NOS TERMINAIS DO ESTATOR MOVIMENTO ROTACIONAL PROPORCIONADO PELO MOTOR DE COMBUSTAO FONTE DE TENSAO CONTINUA REGULAVEL Fonte Produ o do pr prio autor Este alternador um gerador s ncrono que produz uma tens o alternada a qual ao passar por um retificador composto de diodos como pode ser visto na Figura 9 transformada em tens o cont nua Esta tens o cont nua dispon vel no terminal B ligada ao terminal positivo da bateria Figura 9 Esquem tico do retificador trif sico para bobinas do gerador ligadas em delta e estrela Fonte Produ o do pr prio autor O gerador chamado de s ncrono justamente porque a frequ ncia f da lternador tens o induzida proporcional ao numero de p los pv da maquina e da velocidade de rota o n em rpm do rotor m otor p n T alternador x motor 1 alternador 2 6 0 31 Segundo BOSCH 2001 os alternadores podem ser classificados quanto ao tipo em compactos monoblocos e standard Os alternadores de constru o compacta possuem enrolamento trif sico com 12 p los enquanto os do tipo monobloco possuem 12 ou 16 p los e os do tipo
92. o fabricante Cummins modelo C110 D6 4 ver Figura 17 os quais possuem pot ncia nominal de 140 kVA em regime standby e 128 kVA em regime prime motores de partida el tricos alternadores de 12 V continuos e 4 polos e sao acionados por motores a diesel modelo 6BT 5 9 G6 com 6 cilindros rota o nominal de 1800 rpm e consumo de 31 l h quando operando com 100 de carga em regime standby ou 29 1h quando operando com 100 de carga em regime prime Figura 16 Rebocador Fonte Produ o do pr prio autor Figura 17 Gerador modelo C110 D6 4 do fabricante Cummins Fonte Cummins 2011 p 1 40 O sistema Instalado composto do sensor de temperatura da gua do sensor de press o de leo do sensor de velocidade pickup magn tico e do controlador juntamente com o bot o de emerg ncia o giroflex e a sirene 5 1 Controlador A empresa ComAp fabrica controladores de motores para diversas aplica es Ser alvo das apresenta es seguintes um controlador InteliDrive Lite Figura 18 que foi instalado com o objetivo de viabilizar o monitoramento de vari veis como velocidade press o e temperatura e efetuar o shutdown autom tico para as situa es exigidas pelas normas citadas anteriormente Figura 18 Controlador InteliDrive Lite da ComAp Fonte lt http www comap cz products detail new intelidrive lite lightbox 0 gt O controlador em estudo possui as seguintes caracter sticas principais tens
93. ograma o atrav s do qual pode ser feita a liga o entre os pinos PGD PGC VSS VDD e MCLR do programador e do dsPIC e Circuito de reset do controlador com resistor de pull up e um bot o que quando pressionado provoca o aterramento da entrada MCLR gerando o reset e Circuito de acionamento do rel no qual foram utilizados um rel cuja bobina acionada com 12 V cont nuos consome 30 mA e possui um contato revers vel INAF um optoacoplador para garantir a isola o entre o rel e o dsPIC um diodo de roda livre o qual tem fun o de oferecer um caminho alternativo para a corrente circular quando o 54 circuito indutivo da bobina for aberto e um transistor que tem fun o de amplificar a corrente fornecida pelo pino do dsPIC e Circuito que condiciona o sinal senoidal do sensor de velocidade composto de um optoacoplador o qual far com que os sinais fornecidos ao dsPIC tenham valor nulo ou igual a 5 V cont nuos j que na sua sa da existe um resistor de pull up ligado a malha de 5 V cont nuos Para evitar que qualquer tens o reversa seja fornecida ao optoacoplador para o optoacoplador PC817 do fabricante SHARP a m xima tens o reversa suport vel de 6 V foi inserido um diodo na entrada o qual for ar a tens o reversa ser de no m ximo 0 7 V o que ocorre quando a tens o entre os pinos RPM e RPM possui valores negativos polarizando o diodo mas n o acionando o LED interno do optoacoplador Al m do diodo
94. omando possa ser desenvolvido s o necess rios dispositivos de prote o isolados de press o temperatura e velocidade No quarto cap tulo foram apresentados exemplos de dispositivos com contatos que fecham para baixa press o e alta temperatura e sabe se que tais sensores s o facilmente encontrados no mercado local Quanto ao dispositivo com princ pio de funcionamento simples e de baixo custo que feche ou abra contatos quando se tem uma ocorr ncia de overspeed sabe se que este n o facilmente adquirido o que acaba for ando a utiliza o de um controlador como o citado anteriormente ou fazendo com que muitas embarca es operem sem esta prote o Ent o foi neste contexto que se encontrou Incentivo para iniciar uma pesquisa que viabilizasse a produ o de tal dispositivo de prote o 6 1 Implementa o do primeiro prot tipo Um controlador digital de sinais dsPIC do fabricante Microchip foi escolhido para executar tarefas como leitura de sinais anal gicos e digitais controle do status de sa das digitais e execu o de c lculos matem ticos Inicialmente foi escolhido o dsPIC30F4011 o qual possui 40 pinos dentre os quais 30 podem ser utilizados como entrada ou sa da e foi desenvolvida uma placa com o maior n mero de acess rios poss veis LEDs bot es display LCD rel potenci metros para simular sinais anal gicos entradas com optoacopladores bornes e barramentos incluindo o de programa o do dsPIC visto
95. ontrolador O sensor deve ser um pickup magn tico e para ser feita a leitura correta da velocidade necess rio ajustar o par metro Gear Teeth que indicar ao controlador quantos dentes possui a cremalheira O controlador faz a leitura da frequ ncia da forma de onda advinda do pickup fixu e com o n mero de dentes n obtida a teeth velocidade do motor n de acordo com a Equa o 2 apresentada na Se o 4 3 O valor de motor Gear Teeth pode ser ajustado de O a 500 mas caso seja ajustado igual a zero o controlador ignora a leitura de velocidade do motor Para que a prote o de sobrevelocidade atue outras vari veis t m de ser definidas S o elas Nominal RPM ajustado para 1800rpm e Overspeed configur vel de 50 a 150 e ajustado para 110 Uma outra vari vel intitulada RPMbyWterminal cujo valor padr o unit rio mas pode ser ajustada entre 0 5 e 2 com passo de 0 01 deve ser utilizada caso n o seja utilizado o pickup para leitura de velocidade e sim o pino W do alternador Trata se de multiplicador que viabiliza um ajuste fino da velocidade fornecida pelo pino W do alternador Neste projeto foram feitos testes tanto com o pickup magn tico tanto com o pino W do alternador Os valores ajustados para Gear Teeth e RPMbyWterminal foram obtidos experimente verificando se a frequ ncia no barramento do gerador Estando o valor da frequ ncia em 60 Hz sabe se que o motor est operando com 1800 rpm ent o ajustou se
96. or a 0 5 bar e o interruptor t rmico apresenta continuidade entre seus dois contatos a partir de 100 C Na Figura 23 pode ser vista a tela de configura o de cada uma das tr s entradas digitais binary input 1 binary input 2 e binary input 3 citadas anteriormente Press o leo TempAgua e emergency stop Um detalhe importante deve ser observado quanto ao sensor de press o quando o motor est desligado n o h press o no leo lubrificante visto que a bomba est desligada logo entre o pino WK e a carca a existe continuidade e assim o motor nao consegue ser acionado pois esta entrada digital sempre estaria gerando sinal de alarme Para 46 contornar tal situa o deve ser feita uma configura o de forma que esta entrada digital s seja verificada caso o motor esteja em funcionamento Como pode ser visto na Figura 23 foi habilitada a op o engine running only Figura 23 Tela de configura o das entradas digitais no software LiteEdit da ComAP Binary input 1 e Sm Binary input 2 s Binary input 3 Press o Ol o TempAgua Emergency stop Type Type Type Not used Alarm C Control Not used Alarm C Control Not used Alarm Control ey Name Name Press o Ol o TempAgua Contact type Alarm type Contact type Alarm type NC e NO Shutdown X Name Emergency stop X Contact type NC C NO m C NC NO Shutdown l Engine running only V Engine running only 4 OK X Canc
97. orma que ao ser pressionado um caminho alternativo para a corrente passe a existir e o sinal sonoro seja desativado observar Figura 66 AP NDICE E No momento da partida n o existe press o no leo de lubrifica o ou seja O sensor de press o possui seus contatos fechados Desta forma a bobina K estaria sempre energizada e o motor n o conseguiria partir devido aus ncia de combust vel Para contornar este problema um rel temporizador RT foi inserido logo ap s a chave ON OFF e seu contato normalmente aberto alocado em s rie com o sensor de press o Assim que o circuito energizado e a partida do motor vai ser efetuada o contato do rel temporizador est aberto logo a bobina K n o possuir tens o Ap s algum tempo suficiente para que o motor ja tenha partido o contato do rel de tempo fecha habilitando a fun o de prote o por perda de press o A partir de ent o qualquer falha acarretar a parada do motor O dispositivo de overspeed possui um rel na sa da com contato INAF mas para este exemplo de aplica o o contato normalmente aberto deve ser utilizado o qual fechar sempre que a velocidade do motor ultrapassar o limite de 110 do seu valor nominal 74 7 CONCLUSAO Muitas das instala es el tricas de embarca es antigas nao mais atendem as exig ncias normativas de seguran a em vigor Logo surgiu no mercado uma demanda potencial de servi os para adapta o tecnol gica retrofit de
98. pelo usu rio e na segunda linha o valor da velocidade medida a cada instante assim como o status da prote o se est habilitada ou n o Em uma situa o de falha o display deixa de expor estes valores e pisca na tela o texto HHOVERSPEED Continua sendo atrav s dos dois potenci metros que o usu rio define os valores da velocidade nominal e do m ltiplo Tamb m foi mantida a fun o dos dois bot es um para habilitar e desabilitar a prote o de overspeed e o outro para reconhecer a falha fazendo com que o rel seja desenergizado 6 2 1 A placa de circuito impresso O layout da placa de circuito impresso foi desenvolvido tamb m no Altium Designer Figura 53 AP NDICE D neste layout onde podem ser vistas as liga es 69 el tricas que devem ser feitas na placa a ser confeccionada de modo a se ter um circuito com a finalidade proposta Atrav s de uma integra o entre os softwares Altium Designer e o SolidWorks ambos capazes de trabalhar com proje es 3D foram geradas visualiza es nas quais podem ser vistas a disposi o real e a dimens o relativa dos componentes A Figura 54 e a Figura 55 ambas presentes no AP NDICE D contemplam uma visualiza o da placa de ambos os lados Com rela o aos componentes uma diferen a existe entre o esquem tico desenvolvido para o dsPIC30F4011 e o dsPIC33FJ12MC202 visto que este ltimo deve ser alimentado com uma tens o cont nua entre 3 e 3 6 V MICROCHIP
99. que n o se sabia quais necessidades 1am aparecendo no decorrer do desenvolvimento do dispositivo Na Figura 27 pode ser visto o esquem tico da placa desenhado no software Altium Designer e na Figura 28 uma imagem da placa produzida 32 Figura 27 Esquem tico do primeiro prot tipo ALIMENTA O 12VDC PROGRAMA O PROGRAMA O JACK ALIMENTA O GND CONTROLADOR ENTRADAS ANAL GICAS N N nes ANO ANI AN2 GND l anD GND VCC VCC VCC 0 ANO_EXT ANT EXT AN2 EXT ANO SELECT ANL SELECT AN2 SELECT ANO INT ANT INT AN2 INT ANO ANI AN2 ANO EXT ANI EXT AN2 EXT vcc vcc vcc DsPIC 30F4011 pre pio ro ANO INT ANL INT ea ae VCC vcc vcc PUSH BUTTONS DISPLAY LCD DISPLAY LCD 16X2 BUTTONI BUTTON3 m ACIONAMENTO DO REL ENTRADA DO SENSOR DE VELOCIDADE P_RELE seal OPTO_RELE BORNE DE SA DA I 1NA COMUM Fonte Produ o do pr prio autor 53 Figura 28 Foto da placa utilizada para desenvolvimento do projeto E 4 POTENCIOMETROS BORNE DE Zg POT1 POT2 POT3 ALIMENTA O o nano x A a Sd Sd 44 i i q 4 44 4 4 q 1 SET DISPLAY LCD 16X2 BUTTONS Fonte Produ o do pr prio autor 6 1 1 Resumo dos componentes Uma lista dos componentes que comp e a placa pode ser ligeiramente apresentada e Regulador de tens o que transforma a tens o de alimenta o da placa 12 V cont nuos em 5 V cont nuos que ir o alimentar o dsPIC e Barramento de pr
100. quer fun o de saida de byte das TRISD3 TRISDZ TRISF2 TROP TRISFO NECESSARIO PARA STRLEN DEFININDO PINOS DE CONTROLE 77 E DAS 42 VIAS OOO O S FIXAS PARA OTIMIZAR A RAM 0x08 PIN DO PIN D1 PIN D2 PIN D3 PIN D4 PIN D5 PIN D6 106 gt ENVIA UM NIBBLE ESTAMOS EM SISTEMA DE 4 VIAS lt void ENVIA NIBBLE char DADO if DADO amp 0x01 LCD D4 1 else LCD D4 0 CARREGANDO OS PINOS RD4 A RD7 COM UM if DADO amp 0x02 LCD D5 1 else LCD D5 0 NIBBLE OS 4 BITS MENOS SIGNIFICAILIVOS if DADO amp 0x04 LCD D6 1 else LCD Do 0 if DADO amp 0x08 LCD D7 else LCD D7 H Ne Ne LCD EN 1 HABILITA ENTRADAS NO LCD delay us 1 AGUARDA LCD EN 0 DESABILITA gt ENVIA UM BYTE DOIS NIBLES O BYTE PODE SER UM COMANDO OU CARACTERE lt SE MODO 0 ENT O O DADO SER INTERPRETADO COMO COMANDO SE MODO 1 ENT O O DADO SER INTERPRETADO COMO CARACTERE void ENVIA BYTE int MODO char DADO if MODO 1 LCD RS 1 else LCD RS 0 CONFIGURA O MODO delay us 50 AGUARDA LCD EN 0 DESABILITA ENTRADA ENVIA NIBBLE DADO gt gt 4 ENVIA A PARTE ALTA ROTATE RIGHT 4 VEZES ENVIA NIBBLE DADO ZERA A ALTA E ENVIA A BAIXA delay us 40 AGUARDA gt SIMPLIFICACANDO O ENVIO NESSE CASO SO SE ENVIA CARACTERE lt void ESCREVE LCD char C ENVIA BYTE L C gt E NESSE C
101. rator www br pt vdo main products solutions aftermarket instr umentos sensores hidden tab aft instr sens press oleo index pt html gt Acesso em 14 set 2013 WOODWARD Governing Fundamentals and Power Management Reference Manual Colorado 2011 79 APENDICE A Resumo das configura es e esquem tico das liga es el tricas definidas para o controlador InteliDrive Lite Tabela 1 Resumo das sa das digitais utilizadas no controlador InteliDrive Lite 2 SAIDAS DIGITAIS Ra NOME FUN O Acionamento do motor de arranque Fuel solenoid Abrir a valvula de combustivel pos Nou O pos mowo Bor mowo Fonte Produ o do pr prio autor Tabela 2 Resumo das entradas digitais utilizadas no controlador InteliDrive Lite Nome mmo oOo So wows SS Fonte Produ o do pr prio autor Tabela 3 Resumo das entradas anal gicas utilizadas no controlador InteliDrive Lite 2 ENTRADAS ANALOGICAS PONTOS DA CURVA Oil Pressure 0 bar 10 Ohm 10 bar 180 Ohm 2 120 C 22 Ohm 0 C 3200 Ohm 7 8 A A A A 9 No usado Fonte Produ o do pr prio autor N N3 Nowsdo 0 O SO na Nous DT ans Niowado ans nowo x ss Tabela 4 Resumo dos valores das principais vari veis do controlador InteliDrive Lite CONFIGURACOES VARIAVEL Gear teeth RPMbyWterminal Nominal RPM RPM Source Starting RPM Prestart time VALOR 1 95 1800 rpm Pickup
102. s exigidas ou seja controlar se 1a n o s velocidade mas tamb m press o e temperatura 76 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS AMERICAN BUREAU OF SHIPPING Guide for automatic or remote control and monitoring for machinery and systems other propulsion on offshore installations Houston 2003 ASSOCIA O BRASILEIRA DAS EMPRESAS DE CONSTRU O NAVAL E OFFSHORE Dados do Setor Disponivel em lt http www abenav org br gt Acesso em 02 set 2013 BOSCH Sistemas el tricos e eletr nicos para ve culos automotivos Alternadores Dispon vel em lt http www joseclaudio eng br geradores PDF diesell pdfhttp ava mecatronica org br claro line claroline backends download php url LONhcmdhX yZfUGFydGlk YS9BbHRIcm5hZG9y ZXMucGRm amp cidReset true amp cidRegq INS323 gt Acesso em 05 out 2013 BRITO N RIBEIRO L ESTEVES J S Electric Power Generating Bicycle In International Conference on Hands on Science 3 2006 Braga Science Fairs Braga University of Minho 2006 Disponivel em lt http repositorium sdum uminho pt bitstream 1822 6056 1 158 pdf gt Acesso em 05 out 2013 BUREAU VERITAS Rules for the classification of steel ships Machiney Electricity Automation and Fire Protection Paris 2007 ComAp InteliDrive Lite Operator Guide Prague 2012 Dispon vel em lt http cdn comap cz files tmp manuals ID FLX 20Lite 1 3 OperatorGuide pdfhttp www joseclaudio eng br geradores PDF diesell pdf gt
103. sil a custo praticamente irrelevante Logo esta melhoria funcional resumir se ia ao desenvolvimento de um aplicativo para o Android no qual os dados s o digitados e enviados via bluetooth O dispositivo foi desenvolvido com o objetivo de efetuar prote o garantindo que nunca ocorra uma situa o na qual a velocidade do motor ultrapasse valores maiores ou iguais a 110 do valor nominal do motor Quanto prote o de velocidade algumas sugest es podem ser dadas Este valor percentual poderia passar a ser mais um ajuste a ser feito pelo operador Poderia ser adicionado um modo de alarme para o qual um rel energizado quando a velocidade atinge 105 do valor nominal por exemplo Bastaria ser adicionado um novo rel a placa e mais uma linha de c digo que verificaria esta condi o Verifica es de underspeed tamb m seriam interessantes de serem verificadas Em linhas de c digo bastaria inverter a Inequa o para que o sinal de shutdown fosse gerado quando a velocidade medida fosse menor ou igual a um valor determinado pelo usu rio Resumindo poderiam existir quatro vari veis com valores percentuais ajust veis pelo usu rio underspeed_alarm Wunderspeed shutdown Yoverspeed_alarm e overspeed shutdown Em termos de hardware quatro rel s deveriam ser adicionados placa Conclui se que nada impede que este prot tipo seja aperfei oado e possa evoluir de forma a se tornar um controlador apto a garantir todas as prote es mec nica
104. ss rias para que possam ser evitadas avarias ao equipamento ou acidentes que possam vir a comprometer a seguran a da tripula o ou da estrutura da embarca o S o exigidas prote es contra overspeed sobre temperatura da gua de arrefecimento e baixa press o do leo lubrificante Algumas prote es s o ditas opcionais baixo n vel de leo baixo n vel de gua underspeed alta temperatura do leo lubrificante etc A eleva o excessiva de temperatura pode causar at a fus o de alguns metais e overspeed que pode ser causada pela retirada de carga abruptamente pela interrup o da excita o da m quina ou simplesmente uma falha no sistema de inje o de combust vel pode acarretar danos mec nicos m quina J foi explanado anteriormente sobre a demanda atual gerada para a ind stria naval Considerando o panorama local da cidade de Fortaleza isto pode ser evidenciado pela Ind stria Naval do Cear INACE a qual possui grande produ o de rebocadores e barcas Os rebocadores s o navios de grande robustez alta pot ncia e mobilidade que s o utilizados para reboque ou prestar socorros tais como combate a inc ndio e servi os de esgoto ja as barcas se destinam ao transporte mar timo de uma margem a outra de um rio FONSECA 2002 p 126 Paralelamente a isto uma demanda por servi os de manuten o e moderniza o destas embarca es que atuam no terminal portu rio do Pec m e no Porto do Mucuripe na cidade de
105. standard 4 6 ou 14 p los Quanto a aplica o o primeiro utilizado para carros de passeios e motocicletas o segundo para carros de passeio tratores nibus cavalos mec nicos e m quinas de constru o e o terceiro utilizado em ve culos especiais e navios Alguns alternadores possuem um terminal externo chamado de pino W o qual possui uma liga o com uma das bobinas do estator ou seja neste terminal pode ser vista a tens o alternada gerada em uma das bobinas Com isto pode se descobrir a velocidade do motor monitorando o valor da frequ ncia desta tens o alternada N o s a frequ ncia da tens o alternada depende da velocidade do motor a amplitude desta tens o alternada tamb m possui rela o com a velocidade assim como depende tamb m da excita o fornecida ao rotor Como a tens o de sa da deve ter amplitude constante para que as baterias possam ser carregadas existe um componente no sistema respons vel justamente por variar a excita o cont nua de modo a controlar a tens o fornecida para a bateria o regulador de tens o Na partida a tens o cont nua necess ria para excita o do campo disponibilizada pelas baterias e posteriormente passa a ocorrer autoexcita o ou seja a excita o do campo feita pela pr pria tens o gerada pelo alternador BRITO 2006 e SISTEMA DE COMBUST VEL O sistema de combust vel composto essencialmente pelo tanque de combust vel tamb m chamado tanque de servi
106. stas Instala es O retrofit nada mais do que a substitui o de equipamentos ultrapassados por tecnologias de ponta Sistemas embarcados de controle e monitoramento t m sido ent o utilizados para diversos tipos de aplica es O controlador da ComAp apresentado neste trabalho que tem fun o de garantir todas as prote es mec nicas do motor um exemplo disto O equipamento proposto neste trabalho tamb m um modelo de sistema embarcado o qual foi desenvolvido com objetivo de efetuar somente prote o contra overspeed e para tal foi utilizado um microcontrolador dsPIC Simula es e ensaios foram realizados at se chegar a conclus o de que o equipamento cumpre o seu objetivo de prote o confi vel sens vel seguro e vers til visto que podem ser conectados sensores de velocidade do tipo pickup magn tico digitais e at encoders No final do trabalho foi apresentado um exemplo de aplica o no qual foram utilizados rel s bot es sinaleiros e os sensores de press o temperatura e velocidade composto pelo sensor de velocidade e pelo dispositivo de prote o proposto Apesar de se tratar de uma aplica o de baixo custo esta se mostra confi vel e capaz de atender a demanda de mercado que incentivou o seu desenvolvimento Por fim espera se que o equipamento proposto possa em breve ser comercializado e considerado uma contribui o relevante fazendo jus ao esfor o aplicado em seu desenvolvimento E qu
107. tado um valor de 350 rpm Um outro par metro que deve ser configurado o chamado maxcrank time configur vel entre 1 e 60 s mas adotado de 5 s que significa o tempo m ximo no qual o motor de partida fica ligado tentando fazer com que o motor diesel tente atingir a velocidade de 350 rpm Superado este tempo se o motor diesel n o atinge a velocidade de 350 rpm um sinal de shutdown gerado fazendo com que o contato start e fuel solenoid sejam 44 imediatamente abertos interrompendo a partida um sinal visual de erro de partida start fail gerado e o controlador muda do status starting para shutdown N o ocorrendo nenhuma falha maxcrank time atingido n vel de leo baixo falha na abertura da v lvula de combust vel baixa press o de leo perda do sinal do sensor de velocidade dentre outras ao atingir esta velocidade starting rpm a sa da start aberta a sa da fuel solenoid continua fechada e o controlador muda do status starting para running Estando o motor operando em suas condi es normais status running ao ocorrer alguma falha que gere o comando de shutdown imediatamente a sa da fuel solenoid aberta e o motor para Por m se o motor est operando normalmente status running e deseja se par lo deve se pressionar o bot o stop e s depois de um certo tempo denominado cooling time configur vel entre O e 3600 s mas adotado de 30 s que o motor para definitivamente ou seja a sa da fuel soleno
108. tico do retificador trifasico para bobinas do gerador ligadas em delta e ES ic Fenner Rare ree E ene O OT een ene een on met en ee 30 Figura 10 Balan o de velocidade referenciando controle de velocidade 32 Figura 11 Sensor de Temperatura termistor ccccceecsseccccccceeeeseseecceeeeceeeessseeeeeeeesaaeeeeees 35 Ficura 12 Interu pt res terni COS nan inina cadiees vobsueashatad End Ga ab oa 35 Fig ra 13 Sensor de press o de BICO sais sesvedessnscnetetacazanwansnasdussuselonsadeendehncsigaawawdnatdussuseloedadeaadets 36 Piura le esPrcKiup MASCOTE 37 Figura 15 Detalhes construtivos do pickup magn tico e da cremalheira cccccsssseeeees 37 Pista lOs REDOCAJOL soaren a E E E A 39 Figura 177 Gerador modelo C110 D6 4 do fabricante Cummins ce eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 39 Figura 18 Controlador InteliDrive Lite da COMAD eee cccccccccccceceeeeeeeeeeseeseseeeeeeeeeeeees 40 Figura 19 Tela de controle e monitoramento do software LiteEdit da ComAP 41 Figura 20 Tela de configura o do software LiteEdit da COMAP eeseeeeseseeeeeeeeeeeees 42 Figura 21 Bot o fault reset do controlador InteliDrive Lite da ComAP cccccsseeeeees 45 Figura 22 Bot o horn reset do controlador InteliDrive Lite da ComAP 45 Figura 23 Tela de configura o das entradas digitais no software LiteEdit da ComAP
109. tre da placa e os acess rios citados pode ser averiguado na Figura 48 AP NDICE C Figura 31 Painel com sinaleiros de 12 VCC VCA do fabricante ABB a T F Fonte Produ o do pr prio autor Inicialmente foi simulada a opera o de um motor com velocidade nominal de 1800 rpm e cremalheira de 152 dentes A velocidade nominal foi configurada atrav s do potenci metro 1 e o m ltiplo foi calculado conforme a equa o abaixo para logo em seguida ser configurado atrav s do potenci metro 2 oo 90 12 n 152 teeth Feitas as configura es necess rias Podem ser feitas as simula es para diferentes velocidades de opera o do motor Estando operando com 1800 rpm um sensor de velocidade instalado na cremalheira geraria uma forma de onda com a frequ ncia de No 1800rpm S pickup 60 X N eeth 6 x 152 4560 Hz 13 Foi definida esta frequ ncia de opera o no gerador de frequ ncia e verificou se a correta leitura de velocidade conforme pode ser comprovado na Figura 49 AP NDICE C 62 Outros testes foram realizados para velocidades diferentes do motor Para tal novamente calcularam se as frequ ncias de simula o para as velocidades de 500 rpm e 1980 rpm respectivamente Frap e x ug 20H PE x1 52 1266 Hz 14 Pickup 60 N notor 1980 rpm S pickup AO X Neen x152 4560 Hz 15 Nas Figura 50 e Figura 51 AP NDICE C podem ser interpretados os resultados das sim
110. ts TRISE3 1 BUTT2 TRISDbits TRISDl 1 INT2 TRISEbits TRISE4 1 BUTT3 TRISEbits TRISE5 1 BUTT4 TRISDbits TRISD3 0 RS TRISDbits TRISD2 Oy fran TRISFbits TRISF3 Oe 704 101 TRISFbits TRISF2 OF 2 05 TRISFbits TRISF1 0 DE TRISFbits TRISFO 0 D7 TRISCbits TRISC14 1 ENTRADA DE CLOCK EXTERNO TICK TRISBbits TRISB3 0 ACIONAMENTO DO RELE ADPCFG 0b1111111111111100 ANO ANI 1 Port pin in Digital mode port read input enabled ADC input multiplexer connected to AVSS 0 Port pin in Analog mode port read input disabled ADC samples pin voltage unsigned int flag 0 0 FLAG PARA SINALIZAR O ESTOURO DO TIMER 2 QUE NAO DEVE ACONTECER unsigned int flag EN 1 FLAG PARA HABILITAR OU NAO A PROTECAO unsigned int shutdown 0 FLAG QUE SINALIZA OCORRENCIA DE SHUTDOWN POR OVERSPEED Vmedida gt Vn unsigned int warning 0 FLAG QUE DETECTA QUANDO Vmedida E MAIOR QUE Vn unsigned int CONTAGEM vari vel que armazena o n mero de bordas de subida do sinal do pickup a cada intervalo de tempo 0 5s unsigned int Vn vari vel que armazena o valor da velocidade nominal definida atrav s do potenciometro unsigned int Vn AD vari vel auxiliar para o c lculo do valor de Vn unsigned long int SOMAADI vari vel auxiliar para o c lculo do valor de Vn float M vari vel que armazena o valor do m ltiplo que define a velocidade real do motor float M AD vari vel auxili
111. ula es O segundo caso para o qual foi utilizado o valor de 1980 rpm valor 10 superior a velocidade nominal de 1800 rpm representa uma situa o de falha que pode ser observada atrav s dos seguintes acontecimentos display mostrando intermitentemente letreiro NTOVERSPEED LED aceso sinaleiro vermelho que est ligado em s rie com contato NA do rel aceso e sinaleiro verde que est ligado em s rie com contato NF do rel desligado Diante dos resultados conclui se que o c digo proposto adequado e o princ pio de funcionamento geral est operando conforme proposto 63 6 1 4 Ensaios com pickup magn tico Para verificar qual o comportamento do circuito utilizando um pickup magn tico haja vista a mudan a das formas de onda e altera o dos valores de pico uma nova bancada foi configurada sendo esta composta de um motor com velocidade nominal de 1800 rpm de uma cremalheira de 60 dentes a qual foi instalada no eixo do motor do sensor magn tico e da placa desenvolvida para o projeto As liga es executadas podem ser compreendidas atrav s da Figura 32 Na Figura 33 pode ser observada uma imagem da bancada utilizada para os ensaios Como pode ser visto n o foi feito o encaixe do pickup este foi posicionado manualmente somente nos momentos de teste Para que pudesse ser feita uma an lise com o oscilosc pio foi coletada a forma de onda fornecida pelo pickup magn tico sem que este estivesse ligado a placa
112. vari vel auxiliar para o c lculo do valor de Vn unsigned long int SOMAAD1 vari vel auxiliar para o c lculo do valor de Vn float M vari vel que armazena o valor do m ltiplo que define a velocidade real do motor float M AD variavel auxiliar para o c lculo do valor do m ltiplo M unsigned long int SOMAAD2 varidvel auxiliar para o c lculo do valor do m ltiplo M unsigned int Vlimite valor limite da velocidade a partir do qual a prote o deve ser habilitada unsigned int Vmedida valor instant neo da velocidade do motor float AJUSTEFIXO 1 1 valor permitido de sobrevelocidade sem que a prote o atue 10 unsigned int adn 0 contador auxiliar unsigned long int displayn 0 contador auxiliar Fonte Produ o do pr prio autor C digo 8 Arquivo config interrupts h para o dsPIC33FJ12MC202 void config interrupts void INTERRUPCAO EXTERNA INT1 _INTIIF 0 ZERANDO A FLAG _INT1IP PRI_INT1 DEFININDO PRIORIDADE _INTIIE 1 HABILITANDO INTERRUPCAO INTERRUPCAO EXTERNA INT2 _INT2IF 0 ZERANDO A FLAG _INT2IP PRI_INT2 DEFININDO PRIORIDADE _INT2IE 1 HABILITANDO INTERRUPCAO TIMER 1 Fr base de tempo de 0 5segundos TLCOND1 CS DESABILITADO TICONDI ES TCS 0 CLOCK INTERNO FCY 3685000 TICONbits TCKPS 0b11 JF PRESCALE 256 TICONbits TGATE 0 TMR1 0 ZERAR CONTAGEM PR1 7196 VALOR DO ESTOURO fTIMER 2Hz ta 0 5s LrS0bits TlIE 0 ZERAR A FLAG IPCObits TLIP
113. x ou pl stico por exemplo Quando o dente da cremalheira que deve ser de material ferromagn tico ferro por exemplo passa pelo pickup magn tico a relut ncia do trajeto magn tico visto pelo im se altera e consequentemente uma varia o do fluxo magn tico tamb m ocorre A lei de indu o de Faraday 1831 afirma que a corrente induzida em um circuito fechado por um campo magn tico proporcional ao n mero de linhas do fluxo que atravessa a rea envolvida do circuito por unidade de tempo Em outras palavras uma tens o ser induzida devido varia o do fluxo magn tico no tempo Esta tens o ter frequ ncia f up dada pela rela o entre a velocidade de rota o n da motor em rpm do motor e o n mero de dentes n gt cremalheira n pickup N eeth 2 60 Na Figura 14 pode ser observado o pickup magn tico do fabricante KVA modelo KS3002 37 Figura 14 Pickup magn tico Fonte lt http kva com br kva2 0 index php produtos sensores gt Alguns detalhes devem ser observados quanto a instala o deste sensor qu o pr ximo da cremalheira ele deve estar observar Figura 15 A largura representada pela dimens o A a altura representada pela dimens o B e a espessura representada pela dimens o F dos dentes da cremalheira devem ser maiores que o di metro dimens o D do polo do pickup magn tico O espa amento entre o sensor e a cremalheira denominado gap deve ser

Proteções mecânicas dos motores a diesel - DEE

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

Prote&ccedil;&otilde;es mec&acirc;nicas dos motores a diesel - DEE

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

Proteções mecânicas dos motores a diesel - DEE