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UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR

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1. k g 10 10 10 1 45 1400 4500 2 9 5 54 298 3 5 6 17 5 56 4 4 3 10 2 24 5 3 7 7 5 14 8 6 3 3 6 10 6 7 3 1 5 8 3 8 2 9 4 6 7 0 9 2 8 4 1 6 0 10 2 7 3 8 5 4 20 2 3 2 7 3 3 oo 2 0 2 0 2 0 4 3 Nota Conclusiva Neste cap tulo foram estudados os m todos e t cnicas de minimiza o das perturba es que afectam os circuitos electr nicos com vista a reduzir estes fen menos que afectam os circuitos utilizados na m quina de ensaio de amortecedores Assim est se em condi es de implementar os filtros adequados e fazer altera es nos circuitos de instrumenta o com vista minimiza o do ru do e perturba es que afectam a qualidade dos sinais Estas altera es ser o apresentadas no cap tulo seguinte Refer ncias 1 G Asch Acquisition de donn es Du capteur l ordinateur Dunod Paris Fran a 1999 2 H W Ott Noise Reduction Techniques in Electronic Systems 2 Edi o John Wiley amp Sons Inc Nova Iorque Estados Unidos da Am rica 1998 3 M Brown M Barnes and G Vijayaraghavan Grounding Bonding Shielding and Surge Protection Elsevier Oxford Reino Unido 2004 110 Cap tulo Altera es ao Projecto Electr nico A instrumenta o anteriormente aplicada na m quina de ensaio de amortecedores n o previa o ru do emitido pelas v rias fontes utilizadas Ap s o estudo realizado nos cap tulos anteriores ser o de
2. Figura 7 4 Local de aplica o do bot o de paragem de emerg ncia Para al m deste bot o deve ainda ser colocado um contactor em cada uma das portas em s rie com a linha de paragem de emerg ncia de modo a que quando alguma porta for aberta a alimenta o do motor el ctrico ser imediatamente cortada Estes contactores devem tamb m ser trif sicos suportar uma corrente de 16 A e do tipo NO ou seja normalmente abertos Isto para que somente quando a respectiva porta esteja fechada que o contactor feche o circuito permitindo a passagem de corrente Caso a porta esteja aberta o contactor est no seu estado normal aberto pelo que n o ir passar corrente para o variador de velocidade e consequentemente para o motor el ctrico O esquema el ctrico com as liga es destes dispositivos de paragem de emerg ncia apresentado na figura 7 5 Nesta pode se verificar que logo a seguir ficha o cabo el ctrico vai passar por um primeiro contactor da porta superior seguindo se o bot o de paragem de emerg ncia e um segundo contactor da porta inferior Depois destes dispositivos o cabo passa por um disjuntor que permite ligar e desligar o circuito nas situa es normais seguindo depois para o filtro e o variador electr nico de velocidade VEV o qual acciona o motor el ctrico Pode verificar se j na figura 7 5 a coloca o do filtro do VEV o qual deve ser implementado para respeitar a Directiva EMC atr s
3. onda transmitida para o interior da blindagem Figura 3 10 Reflex es e transmiss es de uma onda electromagn tica por uma blindagem Os diferentes fen menos f sicos que est o em jogo na interac o onda blindagem s o os seguintes e na liga o 1 2 ar metal uma parte da onda incidente reflectida para o ar enquanto a outra parte transmitida pela blindagem de uma parte e de outra da liga o ar metal temos E O H0 _ E 0 H 0 Ei 0 e Hi 0 representam as amplitudes dos campos na liga o do lado do ar Es 0 e H2 0 representam as amplitudes dos campos na liga o do lado da blindagem r 2 e r 12 representam os coeficientes de atenua o dos campos por reflex o na liga o 1 2 ar metal Ao atravessar a blindagem a espessura e onde sofre uma atenua o devido absor o E0 HO O EO Exe e Hs e representam as amplitudes dos campos na liga o 2 3 do lado da blindagem A e representam a atenua o dos campos durante a sua propaga o no metal e na liga o 2 3 metal ar uma parte da onda reflectida na blindagem enquanto a outra parte transmitida para o ar no volume interior da blindagem Numa parte e na outra da superf cie de separa o temos Es e Hole j Es e ER Hs e a 72 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos Es e e Hs e representam as amplitudes dos campos descendentes da blindagem e transmitidos
4. Laborat rio realiza os ensaios e emite relat rio Ensaios e Auditoria EA realiza a auditoria e emite relat rio CERTIE avalia resultados dos ensaios e Avalia o dos resultados da auditoria CERTIF promove o processo de decis o e emite a licen a Concess o CERTIE planeia e executa o processo de acompanhamento anual atrav s da realiza o de ensaios aos produtos e auditorias f brica Acompanhamento Figura 7 8 Fluxograma com a descri o do processo de certifica o realizado pela CERTIF e Custos da certifica o 200 Os encargos correspondentes certifica o com concess o e uso da Marca ser o fixados anualmente pela CERTIF e calculados tendo em conta v rios crit rios nomeadamente a categoria de produto e o sector de actividade industrial onde este se insere Os encargos financeiros a considerar s o respeitantes abertura e instru o do processo auditorias ensaios colheita de amostras a ensaiar e acompanhamento da certifica o Todos estes encargos s o facturados pela CERTIF directamente ao requerente ou ao titular da licen a ou a qualquer outro representante devidamente autorizado para o efeito Certifica o da M quina f Validade da licen a para o uso da marca A licen a geralmente v lida por um per odo de cinco anos podendo em casos especiais a sua dura o ser inferior As licen as s o renov veis por per odos iguais aos
5. 120 Altera es ao Projecto Electr nico Rectifica o Existem v rias formas de ligar d odos de modo a criar um rectificador e converter AC para DC A ponte rectificadora o mais importante e o que produz uma rectifica o de onda completa Um rectificador de onda completa pode ser feito a partir de apenas dois d odos mas este m todo raramente usado uma vez que os d odos s o extremamente baratos Um nico d odo pode ser utilizado como rectificador mas s usa o positivo do AC produzindo apenas meia onda em DC Uma ponte rectificadora usa a onda AC tanto a sec o positiva como a negativa 1 4 V perde se na ponte porque cada um dos d odos rectificadores perde 0 7 V queda de tens o numa jun o PN de sil cio na condu o e h sempre dois d odos em condu o As pontes rectificadoras s o classificadas pela corrente m xima e a tens o inversa m xima que podem suportar Na figura 5 7 7 est representada uma ponte rectificadora sa da de um transformador em que ap s a tens o ter sido transformada para o valor desejado ainda em AC esta rectificada passando a ter valores s positivos Tens o AC 0 Tempo Transformador a Rectificadores Saida DC Vari vel a b Figura 5 7 a Esquema de um transformador com ponte rectificadora b Evolu o da tens o no tempo Filtragem A filtragem feita por um condensador electrol tico de grande valor ligado sa da DC para ag
6. 100 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico Onde 4 w a atenua o induzida pelo filtro pulsa o w Por outro lado temos que A 0 1 sendo Go o ganho em tens o do filtro em estado cont nuo 4 2 1 1 Fam lias de filtros No caso dos filtros polinomiais frequentemente utilizados A w um polin mio de ordem k que define a ordem do filtro Quando k par A w pode ser obtido sob a forma de um produto de termos quadr ticos tendo considerando p p y p E p Sla abe tilla E pres k 2 A p ox b E bj 1 com j Quando k impar a fun o A p cont m ainda um factor de primeiro grau da forma aop wo 1 J Destas express es deduz se um modelo de s ntese dos filtros e um filtro de ordem k par k 2 feito pela jun o em cascata de j filtros de ordem 2 cada um correspondente a um dos termos quadr ticos e um filtro de ordem k impar k 2j 1 feito pela jun o em cascata de j filtros de ordem 2 e de um filtro de ordem 1 Quanto mais elevada for a ordem k de um filtro mais pr xima est a sua fun o de transfer ncia da de um filtro ideal quanto mais elevado for k mais complexa a sua realiza o As diversas fam lias de filtros t m o nome dos polin mios utilizados para definir a sua atenua o A Os filtros de Butterworth s o caracterizados para uma dada ordem k pela resposta mais uniforme na banda passante figura 4 10 a O m dulo de aten
7. 4 2 2 Condi es impostas e par metros do filtro Os par metros do filtro ordem k e frequ ncia fo limitadora da banda passante podem ser determinados a partir de condi es impostas e uma condi o sobre a regularidade da banda passante e uma condi o sobre o enfraquecimento na banda atenuada 106 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico 4 2 2 1 Condi o relativa banda passante De modo a evitar uma deforma o do sinal til na banda passante n o necess rio que a atenua o das diversas frequ ncias que o constituem seja muito diferente Seja e a varia o relativa m xima toler vel do ganho do filtro no espectro til A redu o do ganho tanto mais importante a uma frequ ncia f quanto mais alto estiver o espectro til pelo que G Uh gt 1 lt para do Un lt e com G f To 0 0 De onde 4 11 A fn lt 1 E1 1 amp 2k e caso filtro de Butterworth a condi o anterior escreve se 1 hy a lt 1 amp De onde se retira 4 12 2k o lt 2e para fn X fo e caso de um filtro de Chebychev A condi o 4 11 escreve se y1 a C lt 1 s para a banda passante 1 lt Ck lt 1 De onde se retira a lt v2e4 4 2 2 2 Condi o relativa banda atenuada Considere se uma perturba o em que a amplitude E e cuja frequ ncia f para al m do espectro til do sinal de medida Impondo ao filtro uma redu o da amplitu
8. Ao considerar uma onda electromagn tica suspensa cuja direc o de propaga o tida como o eixo Oz de um sistema de eixos rectangulares Oxyz em que a direc o do Ox a do campo el ctrico E Fo coso t 3 13 E onde a direc o Oy a do campo magn tico H Ho cosa t 3 14 Eo e Ho est o ligados pela rela o ya Eo VHo Ho 3 15 Considere se um circuito rectangular ABCD que est situado no plano xOz em que as suas cotas do comprimento a e b est o respectivamente paralelas aos eixos Ox e Oz seja zo a posi o do centro M de rect ngulo marcado no eixo Oz figura 3 9 Figura 3 9 Circuito somado a uma onda electromagn tica plana O fluxo de indu o dy atrav s de uma superf cie elementar de altura a e de largura dz tem a express o Z dy Ho Ho a dZ cos w t 3 16 De onde para o fluxo total q atrav s do circuito p p Uo Ho a sin cosw t A f e m induzida no circuito por este fluxo vari vel d nb Z 3 18 e 2 po Ho c a sin cos w t 2 l l 70 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos Tendo a amplitude A desta f e m a seguinte express o tb 3 19 A 2 Ho Ho C a siie l l Esta amplitude A depende da rela o do comprimento b do circuito com o comprimento de onda e A m ximo e iguala 2 4o Ho c a para b 2k 1 1 2 e A nulo para b h Este resultado diferente do caso de pe
9. Com o novo programa de interface utilizador m quina o vector de dados enviado para o MSP430 diferente contendo mais informa o e a informa o anteriormente recebida encontra se agora em posi es diferentes dentro do vector pelo que o novo programa ter de ser alterado desde o primeiro ponto ou seja desde a recep o dos dados Para medir a posi o e velocidade poder ser usado na mesma a encoder ou realizar este processo sem encoder No caso de se pretender realizar ensaios sem o encoder as interrup es do Timer A para realizar a aquisi o de dados relativos for a medida pela c lula de carga ser o agora geradas em fun o da velocidade de ensaio Para tal calcula se o tempo que o exc ntrico demora a percorrer um grau tempoGrau dividindo por 360 o valor que este demora a percorrer uma volta Par tal utilizam se as seguintes express es 60 s 6 3 tempoVoltals Elo tempoVolta s x 10 6 4 tempoGraulus TS Sn 2 Na tabela 6 7 apresentado o tempo que o exc ntrico demora a percorrer uma volta completa 360 graus e o tempo que demora a percorrer um grau para cada velocidade poss vel de ensaiar Assim quando se usa o encoder o Timer A do MSP conta os impulsos deste e a cada 14 correspondentes a 1 008 gera uma interrup o sendo registado o valor do Timer B correspondente velocidade e do ADC correspondente for a No caso em que n o se utiliza o encoder a interrup o ge
10. Considerando que o esfor o transverso e o momento flector s o positivos orientam se as for as internas V e V e os momentos internos M e M como recomendado em 4 Considerando o DCL de A D e que a soma das componentes verticais e a soma dos momentos em torno de D das for as que actuam no DCL s o zero obt m se y MAX 2 25 V e x 2 26 M Fy max x 40 Altera es ao Projecto Mec nico Figura 2 20b Veio parafuso de uni o do amortecedor ao apoio diagrama de corpo livre de AD e DB Por conseguinte tanto o esfor o transverso como o momento flector s o positivos o que confirmado observando que a reac o em A tende a cortar e flectir a viga em Dy Figura 2 20c Veio parafuso de uni o do amortecedor ao apoio diagrama de corpo livre de AE e EB Analisando agora a viga considerando um corte feito num ponto E entre Cy e B e considerando o DCL E B figura 2 20c obt m se que a soma das componentes verticais e a soma dos momentos em torno de E das foras que actuam sobre o coro livre s o 0 obt m se E 2 27 V zmax M Fy max Cas x 2 28 Assim o esfor o transverso negativo e o momento flector positivo o que pode ser confirmado observando que a reac o em B flecte a viga em E 41 Cap tulo 2 Podem agora representar se graficamente os diagramas de esfor o transverso e de momento flector tendo o esfor o transverso valores constante positivos e
11. Figura 2 6 Representa o do cilindro A biela superior tem um comprimento ou altura igual altura do cilindro somando com a medida do curso m ximo a ensaiar e uns cent metros de toler ncia em cada extremidade para n o haver risco de bater no bloco em nenhuma ocasi o Edge BCextl h ECimax h cilindro h eco Figura 2 7 Representa o da biela superior 27 Cap tulo 2 A representa o desta biela ilustrada na figura 2 7 sendo um veio visto de frente com um di metro externo dgc A altura total desta biela ou veio dada por hBc Acitinaro Apcimax Apcexti Recextz 2 3 A biela de baixo tem a fun o de ligar o exc ntrico biela de cima controlando o movimento desta ltima O formato desta o formato t pico de uma biela com duas extremidades cil ndricas e uma coluna que as une Deve se ter em aten o o ngulo 03 figura 2 12 pois deste depende bastante a for a exercida sobre e pela biela Para controlar este ngulo ajusta se o comprimento da biela que n o deve ser demasiado pequeno para evitar for as muito elevadas nem demasiado comprido para n o dar uma altura muito elevada a todo o sistema A altura hgg desta biela foi dimensionada considerando a biela como uma coluna com ambas as extremidades articuladas Figura 2 8 Representa o da biela inferior O que acciona esta biela controla a amplitude do seu movimento e todos os cursos poss veis
12. Onde mult o factor de multiplica o que depende do equipamento de ensaio ou seja do ganho aplicado ao amplificador de instrumenta o onde est ligada a c lula de carga INA114 Assim imp em se as condi es if equipamento Amortecedor mult 1000 if equipamento Suspensao mult 500 Isto porque quando o equipamento a ensaiar um amortecedor a escala da for a de 1000 at 1000 kg f e quando o equipamento uma suspens o a escala de 500 a 500 kg f e como os valores recebidos s o de O a 255 correspondendo o 0 ao valor m nimo da escala da for a e 255 ao valor m ximo da mesma escala ao aplicar a equa o anterior consegue se converter o valor recebido de O a 255 num valor de for a de 1000 a 1000 ou de 500 a 500 kg f 154 Programa de Interface Utilizador M quina Assim que se calcula esta vari vel o seu valor logo guardado na matriz resultados na posi o 2 da linha correspondente Com esta definida pode se calcular o vector for a come ando por definir o vector forcal constitu do pelos dados do pacoteMsp entre as posi es 8 e 367 Depois calcula se o vector da for a atrav s da seguinte express o forca forcal gm 128 mult 128 forca forca gm preCarga O factor de multiplica o mult volta a ser o usado no c lculo da pr carga definido em fun o do equipamento e para o c lculo do valor correcto da for a desconta
13. e a tens o parasita de modo comum Vmo p vpi Vp2 2 3 6 Vmc p Vp quando Vp Vpz Vp 58 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos e atens o parasita diferencial ou do modo s rie Vap Vpz Vpa 3 7 Vayp 0 quando Vp Vp gt Concluindo quando as perturba es s o id nticas nos dois condutores do sinal a perturba o unicamente de modo comum Quando as perturba es t m amplitudes diferentes em cada um dos condutores do sinal aparece para al m de uma tens o parasita de modo comum uma perturba o do modo s rie No caso de um sinal til ser sobreposto por uma perturba o de modo comum um amplificador diferencial permite em princ pio de se livrar da perturba o de modo comum e de n o amplificar o sinal til na pr tica o amplificador diferencial possui uma certa sensibilidade tens o de modo comum que especificada pela sua taxa de rejei o de modo comum A redu o ou elimina o de uma perturba o em modo s rie dif cil quando a sua frequ ncia est bem definida a perturba o pode ser reduzida ou eliminada pelo tratamento do sinal filtragem ou integra o durante um comprimento igual ao seu per odo ou a um dos seus m ltiplos Resta referir finalmente que uma perturba o de modo comum pode dar origem a uma perturba o de modo s rie quando as imped ncias associadas a ambos os condutores do sinal s o diferentes E por isto
14. ligado por uma liga o espec fica aos O V das alimenta es e quando a refer ncia de potencial a terra local ao chassis massa mec nica e rede equipotencial de terra 3 3 Perturba es por Liga o Electromagn tica A liga o entre dois dispositivos dita electromagn tica quando as ondas electromagn ticas radiadas por um deles atingem o outro dispositivo e provocam o aparecimento de tens es parasitas As liga es magn ticas e el ctricas s o de facto os casos limite de liga o electromagn tica com a diferen a que nessas um dos componentes de onda E ou H dominante em rela o ao outro Este tipo de perturba o bastante aprofundado na refer ncia 2 e ser de seguida estudado 3 3 1 Onda electromagn tica campo pr ximo campo distante Todos os dispositivos afectados por fen menos el ctricos vari veis s o fontes de ondas electromagn ticas No vazio as equa es de Maxwell escrevem se na forma 3 11 E dl oz H dS 68 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos 3 12 f Hai o f E dS Onde C o contorno limitador da superf cie S div H 0 dv E 0 As equa es 3 11 e 3 12 mostram que a partir do momento em que existe um campo vari vel campos magn ticos e el ctricos s o indiscutivelmente limites esta associa o que constitui a onda electromagn tica na equa o da propaga o deduzida das equa es de Maxwel
15. o do exc ntrico mais reduzidas entre 50 e 150 rpm com o objectivo nico de analisar a interven o da mola num curso mais elevado EB Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo X Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a kg f Eixo Y For a kg f 50 rpm 130 rpm Pr carga 6 ka f For a M xima 18 85246 lka f 70lpm 150lrpm 90frpm Olrpm Curso 170 mm For a M nima 29 5082 kgf 110 rpm Olrpm Figura 8 11 Resultados do s timo ensaio com uma suspens o curso 170 mm sem mola 211 Cap tulo 8 nm Os resultados obtidos est o apresentados nas figuras 8 11 e 8 12 para os ensaios sem mola e com mola respectivamente Verifica se novamente que com a mola a for a realizada pela suspens o na fase da compress o aumenta para valores bem mais elevados do que sem mola enquanto que os valores da for a quando a suspens o se encontra na fase da extens o s o exactamente iguais o que comprova que nesta fase a for a realizada exclusivamente pelo hidr ulico Verifica se que quando se usa a mola na suspens o a diferen a entre as for as exercidas em cada velocidade muito reduzida sendo os valores destas mais pr ximos entre cada velocidade Quando n o h mola isso j n o se verifica conseguindo se verificar diferen as dos valores da for a entre veloc
16. o ligada rede equipotencial da terra O isolamento da fonte corresponde do ponto de vista el ctrico a uma imped ncia de isolamento Z entre a fonte e a terra local Zis formada por uma resist ncia elevada R em paralelo com um condensador reduzido C Entre a massa local M e a massa M da instrumenta o estabelecida a diferen a de potencial vy 4 1 2 1 Amplificador de entrada do tipo assim trico A fonte isolada da sua massa local M limitada por um cabo bifilar na zona de entrada do amplificador isto faz com que a fonte do sinal esteja ligada massa M da instrumenta o figura 4 2 a Tem de se determinar neste caso a influ ncia da diferen a de potencial da massa vy sobre a tens o de entrada v do amplificador Considere se R R2 resist ncias das vias 1 e 2 somadas s resist ncias da fonte e liga es correspondentes Zis Rp vm podem ser substitu das entre A e M pelo seu equivalente de Th venin figura 4 2 b caracterizado por 91 Cap tulo 4 I pa R e a for a electromotriz equivalente vm Vu E Vm com Zis gt X Ri is ad Ri tZis e a imped ncia em s rie Z R Z amp Ri A tens o de entrada v do amplificador de imped ncia de entrada Z tem a seguinte express o Zi Ri R Zi 4 1 ze Vmum aal vi es v m Com R4 Ro amp Zi A tens o parasita v m em s rie com o sinal tanto mais fraca quanto maior for a imped ncia do isolamento Z s
17. 265 Anexo B 266 Anexo C Desenhos de pormenor Anexo C Figura XXXI Desenho de pormenor do sistema biela manivela 268 Desenhos de Pormenor Figura XXXII Desenho de pormenor da estrutura da m quina 269 Anexo C Figura XXXIII Desenho de pormenor da m quina com todos os componentes montados na estrutura 270 Desenhos de Pormenor Figura XXXIV Desenho de pormenor da m quina completa com as protec es 271
18. Componentes e liga es da placa de circuito impresso n mero 1 vista de cima 135 Cap tulo 5 N Placa Figura 5 25 Componentes e liga es da placa de circuito impresso n mero 2 vista de cima Nos cantos das placas s o feitos 4 furos com um di metro de 4 mm por onde ir o passar os parafusos de liga o das placas entre si e a uma caixa apropriada para a ligar estrutura da m quina 5 7 Liga o do MSP com o PC Anteriormente a liga o do microcontrolador MSP430 da Texas Instruments com o PC era feita entre a UARTI do MSP que estava ligada a uma porta RS232 com uma porta COM do PC ou seja uma liga o s rie RS232 Contudo verifica se que actualmente este tipo de comunica o est a entrar em desuso estando se a generalizar a adop o da liga o USB A liga o USB comporta se como um barramento master slave onde o master o USB host que neste caso o computador que recebe a informa o da liga o ou desliga o dos v rios dispositivos inicia o processo de enumera o e controla todas as transac es de dados no barramento Tem tamb m a fun o de examinar o estado de cada perif rico Os perif ricos s o slaves no barramento podendo ser de dois tipos e funcionais como teclados rato ou neste caso o microcontrolador e hubs servem para a liga o de outros dispositivos O USB pode funcionar em dois modos distintos nos quais difere a velocidade com que os dados
19. Figura 3 2 Estruturas de filtros passa baixo passivos a em L b em T c em II Quando a perturba o possui uma a frequ ncia f perfeitamente determinada 50 Hz por exemplo a sua redu o pode ser obtida por meio de um filtro que rejeite a frequ ncia fp figura 3 3 importante de notar neste caso a atenua o suportada pelo filtro e que fp n o afecta o sinal til R A a QrRC so R v r 2C R 10 MQ C 320 pF F 50 Hz a ganho v v4 Q 10 P 959 C C a A P A Pe ai 4 PaE N V N R Q dim 3 Pal 0 0014 d s m 10 30 50 70 frequ ncia Hz b c Figura 3 3 Filtros de rejei o a c lula de rejei o b c lula de rejei o de banda regul vel c resposta em frequ ncia 1 61 Cap tulo 3 A efic cia de um filtro a uma frequ ncia f especificada pela sua atenua o de inser o A f onde VOO 3 8 A f 20 gy 7 db V f representa a amplitude da tens o aos terminais de uma carga de 50 Q na aus ncia de filtro a fonte de frequ ncia f tem uma imped ncia interna de 50 Q V gt f representa a amplitude da tens o aos bornes da mesma carga na presen a do filtro em que as outras condi es operacionais se mant m inalteradas Os valores de A f aquando da utiliza o de um filtro est o normalmente compreendidos entre 60 db 10 e 80 db 109 3 2 1 2 Escolha dos componentes Tendo em conta a importante extens o poss vel do espectro de pertu
20. Liga o do MSP com o EVAL232 e deste com um cabo USB 5 8 Nota Conclusiva Como conclus es deste cap tulo h a destacar a introdu o dos filtros e componentes que permitem minimizar significativamente o ru do e perturba es el ctricas e electr nicas que existiam anteriormente o que tinha repercuss es directas nos resultados obtidos e ainda no decorrer dos ensaios e ainda a introdu o de novos componentes para permitir a aplica o de novos sensores que permitem evoluir a m quina em diversos aspectos Assim verifica se que nesta fase a m quina de ensaio de amortecedores est bastante mais avan ada sob o ponto de vista electr nico e com uma programa o adequada permitir ao utilizador realizar ensaios com mais seguran a obter resultados mais cred veis e precisos e 138 Altera es ao Projecto Electr nico melhorar a m quina a n vel mec nico com a elimina o do encoder e posterior altera o da posi o do motor reduzindo bastante as vibra es a elevadas velocidades A m quina fica assim tamb m apta para a coloca o de sensores nas portas de seguran a que ser um requisito exigido nas normas de seguran a analisadas mais frente pelo que permitir atrav s de programa o que o ensaio seja parado caso uma porta seja aberta e que os ensaios s possam ser iniciados com ambas as portas de seguran a fechadas Com a liga o USB introduzida a m quina fica adaptada aos computadores
21. O problema aqui examinado refere se s perturba es conduzidas pelo aparelho pelas suas diversas liga es aos dispositivos externos e linhas de entrada sa da como as liga es aos sensores aos motores ou a um controlador e linhas da rede de distribui o ligadas alimenta o Estas perturba es devem ser eliminadas mesmo entrada do aparelho de modo a evitar que para diversas liga es estas n o sejam injectadas na cadeia de medi o onde a sua amplitude importante pois provocam certos fen menos de n o linearidades perturbadoras do sinal 3 2 1 1 Tipos de filtros A filtragem das perturba es no espectro estendido torna necess ria a introdu o de filtros passa baixo introduzidos de modo a que as frequ ncias teis estejam na banda passante e as frequ ncias perturbadoras na banda atenuada 60 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos Um filtro um dispositivo bidireccional pode ser utilizado para limitar a penetra o das perturba es externas ao aparelho ou para evitar a propaga o de perturba es para fora do aparelho que as gera Os filtros s o normalmente realizados base de indut ncias e condensadores separados ou associados em estruturas em L T ou TI figura 3 2 Quando as linhas a filtrar s o percorridas por correntes muito fracas as indut ncias podem ser substitu das por resist ncias a poe p a b c Ha K j H i
22. UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR Departamento de Engenharia Electromec nica Aperfei oamento de uma m quina para ensaio de amortecedores Francisco Jo o Anast cio Duarte Covilh Agosto de 2008 UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR p Departamento de Engenharia Electromec nica Aperfei oamento de uma m quina para ensaio de amortecedores Tese para obten o do grau de Mestre em Engenharia Electromec nica Francisco Jo o Anast cio Duarte Licenciado em Engenharia Electromec nica pela Universidade da Beira Interior Realizado sob a orienta o cient fica de Engenheiro Ant nio Eduardo Vit ria do Esp rito Santo Assistente Dept de Eng Electromec nica Universidade da Beira Interior Professor Doutor Paulo Manuel Oliveira Fael Professor Auxiliar Dept de Eng Electromec nica Universidade da Beira Interior Resumo Resumo O objectivo central deste trabalho desenvolver e aperfei oar uma m quina para ensaio de amortecedores e suspens es que permita estudar estes equipamentos atrav s das curvas caracter sticas obtidas O funcionamento dos amortecedores e suspens es abordado no in cio do trabalho permitindo esta an lise caracterizar o seu comportamento Em paralelo s o identificadas as grandezas a medir com a m quina a desenvolver O aperfei oamento da m quina come a com uma abordagem s for as envolvidas e com os aspectos a melhorar no projecto mec nico redimensio
23. apresentado o projecto de uma m quina de ensaio de amortecedores em que o principal objectivo era projectar e desenvolver uma m quina para ensaio de amortecedores e suspens es Shock Dynamometer que tivesse a capacidade de realizar testes a cursos e velocidades diferentes escolhidos pelo utilizador Esta m quina mede a for a exercida no amortecedor a posi o do veio e sua velocidade a cada instante de modo a que no final de cada ensaio o utilizador consiga obter gr ficos que relacionem a for a com a 11 Cap tulo 1 velocidade do veio do amortecedor dependente da velocidade de rota o do exc ntrico e a for a com a posi o do mesmo veio Para tal com base no princ pio de funcionamento das m quinas actuais que testam amortecedores pretendeu se projectar e desenvolver uma m quina com melhores caracter sticas e funcionalidades Um dos principais objectivos do trabalho foi desenvolver um sistema de f cil altera o do curso de ensaio no caso de se quererem testar v rios cursos para um mesmo amortecedor ou uma mesma suspens o sem serem necess rias muitas e complexas altera es na m quina Este sistema deveria permitir testar cursos maiores do que as m quinas actuais de modo a poderem testar se suspens es de mota que t m cursos maiores que os amortecedores Depois pretendeu se que a m quina fosse de f cil utiliza o ou seja para alternar entre um ensaio de um amortecedor e o de uma suspens o ou m
24. es o circuito aberto deixando de haver passagem de corrente para o VEV parando Circuito de pot ncia a WAS q KM2 E Q2 FT YEY automaticamente o motor De referir que por sua vez o VEV controlado por um microcontrolador que ainda controlado por um computador n o sendo contudo esses circuitos considerados nos esquemas do circuito de pot ncia e comando 228 Circuito de comando 3 ag ue km1 f Q aq Lad q km2 x o2 E t FT a VEV oa z Manual do Utilizador 3 3 Desenho de pormenor Os desenhos de pormenor consistem nos desenhos da m quina de ensaio de amortecedores e permitem a visualiza o de certos aspectos que n o s o pass veis de an lise nos desenhos de conjunto visto nesses serem apresentadas as pe as uma a uma sendo assim somente uma complementaridade dos desenhos de pormenor No anexo C ser o apresentados os v rios desenhos de pormenor da m quina de ensaio de amortecedores com a representa o do sistema biela manivela estrutura da m quina todos os componentes mec nicos montados na m quina e finalmente a m quina de ensaio de amortecedores completa 3 4 Avalia o do risco Para a redu o do risco em primeiro lugar foram adoptadas medidas de preven o intr nseca pois estas s o inerentes s caracter sticas da m quina o que n o acontece com as medidas de protec o que podem f
25. es de objectos devem ser tomadas precau es para evitar as quedas ou projec es de objectos pe as maquinadas ferramentas fragmentos etc que possam apresentar um risco e riscos devidos s varia es de velocidade de rota o se a m quina for concebida para efectuar opera es em condi es de utiliza o diferente por exemplo velocidade vari vel deve ser concebida e fabricada de modo que a escolha e a regula o dessas condi es possa ser efectuada de maneira segura e fi vel e preven o dos riscos ligados aos elementos m veis devem ser considerados meios de impedir o bloqueio dos elementos m veis e no caso de este ocorrer devem ser indicadas instru es e ferramentas para que permitam o desbloqueamento sem riscos 181 Cap tulo 7 As caracter sticas exigidas para os protectores e outros dispositivos de protec o s o as seguintes 3 e devem ser robustos e n o devem ocasionar riscos suplementares e n o devem poder ser facilmente escamoteados ou tornados inoperantes e devem estar situados a uma dist ncia suficiente da zona perigosa e n o devem limitar mais do que o absolutamente necess rio e devem permitir as opera es indispens veis coloca o e ou substitui o de equipamentos opera es de manuten o limitando o acesso zona em que o trabalho realizado e se poss vel sem desmontagem do protector ou do dispositivo de protec o As medidas de protec o contra
26. o do motor mais elevadas foram significativamente reduzidos conseguindo se deste modo evitar a vibra o da m quina permitindo assim realizar os ensaios com uma maior seguran a Para tal foi necess rio remover todo o sistema de liga o com o encoder Deste modo caso se pretenda utilizar este equipamento electr nico tal s poss vel se o seu furo tiver um di metro que o permita ligar coroa do exc ntrico ou na liga o do exc ntrico com a biela De qualquer forma o objectivo remover este componente da m quina controlando a posi o com o sensor colocado no exc ntrico e o novo programa a desenvolver para o microcontrolador Isto ser abordado nos cap tulos 4 e 5 respectivamente Os novos apoios projectados para os amortecedores permitem o ensaio destes componentes sem o problema das vibra es na zona de liga o e apresentam ainda a vantagem de ser muito mais leves em rela o aos anteriores Isto porque os apoios desenvolvidos anteriormente foram projectados para o ensaio de suspens es e adaptados ao ensaio de amortecedores Estes apoios apresentam novamente a vantagem da sua universalidade ou seja foram projectados para permitir ensaiar a generalidade dos amortecedores existentes no mercado Refer ncias 1 C Moura Branco et all Projecto de rg os de M quinas Funda o Calouste Gulbenkian Lisboa Portugal 2005 2 F Duarte M quina para ensaio de amortecedores Universidade d
27. 2 8 A segunda recta com velocidades entre 63 5 e 250 rpm eixo x e for as entre 810 e 1170 N eixo y tem a seguinte equa o Y2 y 1170 810 2 9 ma ee a a y 1 8898 x b b y 1 8898 x 2 10 Considerando o ponto x 63 5 e y 810 tem se que b 690 Ent o y 1 8898 x 690 2 11 Do mesmo modo obt m se para as rectas 3 e 4 considerando os valores das for as em m dulo Recta 3 y 10 6299 x 2 12 Recta 4 y 7 3228 x 210 2 13 Com estas equa es consegue se ter no o da varia o das for as num amortecedor dos seus valores sendo estas de grande import ncia para a selec o do motor visto permitir calcular a for a que o amortecedor realiza em fun o da velocidade a que o motor faz girar o exc ntrico e do curso deste ltimo Pode ainda verificar se que a constante k da express o 2 4 n o constante ao longo do ensaio pois a for a n o aumenta sempre do mesmo modo com a varia o da velocidade ao longo de cada recta existe uma constante diferente pois em cada recta das 4 a for a varia de maneira diferente com as varia es da velocidade Pode se entender o declive da recta como sendo a constante k pois este que determina a varia o da for a com a varia o da velocidade O objectivo da m quina passa assim por permitir determinar essa constante k com os ensaios realizados a qual depende de v rias vari veis como a velocidade de ensaio pilha
28. 3 41 vio kr 1 Ro 1 2 el 2R ia R R Aplicando a express o 3 40 consegue se deduzir a tens o eficaz do ru do sa da Vpo vm ar 14 fa 1488 6 Gm fu 1688 ot RA a R3 r Ta R Com Efa ebba Fe inQmax min fnax fmin Iba Ibba Fei In fmax fmin finax fmin Para facilitar a compara o do sinal de entrada no ru do de fundo ele usado em rela o ao ru do de entrada do amplificador isto obt m se dividindo o ru do na sa da pelo ganho do amplificador Resulta para vp e Vpi respectivamente densidade espectral e valor eficaz do ru do na entrada as express es 84 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos 2 RR R R2 2l v 4kT RA FR Rs e a mi R3 i a 3 43 R R RiR NY 3 44 V 4kT RA Rs E nar fmin E2 G B Ia Esta express o p e em evid ncia as contribui es de tr s fontes de ru do ru do das resist ncias ru dos de tens o e corrente do amplificador operacional mostra ainda em particular a influ ncia que a resist ncia da fonte de excita o exerce sobre o ru do que na montagem n o inversora igual a R3 e para as fracas resist ncias da fonte as causas principais de ru do s o a tens o de ru do do amplificador operacional e o ru do das resist ncias imperativo quando a resist ncia da fonte fraca escolher um amplificador com fraca tens o d
29. 5 Este gr fico mostra que para o amortecedor testado a curva das for as medidas trac o bastante ngreme ou seja apresenta um grande aumento da for a em cada aumento de velocidade enquanto que a curva das for as medidas compress o come a com uma grande subida mas depois sofre pequenas subidas a cada aumento de velocidade A grande vantagem de uma m quina para ensaio de amortecedores verifica se quando se mudam as afina es do amortecedor o tipo de leo ou v lvulas internas e se repete exactamente o mesmo ensaio com o mesmo curso e as mesmas velocidades e se analisam as diferen as nos gr ficos verificando se as altera es do comportamento do amortecedor Para ter uma grande precis o nas medidas realizadas e nos gr ficos obtidos fundamental que a m quina esteja equipada com aparelhos de aquisi o de dados com uma elevada resolu o e fi veis e que se tenha um bom software f cil de usar e analisar os dados obtidos Analisando os dados de um ciclo completo de compress o e trac o de um amortecedor e tra ando o respectivo gr fico consegue se obter muita informa o acerca do comportamento do amortecedor A este tipo de gr fico dado o nome de Gr fico de Velocidade Cont nua GVC ou CVP em ingl s e s o estes gr ficos que o software destas m quinas deve gerar no final de cada ensaio 1 2 3 Apresenta o da m quina de ensaio de amortecedores desenvolvida Na refer ncia 6 est
30. Assim destina se tanto a oficinas de competi o sendo utilizada por t cnicos especializados na rea da competi o como para oficinas de repara o normais Este manual do utilizador tem a finalidade de explicar ao utilizador da m quina de ensaio de amortecedores como deve trabalhar com esta os cuidados a ter num ensaio como interpretar os resultados obtidos a manuten o que deve conferir m quina como deve reagir em caso de algum problema entre outros De acordo com a Directiva M quinas o manual do utilizador deve indicar no m nimo as seguintes indica es e indica es previstas para a marca o com excep o do n mero de s rie acrescidas de indica es que permitam facilitar a manuten o e condi es previstas de utiliza o e posto de trabalho a ocupar pelo operador e indica es para que a coloca o em servi o a utiliza o a movimenta o a instala o a montagem e desmontagem a regula o e a manuten o possam ser efectuadas sem risco e instru es de aprendizagem eventualmente e se necess rio as caracter sticas dos equipamentos que podem ser montados na m quina O manual deve alertar para as contra indica es da utiliza o da m quina Este deve ser elaborado numa das l nguas comunit rias sendo obrigat rio acompanhar cada m quina na l ngua oficial do pa s onde esta colocada em funcionamento Nesta primeira vers o o manual ser escrito unicamente em Po
31. De onde se pode concluir que ES 2 30 veio i1 max R ymax 2 Figura 2 21b Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio diagrama de corpo livre de AC a CB Agora fazendo a soma dos momentos tem se 5 les y 2 31 M o STM Substituindo a express o 2 30 em 2 31 obt m se Fy max lgs 2 32 M 27 Partindo da an lise feita no caso do veio de liga o ser considerando como uma barra simplesmente apoiada a an lise considerando este como uma barra biencastrada 43 Cap tulo 2 semelhante pelo que se ir obter para esta an lise um diagrama do momento flector como o apresentado na figura 2 21c M F ymax X lyeio 8 F ymax X lyeio 8 lyeio lyeio 2 Figura 2 21c Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio diagrama do momento flector an lise para barra biencastrada Ent o para obter o diagrama do momento flector real deste veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio devem se sobrepor os dois diagramas de momento flector apresentados em 2 20e e 2 21c visto o veio se encontrar num estado entre biencastrado e simplesmente apoiado obtendo se o diagrama do momento flector apresentado na figura 2 22 O valor m nimo do gr fico final para x O e x veio igual a Fymax X lveio 16 e o valor m ximo em x lveio 2 igual a 3 x Fymax X lveio 16 como apresentado na figura 2 23 Tea e 4 Fmax X ly 5 x TT X 8
32. Figura 2 22 Veio de liga o do amortecedor ao apoio obten o do diagrama final do momento flector 44 Altera es ao Projecto Mec nico M 3X ymax lyeio 16 Fymax veio 16 Figura 2 23 Veio de liga o do amortecedor ao apoio apresenta o do diagrama final do momento flector 2 3 Altera o da Posi o do Redutor Com a utiliza o da m quina desenvolvida verificou se que para velocidades de rota o do motor mais elevadas frequ ncias acima dos 80 Hz a m quina vibrava ligeiramente A principal causa destas vibra es est relacionada dist ncia entre o redutor que exerce for as sobre a estrutura e o exc ntrico que exerce for as sobre a biela que por sua vez as transmite ao amortecedor Esta dist ncia deve se ao facto de ter sido introduzido um sistema de liga o ao encoder o qual se verificou n o ser fundamental ao funcionamento da m quina Assim retirando este componente electr nico da m quina de ensaio de amortecedores e fazendo o controlo da posi o do exc ntrico de forma computacional atrav s de um novo programa do microcontrolador a posi o do redutor pode ser alterada colocando se este componente mec nico directamente ligado ao exc ntrico Assim vista a sua liga o estrutura da m quina de uma posi o superior figura 2 24 e comparando com a figura 2 14 relativa posi o anterior do redutor pode verificar se que o redutor est apoiado numa zona
33. Modo de Opera o Seguidamente ser o dadas as v rias informa es relativas ao modo de opera o da m quina de ensaio de amortecedores come ando por apresentar como se liga a m quina como se procede selec o do curso de ensaio como se aperta o equipamento a ensaiar qual o posto 230 Manual do Utilizador de trabalho do operador durante o ensaio e ainda a descri o de como se deve trabalhar com o software de controlo do ensaio S o ainda dadas indica es dos passos a seguir ao longo de um ensaio como interpretar os resultados e ainda como proceder em caso de emerg ncia para parar a m quina 5 1 Liga o e arranque da m quina Para come ar a trabalhar com a m quina a primeira coisa a fazer ser ligar as v rias fichas el ctricas rede ou confirmar se j est o todas devidamente ligadas H tr s fichas a ligar a ficha do motor el ctrico que trif sica a ficha da fonte de alimenta o do circuito electr nico e de instrumenta o e a ficha do transformador do computador S ap s estas estarem ligadas se pode passar ao passo seguinte Com todos os equipamentos ligados rede el ctrica come am por se ligar os mesmos para ligar o motor el ctrico acciona se o disjuntor e verifica se o bot o de paragem de emerg ncia devendo o interruptor do disjuntor estar a apontar para a posi o ON e o bot o de emerg ncia estar para tr s n o interrompendo o circuito A fonte de alimenta o te
34. Saida 0 Tempo Transformador Rectificadores Filtragem Sa da DC Filtrado a o Figura 5 9 a Esquema de um transformador com ponte rectificadora e filtro b Evolu o da tens o no tempo A ondula o consideravelmente reduzida pela exist ncia de dois condensadores e a caracter stica de regula o de tens o em rela o corrente de carga semelhante do filtro puramente capacitivo Regula o Existem circuitos integrados reguladores com valores fixos normalmente 5 12 e 15 V ou tens o de sa da vari vel S o classificados pela corrente m xima que deixam passar Reguladores de tens o negativa tamb m est o dispon veis principalmente para o uso em fontes duplas A maioria dos reguladores inclui protec o autom tica de excesso de consumo protec o de sobrecarga e sobreaquecimento protec o t rmica 122 Altera es ao Projecto Electr nico Tens o Tempo Transformador Sa da Regulada e Filtrada Rectificadores Filtragem Regulador a Cb Figura 5 10 a Esquema de uma fonte de alimenta o completa b Evolu o da tens o no tempo Se a tens o da rede variar a sa da da fonte tamb m varia qualquer que seja o filtro usado Transformadores indutores e d odos polarizados directamente n o t m resist ncia el ctrica nula e portanto a tens o da fonte muda sempre com a varia o da corrente da carga Se o circuito alimentado exigir uma tens o razoavelmente
35. a instrumenta o est ent o isolada de M e ligada a M figura 4 1 c e ligar os circuitos sua massa sensor e condicionador a M e a instrumenta o a M mas neste caso obrigatoriamente necess rio 90 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico Fazer de modo a que a diferen a de potencial da massa apare a como uma tens o de modo comum que ser depois reduzida pela taxa de rejei o do amplificador diferencial de entrada Intercalar entre os circuitos a diferentes refer ncias um isolamento galv nico que suporte a diferen a de potencial da massa e assegure a transfer ncia de sinal Apesar da protec o dos circuitos contra a diferen a de potencial da massa necess rio assegurar por meio de blindagens a imunidade do sinal em rela o aos outros modos de liga o das perturba es Para isto necess rio escolher discriminadamente a refer ncia do potencial das blindagens a qual deve ser feita de modo a evitar que as correntes parasitas derivadas da blindagem n o possam passar para os circuitos de sinal Fonte En EO o de V W Es tc Figura 4 1 Liga o s massas a fonte e instrumenta o ligadas s suas pr prias massas a entrada da instrumenta o sendo do tipo assim trica b fonte isolada da massa local e ligada massa da instrumenta o c instrumenta o isolada e ligada massa local da fonte 4 1 2 Fonte isolada da massa local instrumenta
36. a solu o mais adequada passa por usar uma liga o optoelectr nica ligando o sensor a um LED e um fotodetector que recebe a luz emitida pelo LED ligado ao MSP Deste modo cada vez que o sensor detectar o man no caso do sensor do exc ntrico o LED acende o fotodetector recebe a luz e transmite a informa o ao porto do MSP Para tal usa se um TLP521 da Toshiba que um integrado com um fototransistor opto acoplado a um LED estando dispon vel uma vers o com dois circuitos destes num s como mostrado na figura 5 15 TLP521 2 1 3 nodo 2 4 C todo 5 7 Emissor 6 8 Colector Figura 5 15 Representa o interna do TLP521 da Toshiba 126 Altera es ao Projecto Electr nico No ponto seguinte ser apresentado o dimensionamento e implementa o das liga es deste integrado Nas alimenta es dos v rios integrados deve ter se o cuidado de estabilizar as tens es colocando sempre nestas um condensador entre a tens o de alimenta o e ground por forma a evitar oscila es no valor da tens o de alimenta o Para tal seleccionou se um condensador de 0 1 uF que colocado como apresentado na figura 5 16 C Ei MC14050B TLP521 1 NC c sH1 Ou OUTS GND r 0 1uF E IN GND lt NC OUTS Cc SH2 N5 O luF GND OUT4 gt IN4 lt Figura 5 16 Representa o da aplica o de um condensador entre a alimenta o e ground Quanto liga o da c
37. aplicada aos terminais de Z Este resultado pode ser obtido utilizando um segundo 95 Cap tulo 4 isolamento Z em s rie com Z e ligando o seu ponto comum G designado como protec o massa M figura 4 6 a Nestas condi es a aplica o do teorema de Th venin faz se sucessivamente e entre A e Ga f em equivalente v y Vy R3 Z is Imped ncia equivalente R3 com R3 lt lt Z s e entre A e B f e m equivalente v y v y R1 Zis Imped ncia equivalente R com R lt lt Zis A tens o de entrada v nos terminais de R mantida v e v m onde o termo perturbador v y tem a express o R3 R 4 4 Z is Zis vu Vm Desta express o resulta que a utiliza o de uma protec o suscept vel de induzir uma redu o consider vel da tens o perturbadora 4 1 3 2 Blindagem A instrumenta o colocada no interior de uma primeira blindagem ligada protec o G4 a liga o da protec o massa M da fonte assegurada pela blindagem do cabo n o havendo praticamente diferen a de potencial entre a blindagem de protec o e a instrumenta o interior A blindagem de protec o colocada no interior de uma segunda blindagem chamada blindagem externa e que por raz es de seguran a ligada terra da instala o Entre a blindagem de protec o e a blindagem externa colocada a imped ncia de isolamento Z is figura 4 6 b a b Figura 4 6 Circu
38. como uma porta que aberta para trocar o equipamento os apoios regular a altura da barra superior etc mas durante o ensaio tem de estar fechada de modo a proteger o utilizador Esta uma condi o que tanto o programa computacional e do microcontrolador como o pr prio circuito el ctrico devem respeitar como ser abordado mais frente Estas protec es s o constitu das por acr lico com 1 cm de espessura sendo este fixo numa estrutura de a o que est ligado s pe as de fixa o que ligam a protec o s barras verticais da m quina No caso da protec o da frente num dos lados estas pe as de liga o s o m veis de modo a criar o efeito de uma porta Para se fechar devem apertar se dois parafusos um em cima e outro em baixo Estes pormenores podem ser observados na figura 7 3 De lado entre uma protec o e outra poder ser colocada uma rede em malha de a o para proteger o utilizador de alguma pe a que possa eventualmente saltar para um dos lados principalmente o lado em que o utilizador trabalha com o computador 190 Certifica o da M quina Figura 7 3 Liga es das protec es superiores na m quina A parte inferior da m quina onde est o o motor el ctrico redutor mec nico sistema biela manivela e partes electr nicas deve ser tapada com chapa com uma espessura m nima de 5 mm para proteger o utilizador caso se danifique algum componente com especial perigo pa
39. constituintes Come ando pelos objectivos do trabalho a n vel mec nico estes passam por estudar e alterar a posi o do redutor e tamb m os apoios para testar amortecedores projectando os e fazendo uma an lise de for as de ambas as altera es comparando com as solu es actualmente existentes na m quina A n vel electr nico pretende se em primeiro lugar fazer um tratamento do ru do introduzindo filtros no variador electr nico de velocidade entrada da rede e sa da para o motor na fonte de alimenta o da placa electr nica PCB filtros na instrumenta o bem como nas liga es entre os circuitos de instrumenta o e os dispositivos a estes ligados como a c lula de carga ou os sensores Outro objectivo passa por retirar o encoder alterando assim o programa de controlo de modo a realizar o controlo da posi o e velocidade somente com o uso de programa o e do sensor magn tico de presen a utilizado no exc ntrico Outro objectivo passa pela facilidade de utiliza o do software de modo a que qualquer utilizador mesmo com poucos conhecimentos inform ticos consiga utilizar a m quina e 15 Cap tulo 1 explorar as suas funcionalidades de modo simples e sem danificar nenhum equipamento o que pode acontecer caso a m quina seja utilizada de forma inadequada Para tal o utilizador s ter de seleccionar par metros como o curso a ensaiar e as velocidades a que pretende que o amortecedor suspens o seja
40. correspondiam a 1 4 V e 1000 kg a 2 8 V Isto para respeitar os limites do MSP430 Para tal foi calculado um ganho igual a 70 para o INA114 tendo sido implementada uma resist ncia de ganho igual a 721 7 Q como este valor n o existe foi colocada uma resist ncia vari vel de 50 Q em s rie com uma resist ncia de 680 Q neste integrado e um offset de 1 4 V Assim e n o tendo nenhum meio dispon vel de exercer for as conhecidas sobre a c lula de carga para a calibrar adequadamente foi definido que a varia o da for a seria linear com a varia o da tens o tendo sido elaboradas as seguintes tabelas 7 1 e 7 2 Tabela 7 1 Calibra o inicial da c lula de carga compress o Peso kg For a N Tens o V 0 0 1 40 50 500 1 47 100 1000 1 54 150 1500 1 61 200 2000 1 68 250 2500 1 75 300 3000 1 82 350 3500 1 89 400 4000 1 96 450 4500 2 03 500 5000 2 10 550 5500 2 17 600 6000 2 24 650 6500 2 31 700 7000 2 38 750 7500 2 45 800 8000 2 52 850 8500 2 59 900 9000 2 66 950 9500 2 13 1000 10000 2 80 195 Cap tulo 7 A tabela 7 1 mostra os valores da tens o para varia es da for a de 500 em 500 N ou seja de 50 em 50 kg f para os casos de medi es compress o enquanto a tabela 7 2 mostra os mesmos valores da tens o nos mesmos intervalos para valores medidos quando a c lula de carga est trac
41. de testar o exc ntrico A representa o deste elemento apresentada na figura 2 9 sendo todo o processo de desenvolvimento deste componente descrito em 2 Este elemento tem a fun o de ligar o motor e redutor biela conferindo um movimento de rota o a esta e dependendo da dist ncia da liga o do centro do apoio inferior da biela ao centro do veio do motor que deve ser o mesmo do centro do exc ntrico se obt m metade do curso a ensaiar Com o objectivo de ensaiar cursos entre 40 e 180 mm t m de se ter 28 Altera es ao Projecto Mec nico dist ncias de liga o da biela com o centro do exc ntrico entre 20 e 90 mm raio pelo que o exc ntrico dever ter um raio superior a 100 mm para espa o de um sistema de liga o com a biela Figura 2 9 Representa o do exc ntrico Foram tamb m desenvolvidos elementos de liga o entre os componentes at aqui abordados rolamentos tanto para o cilindro como para o exc ntrico suporte dos aparelhos electr nicos entre outros estando a representa o final da m quina projectada apresentada na figura 2 10 Nesta figura est o representados todos os componentes projectados e desenvolvidos para a m quina desde a estrutura o conjunto motor e redutor o sistema mec nico biela manivela por este accionado que come a no exc ntrico passando por uma biela que converte o movimento rotacional do exc ntrico para um movimento linear de um veio estando
42. definidos os bytes da quinta e sexta posi o deste pacote que indicam se usado ou n o encoder e se usado o INA114 ou o AD7705 na medi o da posi o e da for a respectivamente de seguida o programa aponta para a terceira posi o do pacote pc e o valor deste byte representa o n mero de voltas por velocidade pelo que a vari vel nvolta igual ao valor do referido byte o ponteiro do pacote pc incrementado apontando para a quarta posi o cujo byte associado vari vel nvelocidade sendo assim definida a ultima velocidade a ser ensaiada Este valor tamb m colocado na segunda posi o do pacote micro o ponteiro aponta de seguida para a primeira velocidade n mero correspondente frequ ncia pretendida e envia o valor da 1 frequ ncia para o VEV atrav s de buffer chamado envia byte VEV S o de seguida definidos os valores da terceira e quarta posi es do pacote micro com o n mero da velocidade e o seu valor respectivamente Programa de Interface Utilizador M quina e depois enviada para o motor uma ordem de arranque atrav s do mesmo buffer at o sensor de posi o detectar a passagem do ponto zero do exc ntrico e quando o sensor detecta a passagem do ponto zero o programa faz o motor parar instantaneamente e recolhe o valor correspondente for a medida pela c lula de carga valor do ADC a ser utilizado colocando este valor na s tima posi o do pacote micro e o motor recebe
43. do ou de perturba es electromagn ticas n o se aplicando m quina de ensaio de amortecedores pois nesta aplicado um variador electr nico de velocidade ou variador de frequ ncia sendo o seu fabricante respons vel por seguir os procedimentos abordados na directiva ou indicar quais os cuidados a ter em considera o na utiliza o do referido aparelho nomeadamente se necess rio aplicar algum filtro espec fico de modo a respeitar a presente directiva 7 2 3 An lise de risco A an lise de risco da m quina ser realizada com base nos par metros abordados no Anexo I da Directiva M quinas atr s apresentados Assim o primeiro crit rio a respeitar que os equipamentos testados n o devem colocar em risco a seguran a e sa de dos utilizadores ou de qualquer outra pessoa exposta devendo se garantir que a zona de ensaios seja devidamente protegida nunca devendo a m quina funcionar com esta zona desprotegida No caso do transporte da m quina sem a desmontar devido ao seu peso e dimens es estabelecido que esta deve permitir a preens o por um meio de eleva o como a m quina tem as sapatas que elevam a estrutura est assim preparada para ser elevada por uma m quina porta paletes desde que essa seja capaz de elevar cargas at 500 kg Para al m disso tanto o motor el ctrico como o redutor mec nico que s o os elementos mais pesados da m quina t m pegas que possibilitam o seu transporte Os v
44. e outro para o microcontrolador que permite comunicar com o programa do PC e executar os ensaios de acordo com o pretendido pelo utilizador Para tal foram utilizados dois conceitos diferentes de programa o programa o orientada a objectos OOP e programa o em ambiente de desenvolvimento integrado IDE O primeiro foi utilizado no desenvolvimento do ambiente gr fico enquanto o segundo serviu para programar o microcontrolador Pode se concluir que a n vel do programa de interface utilizador m quina todos os principais objectivos foram alcan ados conseguindo se criar um programa de f cil utiliza o em que o utilizador tem somente de escolher os valores do ensaio e facilmente envi los para o microcontrolador clicando num bot o e de forma autom tica recebe os valores dos ensaios vendo somente os gr ficos de cada velocidade ensaiada aparecerem no ecr com o decorrer do ensaio Neste programa ficou somente a faltar a cria o autom tica de relat rios Quanto ao programa do microcontrolador conseguiram se alcan ar praticamente todos os objectivos tendo se desenvolvido um novo programa adequado ao programa do PC e aos novos sensores electr nica e funcionalidades da m quina de ensaio de amortecedores Ficou contudo por programar a medi o da for a com o ADC externo AD7705 No entanto e ap s desenvolvidos ambos os programas e analisados os resultados obtidos verifica se que os objectivos propostos foram a
45. forcaPC preCarga mult preCarga e guardado um ficheiro de texto com os valores do pacotePC e do pacotePC2 que permite analisar as diferen as entre os valores reais da for a aplicada e os valores calculados a partir dos valores medidos e criado o vector calibracao que calcula a diferen a entre os dois vectores permitindo calcular o erro de medi o que pode depois ser usado para corrigir a f rmula do c lculo da for a no tratamento de dados do programa principal Para terminar a op o Ajuda permite ao utilizador obter infirma es do software e do seu fabricante para o caso de ocorr ncia de algum problema ou para esclarecer alguma d vida relativa ao software ou pr pria m quina Ao ser seleccionada apresentada a janela da figura 6 11 Todo este programa cumpre os objectivos propostos para um programa de interface entre o utilizador e a m quina de ensaio de amortecedores mas de nada serve se o microcontrolador n o tiver um programa compat vel com este Assim de seguida ser apresentado o programa desenvolvido para o MSP430 que recebe e processa os dados enviados por este programa e envia os dados dos ensaios realizados para que este programa os possa tratar e criar os gr ficos finais 161 Cap tulo 6 M quina para ensaio de amortecedores Vers o 1 0 Copyright FD 2008 Universidade da Beira Interior Descri o Software para m quina de ensaio de amortecedores Em caso de oco
46. gt terra Mai i Ea terra m a i a ib c Figura 3 5 Filtragem da tens o do sector a filtro de modo comum b filtro de modo diferencial c filtro combinado de modo comum e de modo diferencial utilizando uma bobine de fluxo As bobines de fluxo permitem uma combina o destes dois tipos de filtro num mesmo aparelho figura 3 5 c O elemento da base um n cleo de ferrite sobre o qual s o bobinados dois enrolamentos id nticos mas deve se ter aten o que e percorridos por uma corrente parasita de modo comum os fluxos produzidos por esse enrolamento s o somados determinando um valor de indut ncia consider vel mH e percorridos por uma corrente parasita de modo diferencial os fluxos subtraem se a indut ncia resultante fraca uH evitando uma atenua o da corrente normal a atenua o da perturba o resultante da ac o da indut ncia residual e do condensador 3 2 2 Sobretens es perturbadoras limitadores de amplitude Pela import ncia da sua amplitude que em certos casos pode ultrapassar 10 vezes a tens o nominal do sector certas perturba es podem provocar sobretens es prejudiciais nos equipamentos que est o sujeitos a estas A protec o desses equipamentos pode ser 64 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos assegurada por limitadores de amplitude capazes de dissipar a energia da sobretens o transit ria mantendo nos bornes do equipamento um
47. liga o da c lula de carga com o MSP em que os sinais provenientes deste sensor passam por um amplificador de instrumenta o e s o filtrados como j foi atr s referido ser agora introduzido outro componente na placa que ir servir para filtrar amplificar e comparar o sinal possuindo ainda um ADC de 16 bits interno comunicando no modo SPI Trata se de um AD7705 da Analog Devices e ideal para o tipo de opera o realizado pela c lula de carga para comunicar com um microcontrolador Contudo n o se retira a solu o inicial do INA 114 da placa tendo assim a possibilidade de optar por uma destas solu es Para tal a header de liga o da c lula de carga com a placa electr nica deve permitir a comuta o entre os seus pinos atrav s de jumpers de modo a que a c lula de carga ligue a determinados pinos e depois esses pinos sejam ligados aos pinos pretendidos que liguem ou ao INA 114 ou ao AD770S5 129 Cap tulo 5 Ainda no caso de se optar pelo INA 114 este deve permitir usar dois ganhos um para o ensaio de amortecedores for as de 1000 a 1000 kg f outro para ensaiar suspens es for as de 500 a 500 kg f Para tal usa se um multiplexer anal gico ADGS508 no qual s o ligadas duas resist ncias vari veis cada uma dando um ganho diferente ao amplificador de instrumenta o este tem uma s sa da e a entrada seleccionada pelo microcontrolador o pino 1 do porto 6 est ligado ao pino 1 do A
48. m igual a 50 mm de modo a dar alguma folga a m nima poss vel na zona de liga o do amortecedor Os furos por onde passa o parafuso de liga o t m novamente um furo de 10 mm pelos motivos j apontados anteriormente sendo feitos ao centro da parede lateral do apoio desprezando a base deste apoio A liga o deste apoio biela superior feita atrav s de um parafuso M20 tendo assim um furo de 20 mm na sua base tamb m ao centro As dimens es da pe a s o apresentadas na figura 2 27 tendo esta um comprimento de 80 mm uma altura de 70 mm e uma largura de 40 mm As espessuras deste apoio s o iguais s do apoio superior ou seja 15 mm nas paredes verticais e 20 mm na base e para confirmar que suporta as for as e tens es a que estar sujeito ser calculada a tens o de corte a tens o nominal flex o e a tens o m xima no ponto de aplica o da for a A tens o de corte nesta zona dada por o Ema 81 42000 2 35 SE Do AS ME cao mah OS Penta Calculando flex o o momento ser igual a 240 N m sendo assim a tens o nominal igual a 40 MPa Desta forma e considerando um factor de concentra o de tens es igual a 3 tem se que a tens o m xima igual a Omax Onom X kt 40 x 3 120 MPa 2 36 Como estes valores est o abaixo dos valores das tens es de ced ncia e admiss vel do material seleccionado a o S355 considera se que este suporta todas as for as nele aplica
49. na pr tica s o utilizados quase sempre procedimentos experimentais para a sua determina o Com o desenvolvimento tecnol gico aumentam as exig ncias para conhecer e melhorar a incerteza dos instrumentos de medi o caracter stica esta que assegurada atrav s da calibra o desses instrumentos No caso da m quina de ensaio de amortecedores a sua principal tarefa caracterizar o amortecedor ou suspens o atrav s da apresenta o de gr ficos que relacionam a for a com a velocidade e a for a com a posi o Verifica se assim que a exactid o do valor da for a medido sob o ponto de vista t cnico de grande import ncia para a validade dos resultados apresentados pelo que se pode considerar que a veracidade desses resultados est directamente relacionada com a calibra o do aparelho que mede a for a exercida sobre o amortecedor a c lula de carga 194 Certifica o da M quina 7 3 1 Calibra o existente Para se conseguir medir a for a usando a c lula de carga j referida no cap tulo 4 ligaram se as sa das desta a um amplificador de instrumenta o INA114 e a sa da deste amplificador ao MSP430 Considerando as caracter sticas da c lula de carga usada tens o e compress o 1000 kg alimenta o 10 V sensibilidade 2 mV V e do microcontrolador MSP430 pinos tens o m nima O V tens o m xima 3 3 V definiu se que 1000 kg iriam corresponder a 0 V sa da do INA114 O kg
50. ncia d n o atinge valores muito baixos Para estes valores a for a F 34 Altera es ao Projecto Mec nico sempre bastante reduzida relativamente a F sendo tamb m o momento M reduzido e para cursos mais elevados a partir de R 100 mm e at 180 mm verifica se um aumento nas varia es do ngulo 03 aumentando assim a componente da for a Fy e diminuindo ligeiramente a componente F o que provoca um aumento consider vel no momento M A dist ncia d alcan a nestes cursos maiores varia es devido ao aumento do curso e maior varia o de 03 Com os valores obtidos com este programa conseguiram se dimensionar adequadamente as bielas superior e inferior os rolamentos a usar tanto na biela inferior como no cilindro para a biela superior e seleccionar o motor el ctrico e o redutor mais adequados a usar na m quina de ensaio de amortecedores 2 2 2 For as realizadas sobre a estrutura A an lise de for as na estrutura feita nos pontos onde assenta o redutor mec nico visto ser nestes pontos que s o realizadas as for as opostas que este aplica no exc ntrico de modo a transmitir essas for as ao amortecedor O redutor mec nico apoiado na base da estrutura atrav s de 4 parafusos dispostos de modo a formar um rect ngulo e a base onde este assenta constitu da por barras UNP80 soldadas entre si e dispostas de forma a unir o redutor estrutura como apresentado na figura 2 14 Os 4 p
51. nico e um redutor mec nico que converte as elevadas rota es do motor el ctrico para rota es adequadas ao ensaio de amortecedores e um variador electr nico de velocidade que controla a velocidade de rota o do motor el ctrico logo a velocidade do ensaio e um sistema mec nico constitu do por um exc ntrico que liga o redutor a uma biela permitindo ensaiar os equipamentos a v rios cursos com o aperto adequado da pe a de liga o deste com essa biela uma biela que converte o movimento rotacional do exc ntrico num movimento linear do veio que liga esta biela ao apoio inferior do equipamento ensaiado e por esse mesmo veio e dois apoios para o amortecedor suspens o sendo um para ligar o equipamento a ensaiar na extremidade superior e outro na extremidade inferior e uma c lula de carga que mede as for as aplicadas sobre o equipamento a ensaiar e um encoder que mede a posi o do exc ntrico e uma estrutura de suporte a todos estes equipamentos e protec es do utilizador Esta m quina foi desenvolvida para permitir o ensaio de qualquer tipo de amortecedor ou suspens o e ser simples de trocar os par metros do ensaio como o curso e a velocidade Possui um software de f cil utiliza o em que o utilizador tem somente de introduzir os dados do ensaio pressionar OK e todo o ensaio decorrer automaticamente sem qualquer outro tipo de interven o por parte do utilizador No final ser o obtidas
52. nicos O quarto cap tulo ainda de forte ndole te rica com o estudo dos m todos de minimiza o de ru do e perturba es mas j virado para o tratamento destes fen menos estudando se os v rios m todos e t cnicas para os minimizar Come a se por realizar o estudo da protec o dos circuitos de entrada contra perturba es desde a fonte de alimenta o aos v rios circuitos de instrumenta o apresentando as solu es para minimizar os efeitos das perturba es apresentadas anteriormente e s o ainda estudados os filtros existentes que permitem minimizar o ru do e todas as perturba es estudadas ao longo do cap tulo anterior 17 Cap tulo 1 No quinto cap tulo ser o realizadas as altera es ao projecto electr nico da m quina sendo tratado o ru do e as perturba es existentes e adequados os circuitos s novas caracter sticas da m quina de ensaio de amortecedores Assim feita inicialmente uma revis o do projecto electr nico da m quina apresentando se os equipamentos usados os circuitos desenvolvidos e a placa electr nica onde todos os circuitos foram implementados Depois abordado o tratamento do ru do realizado pelo VEV sendo apresentada a solu o para o minimizar Segue se o tratamento do ru do da fonte de alimenta o bem com dos v rios circuitos de instrumenta o sendo abordadas todas as altera es a implementar S o seguidamente apresentadas as altera es realizadas nos
53. o existir em perman ncia de modo material mas deve poder ser disponibilizada num breve intervalo de tempo compat vel com a sua import ncia Esta documenta o deve ser redigida numa das l nguas oficiais da Comunidade Europeia e deve ser mantida disposi o das autoridades competentes durante pelo menos 10 anos a contar da data de fabrico da m quina Para as m quinas que constam no anexo IV da Directiva M quinas necess rio fazer um exame CE de tipo e uma avalia o de conformidade recorrendo a um sistema de garantia de qualidade total O exame CE de tipo o processo pelo qual um organismo notificado verifica e certifica que o modelo de uma m quina satisfaz as disposi es da directiva m quinas que lhe diz respeito O pedido de exame CE pedido pelo fabricante a um nico organismo notificado para um modelo de m quina Todo este processo descrito no Anexo IX da presente directiva e como a m quina de ensaio de amortecedores n o est englobada nas m quinas referidas no Anexo IV este processo n o ser aqui estudado com mais pormenores 7 2 2 Directiva EMC A Directiva 2004 108 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 15 de Dezembro de 2004 4 revoga a Directiva 89 336 CE relativa aproxima o das legisla es dos Estados Membros respeitantes compatibilidade electromagn tica Esta directiva regulamenta a compatibilidade electromagn tica dos equipamentos e tem como objectivo assegurar o funcionamen
54. um computador para Cap tulo 1 controlo dos ensaios realizados recolha e processamento dos dados e apresenta o dos gr ficos finais C lula de Carga Amortecedor Disco Exc ntrico Figura 1 7 Exemplos de m quinas para ensaio de amortecedores a esquema com elementos principais 5 b imagem de m quina completa Em rela o aos ensaios realizados na m quina estes devem seguir os seguintes passos 1 coloca o do amortecedor nos respectivos apoios 2 selec o do curso que se pretende testar e 3 escolha das velocidades que se pretendem testar Ap s isto d se in cio a um ou mais ensaios no decorrer dos quais o computador regista os dados necess rios para no final apresentar os resultados A m quina que se pretende aperfei oar permite o ensaio n o somente de amortecedores mas tamb m de suspens es de motas que pelas suas dimens es alteram inevitavelmente as suas dimens es face a m quinas que existem no mercado n o s da estrutura mas tamb m de todos os elementos mec nicos os cursos a ensaiar o tipo de apoios entre outros 1 2 2 Princ pio de funcionamento da m quina de ensaio de amortecedores A figura 1 8 mostra uma estrutura que suporta um motor el ctrico ligado a um exc ntrico por meio de uma correia fazendo este girar e ao qual est ligada uma biela que por sua vez est ligada a um veio que se move no interior de um cilindro e ao qual est ligada uma das extr
55. velocidades conhecidas e mede as for as produzidas pelo amortecedor 5 1 2 1 Introdu o m quina de ensaio de amortecedores Para ensaiar um amortecedor existem algumas m quinas desenvolvidas as quais apresentam uma estrutura semelhante entre si Estruturas t picas s o apresentadas na figura 1 7 Os principais elementos de uma m quina para ensaio de amortecedores s o 1 um motor pode ser el ctrico pneum tico ou hidr ulico que por norma el ctrico devido ao pre o mais reduzido e maior facilidade de realizar o controlo 2 um disco exc ntrico que funciona como manivela e que deve permitir fixar a biela em pontos diferentes a dist ncias do centro vari veis de modo a ensaiar v rios cursos do amortecedor normalmente entre 20 e 100 mm 3 um sistema de bielas uma ligada ao exc ntrico que gira com este e outra que se desloca somente na vertical normalmente um veio 4 um cilindro onde esta biela ou veio se desloca para controlar e orientar o seu movimento 5 apoios para agarrar os amortecedores 6 um aparelho para medir a for a exercida no amortecedor normalmente uma c lula de carga 7 um aparelho para medir a posi o ou deslocamento de uma das bielas 8 uma estrutura que suporte o motor e que possua duas barras verticais que s o ligadas por uma outra barra suficientemente resistente para aguentar as for as exercidas no amortecedor pois nesta que est fixa a parte superior deste e 9
56. xx i curso 2 w xmax xmin y yyli l ForcaMax 2 h ymax ymin g DrawEllipse new Pen Brushes Blue x 1 y 1 2 2 1f i gt 0 g DrawLine new Pen Brushes Blue auxx auxy X y auxx x auxy y Este ciclo realiza se entre os pontos O e 360 comprimento do vector xx e define um x e um y atrav s das express es apresentadas que n o s o somente uma igualdade entre x e uma dada posi o do vector xx de modo a adequar ao ponto correspondente da janela de gr ficos O mesmo ocorre para o ponto y desenhada uma circunfer ncia em cada um dos 360 pontos a azul e os pontos s o unidos por uma linha tamb m azul isto para a primeira velocidade Nas restantes est atribu da uma cor diferente aos pontos e linha de cada velocidade ensaiada A sub rotina graficoZy funciona exactamente do mesmo modo da apresentada anteriormente usando se os vectores zz em vez de xx que correspondem aos valores da velocidade linear em vez da posi o linear Voltando rotina principal Graficos ap s chamadas as sub rotinas que desenham os gr ficos s o apresentados no ecr os valores do curso pr carga for a m xima e m nima e tamb m das escalas dos eixos x e y de cada gr fico Para tal achada a for a m xima e m nima de todas as for as obtidas sendo de seguidas colocadas na respectiva caixa de texto A pr carga 157 Cap tulo 6 n a colocada no ecr atrav s da segunda
57. z gr fico com que qualquer utilizador seja capaz de interagir facilmente que o principal objectivo da cria o deste programa Pretende se que o programa funcione do seguinte modo Parte 1 Selec o e envio de dados ao abrir o programa ir aparecer uma janela com v rios campos onde se seleccionam os par metros do ensaio Esta janela tem ainda o bot o limpar para apagar todos os campos e o bot o enviar para confirmar todos os valores seleccionados e envia los para o microcontrolador de modo a iniciar o ensaio Parte 2 Recep o e tratamento de dados os dados referentes s medi es realizadas pelos aparelhos da m quina ser o recebidos no PC guardados em ficheiros de texto e tratados dentro do programa de forma autom tica sem requerer ac es por parte do utilizador nem abrir qualquer janela Parte 3 Apresenta o de gr ficos com os dados recebidos e j com estes devidamente tratados ser o feitos os gr ficos for a velocidade e for a posi o os 143 Cap tulo 6 quais s o apresentados numa nova janela Para um ensaio ser o apresentadas tantas curvas quantas velocidades forem ensaiadas e Op es do programa O programa dar ainda diversas op es ao utilizador como guardar e abrir os dados de um ensaio ou os gr ficos obtidos calibrar a c lula de carga abrir o manual do utilizador ou solicitar ajuda ao fabricante 6 2 Descri o do programa de interface O fluxograma do pr
58. 1 1 ao multiplexer e 4 pinos dois para alimenta o do MSP 3 3 V e GND dois para liga o das sa das 6 5 e 6 6 e 4 pinos dois para liga o do encoder pinos 1 4 e 1 5 dois para liga o do TX e RX pinos 2 4 e 2 5 e 4 pinos para liga o dos sensores aos pinos 1 1 2 2 2 3 e 6 4 ainda necess rio usar uma header com duas filas de 4 pinos para ligar dois pinos ao MSP com a informa o O ou 1 liga o aos pinos 6 2 e 6 3 do MSP para indicar se usado o INA114 ou o AD7705 e se usado encoder ou n o para medir a posi o A liga o feita como apresentado na figura 5 23 Colocando um jumper caso este ligue o pino 1 e 2 desta header o pino 6 2 do MSP ir ficar a n vel alto e caso ligue o pino 3 e 4 o mesmo porto do MSP ficar a n vel baixo O mesmo acontece para os outros pinos da header Para efeitos de programa o se o pino 6 2 estiver a n vel baixo significa que ser o INA a medir a for a e se estiver a n vel alto ser o AD7705 j o pino 6 3 se estiver a n vel baixo indicar ao programa que n o ser o encoder a medir a posi o caso esteja a n vel alto indica que ser este aparelho a medir a posi o Figura 5 23 Header para defini o do estado dos portos P6 2 e P6 3 do MSP 134 Altera es ao Projecto Electr nico Quanto s placas propriamente ditas os componentes devem ser dispostos sobre estas de modo a simplific las o m ximo poss vel com o menor n mero
59. 153 Cap tulo 6 Ap s receber o pacote de dados do MSP o programa vai realizar uma ac o em fun o do valor do primeiro byte se este for igual a Ol o programa segue para a rotina tratamentoDados onde feito todo o tratamento dos dados Caso este valor seja igual a 03 04 ou 05 lan ada uma janela de aviso a informar que uma ou as duas portas est o abertas Na rotina tratamentoDados come a por se definir uma matriz resultados que id ntica matriz resultadoFinal com a diferen a dos seus valores serem do tipo double valores reais de precis o dupla enquanto que na segunda serem do tipo float valores reais de precis o simples seguindo se a defini o das v rias vari veis em fun o dos bytes do pacoteMSP Estas s o apresentadas na tabela 6 6 Tabela 6 6 Vari veis associadas aos dados do pacoteMSP Posi o Vari vel pacoteMSP 1 nVelocidades pacoteMSP 2 numero Vel pacoteMSP 3 velocidadeRpm pacoteMSP 4 encoder pacoteMSP 5 ccarga pacoteMSP 6 preCargal pacoteMSP 7 tempo pacoteMSP 368 bcc A primeira ac o propriamente dita consiste em guardar o n mero da velocidade ensaiada e o valor desta na matriz resultados nas posi es 0 e 1 respectivamente da linha correspondente ao n mero da velocidade linha numero da velocidade 1 Come ando por calcular a pr carga usada a seguinte express o preCarga preCargal 128 mult 128
60. Guardar permite guardar os gr ficos finais de um ensaio num ficheiro de imagem enquanto que seleccionando a op o Abrir permite abrir gr ficos guardados de outros ensaios A op o Relat rios tem a finalidade de ap s um ensaio ter terminado gerar o relat rio desse ensaio com os dados do ensaio inseridos na primeira janela nome equipamento curso n mero de voltas por velocidade n mero de velocidades e valores das velocidades os resultados obtidos valores da for a posi o e velocidade e gr ficos obtidos Seleccionando a op o Manual do Utilizador ser indicado o local onde este est guardado no computador em formato pdf para que o utilizador o possa consultar A janela apresentada que cont m essa informa o est apresentada na figura 6 9 Abrir Manual do Utilizador Abra o ficheiro com o manual do utilizador a partir da pasta Manual do Utilizador disponibilizada no ambiente de trabalho Figura 6 9 Mensagem para abrir o manual do utilizador A op o Calibra o permite realizar a opera o de calibra o da c lula de carga Ao ser seleccionada enviado um byte para o MSP pacotePC 0 03 iniciando o processo de 159 Cap tulo 6 calibra o e aberta uma nova janela com a op o do equipamento uma caixa de texto para o utilizador preencher outra para aparecer o valor obtido ap s clicar no bot o Obter valor medido e quatro bot es um bot o Iniciar um bot o OK
61. M Motor Na figura II apresentado o circuito de pot ncia e o circuito de comando da m quina ensaio de amortecedores Este esquema representa um circuito para controlo de um motor ass ncrono trif sico atrav s de um variador electr nico de velocidade VEV que possui um filtro na sua entrada e com dois contactores NO colocados nas portas de seguran a da m quina um bot o de paragem de emerg ncia e ainda um disjuntor A protec o do circuito feita pelos dois contactores KM1 e KM2 que por serem NO normalmente abertos s permitem a passagem de corrente quando as portas de seguran a da m quina estiverem fechadas e por um bot o de paragem de emerg ncia Q1 que ao ser pressionado abre o circuito interrompendo o funcionamento do motor O disjuntor Q2 colocado para controlar a passagem de corrente ligar ou desligar o circuito em situa es normais Assim para que o motor possa ser accionado pelo VEV ambas as portas de seguran a t m de estar fechadas o bot o de paragem de emerg ncia na posi o de n o bloqueio bem como o disjuntor Somente nesta situa o as bobines do variador de velocidade s o alimentadas podendo este controlar a velocidade de rota o do motor el ctrico 227 Anexo A Figura II Esquema do circuito de pot ncia e do circuito de comando da m quina de ensaio de amortecedores No caso de qualquer um dos dispositivos de seguran a e controlo n o estar nas referidas posi
62. Perturba es Electr nicas 3 1 1 Fontes de perturba es 3 1 2 Modos de transfer ncia 3 1 3 Espectro de frequ ncias 3 1 3 1 Tipos de espectros 3 1 3 2 Espectro de perturba es banda passante e n o linearidade do circuito 3 1 4 Modo comum e modo s rie 3 2 Perturba es por Liga o Galv nica 3 2 1 Perturba es conduzidas filtragem das linhas 3 2 1 1 Tipos de filtros 3 2 1 2 Escolha dos componentes 3 2 1 3 Montagem dos filtros 3 2 2 Sobretens es perturbadoras limitadores de amplitude 3 2 3 Massa dos sinais problemas e solu es 3 2 3 1 Influ ncia da diferen a de potencial da massa 3 2 3 2 Organiza o das liga es massa 3 3 Perturba es por Liga o Electromagn tica 3 3 1 Onda electromagn tica campo pr ximo campo distante 3 3 2 Influ ncia de uma onda electromagn tica num circuito 3 3 3 Blindagem electromagn tica 3 3 3 1 Interac o onda electromagn tica blindagem 3 3 3 2 Imped ncia de onda 3 3 3 3 Atenua o por reflex o 3 4 Ru do de Fundo 3 4 1 Tipos de ru do 3 4 1 1 Ru do t rmico ou de Johnson 3 4 1 2 Ru do de constitui o excess noise 3 4 1 3 Ru do de descarga ou de Schottky shot noise 3 4 1 4 Ru do de cintila o flicker noise 3 4 2 C lculo das tens es e correntes de ru do 3 4 3 Esquemas equivalentes para o ru do 3 4 3 1 Esquema de ru do de um circuito resistivo 3 4 3 2 Esquema de ru do de um trans stor 3 4 3 3 Esquema do
63. a enviar de volta para o PC ter um valor de pr carga 357 valores do ADC correspondentes a for as 357 valores de tempos do timer B correspondentes a velocidades e um valor de checksum ou seja o pacote ter 716 bytes para cada velocidade ensaiada A medi o de todos os valores feita ao atingir o n mero de voltas igual a nvolta n mero m ximo de voltas a cada velocidade e ap s efectuar o registo dos valores num pacote de dados o programa envia esses dados para o PC e incrementa a velocidade de rota o do motor variando a frequ ncia do motor para a velocidade seguinte do pacote de dados 2 N 4 enviados do PC para o programa seguindo se sempre este processo at ltima velocidade 163 Cap tulo 6 Na ltima velocidade ap s ser atingida a nvolta serem feitas todas as medi es e todos os valores serem guardados no pacote de dados a enviar para o PC no final dessa volta os valores contidos no pacote s o enviados para o PC e o programa faz o motor parar segundo uma rampa de desacelera o pr definida nos par metros base do motor igual a 40 segundos O n mero de pacotes de dados recebido pelo PC enviados pelo MSP430 ser ent o igual ao n mero de velocidades ensaiadas e ter o todos a mesma constitui o como atr s indicado Estes pacotes s o recebidos pelo mesmo programa que envia os dados para o MSP430 devendo os seus valores ser redireccionados para o programa de tratamento de dados
64. a matriz resultados do tipo double para a matriz resultadoFinal do tipo float sendo esta devolvida fun o recepcaoDados que a devolve tamb m rotina principal Graficos 156 Programa de Interface Utilizador M quina 6 2 4 Apresenta o de resultados Com o procedimento descrito no ponto anterior consegue se que a matriz resultadoFinal seja actualizada a cada pacote de dados recebido tendo esta os valores dos ensaios j na sua forma final depois de todos os c lculos realizados pelo que a rotina principal Graficos tem somente de desenhar os gr ficos for a posi o e for a velocidade das 10 velocidades suportadas para a matriz resultadoFinal actual Para tal a rotina principal Graficos ap s definir os gr ficos os eixos e as escalas destes chama as sub rotinas graficoXy e graficoZy atrav s das express es drawXy g panell width panell Height drawZy g2 panel2 wWidth panel2 Height Nestas come a por se definir g e g2 que s o respectivamente a rea de gr ficos 1 e 2 definindo se de seguida o tamanho de cada gr fico Come ando pela sub rotina graficoXy s o definidas no in cio as vari veis xmin xmax ymin e ymax com base nos valores do curso eixo x e for a m xima eixo y e desenhados os pontos x e y correspondendo aos 360 valores da posi o x e da for a y utilizando seguinte ciclo para cada uma das velocidades ensaiadas for int i 0 i lt xx Length i x
65. abordada e claro para minimizar o ru do provocado pelo VEV que conforme foi estudado nos cap tulos 3 e 4 afecta a qualidade dos sinais envolvidos em toda a parte electr nica e de instrumenta o 192 Certifica o da M quina Ficha Contactor 1 Bot o STOP Contactor 2 Disjuntor Filtro Figura 7 5 Esquema el ctrico prevendo todos os dispositivos de protec o A n vel electr nico s o tamb m colocados sensores nas portas que detectam quando estas est o abertas ou fechadas e s o ligados ao microcontrolador Estes s o sensores magn ticos e sempre que a porta a que est o associados for aberta deixam de ser magnetizados abrindo se o circuito el ctrico j quando a porta fechada o sensor magnetizado criando a passagem de corrente entre as suas extremidades fechando assim o circuito Estes sensores est o apresentados na figura 7 6 Ent o o microcontrolador recebe a informa o do estado das portas nos seus pinos a que os sensores est o ligados estando os pinos a n vel alto quando uma porta for aberta e a n vel baixo quando for fechada Assim o programa de controlo do microcontrolador utilizado s ir correr quando as portas estiverem fechadas caso alguma seja aberta ou seja caso o microcontrolador detecte um dos pinos a n vel alto imediatamente suspende o funcionamento normal do programa e envia uma ordem de paragem ao motor el ctrico k ps N Corpo roscado pl s
66. abordar as barras verticais da m quina que ligam a estrutura ao apoio superior da suspens o Estas t m uma altura igual soma das alturas da suspens o dos apoios inferior e superior do aparelho de medi o da for a da barra que liga as duas barras verticais e ainda da biela superior veio quando se encontra no curso m ximo e na parte mais elevada Considera se tamb m a altura de um bloco central onde a cada barra estar encastrada hgy hgs Accarga has Asusp har Apcimax hec 2 1 No meio do bloco central est um cilindro no meio do qual passa a biela superior que se movimenta para cima e para baixo no seu interior pelo que este tem dois rolamentos lineares que guiam o movimento e suportem as for as laterais desta biela provocadas pela biela inferior Uma representa o deste cilindro apresentada na figura 2 6 A altura do cilindro hci igual altura do bloco central tendo ainda duas extremidades que ficam na parte de fora deste bloco atrav s das quais o cilindro ser aparafusado a este cada uma com uma altura hcip hceiz A altura total do cilindro igual soma destas tr s alturas hcitindro Rei Acirz hein 2 2 Quanto aos di metros deste o di metro dei representa o di metro interno do cilindro dei O di metro externo e deiz O di metro externo das extremidades e ds O di metro interno das extremidades 26 Altera es ao Projecto Mec nico he 2 amp
67. amortecedor 31 2 12 Esquema do funcionamento da biela manivela da m quina 33 xii Lista de Figuras 2 13 Decomposi o do vector R 34 2 14 Base da estrutura com local de aplica o do redutor 35 2 15 For as realizadas na base da estrutura a caso 1 vista de frente b caso 36 2 vista de frente c caso 1 vista de lado d caso 2 vista de lado 2 16 For as realizadas nos apoios do redutor a caso 1 b caso 2 37 2 17 Apoio Superior e Inferior do amortecedor suspens o vista frontal 38 2 18 Apoio do amortecedor representa o de for as 39 2 19 Veio parafuso de uni o do amortecedor ao apoio caso simplesmente 40 apoiado 2 20a Veio parafuso de uni o do amortecedor ao apoio diagrama de corpo 40 livre 2 20b Veio parafuso de uni o do amortecedor ao apoio diagrama de corpo 41 livre de AD e DB 2 20c Veio parafuso de uni o do amortecedor ao apoio diagrama de corpo 41 livre de AE e EB 2 20d Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio diagrama do esfor o 42 transverso 2 20e Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio diagrama do 42 momento flector an lise para caso simplesmente apoiado 2 21a Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio caso biencastrado 43 2 21b Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio diagrama de corpo 43 livre de AC a CB 2 21c Veio parafuso de liga o do amort
68. amortecedor e outra vez quando a biela se desloca para baixo puxando ou traccionado o amortecedor Mantendo este exemplo simples suponha se agora que se liga o amortecedor directamente a um medidor de for a anal gico circular com um ponteiro a indicar a for a numa escala de zero at um dado valor Aquilo que se iria observar era o ponteiro a variar de zero at um dado valor m ximo de for a de compress o quando o amortecedor fosse comprimido um regresso do ponteiro a zero quando o pist o estivesse no ponto de compress o m ximo e uma nova subida do ponteiro at um valor de for a m xima de trac o quando o pist o do amortecedor descesse em direc o posi o inicial voltando o ponteiro ao zero quando o pist o do amortecedor alcan asse a posi o inicial Para o ensaio ser feito com leituras precisas e controladas correctamente a cada instante usada uma c lula de carga para ler as for as as quais v o apresentar valores positivos na compress o passam pelo zero e apresentam valores negativos na trac o Desta forma consegue se mais facilmente tra ar os gr ficos pretendidos A maioria dos amortecedores s o afinados para fazer mais for a trac o do que compress o pelo que medida que a m quina estiver a ensaiar um amortecedor verificam se valores de for a maiores na trac o do que na compress o o que ir influir no comportamento do motor el ctrico Analisando os dados de um ensaio
69. amortecedor traseiro b suspens o 3 dianteira 1 3 Detalhes do interior de um amortecedor 4 4 1 4 Furos na sede da v lvula no pist o do amortecedor 4 5 1 5 Movimento de extens o de um amortecedor deflex o das anilhas 4 5 1 6 Movimento de compress o de um amortecedor deflex o das anilhas 4 6 1 7 Exemplos de m quinas para ensaio de amortecedores a esquema com 8 elementos principais 5 b imagem de m quina completa 1 8 Representa o do funcionamento da m quina 5 9 1 9 Gr fico For a Velocidade de um ensaio realizado a um amortecedor 5 11 1 10 Imagem da m quina de ensaio de amortecedores ap s conclu do o 13 projecto e a sua constru o 2 1 Esquema de uma suspens o dianteira de uma mota de todo o terreno 23 2 2 Esquemas das hip teses da estrutura a projectar a apoio do redutor na 24 base b apoio do redutor ligado ao bloco central 2 3 Esquema da estrutura a projectar seleccionado 24 2 4 Formato dos apoios da suspens o e amortecedor a apoio superior b 25 apoio inferior 2 5 Apoios da suspens o e amortecedor projectados a apoio superior b 26 apoio inferior 2 6 Representa o do cilindro 27 2 7 Representa o da biela superior 27 2 8 Representa o da biela inferior 28 2 9 Representa o do exc ntrico 29 2 10 Representa o da m quina projectada 30 2 11 Gr fico For a Velocidade de um ensaio de um
70. amortecedores de ve culos de competi o e n o s devendo permitir optimizar o seu funcionamento e utiliza o A m quina poder ser utilizada tanto por preparadores de suspens es amortecedores de alto n vel j com conhecimentos avan ados acerca do comportamento e funcionamento destes como por mec nicos de oficinas normais somente para afina o regula o e repara o destes equipamentos 1 4 Vis o Geral da Organiza o do Trabalho Ap s uma introdu o ao funcionamento dos amortecedores e m quina que se pretende aperfei oar para testar tanto amortecedores como suspens es o projecto est divido em sete partes inicialmente s o abordados os aspectos mec nicos a melhorar come ando por se fazer uma an lise das for as envolvidas em alguns elementos da m quina e com o conhecimento destas partir se para o desenvolvimento das melhores solu es Segue se o estudo do ru do e perturba es em sistemas electromec nicos fundamental para perceber os tipos de ru do que devem ser eliminados e as formas de o fazer sendo seguidamente estudadas as t cnicas e m todos para minimizar o ru do e perturba es envolvidas na electr nica utilizada Ap s todo este estudo ser realizado todo o tratamento do ru do e perturba es existentes nos v rios equipamentos electr nicos e ainda alterados os circuitos de instrumenta o de modo a 16 Introdu o adequar estes aos novos requisitos de elimina o de r
71. an lise da falha de componentes e estruturas de rg os de m quinas e equipamentos mec nicos 1 O projecto mec nico trata apenas do problema das solicita es mec nicas nos rg os de m quinas em todos os casos em que estes sejam predominantes para o desempenho dos componentes e sempre que aspectos secund rios como a est tica apar ncia ergonomia ou marketing sejam de menor import ncia Assim no projecto mec nico somente se considera o efeito das solicita es mec nicas no componente 1 Para o projecto mec nico da m quina de ensaio de amortecedores partindo dos conhecimentos obtidos atrav s da an lise de outras m quinas j existentes procurou se criar uma m quina que ensaiasse n o somente amortecedores mas tamb m suspens es de motas que pelas suas dimens es alteram inevitavelmente as dimens es da m quina n o s da estrutura mas tamb m de todos os elementos mec nicos devido s for as envolvidas terem valores diferentes Os cursos a ensaiar tamb m aumentam o tipo de apoios para a suspens o diferente em rela o aos existentes para testar amortecedores entre outros pormenores que ser o apresentados seguidamente No projecto mec nico foram dimensionados todos os elementos mec nicos da m quina estrutura e elementos de liga o Assim numa primeira abordagem m quina projectada tiveram se por base as dimens es m ximas de uma suspens o dianteira de uma mota considerando as sus
72. anteriormente concedidos podendo ser exigidos para o efeito modifica es das condi es iniciais Caso o titular n o esteja interessado na renova o da respectiva licen a dever informar a CERTIF por escrito antes do final da validade da mesma A validade da licen a para o uso da Marca Produto Certificado cessa automaticamente no caso das normas segundo as quais s o fabricados os produtos deixarem de ser aplic veis Para a utiliza o da marca o CE devem se respeitar todos os aspectos abordados em 7 2 1 definidos pela Directiva M quinas Como a m quina de ensaio de amortecedores n o se encontra no anexo IV da referida directiva necess rio somente apresentar os seguintes documentos perante o organismo respons vel pela certifica o e descri o geral da m quina e desenho de conjunto da m quina e desenhos dos circuitos de comando bem como as descri es e explica es pertinentes necess rias para a compreens o do funcionamento da m quina e desenhos de pormenor e completos eventualmente acompanhados de notas de c lculo resultados de ensaios certificados etc que permitam verificar a conformidade da m quina com os requisitos essenciais de sa de e de seguran a e documenta o relativa avalia o dos riscos que dever demonstrar o procedimento seguido e incluir uma lista dos requisitos essenciais de sa de e de seguran a aplic veis m quina e a descri o das medidas de protec o imple
73. bot o OK e todo o ensaio feito de forma autom tica sendo obtidas no final as curvas for a posi o e for a velocidade Foi ainda estudado o processo de certifica o da m quina desenvolvida que implicou analisar as normas de seguran a a respeitar realiza o de uma an lise de risco e de um manual do utilizador Ap s este estudo e implementa o de todos os pontos abordados por este a m quina est em condi es de ser certificada e colocada no mercado que era outro dos grandes objectivos deste trabalho Assim de um modo geral analisando os objectivos tra ados para este trabalho pode se concluir que todos foram alcan ados conseguindo se aperfei oar a m quina de ensaio de amortecedores anteriormente desenvolvida estando pronta a ser utilizada por qualquer 220 Conclus es preparador de suspens es e amortecedores n o necessitando este de ter grandes conhecimentos inform ticos para trabalhar com esta e podendo utiliz la de acordo com as normas de seguran a em vigor que assegurem a seguran a dos utilizadores dos equipamentos ensaiados do ambiente envolvente e da pr pria m quina 9 2 Sugest es para Trabalho Futuro Ao aperfei oar todos os pormenores que se tinha verificado que poderiam e deveriam ser melhorados na m quina de ensaio de amortecedores verifica se que esta m quina est conclu da tendo ficado somente por realizar a medi o da for a medida pela c lula de carga atrav s de um
74. capacit ncia parasita C que determina juntamente com a indut ncia L a frequ ncia de resson ncia da bobine foy 1 27 LC al m da qual a imped ncia da bobine deve ser capacitiva um exemplo da ordem de grandeza L 1 mH fop 1 MHz 62 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos Por outro lado as bobines de indut ncia podem ser o sinal de for as electromotrizes parasitas induzidas pelos campos exteriores ou serem a fonte de perturba es pela sua pr pria radia o por isto que o filtro deve ser introduzido no interior de uma blindagem 3 2 1 3 Montagem dos filtros Filtragem das linhas do sinal Aquando da transmiss o de um sinal diferencial v o se distinguir tr s condutores as duas linhas do sinal e o condutor de massa Neste caso a perturba o aparece e em modo comum a diferen a de potencial que lhe corresponde id ntica entre todos os fios do sinal e a massa e e ou em modo diferencial quando uma diferen a de potencial parasita aparece entre as duas linhas do sinal A redu o da perturba o em modo comum normalmente assegurada pela taxa de rejei o do amplificador uma atenua o suplementar por um filtro passa baixo obtido introduzindo o filtro entre qualquer linha do sinal e a massa Tendo em conta a grande imped ncia de entrada do amplificador e os fracos valores de corrente que percorrem a linha a indut ncia de filtragem pode ser substitu da por uma
75. caracter stica tens o corrente tem a forma V k I onde B 1 As correntes m ximas dos varistores s o inferiores s dos clateurs Os tempos de resposta destas s o muito curtos nanosegundos e n o est o limitados pela indut ncia das liga es Os d odos de avalanche s o d odos Zenner capazes de assegurar a descarga de uma corrente importante e s o normalmente montados de cima para baixo para permitir uma limita o bipolar das sobretens es Estes apresentam duas vantagens em rela o aos varistores uma velocidade de resposta mais elevada aot s e uma resist ncia em s rie mais fraca limitando o cruzamento da tens o aos bornes quando as correntes transit rias s o elevadas Do facto das suas caracter sticas diferentes mas complementares h somente interesse em associar limitadores de amplitude de diversos tipos no caso de o clateur a g s ou o varistor 65 Cap tulo 3 terem como fun o dissipar a energia importante da sobretens o enquanto o d odo de avalanche ajusta muito rapidamente essa sobretens o 3 2 3 Massa dos sinais problemas e solu es As tens es e correntes de polariza o cont nua necess rias ao funcionamento de um dispositivo electr nico s o fornecidas pela fonte de alimenta o que normalmente recebe a energia necess ria da rede de distribui o Com essa finalidade a fonte de alimenta o colocada no secund rio de um transformador sendo o prim rio ligado rede de d
76. central da base da estrutura o que permite priori dizer que as vibra es ser o muito menores Contudo ser feito de seguida o estudo das for as e momentos em cada um dos pontos de liga o do redutor com a estrutura de modo a confirmar esta afirma o Em termos pr ticos a dist ncia entre os parafusos A B e o exc ntrico dk aB passa a ser igual a 150 mm antes era de 350 mm e a dist ncia entre os parafusos C D e o exc ntrico passa a ser de 310 mm antes era de 510 mm ou seja o redutor colocado 200 mm mais frente em rala o posi o anterior Partindo das express es apresentadas em 2 2 2 recalculam se as reac es em cada ponto de liga o do redutor com a base da estrutura obtendo se os seguintes valores e Rp 17850 N e R 12950 N e Rp 5850 N e Rc 950 N 45 Cap tulo 2 EE RE redutor C o EE EE E Do Figura 2 24 Nova posi o do redutor mec nico e liga es deste na base da estrutura parafusos O valor mais elevado verifica se novamente no apoio B mas com a altera o da posi o do redutor este valor reduzido em 6800 N passando de 24650 N para 17850 N Assim recalculando o momento na zona do exc ntrico em rela o aos parafusos CD zona de apoio do redutor mais distante do exc ntrico este tamb m passa de 6000 N m para 3720 N m o que permite concluir de uma forma mais precisa que as for as exercidas pelos apoios do
77. condensador comutado b integrador cl ssico e seu equivalente de condensador comutado 5 1 Microcontrolador MSP430F449 STK2 da Texas Instruments 113 5 2 C lula de carga VISHAY modelo 616 114 5 3 Encoder incremental de 5000 impulsos 115 5 4 Placa de circuito impresso vista de cima 117 5 5 Liga o dos filtros de EMC ao VEV condi o geral 119 5 6 a Esquema de um transformador b Evolu o da tens o no tempo 120 5 7 a Esquema de um transformador com ponte rectificadora b Evolu o da 121 tens o no tempo 5 8 a Condensador Electrol tico b Evolu o da tens o no tempo 121 5 9 a Esquema de um transformador com ponte rectificadora e filtro b 122 Evolu o da tens o no tempo 5 10 a Esquema de uma fonte de alimenta o completa b Evolu o da tens o 123 no tempo 5 11 T cnica para estabiliza o da fonte 123 5 12 Esquema de uma fonte de alimenta o regulada e estabilizada 124 5 13 Representa o da fonte de alimenta o seleccionada 125 5 14 Condensadores que ligam os pinos do OP07 a ground minimizando o 125 ru do 5 15 Representa o interna do TLP521 da Toshiba 126 5 16 Representa o da aplica o de um condensador entre a alimenta o e 127 ground 5 17 Buffer de liga o do encoder com o MSP430 129 5 18 Liga o da c lula de carga com o MSP atrav s do INA 114 130 5 19 Liga o da c lula de carga com o MS
78. constante um simples filtro n o poder garantir isso Na Figura 5 11 8 apresentada uma das primeiras t cnicas usadas para a estabiliza o da fonte Um componente activo trans stor inserido em s rie com a carga O d odo zenner fornece uma tens o de refer ncia constante dentro da faixa de varia o prevista Essa tens o constante e a de sa da supostamente vari vel s o aplicadas num circuito controlador que faz a compara o de ambas e polariza a base do trans stor Se por exemplo a corrente da carga aumenta a tens o de sa da tende a diminuir e o circuito de controlo ajusta a polariza o da base do trans stor fazendo o conduzir mais e portanto restabelecendo o valor anterior o o 3 9 5 Fz o8 E 20 D o 77 as o a talos a q ks Bo EE 2 J o g amp ta go pa Ma EH Figura 5 11 T cnica para estabiliza o da fonte Assim o esquema da fonte de alimenta o devidamente estabilizada e regul vel apresentado na figura 5 12 8 Nesta T1 D1 D2 e C1 formam o conjunto transformador rectificador de onda completa e filtro capacitivo Q6 o trans stor de pot ncia que controla a sa da da fonte A polariza o da sua base controlada por Q5 de baixa pot ncia como os restantes Q3 e Q4 formam um amplificador diferencial que recebe a tens o da sa da e a de refer ncia da s rie de zenners D3 D4 e D5 O colector de Q3 actua na base de Q5 fazendo a estabiliza o d
79. de amortecedores Conhecidas as for as envolvidas na m quina existente parte se de seguida para as altera es a realizar come a se pela altera o da posi o do redutor analisando as for as exercidas por este na estrutura quando colocado na nova posi o e s o desenvolvidos os novos apoios para o suporte de amortecedores estudando se tamb m as for as envolvidas de modo a verificar os resultados da altera o O terceiro cap tulo de ndole puramente te rica sendo analisadas as v rias perturba es e tipos de ru do existentes em sistemas electromec nicos de modo a conhecer o que necess rio minimizar Assim come am por se analisar as parasitas electr nicas que afectam os circuitos electr nicos as suas fontes factores que favorecem o seu aparecimento e transmiss o e o seu espectro S o depois estudadas as perturba es por liga o galv nica e alguns modos de as minimizar indicando tipos de filtros e componentes destes S o tamb m abordadas neste ponto as massas mec nicas e electr nicas a import ncia da sua liga o e o modo mais adequado de o fazer Seguidamente estudam se as perturba es electromagn ticas nomeadamente a influ ncia de ondas electromagn ticas em circuitos electr nicos e as blindagens electromagn ticas de modo a saber como minimizar estas perturba es Estuda se de seguida o ru do de fundo caracterizando o e apresentado as formas deste se apresentar em circuitos electr
80. de anilhas do amortecedor tipo de leo usado temperatura de funcionamento desse leo afina o do amortecedor entre outros 32 Altera es ao Projecto Mec nico 2 2 1 For as a desenvolver pela m quina Considere se o esquema apresentado na figura 2 12 180 270 Figura 2 12 Esquema do funcionamento da biela manivela da m quina Considerando e R a dist ncia entre o centro do eixo do motor logo do exc ntrico e o eixo inferior da biela e pode variar consoante o curso di metro que se queira testar entre 20 e 90 mm e R a dist ncia entre eixos da biela tendo uma medida fixa de 300 mm e a dist ncia R igual soma vectorial das dist ncias R e R e a letra d representa a dist ncia entre o fundo do cilindro e o eixo superior da biela e a dist ncia a representa a dist ncia entre o fundo do cilindro e o eixo do exc ntrico sendo igual a 470 mm e como a dist ncia a igual soma de d com R ent o d a R mm e o ngulo 0 varia entre 0 e 360 sendo o ngulo do apoio da biela no exc ntrico Pretende se calcular as varia es do ngulo 03 em fun o da posi o da biela e da dist ncia R2 Pretende se ainda calcular a dist ncia Ri d as for as Fx e Fy e ainda o momento M feito pela biela superior no cilindro Quanto s for as atendendo figura pode verificar se que a for a F se decomp e entre F e F do seguinte modo 33 Cap t
81. de modo diferencial utilizando uma bobine de fluxo 3 6 Limitador de amplitude principio de utiliza o 65 3 7 Influ ncia sobre os sinais da diferen a de potencial da massa quando os 66 componentes s o ligados em s rie sobre o condutor de refer ncia 3 8 Liga es massa a montagem em paralelo ou em estrela b montagem 67 s rie paralelo 3 9 Circuito somado a uma onda electromagn tica plana 70 3 10 Reflex es e transmiss es de uma onda electromagn tica por uma 12 blindagem 3 11 Ru do de fundo a andamento da varia o do ru do de uma tens o ou de T11 uma corrente com o tempo b ru do sobreposto a um sinal 3 12 Associa o de resist ncias a esquema de Th venin b esquema de 81 Norton c resist ncias em s rie d resist ncias em paralelo 1 3 13 Esquema de ru do do amplificador operacional 1 83 3 14 Esquema do ru do do amplificador inversor ou n o inversor 1 84 3 15 Esquema equivalente do ru do de uma montagem com amplificador de 86 instrumenta o 1 4 1 Liga o s massas a fonte e instrumenta o ligadas s suas pr prias 91 massas a entrada da instrumenta o sendo do tipo assim trica b fonte isolada da massa local e ligada massa da instrumenta o c instrumenta o isolada e ligada massa local da fonte 4 2 Fonte isolada da sua massa local e instrumenta o entrada assim trica a 92 esquema el ctrico rea
82. de seguida nova ordem de arranque novamente para a primeira frequ ncia do pacote pc realizando um n mero de voltas igual a nvolta contadas pelo sensor de posi o sem alterar a velocidade e o MSP n o guarda nenhum valor no pacote micro at atingir a nvolta e quando a contagem das voltas do exc ntrico atinge um valor igual a nvolta o MSP430 guarda os valores da for a que podem ser medidos pelo INA114 ou pelo AD7705 consoante definido pelo estado da vari vel infoCarga a cada interrup o gerada pelo timer A Como o timer A gera 357 com encoder ou 360 sem encoder interrup es ao longo de uma volta ser o guardados 357 ou 360 valores de for a entre as posi es 9 e 368 do pacote micro que dever o ser tratados posteriormente pelo PC No final do pacote feito um checksum para o PC assegurar a recep o de todos os valores enviados pelo MSP e na nvolta ainda medido o tempo entre duas posi es consecutivas 1 008 ou 1 dependendo da utiliza o do encoder sendo este valor colocado na oitava posi o do pacote micro e no final na nvolta o pacote micro enviado para o PC feito um reset ao n mero de voltas contadas e o ponteiro do pacote pc passa a apontar para a velocidade seguinte repetindo novamente todo o processo at atingir a ltima velocidade e ao atingir a ltima velocidade e realizar todo o processo no final da nvolta o programa envia o pacote micro para o PC envia uma ordem de paragem
83. de vias poss vel Assim os v rios blocos foram colocados sempre o mais pr ximo poss vel das fichas de liga o com os aparelhos que iriam ligar ao respectivo bloco A placa n mero 1 com as fontes de alimenta o vista de cima est representada na figura 5 24 A placa n mero 2 com os v rios circuitos de instrumenta o j referidos ao longo do trabalho est representada na figura 5 25 As pistas foram feitas tendo em considera o os seguintes aspectos e passagem pela parte de baixo da placa sempre que poss vel para evitar o seu contacto com os v rios elementos soldados em cima da placa e passagem sempre que poss vel por fora dos integrados para facilitar a soldagem destes na placa e fichas nas bordas da placa para facilitar a liga o dos aparelhos placa Todos os componentes s o do tipo through hole sendo todos os integrados do tipo DIP montados em furos feitos na placa e soldados a esta devendo sempre ser garantido o contacto com as pistas s quais devem estar ligados As pistas t m uma largura de 0 5 mm e os furos a fazer no interior das circunfer ncias um di metro de 1 mm tendo as circunfer ncias sem cobre um di metro de 2 mm A placa com os circuitos de instrumenta o n mero 2 ser colocada por cima da placa com os circuitos das alimenta es n mero 1 pelo que dever ter 4 furos que permitam a liga o do MSP com esta placa 2 hz R20 Rildo ZZA J Figura 5 24
84. desenvolvidos foram realizados diversos testes come ando se por testar uma suspens o de uma mota de Motocross Estes equipamentos t m dimens es maiores que os amortecedores tendo sido a m quina devidamente preparada para o ensaio Foi seleccionado em primeiro lugar um curso de 70 mm que corresponde segunda posi o do lado 2 do exc ntrico tendo sido em primeiro lugar colocada nessa posi o a pe a que liga a biela ao exc ntrico e s depois aplicada a suspens o na m quina Com a suspens o aplicada foram feitos 4 ensaios neste curso um primeiro ensaio em que suspens o n o tinha mola teste somente ao hidr ulico n o se usando o encoder para a medi o da posi o um segundo ensaio onde foi utilizada a mola na suspens o de modo a verificar a influ ncia desta no comportamento do equipamento n o se usando novamente o encoder na medi o da posi o um terceiro ensaio em que n o foi utilizada a mola na suspens o mas em que se utilizou o encoder para medir a posi o e um quarto ensaio realizado s mesmas velocidades e voltas do terceiro mas sem encoder de modo a comparar os gr ficos finais dos ensaios realizados com e sem este aparelho Os dados seleccionados para o primeiro ensaio est o apresentados na figura 8 1 EE Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar O Amortecedor teste proSull Suspens o
85. do material A liga o deste apoio c lula de carga feita atrav s de um parafuso M12 tendo assim um furo de 12 mm na sua base tamb m ao centro de modo a realizar a respectiva liga o As dimens es da pe a s o apresentadas na figura 2 26 tendo esta um comprimento de 60 mm uma altura tamb m de 60 mm e uma largura de 30 mm As espessuras da pe a 15 mm nas paredes verticais e 20 mm na base foram atribu das de modo a que a pe a tenha resist ncia e rigidez suficiente para suportar as for as aplicadas sobre ela Para confirmar que este apoio suporta as for as e tens es a que estar sujeito deve se calcular a tens o de corte a tens o nominal flex o e a tens o m xima no ponto de aplica o da for a A tens o de corte nesta zona igual a Bo aaa 3 12000 2 33 ox X E ISJMP S uX hae 2 GORDO mPa 48 Altera es ao Projecto Mec nico Calculando flex o o momento ser igual a 180 N m sendo assim a tens o nominal igual a 45 MPa Desta forma e considerando um factor de concentra o de tens es igual a 3 tem se que a tens o m xima igual a Omax Onom X kt 45 X 3 135 MPa 2 34 Como estes valores est o abaixo dos valores das tens es de ced ncia e admiss vel do material a o S355 tens o de ced ncia igual a 355 MPa tens o de corte igual a 205 MPa considera se que este suporta todas as for as nele aplicadas Quanto aos furos deste apoio onde pa
86. e de amplitude E Se antes da amostragem houver filtragem a amplitude do sinal de fregu ncia f ser igual frac o do sinal til desde que seja satisfeita a condi o 4 13 A fo 2 1 22 Que no caso do filtro de Butterworth tem a forma 6 62 1 I gt E2 Sabendo que fp gt fn a condi o anterior ser satisfeita se 1 Wh Ee A condi o 4 17 juntamente com a condi o 4 12 permite verificar que n P gt DEE Sendo n 2fn No OU fey eo 1 2e1 2 Sendo conhecido o valor fn da frequ ncia alta do espectro os valores de e e2 s o fixados pelas condi es de precis o analisadas o valor m nimo da raz o f f n o depende da ordem k do filtro tabela 4 1 Esta raz o diminui e pode ir at 2 Teorema de Shannon quando k aumenta e o filtro tenda para um filtro passa baixo ideal k 00 Na pr tica necess rio ter em conta que e uma frequ ncia f elevada obriga a um conversor anal gico num rico r pido logo mais caro e de velocidades de transmiss o de dados elevada e a complexidade e logo o custo do filtro aumentam com k A escolha da ordem k do filtro resulta de um compromisso entre o abaixamento da frequ ncia fe que implica um crescimento de k e a menor complexidade do filtro que requer uma redu o de k 109 Cap tulo 4 Tabela 4 1 Raz o f f em fun o da ordem k do filtro e da precis o necess ria s e 5
87. e determinar electronicamente a posi o zero do exc ntrico e a varia o da velocidade do motor feita a partir de um VEV controlado por um MSP430 sendo este controlo bastante exigente tendo requerido um estudo aplicado Em rela o universalidade da m quina ou seja permitir testar qualquer tipo de amortecedores bem como qualquer tipo de suspens es tamb m foi conseguida com sucesso com o desenvolvimento de apoios que servem tanto para amortecedores como para suspens es e que permitem variar as condi es da sua utiliza o Relativamente ao software desenvolvido este permitiu controlar a m quina e obter todos os gr ficos pretendidos tendo o utilizador de introduzir os par metros dos ensaios que pretende 12 Introdu o realizar e a partir da o programa controla todo o ensaio automaticamente obtendo se no final as curvas for a velocidade e for a posi o do amortecedor ou suspens o ensaiados A m quina desenvolvida apresentada na figura 1 10 Figura 1 10 Imagem da m quina de ensaio de amortecedores ap s conclu do o projecto e a sua constru o Os principais componentes el ctricos e electr nicos a destacar na m quina s o motor el ctrico ass ncrono trif sico WEG com 5 5 kW de pot ncia e 4 p los velocidade nominal igual a 1500 rpm redutor mec nico BONFIGLIOLLI com uma rela o de 1 13 1 variador electr nico de velocidade VEV WEG com controlo vectorial e adequado
88. exc ntrico e da biela para coloca o do equipamento X Coloca o de uma suspens o a aperto no apoio inferior b aperto no apoio superior XI Indica o do posto de trabalho do operador durante os ensaios 208 209 209 210 211 211 212 213 214 214 215 216 216 217 218 225 228 232 234 234 235 235 236 237 237 238 xvii Lista de Figuras XII Janela inicial do programa para selec o e envio dos dados do ensaio 239 XIII Exemplo da janela inicial do programa preenchida 240 XIV Exemplo da janela com os gr ficos finais de um ensaio preenchida 242 XV Bot o para paragem de emerg ncia da m quina de ensaio de 245 amortecedores XVI Representa o de um amortecedor 247 XVII Representa o de uma suspens o dianteira de uma mota 247 XVIII Janela de calibra o do programa para calibrar a c lula de carga 250 XIX Projec o do disco exc ntrico 254 XX Projec o da biela inferior 255 XXI Projec o da biela superior veio 256 XXII Projec o da pe a de liga o do exc ntrico com a biela inferior 257 XXIII Projec o da pe a de liga o das bielas inferior e superior 258 XXIV Projec o da pe a de liga o da biela superior veio com o apoio 259 inferior XXV Projec o do apoio inferior da suspens o 260 XXVI Projec o do apoio inferior do amortecedor 261 XXVII Projec o do apoio s
89. fortemente electromagn tico emiss o radiada mas tamb m perturba a rede por ru do transmitido de modo galv nico emiss o conduzida Torna se assim necess rio filtrar a liga o da rede com o VEV e ainda do VEV para o motor Segundo a WEG o modelo CFW080130T3848PSZ produz n veis de emiss o conduzida de classe B e n veis de emiss o radiada da classe Al Os inversores com n vel de emiss o conduzida classe B devem ser montados dentro de um painel met lico de modo a que as emiss es radiadas estejam dentro dos limites para ambiente residencial e distribui o restrita 118 Altera es ao Projecto Electr nico Os filtros recomendados para este modelo de VEV s o um filtro externo FN3258 16 45 para colocar entre a rede ap s o disjuntor e o VEV e um indutor de modo comum CM choke na entrada do filtro A liga o destes filtros ao VEV apresentada na figura 5 5 Para que a instala o seja feita de forma adequada devem ser respeitados os seguintes aspectos o cabo do motor deve ser blindado ou instalado dentro de uma grelha de protec o equivalente A malha do cabo blindado deve ser ligada terra nos dois lados VEV e motor os cabos de controlo e sinal caso se apliquem devem ser blindados ou instalados dentro de uma grelha met lica equivalente o inversor e o filtro externo devem ser montados pr ximos sobre uma chapa met lica comum Deve ser garantida uma boa liga o el ctrica entre o diss
90. kg f Eixo Y For a kg f 60 rpm 170 rpm Olrpm Cancelar Ensaio Pr carga 4 ka f For a M xima 8 130081 kg f S0frpm 190 rpm Olrpm pr Ofrpm Curso 70 mm For a M nima 14 63415 ka f Novo Ensaio 150 rpm Olrpm Figura 8 5 Resultados do terceiro ensaio com uma suspens o curso 70 mm com encoder Pode se verificar em primeiro lugar da an lise dos resultados destes dois ensaios que as for as exercidas pela suspens o ensaiada com um curso reduzido e sem mola mesmo a velocidades mais elevadas continuam a ser muito reduzidas e a variar pouco com a velocidade de ensaio Quanto diferen a entre a utiliza o ou n o utiliza o do encoder pode se verificar que eliminando este aparelho conseguem se melhores resultados pois deixam de existir os pulsos fantasma verificados anteriormente nas elevadas velocidades e que fazem com que os gr ficos obtidos nestas velocidades n o correspondam realidade como se pode verificar na figura 8 5 Nesta ap s uma an lise atenta dos resultados verifica se que a for a apresentada na ultima posi o correspondente a 357 n o a for a exercida realmente nessa posi o mas sim numa posi o muito anterior Contudo devido a vibra es do sistema de adapta o do encoder s o criados pulsos que n o correspondem a deslocamentos do exc ntrico fazendo com que o MSP ao contar 14 pulsos correspondentes a 1 008 n o esteja a contar 14
91. modo a impedir o acesso do operador zona ou fen meno perigoso Como exemplo deste tipo de medidas podem se referir a coloca o de protectores que podem ser fixos ou m veis ou dispositivos de protec o como barreiras fotoel ctricas que interrompam o funcionamento da m quina caso n o sejam respeitos Ao introduzir um dispositivo de seguran a numa m quina para al m de se verificar se as caracter sticas t cnicas s o adequadas deve se sempre garantir que o circuito de comando associado cumpre os requisitos de seguran a aplic veis O ltimo pormenor a ter em considera o para a redu o do risco a defini o de informa o para utiliza o Minimizam se os riscos residuais ou seja aqueles que n o puderam ser eliminados atrav s das medidas de preven o ou de protec o anteriormente definidas definindo instru es de utiliza o ou alertando os utilizadores para estes riscos residuais atrav s de avisos colocados na pr pria m quina ou ainda atrav s de sinais ac sticos ou visuais Para garantir a seguran a do operador evitando a ocorr ncia de danos sobre ele pr prio este dever cumprir as indica es fornecidas pelo projectista adoptando procedimentos de trabalho seguros utilizando o equipamento de protec o recomendado etc Assim fazendo uma an lise de risco adequada ao modo de funcionamento da m quina e enquadrada nos limites da utiliza o desta dever se o estudar quais as altera es nec
92. ncia que est situado na porta superior como apresentado na figura XV e deve ser pressionado para a m quina parar O que este dispositivo faz cortar a alimenta o ao motor el ctrico que a o componente que acciona todo o sistema mec nico Este corte poderia tamb m ser feito pelo disjuntor do motor mas mais recomendado e mais f cil realizar se atrav s do bot o de paragem de emerg ncia Ap s este bot o ser pressionado e o sistema parar dever se sempre desligar todo o sistema ou seja desligar as tr s fichas el ctricas e voltar a ligar a m quina como se fosse a primeira vez que esta fosse trabalhar Figura XV Bot o para paragem de emerg ncia da m quina de ensaio de amortecedores Caso quando se volte a ligar a m quina esta n o trabalhe correctamente deve se contactar de imediato o fabricante e n o persistir no funcionamento desta O contacto do fabricante pode ser visto no software da pr pria m quina na chapa de caracter sticas ou no pr prio manual do utilizador 6 Caracter sticas dos Equipamentos a Ensaiar A m quina foi criada e desenvolvida com o objectivo de testar qualquer tipo de amortecedores mota carro cami o e ainda suspens es dianteiras de motas Com vista a cumprir esse objectivo foram desenvolvidos apoios especiais que permitissem ensaiar qualquer tipo destes equipamentos 245 Anexo A Apesar de terem formas diferentes tanto os amortecedores em geral como
93. o apoio da suspens o tem 12 mm numa extremidade a da c lula de carga e 20 mm na outra extremidade que liga ao apoio Contudo o processo de aperto igual ao do apoio inferior sendo necess rio somente apertar primeiro a pe a de liga o c lula de carga Depois aperta se o apoio a essa pe a aperta se a contra porca e introduz se uma nova porca na ponta solta da pe a de liga o A liga o completa apresentada na figura VII Figura VII Apoio superior montado na posi o adequada 235 Anexo A Ap s aplicados os apoios do equipamento a testar desloca se a barra superior da m quina onde est ligada a c lula de carga para a posi o standard do equipamento a ensaiar se for um amortecedor ser para a posi o 1 se for uma suspens o para a posi o 2 como representado na figura VII Nesta fase os parafusos desta barra devem ser ligeiramente apertados somente para garantir que esta n o se desloque at ser colocada na posi o certa a b Figura VIII Posi o da barra superior a 1 para ensaio de suspens o b 2 para ensaio de amortecedor Segue se a coloca o do equipamento a ensaiar Independentemente do equipamento e do curso a ensaiar a biela que est ligada ao exc ntrico deve ser sempre colocada na posi o mais baixa como apresentado na figura IX Caso o equipamento a ensaiar seja um amortecedor come a se por se apertar este ao apoio superior introduzindo o ve
94. o apoio ligado c lula de carga atrav s da sua base fe apl l ap2 ap k J api Figura 2 17 Apoio Superior e Inferior do amortecedor suspens o vista frontal Verifica se da figura 2 18 que a for a aplicada na pe a distribu da de igual modo para as extremidades do veio de suporte do amortecedor ou suspens o o qual estar sujeito a for as 38 Altera es ao Projecto Mec nico de corte devendo se ter em aten o este pormenor do dimensionamento desse veio Assim a for a aplicada em cada extremidade do veio e nos furos deste apoio igual a F 2 24 Fruroal o l l 12 unid pmax api e Figura 2 18 Apoio do amortecedor representa o de for as Ou seja a for a m xima realizada em cada furo do apoio ser igual a 6 kN considerando a for a m xima aplicada na base do apoio igual a 12 kN De referir que o apoio representado na figura 2 18 o apoio inferior bem como a express o 2 24 referente ao mesmo apoio mas ambas se aplicam aos dois apoios inferior e superior de suspens o e amortecedor Em rela o ao veio que passa nos furos do apoio este ir tamb m passar no furo do amortecedor ou suspens o unindo os de modo a que o movimento do apoio neste caso inferior seja transmitido ao equipamento que esteja a ser ensaiado ou amortecedor ou suspens o N o s o movimento transmitido mas tamb m a for a realizada pelo m
95. o entre o utilizador e a m quina sendo os comandos enviados um a um por uma porta s rie Assim para que um utilizador sem conhecimentos inform ticos possa operar com a m quina deve ser desenvolvido um programa para uma f cil utiliza o por parte do t cnico que ensaie os amortecedores ou suspens es em que este escolha os par metros do ensaio d in cio ao teste e obtenha os gr ficos finais dos ensaios 1 3 Objectivos do Trabalho O principal objectivo deste trabalho complementar o projecto de uma m quina para ensaio de amortecedores e suspens es Shock Dynamometer realizado no mbito do projecto final de curso da licenciatura em Engenharia Electromec nica desenvolvendo todos os t picos abordados no ponto anterior A m quina dever ter a capacidade de realizar testes a cursos e velocidades diferentes escolhidos pelo utilizador Esta mede a for a exercida no amortecedor a posi o do veio e sua velocidade a cada instante de modo a que no final de cada ensaio o utilizador consiga obter gr ficos que relacionem a for a com a velocidade do veio do amortecedor equivalente velocidade de rota o do exc ntrico e a for a com a posi o do mesmo veio A particularidade da m quina desenvolvida o facto de ter melhores caracter sticas e funcionalidades em rela o s existentes no mercado devido a permitir o ensaio de suspens es dianteiras de mota o que altera as suas dimens es e caracter sticas dos seus
96. o ser respeitados certos crit rios de modo a garantir a seguran a dos seus utilizadores O primeiro crit rio a respeitar que as m quinas devem de origem estar aptas a cumprir a fun o a que se destinam e a ser objecto de regula o e manuten o sem expor a risco as pessoas com que elas trabalham quando tais opera es forem realizadas de acordo com as condi es previstas pelo fabricante As medidas tomadas devem ter por objectivo eliminar ou reduzir ao m ximo os riscos de acidente durante o tempo previs vel de vida da m quina incluindo as fases de montagem e desmontagem inclusivamente nos casos em que tais riscos resultem de situa es an malas previs veis tomando as medidas de protec o necess rias em rela o aos riscos que n o possam ser eliminados estabelecido que a m quina ou cada um dos seus elementos deve poder ser movimentado ou desmontado sem riscos pelo que se dever assegurar que esta possa ser desmont vel e transportados os v rios constituintes facilmente e de modo a n o colocar em risco os t cnicos que efectuem as referidas opera es Na concep o e fabrico da m quina e na elabora o do manual do utilizador deve se considerar n o s a utiliza o normal da m quina mas tamb m a utiliza o que possa ser razoavelmente esperada pelo que a m quina deve ser projectada de modo a evitar a sua utiliza o an mala no caso desta constituir fonte de risco A m quina deve ser
97. para o MSP430 o que fazia com que o utilizador tivesse de primeiro definir as velocidades que queria ensaiar a ordem destas depois associar um byte a cada velocidade seleccionada escrever o pacote de dados numa janela do computador em bytes hexadecimais e enviar o pacote de dados para o microcontrolador O processo de recep o de dados era semelhante em que todos os bytes eram recebidos num pacote sendo necess rio guardar esse pacote de dados import lo para outro programa e a tratar os dados de modo a obter os gr ficos for a velocidade e for a posi o Verifica se assim que o processo anterior para realizar os ensaios sob o ponto de vista do utilizador era bastante complexo e trabalhoso n o sendo o conceito de interface utilizador m quina muito simples Assim neste cap tulo ser desenvolvido um programa para o utilizador interagir com a m quina de ensaio de amortecedores em que o utilizador tem somente de seleccionar os dados do ensaio numa janela clicar no bot o OK e todo o processo de convers o para bytes coloca o dos bytes num pacote de dados envio para o MSP430 recep o dos dados do ensaio tratamento destes e cria o dos gr ficos se processar automaticamente sem qualquer ac o por parte do utilizador Para tal vai ser usado o conceito de programa o orientada a objectos OOP A aplica o a utilizar ser o Visual C 2005 Express Edition da Microsoft que permite o desenvolvimento de pro
98. para o VEV com as ordens de paragem arranque ou frequ ncia a que o motor deve girar Todos os pacotes t m no final um byte checksum para garantir a recep o de todos os bytes Recebe pacote de dados do PC n Calcula checksum N o Checksum pacote pc 14 al Sim pacote pc 0 ga qe Sa Figura 6 12 Fluxograma do programa de controlo de dados 168 Programa de Interface Utilizador M quina MSP430 recebe dados do PC verifica estado dos pinos 6 2 6 3 1 6 e 1 7 o equipamento a ensaiar e define o modo de medi o da for a e tempo define nvolta verifica o n mero de velocidades a ensaiar n e aponta para a primeira velocidade 1 Portas fechadas Envia pacote VEV para motor rodar 1a velocidade conta volta 1 Neste ponto manda o motor parar e mede a pr carga Envia pacote para o VEV com a ordem de arranque para o motor rodar velocidade conta volta nvolta Grava dados no pacote a enviar para o PC ao longo da volta nvolta N o conta volta gt nvolta Envia pacote micro para o PC Reset da vari vel conta volta Sim ES P ra motor e faz reset do sistema o velocidade Incrementa passando para a velocidade seguinte i n Figura 6 13 Fluxograma da rotina ensaio 169 Cap tulo 6 Assim as entradas do programa ser o feitas atrav s do pacote PC recebido pela USARTI com os valores dos par metros atr s indicados
99. para o seu espa o interior r23 e 7 gt 3 representam os coeficientes de atenua o dos campos por reflex o na liga o 2 3 metal ar Com as equa es anteriores obt m se E1 0 Es e H 0 H3 e Ti2f23 R e A S onde R Yiz e T23 ror 94 R A S onde R r i2 T 23 Daqui pode verificar se que R R e A A de onde S S R A S a efic cia da blindagem raz o do campo incidente com o campo transmitido para o volume interior da blindagem R a atenua o devido reflex o nas liga es A a atenua o por absor o da onda na sua propaga o pela espessura da blindagem A efic cia da blindagem normalmente expressa em db por Sw 20 lg S Tamb m Sab Rap Aab 3 20 3 3 3 2 Imped ncia de onda O estudo da reflex o e da transmiss o de uma onda na liga o entre dois meios pode levar utiliza o do modelo da linha de transmiss o Neste caso os fen menos sobre a linha s o determinados pelas descontinuidades da imped ncia h que definir primeiro a imped ncia de uma onda A imped ncia de onda num ponto Zw a raz o entre a amplitude do campo el ctrico e a amplitude do campo magn tico no ponto Z E H 3 21 Num campo distante para uma onda plana esta raz o constante independentemente da dist ncia d fonte e para o vazio tem o seguinte valor Z Pola Zo 377 9 73 Cap tulo 3 Isto n o igual na regi o do ca
100. por exemplo com um CAN sa da em s rie e uma liga o optoel ctr nica Examine se ent o a influ ncia da diferen a de potencial da massa sobre a medida e os meios permanentes de a reduzir Seja Zis Ris Cis a imped ncia de isolamento entre a instrumenta o e a massa M geralmente a liga o de terra do laborat rio ou da sala de controlo figura 4 5 b onde e af em equivalente v y Vy R1 Zis e a imped ncia interna equivalente R4 Daqui resulta que a tens o v nos bornes da resist ncia de entrada R R gt R R5 vi e vy 4 3 Sendo o termo perturbador v y Vy R14 Zis A perturba o tanto mais fraca quanto a imped ncia de isolamento seja mais elevada Contudo como visto anteriormente o termo perturbador arrisca n o ser desprez vel desde que o sinal seja muito fraco ou que a imped ncia de isolamento diminua devido perturba o ou presen a de frequ ncias elevadas na diferen a de potencial de massa e a tb Figura 4 5 Fonte ligada sua massa local qual est ligada uma instrumenta o flutuante a esquema el ctrico b esquema equivalente 4 1 3 1 Circuito de protec o Na montagem anterior o termo perturbador devido diferen a de potencial desenvolvida aos terminais de R pela corrente de massa im vm Z s que percorre a imped ncia de isolamento Esta corrente pode ser significativamente reduzida pela minimiza o da diferen a de potencial
101. port teis actuais em que generalizado o uso deste tipo de liga o contribuindo assim para o objectivo da universalidade da m quina Refer ncias 1 F Duarte M quina para ensaio de amortecedores Universidade da Beira Interior Covilh Portugal 2007 2 Olimex Development boards and tools MSP430 449STK2 Janeiro 2008 http www olimex com dev index html 3 I Takashi and H Kanazawa Active EMI Filter for Switching Noise of High Frequency Inverters IEEE pp331 334 1997 4 S Igarashi S Takizawa and K Kuroki Analysis and Reduction of Radiated EMI Noise from Converter Systems Electric Engineering in Japan Vol 130 N 1 pp757 766 2000 5 Cat logo n 0899 5241 P 9 S rie CFW 08 CFWO8 Vector Inverter Manual do Usu rio Inversor de Frequ ncia WEG 2006 6 Traco Power DC DC Converters TEN 20WIN Series 20 Watt Mar o 2008 http www tracopower com 7 Electr nica Fontes de Alimenta o Principio de Funcionamento Mar o 2008 http www electronica pt com index php content view 202 37 8 MSPC Informa es T cnicas Fontes de Alimenta o I 10 Mar o 2008 http www mspc eng br eletrn fontes 110 shtml 9 G Asch Acquisition de donn es Du capteur l ordinateur Dunod Paris Fran a 1999 10 Universal Serial Bus USB Info Frequently Asked Questions Janeiro 2008 http www usb org about faq
102. pressionar limpa todas as caixas de texto da janela e barra de menus disponibiliza ao utilizador v rias op es Ficheiro para abrir ou guardar os valores referentes aos dados ou ainda para iniciar um novo ensaio ou sair do actual Gr ficos que permite abrir ou guardar os gr ficos finais Relat rios para gerar relat rios dos ensaios Manual do utilizador para abrir o referido manual Calibra o para calibrar a c lula de carga e Ajuda para obter o contacto do fabricante Ao abrir o programa de interface o utilizador dever come ar por escrever o nome que deseja atribuir ao ensaio no campo Nome do ensaio Este o nico campo em que o utilizador poder escrever sendo todos os outros de selec o de op es O texto escrito ser guardado na vari vel txtNome que definida como um string Os campos que se seguem servem para seleccionar os dados do ensaio a realizar e destinam se cria o de um pacote de dados a enviar pelo computador para o microcontrolador o pacotePC Este pacote tem 15 bytes sendo de seguida abordados um a um Ap s preenchido o campo do nome do ensaio deve ser seleccionado o equipamento que se vai ensaiar Amortecedor ou Suspens o com a selec o do equipamento ser colocado na segunda posi o do pacote de dados a enviar pelo PC o valor 01 para amortecedor ou 02 para suspens o sendo esta selec o importante para definir o ganho da c lula de carga visto a gama de fo
103. primeiro lugar de referir que para realizar a calibra o da c lula de carga n o se deve estar a realizar nenhum ensaio em paralelo sendo este um processo independente do funcionamento normal da m quina Porventura poder se realizar com a c lula de carga fora da m quina e O utilizador deve come ar por seleccionar a op o Calibra o da c lula de carga na barra de menus e Ao ser aberta a janela da calibra o deve se em primeiro lugar seleccionar o equipamento deve se calibrar sempre para os dois mas um de cada vez e pressionar depois o bot o iniciar e De seguida aplica se uma carga conhecida na c lula de carga e No campo de preenchimento deve se colocar o valor da for a aplicada c lula de carga em kg f e pressionar depois o bot o Obter valor medido Ao aparecer o valor medido deve se de seguida pressionar o bot o OK Os valores s o guardados ficando os campos da for a aplicada e do valor medido novamente limpos e Aplica se uma nova carga c lula de carga e repete se novamente o processo atr s descrito at o n mero de for as ensaiadas ser consider vel na ordem de 20 valores trac o e 20 compress o Sugere se que as cargas sejam aplicadas de 50 em 50 kg entre 50 e 1000 kg se poss vel e que sejam do tipo trac o e compress o obrigat rio e No final pressiona se o bot o Terminar calibra o Depois o computador ir adequar os valores introduzidos com os valor
104. que importante manter o equil brio de ambas as vias 3 2 Perturba es por Liga o Galv nica H liga o galv nica quando um condutor comum est na origem da influ ncia que exerce o dispositivo perturbador sobre o circuito perturbado Vamos distinguir dois casos e o condutor comum o suporte por onde se propagam as perturba es criadas pelo dispositivo perturbador e o condutor comum a causa das tens es parasitas quando percorrido pelas correntes provenientes dos dispositivos que lhe est o ligados provoca pela sua imped ncia o aparecimento de tens es perturbadoras Por interm dio da rede as perturba es podem atingir as alimenta es dos dispositivos electr nicos e consequentemente os seus diversos circuitos A filtragem da tens o da rede e de um modo geral de todas as linhas de entrada e sa da de um dispositivo electr nico o meio de protec o mais eficaz Quando por outro lado as perturba es t m uma amplitude tal que as sobretens es que estas provocam arriscam a induzir disfun es graves nos aparelhos por onde passam o uso de dispositivos limitadores de tens o torna se necess rio 59 Cap tulo 3 Quanto aos fen menos de influ ncia devido circula o de correntes nas imped ncias comuns a v rios circuitos as grandezas el ctricas num circuito podem depender de uma forma involunt ria das correntes provenientes de outros circuitos Um caso frequente de influ ncia galv nica
105. realizado a um amortecedor 5 pode verificar se que medida que se aumenta a velocidade de rota o do exc ntrico e consequentemente a velocidade linear do pist o do amortecedor as for as medidas trac o e compress o evoluem de maneira diferente inicialmente a uma velocidade de rota o mais reduzida 25 rpm a for a medida compress o ligeiramente superior for a medida trac o Quando se aumenta a velocidade de rota o para o dobro 50 rpm ambas as for as aumentam mas verifica se que a for a trac o tem um maior aumento em rela o for a medida compress o Duplicando novamente a velocidade de rota o 100 rpm a for a medida compress o aumenta muito menos que a for a trac o passando o valor desta ltima a ser maior que o da anterior A partir daqui medida que se aumenta a velocidade de rota o os valores obtidos para as for as s o sempre maiores na trac o com aumentos de cerca de 2500 N por cada 50 rpm enquanto que na compress o os aumentos ficam se pelos 700 N por cada aumento semelhante da velocidade Com os valores registados no referido ensaio consegue se tra ar o gr fico apresentado na figura 1 9 10 Introdu o 1200 1000 E 800 gt Compress o 600 o E Trac o 400 200 0 25 50 100 150 200 Velocidade de Rota o do Exc ntrico rpm Figura 1 9 Gr fico For a Velocidade de um ensaio realizado a um amortecedor
106. redutor sobre a estrutura s o muito menores com esta varia o da posi o bem como o momento analisado Figura 2 25 Vista lateral da m quina a antes da altera o da posi o do redutor e b ap s removido o encoder e alterada a posi o do redutor 46 Altera es ao Projecto Mec nico A figura 2 25 mostra a m quina de ensaio de amortecedores ap s alterada a posi o do redutor e removido o encoder bem como todos os componentes que lhe estavam associados 2 4 Novos Apoios para Amortecedor Os apoios desenvolvidos no projecto da m quina de ensaio de amortecedores revelaram se excelentes para o ensaio de suspens es de motas mas n o satisfat rios a 100 no ensaio de amortecedores Isto porque para permitir o aperto de suspens es tiveram de ficar com uma largura que se mostrou ser demasiado elevada para os amortecedores fazendo com que o parafuso de liga o entre o apoio e o amortecedor fosse demasiado comprido criando momentos muito elevados no seu centro Assim pretende se nesta fase estudar um novo tipo de apoios espec ficos para o ensaio de amortecedores Como as liga es do amortecedor s o muito mais pequenas do que as das suspens es comece se por se estudar estas liga es Na figura 2 26 est representado um amortecedor podendo se identificar claramente as suas duas zonas de liga o sendo a superior representada por 1 e a inferior por 2 Analisando amortecedores t picos dispon veis no
107. resist ncia R epr V4KTR 3 35 Este esquema pode ser transformado numa representa o de Norton figura 3 12 b onde uma fonte de corrente ip colocada em paralelo sobre a resist ncia R ip densidade espectral da corrente de ru do t rmico tem a express o 3 36 Cbr 4kT Figura 3 12 Associa o de resist ncias a esquema de Th venin b esquema de Norton c resist ncias em s rie d resist ncias em paralelo 1 Associa o de resist ncias em s rie As resist ncias R e R s o montadas em s rie figura 3 12 c a densidade espectral do ru do epr desta montagem resulta da soma quadr tica das densidades espectrais ep ebr2 associadas a qualquer das resist ncias ef ef era 4KT R R 4kT Req 3 37 81 Cap tulo 3 Associa o de resist ncias em paralelo As resist ncias R e R montadas em paralelo nos bornes A e B figura 3 12 d Vamos calcular sucessivamente as densidades espectrais do ru do entre A e B r R e devido somente a epr sendo ep F R e devido somente a e 2 sendo epr2 A densidade espectral e desta associa o resulta da soma quadr tica das express es anteriores obtendo se 3 38 R R2 e M FR 4kT Req Pode concluir se que uma associa o de resist ncias tem a mesma densidade espectral de ru do que a resist ncia que lhe equivalente 3 4 3 2 Esquema de ru do de um trans stor Trans stor Bipolar
108. rios rg os mec nicos da m quina foram devidamente dimensionados minimizando o risco de partirem e p r em risco os utilizadores contudo entre estes e a zona de utiliza o da m quina deve haver uma protec o mec nica fixa nas zonas em que n o necess rio fazer altera es entre ensaios e m vel porta de seguran a nas zonas em que necess rios fazer altera es como a zona do exc ntrico para mudar o curso de ensaio ou dos apoios para alterar o equipamento que assegure a seguran a do utilizador No caso das protec es m veis a m quina s deve trabalhar quando estas estiverem na posi o correcta que proteja o utilizador O rg o de comando que no caso da m quina de ensaio de amortecedores o computador deve estar facilmente acess vel e permitir uma utiliza o segura ou seja estar fora de uma zona perigosa Este assim colocado na zona de tr s da m quina na tampa por cima da zona do redutor devendo existir uma protec o fixa entre esta zona e a zona de ensaio 187 Cap tulo 7 A m quina deve ter um ou mais dispositivos de paragem de emerg ncia que permitam ao utilizador interromper um ensaio em caso de algo se danificar na m quina ou no equipamento sujeito a ensaio Assim deve ser colocado um bot o de paragem de emerg ncia junto da zona do utilizador da m quina J a paragem normal feita a partir do computador de controlo da m quina As medidas de protec o contra o
109. se ao valor medido o valor da pr carga por ser um valor residual afectando todos os valores medidos no ensaio Os valores do vector forca correspondentes s 360 for as de uma volta s o guardados na matriz resultados entre as posi es 4 e 363 da linha correspondente velocidade ensaiada Calculam se depois os valores m ximo e m nimo da for a ficando estes guardados nas vari veis forcaMin e forcaMax sendo tamb m guardados na matriz resultados nas posi es 364 e 365 respectivamente Para definir os vectores posi o e velocidade necess rio saber se foi utilizado ou n o o encoder utilizando se para tal o valor da vari vel com o mesmo nome Caso se tenho utilizado este equipamento a express o a aplicar for int po 1 po lt 357 po int ps po 1 posicao ps po for int pi 358 pi lt 360 pi int pca pi 1 posicao pca 0 Pode se verificar da express o anterior que caso se utilize o encoder o vector posi o ter somente 357 pontos sendo as ltimas tr s posi es do vector igualadas a zero Caso n o seja utilizado este equipamento este vector definido da seguinte forma for int po 1 po lt 360 po int ps po 1 posicao ps po Neste caso o vector posicao tem 360 posi es preenchidas de 1 a 360 Como calculado em 2 a velocidade linear da biela superior logo a velocidade linear do veio do amortecedor em mm s da
110. sendo criado um buffer de dados recebidos do PC Este funciona da seguinte forma quando recebido pelo programa um ponteiro aponta para a sua primeira posi o verificando qual a ac o a realizar caso seja para iniciar o ensaio o programa aponta para a segunda posi o do pacote de dados associando o seu valor 1 ou 2 a um valor do ganho a enviar para o AD7705 e ou ao estado do pino 6 1 caso o valor dessa posi o seja 1 o pino 6 1 colocado a n vel baixo caso seja 2 colocado a n vel alto De seguida o ponteiro aponta para a terceira posi o definindo assim a vari vel nvolta associado um valor a um n mero de voltas correspondendo 1 a 10 votas 2 a 15 voltas 3 a 20 voltas 4 a 25 voltas 5 a 30 voltas 6 a 40 voltas e 7 a 50 voltas o ponteiro passa depois a apontar para a quarta posi o definindo o n mero de testes a realizar numero velocidades ou seja velocidades a ensaiar seguidamente o ponteiro passa a apontar para a quinta posi o sendo o seu valor correspondente primeira velocidade a ensaiar cada vez que o programa termina o ensaio de uma velocidade este ponteiro move se uma posi o passando a indicar para a velocidade seguinte a ensaiar Quando atinge o checksum ou quando o n mero da ltima velocidade ensaiada i for igual ao n mero de ensaios numero velocidades j n o h mais velocidades a ensaiar pelo que o programa deve dar ordem ao motor para parar Em primeiro lugar o program
111. sendo o mais universal poss vel Os furos na direc o horizontal representam os locais por onde passam os veios de fixa o do amortecedor apoio superior e inferior e da suspens o apoio inferior ou os parafusos que apertam as garras para apoiar a suspens o em cima apoio superior Os furos na direc o vertical representam os locais por onde estes apoios s o apertados a outras pe as em baixo o apoio apertado biela superior veio em cima apertado c lula de carga A altura e comprimento destes apoios deve ser igual mas a largura ser diferente devido ao offset da liga o inferior da suspens o o que ir tornar necess rio a cria o de um sistema que permita testar suspens es com ofjset s diferentes com o mesmo apoio A representa o dos apoios da suspens o e amortecedor projectados e desenvolvidos est apresentada na figura 2 5 a apoio superior e b apoio inferior Na parte de cima o apoio est ligado a uma c lula de carga que por sua vez est ligada a uma barra horizontal Esta barra robusta de modo a suportar as for as exercidas na suspens o ou amortecedor sem ceder e permite ser deslocada na direc o vertical atrav s das barras verticais s quais est fixa 25 Cap tulo 2 D 0 a E tb Figura 2 5 Apoios da suspens o e amortecedor projectados a apoio superior b apoio inferior Sabendo as principais dimens es da suspens o podem se
112. somat rio das for as na vertical e dos momentos agora a partir do ponto CD calculam se as reac es nos apoios AB e CD obtendo se de cp ezar 2 22 Ras Damal de A E AB 37 Cap tulo 2 Onde ds ap representa a dist ncia entre o exc ntrico e os parafusos A e B e de cp a dist ncia entre o exc ntrico e os parafusos C e D Quanto reac o nestes ltimos parafusos n o necess rio calcular pois nenhum representa o local onde s o aplicadas as for as m ximas Analisando ent o onde aplicada a for a m xima verifica se que no apoio B calculando se a for a exercida neste considerando que as for as Rag e Rpc se distribuem de igual forma sobre os apoios em quest o Assim Rec Ras 2 23 Calculada a reac o no apoio B dimensiona se o parafuso deste apoio visto ser o caso mais cr tico pelo que os restantes s o todos iguais 2 2 3 For as nos apoios Para universalizar os apoios inferior e superior da suspens o e do amortecedor projectaram se estes com uma forma semelhante apresentada na figura 2 17 vistos de frente No caso do apoio inferior a for a aplicada no centro da base sendo transmitida ao amortecedor ou suspens o atrav s de um veio que fixa esta pe a ao componente a ensaiar que passa na linha a tracejado No caso do apoio superior a for a recebida pelo amortecedor transmitida ao apoio atrav s do veio que os liga e que passa tamb m na linha a tracejado estando
113. somente quando o ensaio cancelado ou terminado Os dados recebidos s o guardados num pacote de dados denominado de pacoteMSP que tem um tamanho de 369 bytes com a constitui o apresentada de seguida O primeiro byte pacoteMsp 0 sempre referente a uma mensagem a passar do MSP ao PC Os valores que este pode ter e aquilo que o PC ir fazer est o apresentados na tabela 6 4 Tabela 6 4 Significado do primeiro byte do pacoteMSP Byte Ac o 01 Inicio de ensaio 03 Porta de cima aberta 04 Porta de baixo aberta 05 Portas abertas 07 Calibra o 09 Fim do ensaio O segundo byte pacoteMsp 1 referente ao n mero de velocidades que s o ensaiadas no ensaio em curso que pode ser de 1 a 10 O terceiro byte pacoteMsp 2 referente ao n mero da velocidade a que o pacote de dados corresponde podendo assim ser de 1 a 10 O quarto byte pacoteMsp 3 referente ao valor da velocidade a que o pacote de dados corresponde podendo ser de 1 a 20 correspondendo a velocidades entre 40 e 230 rpm O quinto byte pacoteMsp 4 serve para informar o programa se foi ou n o utilizado encoder para medi o da posi o do exc ntrico se este for igual a 01 foi utilizado encoder se for igual a 02 significa que esse aparelho n o foi utilizado O sexto byte pacoteMsp 5 serve para informar o programa se a medi o da for a foi feita pelo ADC do microcontrolador ou por um ADC externo AD
114. 11 FTDI Chip FTDI Evaluation kits FT232R Modules EVAL232 Janeiro 2008 http www ftdichip com Products Evaluation its EV AL232R htm 139 Cap tulo 5 140 Cap tulo Programa de Interface Utilizador M quina Para uma simples utiliza o da m quina de ensaio de amortecedores pretende se desenvolver uma aplica o inform tica que realize o interface entre o utilizador e a m quina em que sejam escolhidos no ecr do PC os dados dos ensaios e ap s pressionar um bot o todo o ensaio decorra automaticamente sendo fornecidos no final os gr ficos finais do ensaio Ap s esta aplica o ser desenvolvida ter ainda de se desenvolver um novo programa para o microcontrolador que receba os dados do ensaio escolhidos pelo utilizador que os processe e controle o ensaio e no final deste envie os resultados para o PC na forma pretendida Cap tulo 6 6 1 Introdu o ao Programa de Interface Uma das principais caracter sticas e vantagens da m quina de ensaio de amortecedores desenvolvida a de permitir ensaiar este tipo de equipamentos com v rios cursos de ensaio e a v rias velocidades Quanto ao curso de ensaio esse pode ser alterado mecanicamente por m as velocidades de ensaio s podem ser controladas atrav s do VEV o qual est ligado ao MSP430 que por sua vez controlado pelo computador No trabalho anteriormente realizado eram enviados os bytes referentes a cada velocidade num pacote de dados
115. 616 e tem as seguintes caracter sticas 113 Cap tulo 5 e c lula de Carga tens o compress o e capacidade nominal de 1000 kg e a o Inoxid vel e protec o IP67 e circuito de 6 fios A imagem da c lula de carga seleccionada est representada na figura 5 2 A sensibilidade desta c lula de carga de 2 mV V com uma toler ncia de 0 01 alta precis o tendo um formato em Z 2 O valor da for a medido pela diferen a entre as tens es das duas sa das da ponte de Wheatstone Os dois fios de sa da da ponte foram ligados a um andar amplificador constitu do por um amplificador de instrumenta o que compara os dois sinais e amplifica o valor da diferen a destes para um valor aceit vel na entrada do microcontrolador TD er N H j fe ES Figura 5 2 C lula de carga VISHAY modelo 616 Como a tens o de alimenta o de 10 V e a carga m xima de 1000 kg significa que para os 1000 kg t m se 20 mV de diferen a de tens es sa da da ponte de Wheatstone Devido s caracter sticas do microcontrolador o valor de sa da do andar amplificador est compreendido entre O e 3 V De modo a evitar alguma sobre tens o reduz se este valor para 2 8 V o qual j deve compreender valores de for a entre 1000 e 1000 kg pelo que O kg corresponder o neste caso a 1 4 V sa da da ponte O dimensionamento de todo este andar amplificador e do offset de 1 4 V imposto apresen
116. 7705 se for igual a 06 foi utilizado o ADC do MSP se for igual a 07 foi utilizado um ADC externo O s timo byte pacoteMsp 6 referente pr carga medida pela c lula de carga no inicio do ensaio quando a biela se encontra no ponto morto inferior do exc ntrico Este byte correspondente a um valor de tens o sendo posteriormente tratado para passar a um valor de for a O oitavo byte pacoteMsp 7 referente a um valor de tempo Caso a medi o do tempo tenha sido feita com o encoder este corresponde ao tempo que o exc ntrico demora a percorrer 1 008 Caso n o se tenha utilizado o encoder este o tempo que o exc ntrico demora a fazer uma volta completa O valor desta posi o dever ser tratado de modo a obter a velocidade de rota o do exc ntrico 152 Programa de Interface Utilizador M quina Entre os bytes 9 e 368 pacoteMsp 8 pacoteMsp 367 s o colocados os valores da for a exercida em cada grau tendo se assim 360 valores de for a isto para o caso da medi o da posi o ter sido feita sem encoder Caso este tenha sido utilizado s se ter o 357 valores de for a sendo os ltimos tr s bytes colocados a zero O byte 369 pacoteMsp 368 ir conter um checksum que consiste num XOR ou exclusivo feito a todos os bytes deste pacote ainda no MSP que servir para o PC confirmar que os bytes recebidos s o os mesmos que foram enviados recebido um pacote por cada velocidade ensaiada p
117. ADC externo ao MSP o AD7705 mas que se verificou que n o essencial ao bom funcionamento da m quina nem perfei o dos resultados pois com os filtros introduzidos conseguiram se obter valores da for a bastante aceit veis Embora isso este o nico ponto que pode ser completado na m quina existente Um outro pormenor que poder ser acrescentado m quina existente que n o fazia parte dos objectivos do trabalho seria medir a temperatura do leo do amortecedor suspens o pois com o decorrer dos ensaios verificou se que esta varia bastante e tem influ ncia directa nos resultados Assim poder se aplicar um sensor de temperatura que ir fornecer este par metro ao PC ficando ligado aos resultados obtidos Dando por conclu do o trabalho da m quina de ensaio de amortecedores surgem novos desafios na mesma rea que podem ser apontados como trabalhos futuros Poder se com base nos conhecimentos adquiridos de suspens es e amortecedores desenvolver um software que permita modelar estes equipamentos e prever o seu comportamento em fun o das altera es dos v rios par metros como o tipo de leo tipo de v lvulas utilizadas entre outros Para tal a m quina desenvolvida teria um papel fundamental pois seria com esta que se iriam confrontar os resultados do software permitindo criar uma base de dados de resultados ligados a ensaios realizados O objectivo seria ter essa base de dados de resultados de modo a q
118. CR0 14 de modo a gerar uma interrup o de 14 em 14 pulsos do encoder Caso n o se use encoder defini o do SMCLK como contador dividindo o valor deste por 8 para ficar a 1 MHz e defini o do TACCRO onde gerada a interrup o igual vari vel tempoGrau definida a cada velocidade e ADCI2 habilita o do pino O do porto 6 como entrada onde se ir ligar o sinal da c lula de carga convers es m ltiplas habilitando o modo de convers o repetitiva ADC sempre a convergir os valores da c lula de carga e Portos I O habilita o do pino 2 do porto 2 para entrada onde ir ligar o sensor de posi o do exc ntrico que ir por este pino a n vel 1 cada vez que fechar Habilita o dos pinos 1 e 2 do porto 2 para entrada onde ligam os sensores das portas que colocam o pino a n vel 1 quando estas foram abertas habilita o dos pinos 2 e 3 do porto 6 como entradas onde se recebe a informa o da utiliza o do encoder ou n o e se a for a medida com o INA114 ou com o AD7705 habilita o do pino 1 do porto 6 para sa da de modo a enviar O ou 1 para o multiplexer definindo o ganho do INA114 e Portos Especiais habilita o do pino 1 do porto 2 para fun o especial TBO como entrada onde ir ligar o sensor de posi o do exc ntrico que ir por este pino a n vel 1 cada vez que fechar O programa deve devolver ao PC o pacote micro enviado no final de cada nvolta enviando tantos pacotes
119. DGS508 e caso esteja a n vel l gico alto seleccionada uma entrada caso esteja a n vel baixo seleccionada a outra As liga es de ambos os circuitos est o representadas nas figuras 5 18 e 5 19 Diodl Diode 1N4002 3K9 RG CPol CC1 A Cap Poll gt Cii luF Diode 1N4002 15W INAL4AP Figura 5 18 Liga o da c lula de carga com o MSP atrav s do INA 114 Na figura 5 18 pode se identificar o INA1 14 estando ligadas a este as duas sa das da c lula de carga pinos 2 e 3 devidamente filtradas a refer ncia no pino 5 com uma resist ncia vari vel com 10 V vindos da respectiva fonte ligados a uma ponta e 10 V sa da de um andar inversor ligado na outra ponta ajustando se a tens o desejada sa da do pino central o ganho ligado entre o pino 1 e 8 Verifica se que existem duas resist ncias de ganho ligadas ao pino 8 do INA que est o ligadas ao multiplexer ADGS508 estando a sa da deste ligada ao pino 1 do INA A sa da do INA que fornece o valor da tens o correspondente for a medida na c lula de carga devidamente filtrada seguindo o sinal para um pino de uma header que ir ser ligado ao pino 6 0 do MSP 130 Altera es ao Projecto Electr nico GND Figura 5 19 Liga o da c lula de carga com o MSP atrav s do AD7705 Em rela o aos sensores para al m do sensor de presen a j aplicado para detectar as voltas do exc
120. Em regime de pequenos sinais o trans stor pode ser modelado pelo esquema de Giacoletto O esquema equivalente para o ru do obt m se associando ao esquema de Giacoletto as diversas fontes de ru do onde o trans stor a base e de ru do t rmico da resist ncia rp eo bb 4kT rppy e de ru do de Schottky da corrente base Tg ipsp V 2q1p e de ru do de Schottky da corrente do colector Ic ibsyc 2qlc e de ru do de cintila o do trans stor ipr K NF Trans stor de efeito de campo O esquema equivalente para pequenos sinais de um trans stor de efeito de campo completado com o estudo do ru do para as diferentes fontes de ru do que s o e o ru do t rmico da resist ncia R de canal ipre 4KT Ro e o ru do de cintila o do trans stor ipr K vF e o ru do ipg associado ao pino gate onde a express o complexa depende da corrente ig ru do de Schottky e do ru do t rmico do canal ligado ao pino gate pelo condensador Ces 82 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos 3 4 3 3 Esquema do ru do do amplificador operacional A montagem de trans stores e de resist ncias que constituem o amplificador operacional produz um ru do que pode ser modelado por tr s fontes figura 3 13 colocadas na entrada do amplificador e uma fonte de densidade espectral de tens o epa colocada indiferentemente na entrada inversora ou n o inversora e duas fontes de densidades
121. Figura 4 2 Fonte isolada da sua massa local e instrumenta o entrada assim trica a esquema el ctrico real b esquema el ctrico equivalente Blindagem necess ria uma blindagem para assegurar a protec o da fonte e da liga o contra os campos el ctricos e electromagn ticos parasitas A blindagem tal como a fonte deve estar ligada massa M para minimizar a diferen a de potencial parasita entre a fonte e a liga o em rela o blindagem Podemos distinguir dois casos dependendo da fonte estar directamente ligada sua blindagem ou desta n o estar isolada e fonte ligada sua blindagem a blindagem da fonte est ligada blindagem do cabo de liga o massa da instrumenta o Caso haja uma liga o capacitiva blindagem a corrente parasita i que percorre a blindagem de imped ncia Z cria uma tens o parasita v Z ip que se junta ao sinal quando a liga o coaxial a utiliza o de uma dupla blindagem cabo triaxial permite limitar este efeito e fonte isolada da sua blindagem a fonte e as blindagens s o ligadas massa da instrumenta o A tens o de entrada do amplificador n o neste caso directamente afectada pela circula o de correntes parasitas sobre a blindagem 92 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico 4 1 2 2 Amplificador de entrada do tipo sim trica diferencial Quando a tens o parasita v m desenvolvida pela diferen a de potencial da mass
122. Fluxograma da rotina ensaio 169 7 1 Imagem da marca o CE 184 7 2 M quina com protec es inferiores e superiores a vista de tr s b vista 190 de frente 7 3 Liga es das protec es superiores na m quina 191 7 4 Local de aplica o do bot o de paragem de emerg ncia 192 7 5 Esquema el ctrico prevendo todos os dispositivos de protec o 193 7 6 Sensor magn tico para detectar quando as portas de protec o est o abertas 193 ou fechadas 7 7 Mensagem de erro para o caso da porta de protec o superior ter sido 194 aberta 7 8 Fluxograma com a descri o do processo de certifica o realizado pela 200 CERTIF 8 1 Dados do primeiro ensaio com uma suspens o 204 8 2 Resultados do primeiro ensaio com uma suspens o curso 70 mm sem 205 mola 8 3 Resultados do segundo ensaio com uma suspens o curso 70 mm com 206 mola 8 4 Dados do terceiro e quarto ensaios com uma suspens o 206 8 5 Resultados do terceiro ensaio com uma suspens o curso 70 mm com 207 encoder xvi Lista de Figuras 8 6 Resultados do quarto ensaio com uma suspens o curso 70 mm sem encoder 8 7 Dados do quinto e sexto ensaios com uma suspens o 8 8 Resultados do quinto ensaio com uma suspens o curso 170 mm sem encoder 8 9 Resultados do sexto ensaio com uma suspens o curso 170 mm com encoder 8 10 Dados do s timo e oitavo ensaios
123. Lima F Alba Integra o da Seguran a no Projecto de M quinas Revista Seguran a Julho de 2007 N mero 178 3 Directiva 2006 42 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 17 de Maio de 2006 Jornal Oficial da Uni o Europeia 2006 Portaria 157 de 9 06 2006 4 Directiva 2004 108 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 15 de Dezembro de 2004 Jornal Oficial da Uni o Europeia 2004 Portaria 390 de 31 12 2004 5 ISO TEC OIML BIPM Vocabulary of basic and general terms in metrology International Organization for Standardization Genebra Sui a INMETRO 1995 Portaria 029 de 10 03 1995 6 Instituto Portugu s da Qualidade Unidade de Metrologia Cient fica e Aplicada LCM Mar o de 2008 http www ipq pt custompage aspx modid 1616 7 CERTIF Certifica o de Produtos Maio de 2008 http www certif pt cprodutos asp 202 Cap tulo Ensaios e Verifica o do Funcionamento Conclu do o aperfei oamento da m quina de ensaio de amortecedores realizaram se ensaios a uma suspens o e a um amortecedor com a m quina desenvolvida de modo a verificar o seu funcionamento Estes permitem concluir sobre todo o trabalho realizado e ainda sobre o prop sito da m quina a an lise do funcionamento do amortecedor e da suspens o ensaiados Cap tulo 8 nm 8 1 Ensaio de uma Suspens o Para confirmar o sucesso das altera es realizadas e a funcionalidade desejada dos programas
124. Marca CERTIF Produto Certificado da compet ncia da CERTIF depois de cumpridos os passos referidos no fluxograma da figura 7 8 d Apresenta o do pedido de certifica o Depois de identificar quais as normas ou especifica es t cnicas com que deseja certificar o seu produto o requerente ou o seu representante poder solicitar CERTIF o in cio do respectivo processo Esse pedido deve ser formulado de acordo com o impresso IM 25 Formul rio para o pedido de certifica o de produto e deve ser acompanhado de um conjunto de documenta o nomeadamente 199 Cap tulo 7 e IM 04 Question rio de avalia o e organograma da empresa e da fun o qualidade e documenta o relativa ao produto e fluxograma das principais fases de fabrico com indica o dos pontos onde s o efectuadas ac es de controlo documentos a utilizados e identifica o dos respons veis e lista do equipamento utilizado para inspec o medi o e ensaio suas caracter sticas e fases em que utilizado e lista de procedimentos relativos aos requisitos do Sistema da Qualidade do fabricante definidos em cada esquema de certifica o e documento comprovativo do registo nacional ou internacional da s marca s comercial is ou autoriza o do uso da s marca s comercial is de terceiros Pedido Cliente envio do pedido de certifica o CERTIF analisa o pedido define os ensaios ao produto e nomeia a Equipa Auditora
125. NovoEndo ns Ofrpm Figura 8 20 Resultados do quino ensaio com um amortecedor curso 70 mm sem encoder 218 Cap tulo Conclus es Conclu do o trabalho s o apresentadas as principais conclus es deste destacando os objectivos alcan ados e apresentadas sugest es para trabalho futuro que poder ainda ser desenvolvido Cap tulo 9 9 1 Contribui es Originais Ao longo de todo o trabalho no final de cada cap tulo de projecto ou altera es ao projecto inicial ou sempre que fosse pertinente foram apresentadas v rias conclus es relativas ao trabalho desenvolvido mas pretende se neste cap tulo final referir as principais conclus es obtidas no decorrer do trabalho mostrando que os objectivos iniciais foram alcan ados destacando as contribui es originais do mesmo O principal objectivo de aperfei oar a m quina de ensaio de amortecedores projectada e desenvolvida anteriormente sob os pontos de vista mec nico el ctrico electr nico e inform tico e ainda de modo a cumprir os requisitos de seguran a foi alcan ado tendo se desenvolvido uma m quina pronta a colocar no mercado que realiza os ensaios pretendidos de forma autom tica e apresenta graficamente e automaticamente os resultados ao utilizador de forma simples e eficaz nas m ximas condi es de seguran a Quanto aos pormenores que se pretendiam melhorar na m quina a n vel mec nico as altera es realizadas permitiram melho
126. O ru do de Schottky de densidade espectral independente da frequ ncia um white noise 3 4 1 4 Ru do de cintila o flicker noise Este ru do deve se s flutua es das densidades dos transportadores que podem originar as recombina es dos defeitos de superf cie dos materiais semi condutores pode ser reduzido atrav s de tratamentos apropriados mas nunca pode ser eliminado a baixas frequ ncias inferiores a 100 Hz Traduz se pelas flutua es da tens o e da corrente e as densidades espectrais ep ipp s o dadas respectivamente pelas express es Ke Ki Ed e oe T Sendo K e K as constantes para um dado dispositivo Tal como o ru do de constitui o das resist ncias este ru do considerado pink noise 78 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos 3 4 2 C lculo das tens es e correntes de ru do Os ru dos de fontes distintas ou os ru dos de uma mesma fonte com bandas de frequ ncias distintas n o est o relacionados Enquanto tais ru dos se sobrep em num dispositivo a pot ncia do ru do que resulta a soma das pot ncias de ru dos individuais Em resultado desde que a pot ncia do ru do e os valores quadr ticos m dios das tens es e correntes do ru do sejam proporcionais as tens es ou correntes do ru do ajustam se quadraticamente V VA V V e K I h I Onde V e 1 s o as tens es e correntes de ru do eficazes resultantes da sobreposi o dos ru dos
127. P atrav s do AD770S5 131 5 20 Liga o dos sensores de posi o com o MSP atrav s do TLP521 131 5 21 Liga o dos sensores de presen a com o MSP atrav s do TLP521 132 5 22 Liga o do MSP com outros componentes atrav s do TLP521 133 5 23 Header para defini o do estado dos portos P6 2 e P6 3 do MSP 134 5 24 Componentes e liga es da placa de circuito impresso n mero 1 vista de 135 cima 5 25 Componentes e liga es da placa de circuito impresso n mero 2 vista de 136 XV Lista de Figuras cima 5 26 EVAL232 da FTDI Chip 137 5 27 Liga o do MSP com o EVAL232 e deste com um cabo USB 138 6 1 Fluxograma do programa de interface utilizador m quina 144 6 2 Janela inicial do programa para selec o e envio dos dados do ensaio 145 6 3 Selec o do curso de ensaio 147 6 4 Mensagem de erro caso o utilizador pretenda iniciar o ensaio sem preencher 148 todos os campos 6 5 Janela de gr ficos antes de preenchida 151 6 6 Mensagem de erro caso as portas de seguran a estejam ou sejam abertas 153 6 7 Janela de gr ficos durante um ensaio ap s ensaiadas quatro velocidades 158 6 8 Barra de menus 159 6 9 Mensagem para abrir o manual do utilizador 159 6 10 Janela para calibra o da c lula de carga 160 6 11 Janela com informa es sobre o software e o fabricante 162 6 12 Fluxograma do programa de controlo de dados 168 6 13
128. PC come a por apontar para a primeira velocidade a ensaiar 5 posi o do pacote definindo esta como a frequ ncia a que o motor deve rodar que enviada para o VEV atrav s do pacote VEV Este funciona tamb m como um buffer em que os v rios bytes s o enviados um a um cujo envio controlado por um ponteiro que come a por apontar para o primeiro valor de um c digo correspondente a uma ac o a realizar pelo motor ou arranque ou paragem ou defini o do valor da frequ ncia do motor enviando todos os bytes dessa ac o com um ciclo de espera entre cada de modo respeitar os intervalos de tempo do VEV Este pacote enviado atrav s da USARTO do MSP430 Definida a primeira frequ ncia a enviar ao VEV segue se uma 170 Programa de Interface Utilizador M quina ordem de arranque tamb m enviada pelo pacote VEV incrementando se logo de seguida a posi o do ponteiro do buffer de dados enviados pelo PC Os ensaios ser o feitos com o motor a girar a uma dada velocidade durante um n mero de voltas recebido no pacote PC logo no in cio do programa nvolta durante o qual nenhum valor apontado no pacote de dados a enviar para o PC pacote micro As voltas s o contadas pelo sensor de posi o ligado ao pino 2 2 que a cada passagem do ponto zero do exc ntrico passa a n vel alto e incrementa o n mero de voltas vari vel conta volta No in cio de cada ensaio e de cada velocidade o n mero de voltas igualado a ze
129. Projecto Electr nico 5 1 Revis o do Projecto Electr nico 5 2 Tratamento do Ru do do VEV 5 3 Tratamento do Ru do da Fonte de Alimenta o 5 4 Tratamento do Ru do Aplica o de Filtros 5 5 Altera es na Instrumenta o 5 6 Nova Placa de Circuito Impresso 5 7 Liga o do MSP com o PC 5 8 Nota Conclusiva 6 Programa de Interface Utilizador M quina 6 1 Introdu o ao Programa de Interface 6 2 Descri o do Programa de Interface 6 2 1 Selec o de dados 6 2 2 Envio de dados ndice 89 90 90 91 91 93 94 95 96 97 97 99 100 100 101 103 106 107 107 108 109 110 111 112 118 120 125 128 133 136 138 141 142 144 145 149 ndice 6 3 6 4 6 2 3 Defini o do form gr ficos Recep o e tratamento de dados 6 2 4 Apresenta o de resultados 6 2 5 Op es da barra de ferramentas Altera o do Programa de Controlo 6 3 1 Introdu o ao programa de controlo do MSP430 6 3 2 Fluxograma do programa de controlo 6 3 3 Descri o do programa desenvolvido Nota Conclusiva 7 Certifica o da M quina 7 1 7 2 7 3 7 4 7 5 Introdu o Certifica o da M quina Normas de Seguran a 7 2 1 Directiva M quinas 7 2 2 Directiva EMC 7 2 3 An lise de risco 7 2 4 Altera es a realizar Calibra o 7 3 1 Calibra o existente 7 3 2 Calibra o a realizar Processo de Certifica o do Equipamento Nota Conclusiv
130. Velocidades rpm 70 N mero de Voltas 15 N mero de Velocidades 6 Figura 8 1 Dados do primeiro ensaio com uma suspens o Os resultados obtidos neste primeiro ensaio s o apresentados na figura 8 2 204 Ensaios e Verifica o do Funcionamento EE Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo x Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a kg f Eixo Y For a kg f 50 rpm 130 rpm Cancelar Ensaio Pr carga 3 kgf For a M xima 6 451613 kg f 70lrpm 150frpm 90 rpm Olrpm Curso 70 mm For a M nima 17 74194 kg f Novo Ensaio 110 rpm Olrpm Figura 8 2 Resultados do primeiro ensaio com uma suspens o curso 70 mm sem mola Este ensaio foi realizado com velocidades de rota o do exc ntrico baixas e a suspens o testada n o tinha mola verificando se assim que as for as exercidas sobre o hidr ulico s o muito reduzidas chegando somente a um m ximo de 17 7 kg f trac o e 6 5 kg f compress o sendo estes valores muito reduzidos Verifica se ainda que para as diferentes velocidades ensaiadas com o curso de 70 mm as varia es da for a s o muito reduzidas em fun o da velocidade De modo a verificar a influ ncia da mola para o curso e velocidades ensaiadas realizou se um segundo ensaio com as mesmas velocidades de rota o mas tendo s
131. a 8 Ensaios e Verifica o do Equipamento 8 1 8 2 Ensaio de um Amortecedor Ensaio de uma Suspens o 9 Conclus es 9 1 9 2 9 3 Contribui es Originais Sugest es para Trabalho Futuro Conclus o Final Anexo A Manual do Utilizador Anexo B Desenhos de Conjunto Anexo C Desenhos de Pormenor 150 157 159 162 162 165 167 173 175 176 178 178 186 187 189 194 195 197 198 202 203 204 213 219 220 221 222 223 253 267 Lista de Tabelas Lista de Tabelas 3 1 Exemplo de valores para filtros passa baixo de Butterworth 80 4 1 Raz o ff em fun o da ordem k do filtro e da precis o e necess ria 110 e e 2 6 1 Constitui o do pacotePC 149 6 2 Significado do primeiro byte do pacotePC 149 6 3 Par metros das colunas da matriz resultadoFinal 150 6 4 Significado do primeiro byte do pacoteMSP 152 6 5 Constitui o do pacoteMSP 153 6 6 Vari veis associadas aos dados do pacoteMSP 154 6 7 Rela o entre a velocidade de rota o e o tempo esperado para uma volta 165 do exc ntrico 7 1 Calibra o inicial da c lula de carga compress o 195 7 2 Calibra o inicial da c lula de carga trac o 196 I Rela o dos cursos de ensaio com os furos do exc ntrico 233 xi Lista de Figuras Lista de Figuras 1 1 Amortecedor de ac o directa 2 1 2 Sistema de amortecedores de moto a
132. a es necess rias de modo a minimizar os riscos apresentados Na avalia o do risco destacam se as medidas de protec o contra riscos mec nicos promovendo a estabilidade da m quina minimizando riscos de ruptura em servi o riscos devido a projec es de objectos riscos devido s varia es de velocidade de rota o e ainda aos elementos m veis Quando aos riscos el ctricos foram estudados e minimizados os riscos devidos energia el ctrica e electricidade est tica Foram tamb m contemplados outros riscos como os devidos a eros de montagem temperaturas extremas inc ndio ou queda 229 Anexo A Neste manual s o apresentados todos os dispositivos e equipamentos de protec o e na descri o dos ensaios apresentado o modo do operador trabalhar com a m quina de modo a minimizar todos os riscos descritos no par grafo anterior 3 5 Normas utilizadas Para a m quina garantir todas as condi es de seguran a foram contemplados os requisitos exigidos pela Directiva M quinas e ainda pela Directiva EMC A primeiro refere se s normas de seguran a que todas as m quinas devem respeitar com vista seguran a do operador e da pr pria m quina tendo sido com base nesta que foram colocadas as portas de seguran a bot o de paragem de emerg ncia sensores para garantir que a m quina s trabalhe com as portas fechadas entre outros pormenores Com a Directiva EMC verificou se a necessidade de aplicar um f
133. a o da m quina bem como todas as indica es teis especialmente em mat ria de seguran a No Anexo II dada a informa o relativa aos elementos que a declara o CE de conformidade para as m quinas dever incluir que s o os seguintes 3 e nome e endere o completo do fabricante firma e endere o completo e nome e endere o da pessoa autorizada a compilar o processo t cnico a qual deve estar estabelecida na Comunidade Europeia e descri o e identifica o da m quina incluindo denomina o gen rica fun o modelo tipo n mero de s rie e marca e declara o expressa de que a m quina satisfaz todas as disposi es relevantes da directiva m quinas 3 e se for caso disso declara o an loga quanto conformidade com outras directivas e ou disposi es relevantes a que a m quina d cumprimento e sendo caso disso nome endere o e n mero de identifica o do organismo notificado que tiver efectuado o exame CE de tipo referido no anexo IX 3 bem como o n mero do certificado de exame CE de tipo e sendo caso disso nome endere o e n mero de identifica o do organismo notificado que tiver aprovado o sistema de garantia de qualidade total referido no anexo X e se for caso disso refer ncia s normas harmonizadas utilizadas e locale data da declara o e identifica o do signat rio a quem tenham sido conferidos poderes para obrigar o fabricante ou o seu mandat rio estabelecido na C
134. a o e a nova placa electr nica desenvolvida Quanto ao encoder este mostrou com a pr tica ser bastante sens vel a vibra es da estrutura A melhor solu o seria mesmo aplicar um encoder na coroa do exc ntrico ou mesmo no veio de liga o do redutor com o exc ntrico Mas mesmo assim encontraram se solu es alternativas a este dispositivo como controlar a velocidade e posi o do exc ntrico somente com o sensor magn tico Como este detecta o ponto zero e envia essa informa o para o MSP430 caso a cada passagem activasse um temporizador sabendo o tempo entre o in cio e final de cada volta conseguir se ia calcular a velocidade de rota o do exc ntrico e a velocidade linear do veio do amortecedor Assim um pormenor que se poderia melhorar seria precisamente eliminar o encoder e fazer o controlo somente com o sensor magn tico que est colocado no exc ntrico e com base na programa o do microcontrolador 14 Introdu o Em rela o liga o do microcontrolador com o PC esta feita atrav s de uma porta COM mas para liga o s rie RS232 Devido ao facto de actualmente os computadores de uso pessoal principalmente os port teis estarem todos a adoptar liga es USB a liga o com o microcontrolador dever ser mudada para este tipo Por fim o ultimo aspecto a melhorar prende se com o programa de interface com o utilizador que na m quina desenvolvida n o est feito de modo a uma f cil interac
135. a estando a m quina pronta a funcionar 7 5 Aperto dos parafusos do redutor Periodicamente devem se apertar os parafusos que apertam o redutor estrutura da m quina Para tal tira se a tampa da traseira da m quina e com uma chave calibrada deve se apertar estes parafusos com uma carga de 20 N m Esta opera o deve ser realizada uma vez por m s de modo a garantir o aperto destes parafusos 8 Calibra o Para calibrar a c lula de carga necess rio aplicar cargas conhecidas nesta pelo que uma correcta calibra o deve ser sempre feita por um laborat rio acreditado e competente A c lula de carga deve ser calibrada nos espa os de tempo definidos pela entidade certificadora CERTIF que normalmente ser uma vez por ano ou uma vez de dois em dois anos Sob o ponto de vista do utilizador este tem no programa computacional na barra de menus a op o Calibra o que ao ser seleccionada permite abrir a janela de Calibra o da c lula de carga Esta janela tem um campo de preenchimento um bot o OK um bot o Cancelar e um bot o Terminar calibra o como apresentado na figura XVII Calibra o Equipamento O Amortecedor O Suspens o Intrduzir valor da for a aplicada Obter valor medido Iniciar Terminar Cancelar Figura XVIII Janela de calibra o do programa para calibrar a c lula de carga 250 Manual do Utilizador O processo de calibra o feito da seguinte forma e Em
136. a Beira Interior Covilh Portugal 2007 3 P Haney Shock Dynamometer where the graphs come from Roehrig Engineering Inc High Point Estados Unidos da Am rica 2004 4 F P Beer E R Johnston Jr and J T DeWolf Mec nica dos Materiais 3 Edi o McGrawHill Lisboa Portugal 2003 51 Cap tulo 2 52 Cap tulo An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos A maioria dos equipamentos de pot ncia geram ru do e induzem perturba es que caso n o sejam previstas e tratadas degradam os sinais dos circuitos de controlo situa o verificada com a utiliza o da m quina de ensaio de amortecedores Assim feita uma an lise s perturba es e ru do existentes em sistemas electromec nicos com particular aten o aos existentes na m quina em desenvolvimento Cap tulo 3 3 1 As Perturba es Electr nicas As perturba es electr nicas s o as tens es ou as correntes vari veis e indesej veis que se sobrep em ao sinal til produzidas ou impostas por um dado aparelho Contrariamente ao ru do de fundo que uma caracter stica pr pria de todos os circuitos as perturba es electr nicas s o transferidas pela liga o inoportuna de um circuito que a sua fonte junto do circuito afectado As perturba es s o suscept veis de degradar a informa o transmitida por um sinal til e de provocar comandos inoportunos nos circuitos de controlo
137. a a m quinas especialmente concebidas e constru das para efeitos de investiga o para utiliza o tempor ria em laborat rios Todas as m quinas inclu das nesta directiva s podem ser colocadas no mercado e em servi o se n o comprometerem a seguran a e sa de das pessoas devendo ser sujeitas a um controlo por parte de uma ou mais entidade definida por parte de cada estado membro Ap s aprovada a m quina na inspec o dever ser colocada a marca o CE na mesma 178 Certifica o da M quina Caso a m quina respeite todas as exig ncias dispostas na Directiva M quinas os estados membros na Uni o Europeia n o podem proibir a sua coloca o no mercado e entrada em servi o no seu territ rio conforme estabelecido no artigo 4 da referida Directiva Para atestar a conformidade das m quinas e componentes de seguran a com as disposi es da directiva o fabricante deve elaborar uma declara o CE de conformidade cujos elementos s o estabelecidos no anexo II da refer ncia 1 e ser o abordados posteriormente Al m disso o fabricante dever incluir na m quina a marca o CE Antes de incluir a m quina no mercado deve se 3 e certificar que a m quina cumpre os requisitos essenciais pertinentes em mat ria de sa de e seguran a enunciados no anexo I da refer ncia 3 e certificar se de que o processo t cnico descrito na parte A do anexo VII de 3 est dispon vel e fornecer as informa es ne
138. a an lise que comprova que a conformidade de um produto com os requisitos especificados foi demonstrada Para se proceder certifica o de produtos podem ser utilizados v rios sistemas de certifica o conforme definidos pela ISO IEC Em Portugal a CERTIF procede certifica o de produtos de acordo com qualquer um dos v rios sistemas de certifica o definidos A certifica o com a atribui o das marcas de conformidade apenas concedida com base no sistema 5 A certifica o de produtos um instrumento que permite aos fabricantes demonstrarem de uma forma imparcial e cred vel a qualidade a fiabilidade e as performances dos seus produtos na medida em que e refor a a confian a dos clientes e faz a diferen a face aos concorrentes e aumenta a competitividade atrav s da redu o dos custos da n o qualidade e refor a a imagem da empresa e facilita o acesso a novos mercados e permite evidenciar o cumprimento de requisitos regulamentares A concess o da licen a para o uso da Marca CERTIF Produto Certificado da compet ncia da CERTIF de acordo com as metodologias definidas no documento DO 06 198 Certifica o da M quina Estas metodologias s o desenvolvidas garantindo que a certifica o dos produtos efectuada com a m xima confian a e ao mais baixo custo para o fabricante Para a realiza o dos ensaios necess rios avalia o da conformidade dos produtos a CERTIF recorre a
139. a baixo ideal de frequ ncia de corte fep chamada frequ ncia de corte do ru do ou banda passante do ru do Conhecendo a frequ ncia de corte f e consequentemente sendo especificada a densidade espectral do white noise conhece se a tens o de ru do sa da do dispositivo Filtros passa baixo de ordens superiores a 1 Para um filtro de ordem n o declive assimpt tico da fun o de transfer ncia na banda atenuada 20 n db d cada O resultado da rela o f f tende para 1 medida que n aumenta como pode ser visto na tabela 3 1 Tabela 3 1 Exemplo de valores para filtros passa baixo de Butterworth Ordem n 1 2 3 4 5 Ffewfe 1 57 1 11 1 05 1 03 1 02 3 4 3 Esquemas equivalentes para o ru do A determina o do ru do sa da de um dispositivo realiza se associando a cada componente do circuito as fontes de ru do caracter sticas desse componente Pelos m todos habituais de c lculo de tens es de sa da podemos estabelecer o ru do produzido sa da por qualquer uma das fontes e deduzir o ru do total pela soma quadr tica dos ru dos derivados de qualquer uma das fontes 80 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos 3 4 3 1 Esquema de ru do de um circuito resistivo Numa representa o de Th venin figura 3 12 a a todas as resist ncias R vai se associar em s rie um gerador ep representativo da densidade espectral da tens o de ru do t rmico da
140. a electr nica usada na m quina de ensaio de amortecedores compreende os seguintes circuitos e fonte de alimenta o de 3 3 V e fonte de alimenta o de 5 V e fonte de alimenta o de 10 V e fonte de alimenta o de 10 V e liga o do MSP430 ao VEV e liga o da c lula de carga ao MSP430 e liga o sensor ao MSP430 e liga o do encoder ao MSP430 As fontes de alimenta o s o alimentadas pelo conversor DC DC que lhes fornece as tens es de 15 V O V e 15 V tendo depois cada uma delas a fun o de converter a tens o de alimenta o para a respectiva tens o de sa da referida Estas constituem o primeiro bloco da placa electr nica ap s o conversor DC DC Ap s estas est o os circuitos de transmiss o de sinal proveniente de sensores a transportar para o MSP ou vindos do MSP a transmitir para o VEV A primeira altera o a realizar na placa electr nica consiste em alterar o circuito de liga o do encoder com o MSP Apesar de um dos objectivos deste trabalho ser alterar o programa de controlo de modo a este trabalhar sem recorrer ao encoder para gerar os impulsos isso n o impede de a placa estar preparada para receber este aparelho para a eventualidade de o programa n o funcionar t o bem como com o encoder Assim eliminado o buffer 74HC244 da placa electr nica passando a utilizar se o buffer MC14050B do fabricante ON Semiconductor Este buffer permite a liga o de uma determ
141. a ir verificar se as portas est o ambas fechadas Isto feito atrav s da an lise do estado dos pinos 6 e 7 do porto 1 que devem estar a n vel baixo zero para indicar que ambas as portas est o fechadas Todo o programa corre somente se esta condi o se verificar Caso um das portas ou mesmo as duas esteja aberta definido de imediato um pacote a enviar para o PC com a informa o de portas abertas em que o primeiro byte igual a 03 porta de cima aberta 04 porta de baixo aberta ou 05 ambas as portas abertas Verifica se tamb m no in cio o estado dos pinos P6 2 e P6 3 de modo a definir como ser o feitas as medi es dos tempos e for as configurando as vari veis infoCarga e infoEncoder quanto ao P6 2 caso esteja a O a for a lida pelo ADC do microcontrolador P6 0 sendo a vari vel infoCarga colocada a 0 caso esteja a n vel alto a for a fornecida pelo ADC externo AD7705 ficando infoCarga 1 quanto ao P6 3 se estiver a n vel 0 n o ser usado o encoder para gerar as interrup es do Timer A ficando a vari vel infoEncoder 0 enquanto se estiver a 1 ser o encoder a gerar as referidas interrup es ficando infoEncoder 1 No in cio o programa tem as vari veis nvolta n mero de voltas m ximas do exc ntrico para cada velocidade e conta volta n mero de voltas dadas pelo exc ntrico contadas pelo sensor de posi o iguais a zero O ponteiro do buffer do pacote de dados enviados pelo
142. a tamb m varia continuamente Contudo sabe se que a velocidade m xima do pist o ocorre somente uma vez por ciclo no ponto em que o pist o est a meio caminho entre o topo e o fundo e simultaneamente o ponto onde o amortecedor gera a m xima for a Para realizar um ensaio coloca se um amortecedor na m quina escolhe se um curso e uma velocidade e liga se o motor O exc ntrico accionado e o veio ou pist o do amortecedor move se para cima e para baixo at o motor ser desligado Sabendo a velocidade de rota o do motor e consequentemente do exc ntrico e o curso consegue se calcular a m xima velocidade linear do veio do amortecedor Por exemplo considere se que o motor roda a 1000 rpm e que este est acoplado a um redutor mec nico com uma rela o de transmiss o igual a 10 que passa assim a ter uma 9 Cap tulo 1 velocidade no veio de sa da igual a 100 rpm e considere se ainda que o curso a testar igual a 25 mm Uma velocidade de 100 rpm corresponde a 1 67 rota es por segundo e a dist ncia percorrida numa rota o igual a pi vezes o curso o curso igual ao dobro da dist ncia a que a biela est do centro do exc ntrico ou seja duas vezes o raio o que equivale ao di metro Assim 1 67 x m x 25 mm corresponde a cerca de 132 mm s Esta a velocidade m xima do pist o do amortecedor e ocorre duas vezes em cada rota o do exc ntrico uma quando a biela se desloca para cima e comprime o
143. a tens o de sa da que pode ser ajustada pelo potenci metro R3 Q2 recebe a queda de tens o em R13 123 Cap tulo 5 resist ncia de baixo valor em s rie com a carga e juntamente com Q1 faz uma esp cie de limita o de corrente que pode ser ajustada por R6 Rede CA Figura 5 12 Esquema de uma fonte de alimenta o regulada e estabilizada Deste modo consegue se ter uma tens o de 24 V DC sa da da fonte de alimenta o devidamente filtrada e estabilizada para alimentar o conversor DC DC atr s referido o qual faz parte do circuito electr nico da m quina Para eliminar perturba es galv nicas deve ainda ter se o cuidado de usar fios devidamente blindados entre a rede e a fonte e entre a fonte e o circuito ligando a ponta da blindagem linha de terra na ponta da alimenta o chapa da fonte de alimenta o na fonte de alimenta o em ambos os cabos e ainda onde est introduzida a placa electr nica no lado desta A fonte de alimenta o seleccionada da marca Traco Power e est representada na figura 5 13 tendo as seguintes caracter sticas e tens o de entrada 85 264 V AC e tens o de sa da 24 V DC e corrente de sa da 2 5 A e pot ncia de sa da 60 W e ripple lt 50 mVpp e efici ncia 88 e filtro EMI embutido e protec o contra curto circuito e sobre carga e circuito de partida com limitador de tens o de pico Conclui se assim que a fo
144. a tens o n o prejudicial figura 3 6 Os limitadores de amplitude s o colocados por cima dos filtros e de modo a que a sua ac o limitadora seja exercida sobre as sobretens es em modo diferencial ou em modo comum limitador de tens o Figura 3 6 Limitador de amplitude principio de utiliza o Existem tr s tipos principais de limitadores de amplitude os clateurs os varistores e os d odos de avalanche Os clateurs s o tubos cheios com um g s inerte a baixa press o contendo dois el ctrodos sujeitos tens o a limitar Quando a tens o aos bornes inferior tens o desejada o clateur apresenta uma resist ncia muito elevada gt 10 MQ quando a tens o atinge o seu valor desejado existem modelos desde 10 V at 100 V estabelece se um arco entre os el ctrodos e a tens o nos seus bornes decresce para um valor caracter stico do g s e da sua press o que a tens o do arco na ordem de 10 V n o estando limitada a corrente que para a imped ncia do circuito externo pode atingir valores transit rios muito elevados Um inconveniente dos clateurs a sensibilidade da sua tens o desejada velocidade de cruzamento da sobretens o O clateur tem tr s el ctrodos estando qualquer um deles ligado a uma das linhas da rede de distribui o limitando as sobretens es em modo comum e em modo diferencial Os varistores s o resist ncias n o lineares compostas por xidos de zinco ZnO A sua
145. a uma tens o que se enquadre na gama desejada em modo cont nuo Da folha de dados do conversor seleccionado verifica se que a tens o adequada ser de 24 V pelo que a fonte de alimenta o dever converter 230 V AC para 24 V DC A fonte de alimenta o b sica constitu da por 4 sectores 7 e transformador Transforma a tens o AC e corrente de entrada para um valor utiliz vel em AC e ponte rectificadora Rectifica os pulsos de modo a produzir uma sa da polarizada DC e filtragem Filtra a tens o tornando a corrente cont nua e regula o Regula a sa da de modo a ter uma tens o constante Transformador A rela o do transformador dada pela express o V V N Ns em que Vp representa a tens o de entrada no prim rio V representa a tens o de sa da no secund rio N representa o n mero de espiras no prim rio e N representa o n mero de espiras no secund rio De referir que a pot ncia de sa da igual pot ncia de entrada considerando se assim que V x I V X Ip com a representar a corrente no secund rio e J a corrente no prim rio Na figura 5 6 a 7 est representado esquematicamente um transformador e na figura 5 6 b 7 o andamento da tens o em fun o do tempo Tens o Entrada AC Sa da 220 4 baixa tens o 0 Tempo Transformador A Saida baixa tens o a o Figura 5 6 a Esquema de um transformador b Evolu o da tens o no tempo
146. a vy da montagem assim trica arrisca n o ser desprez vel em rela o ao sinal til ou quando o sinal sobreposto por uma tens o de modo comum da instrumenta o caso de uma ponte de Wheatstone torna se necess rio utilizar um amplificador diferencial cuja fun o atenuar pela sua taxa de rejei o as tens es perturbadoras de modo comum Caso de uma fonte sem modo comum de instrumenta o A montagem geral representada na figura 4 3 Suponha se que a blindagem est ligada a M Ddesigna se por Z a imped ncia da blindagem entre o ponto A ponto comum fonte e blindagem e a massa M a tens o do ponto A devida diferen a de potencial vm va VvmXZpy Zis esta uma tens o de modo comum para o amplificador e pode ser atenuada pela sua taxa de rejei o Na verdade a tens o da blindagem do cabo evolui entre v4 e O no ponto M existe uma diferen a de potencial entre o cabo e a sua blindagem que varia de O a va existindo por consequ ncia o risco de circula o sobre o cabo de uma corrente parasita Este risco desaparece se a blindagem estiver ligada sa da da bainha do amplificador devendo o seu potencial igualar o potencial de modo comum va anulando toda a diferen a de potencial devido a vy entre o cabo e a sua blindagem Figura 4 3 Fonte isolada da sua massa local e instrumenta o entrada sim trica montagem geral com blindagem na massa de instrumenta o Caso de uma fonte c
147. ada sua pr pria massa Liga o optoelectr nica Um dispositivo de liga o optoelectr nico formado pela associa o de um d odo emissor de luz LED e de um fotodetector fotod odo ou fototrans stor que o receptor da luz emitida pelo LED Entre o emissor e o receptor de luz uma barreira de isolamento assegura a independ ncia el ctrica dos circuitos ligados ao emissor num dos lados e ao receptor no outro lado A diferen a de potencial m xima aplic vel entre estes circuitos da ordem de kV 99 Cap tulo 4 O circuito el ctrico associado fonte de sinal comanda a corrente 7 no LED determinando o fluxo ptico amp emitido este fluxo recebido pelo fotodetector convertido numa corrente 1 que corresponde ao sinal transmitido atrav s da barreira de isolamento O ganho de corrente L T n o em geral constante mas depende de 7 resulta que a liga o n o linear e que est mal adaptada transfer ncia de sinais anal gicos Pelo contr rio comporta se bem na transfer ncia de sinais bin rios de onde resulta a necessidade de converter anteriormente o sinal anal gico entregue pela fonte S o poss veis de utilizar dois procedimentos de convers o a convers o tens o frequ ncia CVF e a convers o anal gica num rica CAN na sa da s rie Convers o anal gico num rica na sa da s rie A montagem da cadeia de aquisi o onde o elemento final o CAN ligada massa M da fonte de
148. aios sendo esse o chamado posto de trabalho 231 Anexo A 5 2 Selec o do curso de ensaio Antes de montar o amortecedor ou suspens o a testar deve come ar se sempre por definir o primeiro curso a ensaiar Para tal deve se primeiro compreender como tal se efectua Ao olhar de frente para o exc ntrico verifica se desde logo a exist ncia de v rios furos como apresentado na figura III A pe a que liga a biela ao exc ntrico deve ser apertada em dois furos que definam o curso desejado Para tal deve se conhecer quais os furos que correspondem a cada curso o que seguidamente apresentado e RR Lado 1 Lado 2 A 9 7 5 3 1 11 13 15 17 N j X j X i X X DOT O NO O E a lt 0000 00060 8 6 4 2 10 12 14 16 f N A A f so pe B p Figura III Representa o do disco exc ntrico visto de frente Do lado 1 figura III est o os furos que permitem definir cursos com o primeiro n mero ou conjunto de n meros par ou seja 40 60 80 100 120 140 160 e 180 mm Do lado 2 est o os furos que permitem definir os cursos de 50 70 90 110 130 150 e 170 mm Para se identificar facilmente cada lado deve colocar se sempre o exc ntrico como representado na figura III ou seja a ver se do lado esquerdo 5 furos em cima A selec o do curso de ensaio deve ser feita unindo dois furos como representado na tabela I 232 Manual do Util
149. ais frente junto ao exc ntrico o que seria mais eficaz para eliminar as vibra es Neste caso o controlo da posi o deveria ser efectuado com base somente no sensor que conta as voltas do exc ntrico e com uma programa o adequada do microcontrolador Este assim o primeiro aspecto a considerar sob o ponto de vista de aperfei oamento mec nico Verificou se tamb m que os apoios projectados para fixar amortecedores e suspens es e tamb m constru dos e aplicados servem perfeitamente para ensaiar suspens es mas seria melhor do ponto de vista de estabilidade do apoio projectar a aplicar novos apoios espec ficos para ensaiar amortecedores pois como estes t m um furo com um di metro inferior ao das suspens es somente de 10 mm este veio oscilava nos ensaios a maiores velocidades devido a ter um comprimento demasiado elevado para o seu di metro e tamb m para a dimens o do furo do amortecedor O projecto destes apoios conv m ser complementado com um estudo de for as de modo a verificar que os novos apoios s o adequados s for as envolvidas num ensaio Em rela o parte electr nica foi poss vel verificar com a pr tica que o VEV induz ru do na fonte de alimenta o o que interfere com o sinal da for a devolvido pela c lula de carga Assim devem ser inclu dos filtros no projecto electr nico principalmente na liga o do VEV com a rede de alimenta o e com o motor el ctrico e entre a fonte de aliment
150. aixa de texto em frente ao bot o Obter valor medido estando a primeira for a medida pressiona se o bot o OK O valor da for a aplicada guardado num vector denominado forcaPC neste caso na primeira posi o por ser a primeira for a aplicada e o valor da for a recebida colocado num vector Programa de Interface Utilizador M quina denominado forcaMsp tamb m na primeira posi o por ser o primeiro recebido As caixas de texto das for as s o de seguida limpas e aplica se uma nova carga c lula de carga e volta a introduzir se o valor dessa carga no respectivo campo do programa computacional e repete se o processo at terem sido introduzidos o maior n mero de cargas poss veis Sugere se que as cargas sejam aplicadas de 50 em 50 kg entre 50 e 1000 kg se poss vel e que sejam do tipo trac o e compress o obrigat rio e no final pressiona se o bot o Terminar calibra o sendo enviado o byte 05 na primeira posi o do pacotePC para o MSP terminar o processo de calibra o J no PC d se ent o in cio ao tratamento dos dados lidos e medidos Depois o computador ir acertar os valores do vector forcaPC com os valores do vector forcaMSP da seguinte forma e guarda o vector forcaPC com os v rios valores das for as introduzidas na caixa de texto da for a aplicada e define e calcula o vector forcaPC2 usando os valores do vector forcaMSP e aplicando a seguinte express o forcaPC2
151. alhar ou ser neutralizadas Estas medidas consistem na elimina o dos fen menos perigosos ou redu o dos riscos atrav s da selec o adequada de caracter sticas associadas concep o da m quina e ou modo de interac o m quina pessoa exposta Foram depois implementadas medidas de protec o de modo a impedir o acesso das pessoas aos fen menos perigosos S o exemplos de medidas de protec o os protectores fixos m veis e regul veis e dispositivos de protec o sensores De salientar que ao incorporar um dispositivo de seguran a na m quina para al m de se verificar se as caracter sticas t cnicas s o adequadas procurou se garantir que o circuito de comando associado cumpra com os requisitos de seguran a Finalmente foi definida a informa o para utiliza o Minimizam se os riscos residuais definindo instru es de utiliza o procedimentos de trabalho seguros e ou alertando os utilizadores para estes riscos residuais atrav s de avisos afixados sobre a m quina ou sinais ac sticos e ou visuais que s o apresentadas no computador Por exemplo caso uma porta de seguran a esteja aberta e o utilizador pretenda realizar um ensaio este n o ser executado e aparecer a indica o no ecr a avisar que essa porta est aberta Assim foi realizada uma an lise de risco adequada ao modo de funcionamento da m quina e enquadrada nos limites da utiliza o desta tendo sido estudadas e promovidas as alter
152. amortecedor deflex o das anilhas 4 Neste movimento a haste introduzida no tubo de press o ocupando um espa o na c mara de trac o Portanto um volume de leo correspondente ao volume ocupado pela haste deve ser expelido de volta para o reservat rio pela v lvula de compress o O controlo das v lvulas funciona como na extens o A extens o serve para limitar o curso do amortecedor A for a produzida pelos amortecedores proporcional velocidade do movimento do veio pelo que se um amortecedor for comprimido lentamente produz uma for a resistiva inferior produzida por este no caso de ser comprimido de uma forma mais r pida 1 1 2 Import ncia de testar o amortecedor Os amortecedores s o elementos cr ticos em ve culos motorizados principalmente na competi o pois destes depende a estabilidade do ve culo a sensibilidade do condutor piloto em curvas controlo da direc o em zonas irregulares entre outras situa es em que o controlo apoiado fortemente nos amortecedores Desde que os amortecedores foram entendidos como elementos cr ticos de um ve culo de competi o passou se a sentir a necessidade de criar meios para os testar periodicamente de modo a avaliar o seu comportamento e ajust los em fun o das condi es em que ser o utilizados Assim na d cada de 90 foram criadas as primeiras m quinas para testar amortecedores pelos engenheiros das grandes equipas mundiais de competi o autom ve
153. ao motor aplicado encoder HEIDENHAIN incremental de 5000 impulsos para contar as rota es do exc ntrico c lula de carga VISHAY de 1000 kg trac o e compress o circuito electr nico com microcontrolador MSP430 F449 STK2 da Texas Instruments que controla todos os aparelhos electr nicos PC que envia recebe e trata os dados apresentando os gr ficos finais do ensaio 13 Cap tulo 1 1 2 4 Identifica o de limita es na m quina existente Na m quina de ensaio de amortecedores que foi desenvolvida e est apresentada em 6 verificou se com a sua utiliza o que havia v rios pormenores que podiam ser melhorados e mesmo outros acrescentados Tal s foi poss vel devido m quina ter sido constru da e utilizada no ensaio de amortecedores e suspens es caso contr rio seria imposs vel analisar o que se poderia melhorar Come ando pela m quina em si verificou se que se a base fosse ligeiramente mais comprida a sua estabilidade seria melhorada Algumas vibra es ocorreram nos ensaios a frequ ncias de funcionamento mais elevadas devido ao motor estar completamente fora da estrutura fazendo esta vibrar ligeiramente Este facto tamb m se deveu ao encoder aplicado n o ter sido o seleccionado no projecto electr nico por engano no envio do mesmo por parte do fabricante o que provocou o recuo da posi o do redutor logo do motor Outra solu o passaria por retirar o encoder e colocar o redutor mec nico m
154. apresentar nos gr ficos Assim passados alguns segundos de haver altera o de uma velocidade de rota o para outra ou de terminar a ultima velocidade ambos os gr ficos correspondentes a essa velocidade ir o aparecer no ecr do computador Para um mesmo ensaio os gr ficos ser o sobrepostos de modo a que o utilizador veja as altera es dos valores nas diferentes velocidades para o mesmo curso de ensaio Na janela de gr ficos ser o ainda apresentados para al m dos gr ficos os valores do curso pr carga for a m xima e for a m nima realizadas Esta tem tamb m dois bot es um para terminar o ensaio caso o utilizador pretenda abortar este enquanto est a decorrer e outro para no final do ensaio voltar ao ambiente inicial para iniciar um novo ensaio O aspecto da janela de gr ficos antes de apresentados os resultados do ensaio apresentado na figura XIV Nesta tanto os campos dos gr ficos como os campos dos valores atr s indicados ainda est o vazios n o se podendo assim visualizar a escala dos gr ficos por exemplo Todas as escalas v o se ajustar ao gr fico pelo que s ser o apresentadas em simult neo com os respectivos gr ficos Est o tamb m dispon veis v rias op es numa barra de menus na parte superior da janela do programa Estas est o divididas em 6 separadores com os nomes Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do Utilizador Calibra o e Ajuda Esta barra pode ser visualizada por ex
155. ar o risco por este causado e definir se necess rio realizar uma altera o de modo a reduzir esse risco com base na an lise 176 Certifica o da M quina efectuada De seguida resumidamente apresentada a metodologia que dever ser adoptada para a an lise e respectiva redu o do risco de acordo com 2 Em primeiro lugar o projectista deve ter em conta as medidas de preven o intr nseca que s o o mais importante passo na an lise e redu o do risco sendo estas inerentes s caracter sticas e constitui o da m quina permanecendo definitivas O contr rio n o acontece com as medidas de protec o que podem falhar ou ser neutralizadas ou com a informa o para utiliza o contida na m quina ou no manual do utilizador que pode n o ser respeitada As medidas de preven o intr nseca consistem na minimiza o e ou elimina o dos fen menos perigosos e redu o dos riscos atrav s de uma adequada selec o de caracter sticas associadas ao projecto e fabrico da m quina e ao modo de interac o do utilizador com esta que a pessoa exposta ao efeito perigo Exemplos de medidas de preven o intr nseca s o a implementa o de um sistema autom tico de alimenta o de modo a que o operador n o tenho de actuar na zona perigosa ou diminuir a for a de actua o de uma m quina para um valor que n o d origem a um fen meno perigoso Em segundo lugar devem ser implementadas medidas de protec o de
156. arafusos que unem o redutor base da estrutura s o identificados pelas letras 4 B Ce D Dependendo da direc o da for a para cima de modo a comprimir o amortecedor ou para baixo de modo a traccionar o amortecedor realizada pelo exc ntrico sobre a biela inferior as for as realizadas pelo redutor sobre a estrutura v o tamb m ter diferentes direc es Considera se o caso 1 como a situa o em que se comprime o amortecedor sendo a for a realizada para cima figura 2 12 a e c e o caso 2 a situa o em que se tracciona o amortecedor figura 2 12 b e d redutor Figura 2 14 Base da estrutura com local de aplica o do redutor 35 Cap tulo 2 is F E all gt N l y j f f AO 8 C a b Figura 2 15 For as realizadas na base da estrutura a caso 1 vista de frente b caso 2 vista de frente c caso 1 vista de lado d caso 2 vista de lado Na figura 2 15 est o representados todos os casos poss veis das for as realizadas sobre os 4 locais de apoio do redutor na estrutura A B Ce D Pode se verificar que as maiores for as ser o realizadas sobre os parafusos da frente do redutor A e B Nesta an lise desprezado o peso do motor que faz incid ncia sobre os parafusos C e D A an lise destas for as servir para analisar a liga o do redutor na estrutura que feita atrav s de parafusos os quais devem ser analisados sobretudo em rela o aos esfor os
157. as curvas for a velocidade e for a posi o do amortecedor para o curso e velocidades seleccionadas Est protegida com diversos dispositivos de seguran a como protec o tanto na zona de ensaio do amortecedor como na zona de rota o redutor e sistema mec nico possui bot o de paragem de emerg ncia e sensores nas portas de seguran a que abortam um ensaio caso uma destas seja aberta no decorrer deste 226 Manual do Utilizador 3 1 Desenho de conjunto da m quina Os desenhos de conjunto consistem nos desenhos t cnicos das v rias pe as e elementos da m quina pelo que ser o apresentados em anexo Estes est o apresentados no Anexo B deste trabalho Nestes s o apresentados os desenhos t cnicos de todas as pe as mec nicas projectadas e desenvolvidas para a m quina de ensaio de amortecedores nomeadamente exc ntrico biela inferior biela superior veio pe as de liga o apoios cilindro e a barra superior que liga o apoio superior estrutura da m quina 3 2 Desenho dos circuitos de pot ncia e de comando O circuito de pot ncia e o circuito de comando s o representados separadamente no esquema O circuito de pot ncia deve ser desenhado a tra o grosso enquanto o circuito de comando deve ser desenhado a tra o fino A designa o dos aparelhos a seguinte e KM contactor de pot ncia e Q Bot o de paragem de emerg ncia ou disjuntor e VEV Variador de frequ ncia e FT Filtro e
158. as suspens es de mota funcionam por princ pios hidr ulicos Tanto o tubo de press o como o tubo reservat rio cont m leo restando apenas uma pequena parte sem leo que preenchida com ar ou com g s nitrog nio no caso do amortecedor ser pressurizado O que gera o amortecimento a dificuldade de passagem do leo atrav s dos furos do pist o onde se encontram v lvulas respons veis por controlar o movimento e pela pr pria v lvula da base que controla a passagem de leo do tubo de press o para o tubo reservat rio O efeito de amortecimento est directamente associado ao di metro e espessura das anilhas por onde passa o leo as quais t m a fun o de oferecer resist ncia passagem do leo Estas anilhas actuam como uma s rie de molas muito pequenas que flectem para aumentar a rea de passagem do leo Quanto maior for esta rea maior ser o escoamento de leo e menor ser o efeito de amortecimento As primeiras anilhas por onde o leo passa s o aquelas que controlam o amortecimento a baixa velocidade estas t m di metros maiores mas espessuras mais reduzidas O leo flecte estas anilhas facilmente devido sua rea superficial ser maior com uma espessura relativamente reduzida que oferece uma baixa tens o de amortecimento A pilha de anilhas ou v lvula tem uma forma c nica em que as anilhas de maior di metro para as baixas velocidades s o posicionadas mais perto do pist o enquanto que as anilhas
159. b c Bessel 102 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico Considere se um sinal complexo aplicado entrada do filtro vi t 2 ai cos w t Y As componentes do sinal est o na banda passante do filtro pelo que temos sa da Vo Go gt a cos w t Y q Desde que p wiTt podemos escrever Vo Go gt di cos wi t Tt Pi Go ViCt Te 2a Verifica se assim que o filtro introduz sob o sinal um atraso temporal T 4 2 1 2 M todos de realiza o Distinga se entre os filtros entre passivos activos e de condensadores comutados Os filtros passivos s o constitu dos em m dia somente por resist ncias indut ncias bobines e condensadores S o muito utilizados para a filtragem antiparasita das linhas de alimenta o e de um modo geral para filtragem a alta frequ ncia tendo em contr rio a baixas frequ ncias o inconveniente de utilizar indut ncias importantes demasiado elevadas e caras Os filtros activos utilizam para a sua implementa o resist ncias condensadores e amplificadores Nestes n o se utilizam geralmente bobines indut ncias Adaptam se perfeitamente ao dom nio das baixas e muito baixas frequ ncias estando a sua utiliza o em altas frequ ncias limitada pelo comportamento din mico do amplificador operacional Um amplificador operacional e as imped ncias associadas permitem realizar um filtro de ordem 1 ou 2 A jun o em cascata de c lulas deste tip
160. cess rias utiliza o da m quina tais como o manual de instru es e efectuar os procedimentos de avalia o da conformidade adequados nos termos do artigo 12 de 3 e elaborar a declara o CE de conformidade nos termos da parte A do ponto 1 do anexo II de 3 e certificar se que a mesma acompanha a m quina e colocar a marca o CE nos termos do artigo 16 de 3 Caso a m quina seja abrangida por outra s directiva s com o caso deve ser referido se a m quina est de acordo com as devidas directivas Relativamente marca o CE propriamente dita constitu da pelas iniciais CE e o anexo II da Directiva M quinas indica o modelo a seguir Esta deve ser colocada na m quina e forma vis vel de acordo com o anexo I da referida directiva O artigo 12 da presente directiva 3 refere os procedimentos de avalia o da conformidade das m quinas Este estabelece que para certificar a conformidade da m quina com o disposto na Directiva M quinas o fabricante aplica uma das seguintes condi es 3 e sempre que a m quina n o for abrangida pelo anexo IV o fabricante aplica o procedimento de avalia o de conformidade com controlo interno de fabrico da m quina previsto no anexo VIII de 3 e sempre que a m quina esteja referida no anexo IV e seja fabricada respeitando as normas harmonizadas referidas no n 2 do artigo 7 de 3 e estas abranjam todos os requisitos essenciais pertinentes de sa de
161. cess rias para ultrapassar os problemas que surgiam Ao meu pai agrade o ainda toda a ajuda dada nos ensaios dos amortecedores e suspens es conseguindo assim realizar estes de forma simples e eficaz Ao amigo Rui Assun o agrade o a ideia do projecto conhecimentos transmitidos acerca do funcionamento dos amortecedores e suspens es fornecimento de material t cnico para estudar o funcionamento dos referidos equipamentos e principalmente o financiamento do projecto sem o qual dificilmente teria sido realizada a montagem da m quina Resta agradecer a todas as pessoas do DEM UBI que contribu ram para a realiza o deste projecto com a disponibiliza o da sua ajuda conselhos ou de laborat rios para realizar alguns ensaios e constru o da m quina Aproveito tamb m para homenagear os Engenheiros Humberto Santos e Peixoto Duarte que infelizmente faleceram no decorrer deste ano com os quais falava regularmente e que deixam saudade O Eng Peixoto Duarte deu uma grande contribui o para este trabalho na fase de projecto e selec o do motor redutor e variador de velocidade tendo inclusivamente usado os seus v rios conhecimentos para facilitar a comunica o com fabricantes sem os quais a selec o e compra do motor teria sido bastante mais dificultada e dispendiosa Foi tamb m uma pessoa que me ajudou bastante no ensaio do motor el ctrico e sua caracteriza o realizada fora do tempo de aulas mostrando ser uma pessoa sem
162. cias fisicamente presentes num circuito bem como componente resistiva de uma imped ncia complexa Pelo contr rio n o h ru do t rmico associado s resist ncias din micas que s o definidas como declives dV dl 77 Cap tulo 3 3 4 1 2 Ru do de constitui o excess noise Este ru do est ligado estrutura granular de certos tipos de resist ncias aglomerado de carbono por exemplo e evolu o err tica das linhas de corrente resultantes A densidade espectral do ru do correspondente e varia em 1 f importante para frequ ncias baixas tornando se desprez vel frequ ncias da ordem dos MHz A sua express o IR 3 30 Jf Ebc K X Onde 7 a corrente que atravessa a resist ncia R considerada e K uma constante para um dado tipo de resist ncia Este tipo de ru do chamado de pink noise pois para a luz rosa as frequ ncias s o mais baixas e s o mais importantes 3 4 1 3 Ru do de descarga ou de Schottky shot noise Este ru do corresponde s flutua es de uma corrente 1 devidas passagem por uma barreira de potencial jun o entre os semi condutores p e n por exemplo O ru do de descarga exprime se na m dia de uma corrente de ru do sendo a densidade espectral dada pela f rmula de Schottky ips 2qI 3 31 Onde q a carga de electr es e 7 o valor m dio da corrente quando as flutua es constituem o ru do Numericamente A los 0 57 IA em rc
163. cimento est directamente associado ao di metro e espessura das anilhas por onde passa o leo as quais t m a fun o de oferecer resist ncia passagem do leo Estas anilhas actuam como uma s rie de molas muito pequenas que flectem para aumentar a rea de passagem do leo Quanto maior for esta rea maior ser o escoamento de leo e menor ser o efeito de amortecimento As primeiras anilhas por onde o leo passa s o aquelas que controlam o amortecimento a baixa velocidade estas t m di metros maiores mas espessuras mais reduzidas O leo flecte estas anilhas facilmente devido sua rea superficial ser maior com uma espessura relativamente reduzida que oferece uma baixa tens o de amortecimento A pilha de anilhas ou v lvula tem uma forma c nica em que as anilhas de maior di metro para as baixas velocidades s o posicionadas mais perto do pist o enquanto que as anilhas de menor di metro mas maior espessura para controlar as altas velocidades s o colocadas o mais distante poss vel deste 3 Figura 1 3 Detalhes do interior de um amortecedor 4 O funcionamento dos movimentos de extens o e compress o o seguinte Movimentos de extens o quando o amortecedor sofre movimentos de extens o o leo da c mara de trac o for ado para baixo atrav s dos furos existentes no pist o ap s a abertura das v lvulas de controlo de trac o e passa para a c mara de compress o Ao mesm
164. circuitos de instrumenta o que permitem reduzir o ru do existente e alterar a placa electr nica permitindo que esta garanta m quina as novas funcionalidades desejadas Ap s apresentadas todas as altera es ser ainda apresentada a nova placa de circuito impresso que neste caso foi dividida em duas uma somente para os circuitos das alimenta es e outra apara os v rios circuitos de instrumenta o que ligam os aparelhos ao microcontrolador Para terminar aborda se a altera o na liga o do MSP430F449 ao PC que passa a ser feita via USB apresentando se os detalhes desta nova liga o O sexto cap tulo consiste no desenvolvimento do software necess rio para realizar a interface do utilizador com a m quina para controlar todos os aparelhos electr nicos utilizados e para a obten o dos gr ficos finais Neste come ar se por se abordar o programa anterior e o que se pretende alterar Segue se o desenvolvimento do programa de interface apresentando fluxogramas do funcionamento pretendido deste passando a explicar se como realizado o programa e mostrando a sua apresenta o para o utilizador desde a introdu o dos dados at obten o dos gr ficos tamb m abordado o novo programa desenvolvido para o microcontrolador o qual dever ser alterado de modo a se adequar ao novo programa de interface e nova placa electr nica e novos componentes introduzidos na m quina nomeadamente sensores Segue
165. clica neste bot o ir aparecer uma janela a perguntar ao utilizador se confirma todos os dados seleccionados e pretende realizar o ensaio com esses dados Caso o utilizador pressione novamente OK o computador ir guardar automaticamente os dados do ensaio num ficheiro com o nome introduzido no respectivo campo e d inicio ao ensaio Sempre que a qualquer momento o utilizador pretenda apagar todos os campos durante o preenchimento dos dados basta clicar no bot o Limpar Assim o aspecto da janela ap s preenchida apresentado na figura XIII Nesta apresentado um exemplo para o caso do utilizador testar um amortecedor testando um curso de 60 mm 20 voltas do exc ntrico em cada velocidade e seis velocidades com a seguinte ordem 50 70 90 130 100 80 rpm Ap s enviados os dados dar se in cio ao ensaio sendo recebidos os dados medidos e tratados pela electr nica e instrumenta o da m quina come ando a ser tra ados os gr ficos for a velocidade e for a posi o de cada uma das v rias velocidades ensaiadas Por cada velocidade ensaiada ser tra ada uma curva no gr fico for a velocidade e outra no gr fico for a posi o tendo cada uma das velocidades uma cor diferente sendo indicada na legenda Ap s realizada a ultima volta de cada velocidade de rota o seleccionada para ensaio os dados das medi es ser o enviados para o PC e a ser o tratados de modo a obter os valores a
166. com a considera o de varia es lineares da diferen a de potencial sa da da c lula de carga Todo o processo de calibra o deve ser realizado como descrito em 5 2 5 onde est descrito como este processo deve ser realizado n o dando aten o parte da programa o mas sim ao ponto de vista do utilizador em que seleccionado o menu Calibra o no software da m quina e o v o sendo aplicadas for as conhecidas na c lula de carga e o utilizador ou a entidade que realizada a calibra o vai colocando esse valor numa caixa de texto no ecr do PC e pressionando o bot o OK de modo a obter o valor medido pela c lula de carga correspondente a essa for a sendo este mostrado numa outra caixa de texto s de leitura Ap s aplicar v rias for as criada uma tabela id ntica s anteriores sendo feitas as correspond ncias entre os valores medidos e os valores introduzidos no programa sendo assim feita uma nova calibra o Para confirmar que os valores apresentados pela m quina est o devidamente calibrados deve ser realizado um novo processo de calibra o logo a seguir ao primeiro e confirmar se os valores de for a aplicados est o 100 de acordo com os valores apresentados o que serve para confirmar que a calibra o foi bem feita 7 4 Processo de Certifica o do Equipamento A certifica o de produtos a atesta o dada por um Organismo de Certifica o com base numa decis o decorrente de um
167. com pe as ou materiais a temperatura elevada ou muito baixa Devem ser estudados os riscos de projec o de mat rias quentes ou muito frias Se existirem devem ser tomadas as medidas necess rias para os impedir e se tal for tecnicamente imposs vel para os tornar n o perigosos e riscos de inc ndio a m quina deve ser projectada e fabricada para evitar qualquer risco de inc ndio ou de sobreaquecimento provocado pela pr pria m quina ou pelos gases l quidos poeiras vapores e outras subst ncias produzidas ou utilizadas pela m quina 182 Certifica o da M quina risco de queda as partes da m quina sobre as quais se prev que as pessoas possam ser levadas a deslocar se ou a estacionar devem ser concebidas e constru das de modo a evitar que as pessoas escorreguem tropecem ou caiam sobre essas partes ou fora delas As opera es de manuten o regula o e repara o da m quina devem ser realizadas sempre com esta parada ou caso isto n o seja poss vel devem ser realizadas sem riscos Os elementos que necessitem de ser frequentemente substitu dos dever o poder ser desmontados e novamente montados com facilidade e em seguran a Estas opera es devem ser realizadas de acordo com o fabricante e com o uso de ferramentas adequadas Os dispositivos de informa o devem fornecer as indica es necess rias utiliza o da m quina sem ser demasiado complicada a sua compreens o n o sendo excessivas de
168. com uma suspens o 8 11 Resultados do s timo ensaio com uma suspens o curso 170 mm sem mola 8 12 Resultados do oitavo ensaio com uma suspens o curso 170 mm com mola 8 13 Dados do primeiro e segundo ensaios com um amortecedor 8 14 Resultados do primeiro ensaio com um amortecedor curso 50 mm com encoder 8 15 Resultados do segundo ensaio com um amortecedor curso 50 mm sem encoder 8 16 Dados do terceiro ensaio com um amortecedor 8 17 Resultados do terceiro ensaio com um amortecedor curso 50 mm sem encoder 8 18 Dados do quarto ensaio com um amortecedor 8 19 Resultados do quarto ensaio com um amortecedor curso 70 mm sem encoder 8 20 Resultados do quino ensaio com um amortecedor curso 70 mm sem encoder I Chapa de caracter sticas da m quina de ensaio de amortecedores II Esquema do circuito de pot ncia e do circuito de comando da m quina de ensaio de amortecedores IHI Representa o do disco exc ntrico visto de frente IV Representa o dos apoios para ensaiar um amortecedor a superior b inferior V Representa o dos apoios para ensaiar uma suspens o a superior b inferior VI Apoio inferior montado na posi o adequada VII Apoio superior montado na posi o adequada VIII Posi o da barra superior a 1 para ensaio de suspens o b 2 para ensaio de amortecedor IX Posi o do
169. como velocidades foram testadas Quando feita a calibra o primeiro byte do pacote pc igual a 03 coloca se o valor da posi o O do pacote micro igual a 7 e verifica se em primeiro lugar o equipamento de modo a definir o estado do pino 6 1 caso se use o ADC interno do MSP ou ent o escolhe se o ganho do ADC externo De seguida quando os valores das posi es 2 e 3 do pacote pc foram iguais a 1 obtido o valor do ADC colocando na posi o 1 do pacote micro esse valor correspondente for a medida e envia se o referido pacote para o PC Quando o valor do pacote micro 2 for igual a 2 ou 3 feito reset do sistema saindo da rotina calibracao sem devolver nenhum pacote ao PC pois significa o fim deste processo A rotina reset do sistema consiste numa reinicializa o de todas as vari veis coloca o dos pacotes de dados a zero envio de ordem de paragem para o motor coloca o dos ponteiros a apontar para as posi es O de ambos os pacotes de dados passando assim o programa ao estado inicial como se nenhum ensaio tivesse sido iniciado 172 Programa de Interface Utilizador M quina 6 4 Nota Conclusiva Neste cap tulo foram desenvolvidos dois programas um para o PC que permite ao utilizador seleccionar os dados dos ensaios envi los para o microcontrolador receber os valores medidos pelos v rios equipamentos da m quina tratar esses dados e tra ar os gr ficos for a posi o e for a velocidade
170. da por 155 Cap tulo 6 Vi R3 w2 sen 03 R3 w3 sin 03 6 1 Para se obter a posi o do veio do amortecedor a cada instante sabendo o curso ensaiado convertem se os valores da posi o do exc ntrico em valores de deslocamento linear aplicando a express o R R sen0 R3 sen 6 2 E feito depois o tratamento dos dados com vista obten o dos valores das vari veis que figuram nas express es anteriores Para tal aplicam se as seguintes express es raio curso 2 r2 raio r3 300 teta2grau posicao teta posicao pi 180 teta3 asin r2 sin teta2 r3 omega velocidaderpm 2 pi 60 omega3 omega r2 cos teta 2 r3 cos teta3 Com estes par metros calculados chega se velocidade linear em mm s dada por velocidadeLin r2 omega2 Sin teta2 omega3 r3 Sin teta3 J a posi o em mm dada por posicaoLin r2 Cos teta2 r3 Cos teta3 Os valores dos vectores atr s apresentados s o guardados na matriz resultados nas devidas posi es apresentadas na tabela 6 3 da linha correspondente velocidade ensaiada guardado ent o um ficheiro de texto com o nome do ensaio o equipamento ensaiado o curso velocidade de rota o em rpm a pr carga com os vectores da for a em kg f velocidade linear em mm s e posi o linear em mm e ainda com a for a m xima e m nima do ensaio Para finalizar a fun o tratamentoDados convertida
171. das Quanto aos furos deste apoio onde passar o parafuso de liga o com o amortecedor e que t m um di metro de 10 mm para as dimens es destes e da parede onde s o feitos a tens o de ced ncia igual a 12 MPa o momento flector m ximo igual a 150 N m e a tens o m xima ser novamente igual a 240 MPa para um factor de concentra o de tens es igual a 3 Novamente se verifica que todos estes valores est o abaixo dos valores de ced ncia do a o seleccionado pelo que toda a pe a est bem dimensionada Estudando o parafuso que efectua a liga o do amortecedor com o apoio inferior tal como para o apoio superior a an lise feita apresentada em 2 2 3 Para o apoio desenvolvido anteriormente o momento m ximo era igual a 360 N m Recalculando este momento para as novas dimens es do apoio logo do novo parafuso de liga o o valor m ximo ser igual a 180 N m ou seja duas vezes inferior ao momento m ximo calculado para o parafuso do apoio anterior 50 Altera es ao Projecto Mec nico 2 5 Nota Conclusiva Ap s realizadas as altera es pretendidas ao projecto mec nico pode se concluir que a m quina est pronta a ensaiar amortecedores de uma forma mais adequada e com uma maior estabilidade tanto na estrutura como nos pr prios apoios Do estudo realizado nova posi o do redutor conclui se que os momentos que provocavam as vibra es da estrutura da m quina a velocidades de rota
172. das as medi es conseguindo se identificar as varia es do comportamento das suspens es e amortecedores ensaiados n o sendo somente os valores apresentados os exactamente correctos 2 O intuito da m quina de ensaio de amortecedores verificar o comportamento destes e principalmente o que acontece quando se varia um ou mais par metros como as afina es tipo de leo etc pelo que o mais importante n o saber o valor exacto da for a mas sim o andamento da curva e a ordem de grandeza da for a nos v rios pontos e verificar as varia es das curvas de ensaio para ensaio Portanto para simples ensaios de amortecedores o que foi assumido considera se suficiente para aceitar os resultados como v lidos Por m nesta fase do trabalho os objectivos s o outros sendo de seguida apresentado o m todo correcto para uma calibra o adequada da for a medida pela c lula de carga 7 3 2 Calibra o a realizar De acordo com 5 calibra o um conjunto de opera es que estabelece sob condi es especificadas a rela o entre os valores indicados por um instrumento de medi o ou sistema de medi o ou valores representados por uma medida materializada ou um material de refer ncia e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padr es Para entender melhor o seu significado necess rio associa lo ao termo compara o acrescentando que ao que se compara representado por um padr o de classe
173. de 1000 a 1000 kg e um ganho de 160 para medir de 500 a 500 kg O valor do ganho definido pelo estado do pino 1 1 colocando este a n vel baixo o ganho igual a 80 ensaio de amortecedores e a n vel alto o ganho igual a 180 ensaio de suspens es O programa deve verificar sempre o estado dos pinos 2 2 e 2 3 que d o a informa o das portas abertas ou fechadas devendo se ter em aten o para que o programa s permita os ensaios quando ambas as portas de seguran a estiverem fechadas 6 3 2 Fluxograma do programa de controlo O funcionamento do programa de controlo de dados ser da seguinte forma e verificado em primeiro lugar o estado dos portos P6 2 e P6 3 de modo a definir como ser o feitas as aquisi es da for a se lida pelo INA114 ou pelo AD7705 e 165 Cap tulo 6 166 dos tempos com ou sem encoder S o definidas as vari veis infoCarga e infoEncoder feita uma verifica o das portas em fun o do estado dos pinos P1 6 e P1 7 se estiverem a n vel alto est o abertas logo o programa n o pode arrancar caso contr rio est o fechadas e o programa pode seguir o programa est sempre espera de receber um pacote de dados do PC com 15 bytes com o tipo de equipamento a ensaiar 0 ou 1 para amortecedor ou suspens o o valor correspondente ao n mero de voltas de cada velocidade nvolta n mero de velocidades a ensaiar numero velocidades os valores correspondentes s fre
174. de menor di metro mas maior espessura para controlar as altas velocidades s o colocadas o mais distante poss vel deste Podem ser assim distinguidos dois movimentos nos amortecedores e suspens es compress o e extens o Quando o amortecedor sofre movimentos de extens o o leo da c mara de trac o for ado para baixo atrav s dos furos existentes no pist o ap s a abertura das v lvulas de controlo de trac o e passa para a c mara de compress o Ao mesmo tempo a haste ao ser retirada para fora do tubo cria um espa o que deve ser preenchido pelo leo existente na c mara reservat ria Este leo admitido atrav s da v lvula de admiss o para dentro do tubo de press o A medida de resist ncia que o amortecedor deve fornecer ao sistema no movimento de extens o determinada pela regula o da v lvula de trac o Quando o amortecedor comprimido o leo da c mara de compress o deve ser for ado para a c mara de trac o por outra s rie de passagens ap s abrir a v lvula do pist o Neste movimento a haste introduzida no tubo de press o ocupando um espa o na c mara de trac o Portanto um volume de leo correspondente ao volume ocupado pela haste deve ser expelido de volta para o reservat rio pela v lvula de compress o O controlo das v lvulas funciona como na extens o A extens o serve para limitar o curso do amortecedor A for a produzida pelos amortecedores proporcional velocidade
175. de trac o pois compress o estes n o t m uma criticidade consider vel Como as principais for as ser o realizadas sobre os parafusos da frente o dimensionamento dos parafusos de liga o foi feito calculando aquele que est sujeito a uma for a maior dimensionando este Todos os restantes s o iguais a esse pelo que se dimensionou somente o parafuso que suporta as maiores for as trac o A representa o das for as realizadas em cada parafuso em cada caso apresentada na figura 2 16 36 Altera es ao Projecto Mec nico Caso 1 Caso 2 Figura 2 16 For as realizadas nos apoios do redutor a caso 1 b caso 2 Analisando a figura 2 16 a que representa o caso em que for a que o exc ntrico realiza sobre a biela inferior para cima para comprimir o amortecedor tem se que 2 18 XE 06 Emas Rap Rec l l 2 19 a Mo 0 Fy max Texc max Rpc X dep Rap X dep l l Onde r xc max representa o raio m ximo de liga o da biela com o exc ntrico e dgp representa a dist ncia entre o centro do exc ntrico o centro do parafuso visto a imagem de frente Destas express es conclui se que r Fy max 1 E 2 20 Roc er 1 enc mar 2 21 Rap Fy max T EE Analisando de seguida a distribui o de for as apresentada na figura 2 16 c ou seja novamente o caso da for a estar a ser aplicada no sentido de comprimir o amortecedor e fazendo a mesma an lise de igualar a zero o
176. de dessa perturba o na frac o de amplitude E do sinal de medida de frequ ncia fy G fp Ep lt E amp i fs Es 107 Cap tulo 4 Estando o sinal de medida na banda passante G f Go a equa o escreve se da forma E lt amp E sendo A f gt Ep 1 Es E2 Eras AG Em geral E lt E se bem que a inequa o anterior pode ser substitu da pela condi o mais cr tica 1 4 13 Alf E2 No caso do filtro de Butterworth a condi o anterior escreve se da forma 2xk_ 1 1 fo fo gt onde fp gt fo 2 Podendo se assim deduzir 2k 1 4 14 f p fi 0 E E2 4 2 2 3 S ntese Caso do filtro de Butterworth As rela es 4 12 e 4 14 podem se escrever 4 15 i E 2E E2 Esta ltima rela o permite determinar a ordem m nima k do filtro necess rio para satisfazer as condi es impostas Ig 2816 4 16 2lg fo fa Conhecendo k nas rela es 4 12 e 4 14 permite determinar uma frequ ncia de corte fo que deve satisfazer as duas desigualdades foz e fo lt fo Yez fn 2k 2e 108 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico 4 2 3 Rela o entre a ordem do filtro precis o e frequ ncia de amostragem Seja um sinal parasita de frequ ncia f superior frequ ncia de Nyquist fyn fe 2 onde fe representa a frequ ncia de amostragem Este sinal caso n o esteja filtrado dar por r plica no espectro til um sinal de frequ ncia fe fp
177. de exactid o superior isto calibrar estabelecer uma rela o de compara o contra um padr o apropriado onde a diferen a encontrada estabelece o erro do instrumento a calibrar com uma incerteza de medi o associada a um n vel de confian a geralmente de 95 Para que os resultados obtidos possam ser aceites para efeitos oficiais a norma ISO 9001 atrav s do item 7 6 da mesma referente ao controlo dos dispositivos de medi o e monitoriza o exige que quando for necess rio assegurar resultados v lidos o dispositivo de medi o deva ser calibrado A calibra o da c lula de carga deve ser feita por uma entidade com compet ncias adequadas para tal que disponha de equipamentos pr prios e seja acreditada pelo Instituto Portugu s da Qualidade IPQ Dentro destes par metros encontram se em Portugal o Laborat rio Nacional de Engenharia Civil LNEC o Instituto de Soldadura e Qualidade e o pr prio IPQ no Laborat rio Central de Metrologia ver 6 No Laborat rio de Metrologia de uma das referidas institui es deve se submeter a c lula de carga a for as conhecidas com varia es de 500 em 500 N ou seja pesos de 50 em 50 kg como nas tabelas 7 1 e 7 2 e refazer as referidas tabelas em que o valor da tens o n o o apresentado anteriormente mas sim o valor medido na realidade Comparando as novas 197 Cap tulo 7 tabelas com as apresentadas atr s verifica se o erro das medi es realizadas
178. de n origens distintas Do mesmo modo a uma frequ ncia f para as densidades espectrais de tens o e corrente de ru do tem se v vh v vin 3 32 E Gaf E nl 3 33 Sendo vp f e in f as densidades espectrais a uma frequ ncia f resultante da sobreposi o das densidades espectrais do ru do sa das de n fontes distintas Os c lculos da tens o e corrente de cada tipo de ru do est o apresentados em 1 Contudo apresenta se seguidamente a dedu o da tens o de ru do branco filtrada banda passante de ru do visto ser importante realizar esta an lise mais pormenorizadamente Filtro passa baixo de primeira ordem Considere se um dispositivo cuja fun o de transfer ncia T f a de um filtro passa baixo de primeira ordem de frequ ncia de corte fc 1 ITI A Numa primeira aproxima o IT O 1 para f lt f banda passante ITD f f para f gt f banda atenuada Para um white noise de densidade espectral epp estando aplicado entrada do dispositivo vai se determinar a tens o de ru do transmitida sa da 79 Cap tulo 3 e tens o de ru do na banda passante Ejybp fe ebb e tens o de ru do na banda atenuada Ebba fo epp e tens o de ru do total sa da Ef 2fe ebp Para um c lculo mais rigoroso TT E ife em fon epp onde fep 5 fe S157 fe A tens o do ru do sa da a mesma que seria transmitida por um filtro pass
179. de terra As medidas de protec o contra outros riscos s o as seguintes e riscos devidos a erros de montagem caso o utilizador fa a mal alguma liga o durante a substitui o do equipamento de ensaio o curso ou uma opera o de manuten o os equipamentos de protec o implementados para a seguran a do utilizador em caso de quebra de algum componente devem assegurar a sua seguran a tamb m para esta situa o e riscos devidos a temperaturas extremas as elevadas temperaturas s o perigosas em dois elementos distintos no motor el ctrico e no equipamento a ensaiar no motor el ctrico caso este seja submetido a velocidades de ensaio muito elevadas durante longos per odos de teste poss vel que comece a aquecer devendo se ter esse aspecto em aten o J o equipamento a ensaiar caso seja submetido a ensaios longos aquece bastante devendo se ter cuidado para n o quebrar A presente m quina ainda n o dotada de sensores de temperatura mas futuramente dever o ser inclu dos dois sensores um para cada caso descrito e riscos de inc ndio a m quina deve ter sempre um extintor por perto para o caso de ocorrer algum inc ndio Contudo n o est previsto que tal possa ocorrer mesmo com o sobreaquecimento dos elementos atr s descritos e risco de queda caso o utilizador n o seja alto para realizar a coloca o de uma suspens o na m quina necess rio utilizar algum utens lio que lhe permita chegar ao p
180. dem de paragem para o motor atrav s do pacote VEV sendo feito um reset ao sistema O reset consiste na reinicializa o de todas as vari veis e coloca o dos ponteiros dos buffers na posi o zero dos devidos pacotes de dados Quanto s defini es do MSP430 para permitir a comunica o desejada com os v rios aparelhos a este ligados foram usadas a partir da refer ncia 4 e s o as seguintes e USARTO para comunica o com o VEV habilita o dos pinos 4 e 5 do porto 2 correspondentes ao TX e RX da USARTO Habilita o desta USART com caracteres de 7 bits paridade mpar selec o do SMclock do MSP430 definindo este para trabalhar a 8 MHz com uma taxa de transmiss o de dados de 9600 bits s e USARTI para comunica o com o PC habilita o dos pinos O e 1 do porto 4 correspondentes ao TD e RX da USART1 Habilita o desta USART com caracteres de 8 bits e paridade par selec o do SMclock do MSP430 definindo este para trabalhar a 8 MHz com uma taxa de transmiss o de dados de 9600 bits s e Timer B defini o deste como temporizador funcionando a 1 MHz contando de forma cont nua desde 0 at ao seu m ximo reiniciando depois do zero 171 Cap tulo 6 e Timer A Caso se use encoder habilita o do pino 5 do porto 1 como entrada onde se liga o encoder sendo esta a entrada do timer A a contagem definida para ser progressiva desde O at ao valor de TACCRO que se define como TAC
181. deste tipo aparece no condutor comum linha de 0 V ou massa quando serve de refer ncia a v rios dispositivos electr nicos Este condutor teoricamente equipotencial mas de facto a sua imped ncia n o nula apresentando nos pontos de refer ncia dos diversos dispositivos diferen as de potencial chamadas de massa que s o fun es de correntes que o percorrem correntes provenientes dos dispositivos a que est ligado A redu o da imped ncia dos condutores de massa por um lado e uma organiza o criteriosa das liga es massa por outro lado permitem minimizar as diferen as de potencial da massa Por fim o fen meno da liga o galv nica pode aparecer sobre as linhas de alimenta o de modo cont nuo a tens o aplicada a qualquer dispositivo depende das correntes de alimenta o da montagem dos dispositivos Uma varia o brusca de uma das correntes por consequ ncia de uma comuta o por exemplo arrisca a provocar uma varia o perturbadora da tens o de alimenta o de um outro dispositivo O uso de condensadores de desacoplamento cuidadosamente colocados entre as linhas de alimenta o e a linha de O V permite filtrar e reduzir este tipo de perturba o 3 2 1 Perturba es conduzidas filtragem das linhas Na cadeia de aquisi o uma filtragem das perturba es normalmente assegurada por um filtro anti retorno em que a banda passante limitada a um m nimo restrito imposto pelo espectro til
182. devido ao elevado n vel do sinal Estas situa es ocorrem principalmente na parte inicial de uma cadeia de aquisi o ao n vel dos sensores seus condicionadores e amplificadores pelo que todos os dispositivos devem ser estudados de modo a serem minimizados os efeitos das perturba es dos diversos tipos A import ncia das perturba es que afectam um circuito depende e da natureza e da intensidade dos fen menos el ctricos da sua fonte e da influ ncia que a fonte pode exercer no circuito e das caracter sticas el ctricas do circuito perturbado As perturba es induzidas nos circuitos n o s o inevit veis pelo contr rio existem v rios m todos de minimizar os seus efeitos ou at mesmo de os suprimir agindo se dos seguintes modos e actuar sobre a fonte sempre que poss vel de modo a suprimir ou limitar os fen menos na origem das perturba es e actuar sobre a liga o que existe entre a fonte e o circuito de modo a anular ou reduzir a influ ncia da perturba o e actuar no circuito afectado de modo a minimizar a sensibilidade do sinal s perturba es 3 1 1 Fontes de perturba es Uma fonte de perturba es um dispositivo ou um aparelho el ctrico que em funcionamento produz no meio envolvente um campo el ctrico e ou um campo magn tico vari veis Esses campos propagam se a partir da fonte tanto por radia o como pelos fios condutores A import ncia das perturba es surgirem num ci
183. dimensionadas as resist ncias aplicadas considerando as tens es aplicadas na sua entrada As liga es dos sensores de posi o est o apresentadas na figura 5 20 funcionando o circuito da seguinte forma quando o sensor n o detecta nada a sa da est a n vel l gico 0 estando ligada a ground quando o sensor detecta e entra condu o o LED no interior do integrado acende sendo esta luz detectada pelo fototransistor passando a haver na sa da n vel l gico 1 ou seja passa a transmitir 3 3 V 33V P1 6 33v P1 7 Figura 5 21 Liga o dos sensores de presen a com o MSP atrav s do TLP521 No caso dos sensores de presen a caso dos sensores das portas a liga o ligeiramente diferente estando estes a n vel l gico 1 conduzem os 3 3 V no caso de nada detectarem e est o a n vel O liga o a ground no caso de estarem condu o Esta liga o est representada na figura 5 21 Finalmente quanto s sa das do MSP para a liga o de qualquer componente de baixo consumo energ tico como um LED de sinaliza o de emerg ncia por exemplo esta feita tamb m com um TLP521 O funcionamento neste caso o seguinte quando o pino de sa da do MSP est a n vel l gico 0 este n o conduz estando a header ligada a ground quando o pino do MSP passa a n vel 1 sa da de 3 3 V o LED acende entrando o fototransistor 132 Altera es ao Projecto Electr nico condu o hav
184. do amplificador Caso das tens es de modo comum elevadas Enquanto a tens o de modo comum ultrapassar 10 V em valor absoluto o amplificador de instrumenta o n o pode ser utilizado Podemos contudo utilizar um amplificador de isolamento sendo este um amplificador diferencial especialmente concebido para suportar tens es de modo comum elevadas Este tipo de amplificador figura 4 8 a existe na forma integrada Burr Brown INA 117 380 R 4 20 mA SOU d A 380 KO 1 AM dis E ann sa hs DOA 3 AO gt R 2500 R 380k0 A Q a AA ae N i t GR T 250 Q R gt 21 1 kQ 20 kQ RS SR l o 200 v max T B R 3B8B0 kQ AR 20k0 R 21 1 kQ a b Figura 4 8 Amplificador diferencial com modo comum elevado a esquema b equil brio das vias 1 Para os valores indicados das resist ncias a tens o de modo comum m xima aplic vel nas entradas 1 e 2 do amplificador diferencial de 200 V Esta corresponde a uma tens o de modo comum nas entradas do amplificador operacional de 10 V O ganho diferencial igual a le a taxa de rejei o de modo comum fun o da jun o das resist ncias de pelo menos 80 db a 60 Hz enquanto a resist ncia R da fonte for fraca inferior a 20 Q caso contr rio a taxa de rejei o mantida para estabiliza o do equil brio das vias por uma resist ncia de compensa o R igual a R figura 4 8 b 98 Tratamento de Perturba es e R
185. do desta forma a velocidade instant nea 115 Cap tulo 5 Pretende se saber a posi o do exc ntrico de grau a grau ou seja 1 0 072 14 Ent o de 14 em 14 impulsos o microcontrolador ir contar uma posi o sabendo desde logo que o exc ntrico se deslocou um grau fazendo reset ao tempo Na pr xima vez que contar 14 impulsos do encoder passou mais um grau e pelo tempo que demorou desde a posi o anterior calcula a velocidade de rota o O encoder alimentado a 5 V e pode gerar impulsos com um desfasamento de 90 A e B mais utilizados para determinar o sentido de rota o No projecto isso n o foi necess rio pelo que s utilizou somente um dos sinais do encoder para calcular a posi o e a velocidade Contudo como este alimentado a 5 V os impulsos por ele gerados t m a mesma amplitude pelo que se passou este valor para um valor inferior a 3 V devido s caracter sticas dos portos do MSP430 Para acertar os sinais ligou se ainda o encoder a um buffer de modo a que os sinais fossem sempre O ou 1 eliminando qualquer outro tipo de sinal resultante de oscila es do encoder ou pulsos que n o atinjam um determinado valor m nimo devido a eventuais anomalias O encoder gera impulsos que permitem calcular a posi o mas n o permite indicar qual a posi o zero Para tal foi utilizado um sensor de presen a de modo a detectar a posi o zero fazendo reset posi o sendo tamb m til
186. do movimento do veio pelo que se um amortecedor for comprimido lentamente produz uma for a resistiva inferior produzida por este no caso de ser comprimido de uma forma mais r pida Um amortecedor tem o aspecto apresentado na figura XVI 246 Manual do Utilizador Figura XVI Representa o de um amortecedor Este apertado ao ve culo e tamb m m quina de ensaio de amortecedores atrav s dos seus furos inferior e superior que por norma t m um furo de 10 mm Na figura XVII apresentado o conjunto das suspens es que s o utilizadas na dianteira de uma mota no caso de todo o terreno Figura XVII Representa o de uma suspens o dianteira de uma mota Para apertar este equipamento numa mota e tamb m na m quina de ensaio usado um veio na parte inferior e um bloco de aperto na parte superior como pode ser visto na explica o do aperto deste equipamento em 5 3 247 Anexo A 7 Manuten o da m quina A m quina de ensaio de amortecedores como equipamento electromec nico que requer opera es de manuten o As opera es de manuten o preventiva a que esta est sujeita s o as seguintes e Lubrifica o de todos os rolamentos uma vez por semana e Substitui o dos rolamentos da biela inferior uma vez por ano e Substitui o dos rolamentos do cilindro uma vez por ano e Substitui o do leo do redutor uma vez de dois em dois anos e Aperto dos parafusos do r
187. do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar O Amortecedor O Suspens o Velocidades rpm N mero de Voltas N mero de Velocidades Figura 6 2 Janela inicial do programa para selec o e envio dos dados do ensaio Esta janela constitu da pelos seguintes elementos e respectivas propriedades e caixa de texto txtNome caixa de texto onde ser inserido o nome do ensaio e caixa para selec o do equipamento permite seleccionar uma das duas op es disponibilizadas Amortecedor ou Suspens o 145 Cap tulo 6 e caixa de texto txtCurso permite seleccionar um e s um dos valores disponibilizados 40 50 60 170 180 referente ao curso a ensaiar e caixa de texto txtNvoltas permite seleccionar um e um s valor para o n mero de voltas em cada velocidade 10 15 20 25 30 40 e 50 e caixa de texto Nvelocidades permite seleccionar um e um s n mero de velocidades a ensaiar de 1 a 10 e caixas de texto vell vell0 permitem seleccionar um e um s valor por caixa da velocidade que se pretende ensaiar S ficam dispon veis as caixas das velocidades que o utilizador pretender ensaiar seleccionadas na caixa de texto txtNvelocidades e bot o OK ao pressionar lan a uma mensagem ao utilizador alertando para algum campo que falte preencher ou perguntando se pretende iniciar o ensaio com os dados introduzidos e bot o Limpar ao
188. e dados para iniciar um novo ensaio J o segundo bot o serve para ap s conclu do um ensaio o programa voltar para a janela inicial fechando se a janela dos gr ficos mas guardando ambos os gr ficos final apresentados 158 Programa de Interface Utilizador M quina 6 2 5 Op es da barra de ferramentas Est o tamb m dispon veis v rias op es numa barra de menus na parte superior da janela do programa Estas est o divididas em 6 separadores com os nomes Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do Utilizador Calibra o e Ajuda como apresentado na figura 6 8 Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Figura 6 8 Barra de menus A op o Ficheiro quando aberta disponibiliza ao utilizador quatro op es Novo Abrir Guardar e Sair A op o Novo serve para realizar um novo ensaio e quando escolhida verifica primeiro se houve altera es desde a ltima vez que o ensaio foi guardado e caso tenha havido pergunta ao utilizador se pretende mesmo iniciar um novo ensaio alertando para que deve guardar primeiro os dados do ensaio em curso A op o Abrir permite abrir os dados de um ensaio anteriormente realizado num ficheiro de texto e a op o Guardar permite guardar os dados do ensaio num ficheiro de texto J a op o Sair serve para fechar o programa Quanto ao menu Gr ficos este permite ao utilizador guardar e abrir gr ficos seleccionado a op o
189. e de seguran a o fabricante ou o seu mandat rio aplica um dos seguintes procedimentos procedimento de avalia o da conformidade com controlo interno do fabrico da m quina previsto no anexo VIII de 3 procedimento de exame CE de tipo previsto no anexo IX e ainda controlo interno do fabrico da m quina na fase de produ o previsto no ponto 3 do anexo VIII de 3 procedimento de garantia de qualidade total previsto no anexo X de 3 179 Cap tulo 7 e no caso de a m quina estar referida no anexo IV e ter sido fabricada n o respeitando E E o ou respeitando apenas parcialmente as normas harmonizadas referidas no n 2 do artigo 7 de as normas harmonizadas n o abrangerem todos os requisitos essenciais pertinentes de sa de e de seguran a ou de n o existirem normas harmonizadas para a m quina em quest o o fabricante ou o seu mandat rio aplica um dos seguintes proce dimentos procedimento de exame CE de tipo previsto no anexo IX e ainda controlo interno do fabrico da m quina na fase de produ o previsto no ponto 3 do anexo VIH de 3 procedimento de garantia de qualidade total previsto no anexo X de 3 No Anexo I da Directiva M quinas s o estabelecidas as exig ncias essenciais de seguran a e de sa de relativas concep o e ao fabrico de m quinas Este estabelece que uma m quina deve ser projectada por forma a evitar a sua utiliza o an mala nos casos em que esta constitua fonte de risco pelo que dever
190. e ru do e para os valores elevados de resist ncias da fonte a corrente de ru do do amplificador operacional que percorre a resist ncia da fonte pode ser a causa de ru do por isso que quando se utiliza uma fonte de resist ncias elevadas indispens vel escolher um amplificador com muito fracas correntes de ru do 3 4 3 4 Esquema do ru do do amplificador de instrumenta o As fontes internas de ru do do amplificador de instrumenta o s o modeladas tal como para o amplificador operacional para tr s fontes colocadas nas entradas e uma fonte de densidade espectral de tens o epa colocada na entrada inversora ou n o inversora e duas fontes de densidade espectral de corrente ipa iba colocadas entre a massa e as entradas e geralmente ipa ipa ba As fontes epa ipa s o sempre as fontes de ru do composto mas os seus valores e as suas evolu es em frequ ncia s o fun o do ganho G do amplificador e dados pelo construtor Considere se uma montagem com fonte de excita o na massa e o seu esquema equivalente para o c lculo do ru do figura 3 15 A densidade espectral vp do ru do total na entrada tem como express o vi e a Cro Pega R1 FR ia 3 45 A tens o eficaz Vp do ru do na estrada 85 Cap tulo 3 fmax 3 46 v v df fmin Ficando Vii 4kT R R2 Gimax fmin Efa By R2 la 3 47 Onde Ffa Epoa Fee E In fmax fmin fnax fmit
191. e uma pulsa o entre 2 a realiza o exige a utiliza o de conversores num ricos anal gicos figura 4 11 e Os filtros de condensadores comutados simulam as resist ncias dos filtros com apoio dos condensadores comutados sendo a sua montagem standard representada na figura 4 12 a Na posi o 1 do comutador o condensador Co transporta a carga Q Co v na posi o 2 a carga transportada 0 C9 v2 Quando o comutador passa da posi o 1 para a posi o 2 a carga transferida de 1 para 2 AQ Co v1 v2 O comutador ao efectuar f comuta es por segundo a carga transferida ou seja a corrente 7 que passa de 1 para 2 tem a express o I h0 f C fe v1 v2 Esta montagem equivalente a uma resist ncia R TTA o Jc A resist ncia R associada ao condensador C figura 4 12 b define uma frequ ncia pr pria Jo 1 1 Co 4 10 f mG m c Os filtros de condensadores comutados t m geralmente a estrutura de filtros com estados vari veis figura 4 11 b sendo as resist ncias dos integradores realizadas por condensadores comutados A express o de fo p e em evid ncia o interesse desta montagem e facilidade de regula o da frequ ncia de corte fo na m dia da sua frequ ncia de comuta o fe e estabilidade do funcionamento devido a Cy e C serem da mesma tecnologia geralmente integrados o seu comportamento relativamente independente das derivas individuais A raz o f fo
192. ecedor ao apoio diagrama do 44 momento flector an lise para barra biencastrada 2 22 Veio de liga o do amortecedor ao apoio obten o do diagrama final do 44 momento flector 2 23 Veio de liga o do amortecedor ao apoio apresenta o do diagrama final 45 do momento flector 2 24 Nova posi o do redutor mec nico e liga es deste na base da estrutura 46 parafusos 2 25 Vista lateral da m quina a antes da altera o da posi o do redutor e b 46 ap s removido o encoder e alterada a posi o do redutor 2 26 Representa o de um amortecedor identificando as zonas de liga o deste 47 com os apoios 2 27 Representa o do novo apoio superior espec fico para ensaiar 48 amortecedores 2 28 Representa o do novo apoio inferior espec fico para ensaiar 49 amortecedores 3 1 Tipos de perturba es a perturba o de modo comum b perturba o de 58 modo s rie 3 2 Estruturas de filtros passa baixo passivos a em L b em T c em II 61 xiii Lista de Figuras 3 3 Filtros de rejei o a c lula de rejei o b c lula de rejei o de banda 61 regul vel c resposta em frequ ncia 1 3 4 Filtragem na entrada de um amplificador de instrumenta o a filtragem de 63 modo comum b filtragem de modo diferencial 1 3 5 Filtragem da tens o do sector a filtro de modo comum b filtro de modo 64 diferencial c filtro combinado de modo comum e
193. edutor uma vez por semana Todas estas opera es devem ser feitas sempre que poss vel pelo fabricante Contudo s o indicados de seguida os passos a seguir nas v rias opera es de manuten o bem como os elementos a substituir caso o utilizador pretenda realizar estas opera es 7 1 Lubrifica o dos rolamentos Todos os rolamentos da m quina s o de esferas as quais est o sujeitas a cargas c clicas pelo que ir se o desgastando com o tempo Contudo poss vel aumentar o tempo de vida dos rolamentos caso estes sejam devidamente lubrificados Assim deve se colocar massa consistente nos rolamentos uma vez por semana garantindo uma boa lubrifica o destes evitando o seu desgaste acentuado por falta de lubrifica o mantendo se as suas caracter sticas por um per odo de tempo maior 7 2 Substitui o dos rolamentos da biela inferior A biela inferior tem dois rolamentos um no anel superior outro no anel inferior Ambos s o rolamentos auto compensadores de esferas da FAG modelo 2304 com as dimens es 20x52x21 A substitui o destes rolamentos deve ser feita de dois em dois anos ou sempre que estes apresentem ind cios de estar a ficar estragados como fazer ru do excessivo ou apresentarem folga Para a sua substitui o deve se sempre come ar por tirar a biela para fora da m quina Antes de realizar tal opera o deve sempre pressionar o bot o de paragem de emerg ncia de modo a garantir que o mot
194. elo que ser o recebidos at 10 pacotes de dados por ensaio no caso de este decorrer normalmente Caso uma porta de seguran a ou mesmo as duas seja aberta recebido um pacote de dados somente com a primeira posi o a dar essa informa o com um dos bytes reservado para o efeito O programa ir nesse caso informar o utilizador desse facto apresentando uma mensagem como a da figura 6 6 caso de ambas as portas estarem abertas s portas de seguran a est o abertas Feche as para iniciar continuar o ensaio Figura 6 6 Mensagem de erro caso as portas de seguran a estejam ou sejam abertas No final de todas as velocidades serem ensaiadas o MSP envia tamb m um pacote de dados s com o primeiro byte a dar a informa o de fim de ensaio como referido na tabela 6 4 Resumindo a constitui o do pacoteMSP apresentada na tabela 6 5 Tabela 6 5 Constitui o do pacoteMSP Posi o Descri o Valores pacoteMSP 0 Ac o a realizar 01a09 pacoteMSP 1 N mero de velocidades ensaiadas 01a10 pacoteMSP 2 N mero da velocidade ensaiada 01a10 pacoteMSP 3 Valor da velocidade ensaiada 40 a 230 pacoteMSP 4 Informa o da medi o de tempos 01 ou 02 pacoteMSP 5 Informa o da medi o de for a 01 ou 02 pacoteMSP 6 Pr carga 00 a 256 pacoteMSP 7 Tempo 00 a 256 pacoteMSP 8 367 For a na posi o 1 360 00 a 256 pacoteMSP 368 Checksum 00 a 256
195. emidades do amortecedor Introdu o Motor BDC Meio Curso TDC O Graus Compress o 180 Graus Velocidade O 90 Graus Velocidade 0 Velocidade M x Figura 1 8 Representa o do funcionamento da m quina 5 A outra extremidade do amortecedor est ligada a uma c lula de carga que est ligada a uma barra fixa na estrutura medida que o motor faz girar o exc ntrico o pist o do amortecedor move se para cima e para baixo tal como o pist o de um motor t rmico no interior do cilindro O exc ntrico tem v rios furos a v rias dist ncias do centro de modo a poder se variar O curso a testar no amortecedor e o motor pode girar a v rias velocidades de modo a ter v rias velocidades de rota o no exc ntrico variando a velocidade linear no pist o do amortecedor As for as s o medidas pela c lula de carga A velocidade de um pist o ligado a uma manivela varia continuamente medida que esta manivela roda Este tipo de movimento chamado sinusoidal pois varia com o seno do ngulo da manivela O pist o p ra velocidade igual a zero no ponto morto inferior PMI ou BDC acelera at uma velocidade m xima a meio caminho do topo do cilindro 90 e a partir desse ponto desacelera at parar novamente no topo onde atinge o ponto morto superior PMS ou TDC Quando se tem um amortecedor ligado a um sistema biela manivela o seu pist o comporta se exactamente do mesmo modo e a for a gerad
196. emplo na figura XII na parte superior da janela 241 Anexo A EE Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Gr fico For a Posi o Ajuda Gr fico For a Velocidade Eixo x Posi o mm Eixo Y For a kg f Eixo X Velocidade mms Eixo Y For a ka f 50 rpm 160 rpm Pr carga 3 For a M xima 18 12903 kg f 80 rpm 190 rpm 1Ofrpr Olrprm Curso 170 For a M nima 37 09678 Ikg f 140 rpm Olrpm Figura XIV Exemplo da janela com os gr ficos finais de um ensaio preenchida A op o Ficheiro quando aberta disponibiliza ao utilizador quatro op es Novo Abrir Guardar e Sair A op o Novo serve para realizar um novo ensaio e quando escolhida verifica primeiro se houve altera es desde a ltima vez que o ensaio foi guardado e caso tenha havido pergunta ao utilizador se pretende mesmo iniciar um novo ensaio alertando para que deve guardar primeiro os dados do ensaio em curso A op o Abrir permite abrir os dados de um ensaio anteriormente realizado num ficheiro de texto e a op o Guardar permite guardar os dados do ensaio num ficheiro de texto J a op o Sair serve para fechar o programa Quanto ao menu Gr ficos este permite ao utilizador guardar e abrir gr ficos A op o Guardar permite guardar os gr ficos finais de um ensaio num ficheiro de imagem e a op o Abrir permite abrir gr ficos guardados de outro
197. endo na header uma diferen a de potencial que activa o dispositivo a ela ligado Estas liga es s o apresentadas na figura 5 22 33V P6 4 Figura 5 22 Liga o do MSP com outros componentes atrav s do TLP521 5 6 Nova Placa de Circuito Impresso Redimensionados todos os circuitos de instrumenta o devido ao aumento do n mero de componentes do circuito decidiu se separar estes em duas placas de circuito impresso PCB onde se fa am as liga es dos aparelhos VEV encoder c lula de carga e sensores por meio de fichas headers e do microcontrolador MSP430 liga es aos portos necess rios numa das placas e as liga es da alimenta o de 24 V e GND que ir ligar ao conversor DC DC na outra placa Come ando pela placa onde liga a fonte de alimenta o pretende se ter num dos cantos do PCB a entrada da alimenta o atr s referida atrav s de uma ficha de 2 liga es que ir ligar a um conversor DC DC Deste conversor ir o sair as tens es de alimenta o das v rias fontes que devem assim ficar junto do conversor As sa das destas fontes s o ligadas a uma ficha de 6 sa das que ir assim fornecer todas as tens es de alimenta o necess rias para a placa onde est feita a instrumenta o que liga os v rios aparelhos ao MSP430 que tem uma ficha igual recebendo as tens es de 3 3 V 5 V 10 V 15 V 15 V e ground Na segunda placa onde ligam os v rios aparelhos electr n
198. ensaiado entre outros e dar ordem para o in cio do ensaio O programa a desenvolver dever realizar tudo o resto de forma autom tica desde o in cio at ao final do ensaio apresentando no final os gr ficos obtidos com base nos valores lidos pelos aparelhos de medi o apresentando estes de forma simples ao utilizador permitindo guard los tamb m de forma simples Pretende se ainda conhecer as normas de seguran a de calibra o e de certifica o de um equipamento deste tipo e adequ las m quina desenvolvida tanto a n vel el ctrico como a n vel mec nico de modo a simplificar um poss vel processo de certifica o do equipamento Nesta fase ser til desenvolver um manual do utilizador apresentando os modos de funcionamento da m quina e como trabalhar com esta sendo ainda feita uma s ntese das normas de seguran a a respeitar Finalmente caso todos os objectivos atr s referidos sejam alcan ados com sucesso seria desej vel testar um amortecedor e uma suspens o com a m quina j finalizada comprovando assim o sucesso do trabalho A principal contribui o deste trabalho ser a finaliza o da constru o de uma m quina que permita o ensaio de suspens es de motas o que actualmente est muito pouco desenvolvido e ainda de amortecedores de uma forma geral e que seja o mais universal poss vel Esta m quina ser de extrema import ncia para o conhecimento do comportamento tanto de suspens es como de
199. ensaio com uma suspens o curso 170 mm com encoder Quanto aos resultados propriamente ditos verifica se que para um curso de ensaio de 170 mm as for as exercidas pela suspens o passam a ser mais elevadas tanto na compress o como na extens o tendo valores m ximos de 16 e 37 kg f respectivamente Assim pode se concluir que com o aumento do curso as suspens es realizam maiores for as para as mesmas velocidades de ensaio Verifica se tamb m que para o curso ensaiado ao aumentar a velocidade as for as exercidas passam a ser diferentes principalmente na extens o o que n o se verificava t o claramente com um curso mais reduzido Finalmente foram realizados os dois ltimos ensaios com a suspens o com um curso de 170 mm pretendendo se comparar a utiliza o e n o utiliza o da mola neste equipamento Em ambos os ensaios n o foi utilizado o encoder para a medi o da posi o do exc ntrico Os dados dos ensaios realizados est o apresentados na figura 8 10 210 Ensaios e Verifica o do Funcionamento EE Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar O Amortecedor teste proSul6 Suspens o Velocidades rpm 170 N mero de Voltas 15 N mero de Velocidades 6 v Figura 8 10 Dados do s timo e oitavo ensaios com uma suspens o Estes ensaios foram realizados para velocidades de rota
200. ente velocidade m nima at o sensor magn tico detectar a passagem do exc ntrico na posi o zero Quando esta passagem detectada o motor recebe uma ordem de paragem e a c lula de carga mede a for a que est a ser aplicada nesta correspondendo pr carga aplicada no amortecedor sendo este valor colocado no in cio de um vector onde ser o depois colocados os valores das medi es dos aparelhos Ap s medida a pr carga o programa faz o motor girar velocidade correspondente primeira frequ ncia enviada nos dados de entrada deste Estabelece se um n mero de voltas 162 Programa de Interface Utilizador M quina nvolta de modo a definir quantas voltas dever o exc ntrico realizar at estabilizar a velocidade sendo a medi o dos valores da for a e velocidade realizada somente ap s esse n mero de voltas ser atingido O programa incrementa o n mero de voltas a cada impulso do sensor magn tico Ao atingir o n mero de voltas definido no programa todos os valores medidos pelo encoder e pela c lula de carga s o gravados no MSP430 sendo as medi es realizadas a cada 1 008 do exc ntrico da seguinte forma e o encoder est ligado ao timer A do MSP430 activando este com os impulsos por ele gerados 5000 a cada volta o timer A gera uma interrup o a cada 14 pulsos do encoder que correspondem a um deslocamento de 1 008 do exc ntrico logo do encoder e o timer B est configurado como tempor
201. ento a ensaiar na m quina devendo se sempre a seguir sua aplica o fechar ambas as portas apertando sempre os parafusos e fechaduras destas de modo a garantir que caso se parta algo estas garantam a seguran a do utilizador 5 4 Posto de Trabalho do Operador No in cio de um ensaio o operador tem de definir o primeiro curso de ensaio e colocar o equipamento na m quina o que n o requer um posto de trabalho Contudo ap s estas opera es realizadas o operador fecha ambas as portas de seguran a e tem uma zona pr pria para trabalhar onde est colocado o computador Na figura XI apresentada a vermelho a posi o indicada para o operador ficar durante o ensaio O operador deve sentar se num banco ficando de frente para o ecr do computador e a deve permanecer no decorrer do ensaio Tem junto a si o bot o de paragem de emerg ncia e ainda o disjuntor de protec o para caso seja necess rio interromper o ensaio por quest es de emerg ncia ou por outros motivos Figura XI Indica o do posto de trabalho do operador durante os ensaios 238 Manual do Utilizador Para alterar ou o curso entre ensaios ou o equipamento a ensaiar o operador sai do posto de trabalho abre uma ou as duas porta de seguran a e realiza a opera o desejada Ap s isso para dar in cio a um novo ensaio deve voltar a fechar as portas de seguran a e voltar ao posto de trabalho 5 5 Descri o do software para reali
202. entre a utiliza o do encoder para medir a posi o do exc ntrico ou n o utiliza o deste equipamento que um dos principais objectivos deste trabalho Assim foram realizados mais dois ensaios com a suspens o para um curso de 70 mm tendo sido testadas velocidades de rota o mais elevadas do que no ensaio anterior para verificar as altera es da for a exercida EE Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar O Amortecedor teste_proSu03 Suspens o Velocidades rpm 70 N mero de Voltas 15 N mero de Velocidades Figura 8 4 Dados do terceiro e quarto ensaios com uma suspens o 206 Ensaios e Verifica o do Funcionamento Assim na figura 8 4 apresentada a janela com os dados seleccionados para este novo ensaio Como se pode verificar as velocidades ensaiadas passaram a ser bastante mais elevadas chegando s 190 rpm valor pr ximo do limite superior das velocidades que a m quina permite ensaiar Quanto aos resultados na figura 8 5 s o apresentados os gr ficos finais do ensaio realizado com encoder e na figura 8 6 s o apresentados os gr ficos do ensaio realizado sem este aparelho EB Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo X Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a
203. equipamento a ensaiar o que levaria a que algumas partes deste pudessem ser projectadas para fora da m quina atingindo o utilizador Assim tal como no risco de ruptura de um componente da m quina devem ser previstas protec es entre a zona de ensaio e o utilizador riscos devidos s varia es de velocidade de rota o a m quina foi devidamente projectada e concebida para que as trocas de velocidade fossem feitas de forma segura sem colocar em risco o utilizador Estas s o feitas sempre a partir do computador n o sendo necess rio entrar em contacto com nenhum outro equipamento ou zona da m quina preven o dos riscos ligados aos elementos m veis devem ser considerados meios de impedir o bloqueio dos elementos m veis e no caso de este ocorrer devem ser indicadas instru es e ferramentas para que permitam o desbloqueamento sem riscos As medidas de protec o contra riscos el ctricos s o as seguintes 188 riscos devidos energia el ctrica como a m quina alimentada por energia el ctrica foi projectada e equipada de modo a prevenir todos os riscos de energia el ctrica Assim todos os equipamentos el ctricos foram ligados linha de terra a qual foi ainda ligada estrutura da m quina Certifica o da M quina e riscos devidos electricidade est tica foi analisado e garantido que n o aparecem cargas electrost ticas no funcionamento da m quina e caso apare am sejam descarregadas pela linha
204. es medidos ficando assim calibrada a c lula de carga Caso nalgum instante o utilizador pretenda cancelar o processo de calibra o basta pressionar o bot o Cancelar Devido import ncia desta opera o dependendo dela os resultados das for as apresentadas aconselha se o utilizador para que sempre que poss vel realize esta opera o anualmente ou de dois em dois anos no m ximo independentemente do prazo estabelecido pela entidade certificadora 9 Transporte da m quina Para se transportar a m quina recomenda se que seja usado um empilhador colocando cuidadosamente as garras por baixo da m quina virado de frente para esta elevando a a 20 cm do ch o e deslocando se cuidadosamente para esta n o cair N o esquecer de desligar as tr s fichas e tirar o computador da m quina de modo a evitar danos neste 251 Anexo A 10 Limites de utiliza o Todo o sistema mec nico da m quina accionado por um motor el ctrico o qual controlado por um variador electr nico de velocidade VEV que controla a velocidade do motor atrav s da frequ ncia deste Ou seja quando um utilizador est a escolher uma velocidade de rota o do exc ntrico est no fundo a definir a frequ ncia que a que o VEV faz o motor girar Contudo o motor el ctrico tem limites de frequ ncias de trabalho pois tanto para elevadas frequ ncias como para muito baixas frequ ncias o bin rio por ele realizado muito menor que o b
205. esmo para alternar entre diferentes amortecedores ou diferentes suspens es n o fosse necess rio realizar muitas altera es na m quina e aquelas que tiverem de ser feitas fossem o mais simples poss veis do ponto de vista do utilizador Dentro do mesmo objectivo pretendeu se que a m quina fosse o mais universal poss vel ou seja o equipamento desta permitisse testar todo o tipo de amortecedores e todo o tipo de suspens es existentes O software pretendia se que fosse de f cil utiliza o em que o utilizador introduzisse os dados do ensaio que pretendia realizar e facilmente realizasse esse ensaio obtendo no fim os gr ficos desejados No final do trabalho conclui se que o principal objectivo de projectar a m quina para ensaio de amortecedores e suspens es foi alcan ado com sucesso pois conseguiu se projectar construir e ainda realizar ensaios com a m quina Quanto s especificidades inicialmente desejadas para a m quina de permitir testar v rios cursos a v rias velocidades trocando facilmente estes par metros de ensaio tanto mec nica como electronicamente tamb m se conseguiu alcan ar este objectivo com todo o sucesso tendo sido testados tanto amortecedores como suspens es a diferentes cursos e v rias velocidades Para permitir a realiza o destes objectivos foram desenvolvidas duas das maiores potencialidades deste projecto um exc ntrico com uma linha zero que permite facilmente trocar o curso de ensaio
206. espectrais de corrente ipa iba colocadas entre a massa e respectivamente as entradas e geralmente ipa iba ba As fontes epa iba s o sempre as fontes de ru do composto Figura 3 13 Esquema de ru do do amplificador operacional 1 Amplificador inversor e amplificador n o inversor N o considerando o gerador da fonte de excita o estes dois tipos de amplificadores quantificam o ru do num mesmo esquema figura 3 14 onde s o representadas as fontes de ru do do amplificador operacional cada uma das resist ncias exteriores que lhe est o associadas EN A densidade espectral da tens o vp aparece sa da resultante da soma quadr tica das densidades espectrais de tens es de ru do na sa da vpo devido a cada uma das fontes de ru do 3 39 V o gt Vok l l A tens o eficaz do ru do sa da Vbo numa banda de frequ ncias de limites fmin fmax deduz se da densidade espectral vpo fmax 3 40 V V o g df fmin Pela aplica o da express o 3 39 a densidade espectral vp do ru do resultante sa da 83 Cap tulo 3 2 42 2 2 2 2 2 Vho Vhoi Vhoz Vboz Vhos Vhos Vho6 Substituindo E R3 R R3 do 4 147 po Re s Reliz Cha a Figura 3 14 Esquema do ru do do amplificador inversor ou n o inversor 1 Ent o para reduzir a influ ncia das correntes de polariza o das entradas escolhemos R Ri R gt obtendo assim R RN
207. esperar pela primeira transi o positiva de um dos sinais e verificar o estado do outro sinal Pretende se que o encoder seleccionado para realizar a medi o da posi o permita facilmente calcular a velocidade de rota o do exc ntrico de modo a que medindo a posi o do exc ntrico a cada instante e em fun o do curso que se esteja a ensaiar se calcule a posi o do veio do amortecedor e a sua velocidade linear O encoder seleccionado est apresentado na figura 5 3 sendo este da marca Heidenhain com um furo de 50 mm sendo a sua aplica o preferencial na coroa do exc ntrico Este o furo m ximo dos encoders consultados pelo que teve de se realizar uma altera o significativa na m quina para permitir a aplica o deste aparelho Figura 5 3 Encoder incremental de 5000 impulsos O encoder seleccionado realiza 5000 pulsos durante um rota o 360 disponibilizando uma resolu o igual 360 5000 0 072 A escolha deste componente foi efectuada com base no facto de o controlo de posi o velocidade baseado no encoder incremental poder ser bastante simples visto se poder usar somente um dos sinais deste pois o motor ir rodar sempre no mesmo sentido que ao ser transmitido ao microcontrolador vai gerar impulsos para um temporizador o que conhecendo a base temporal permite saber a posi o a cada instante O microcontrolador com base nos impulsos recebidos pode medir o tempo entre impulsos calculan
208. ess rias de modo a minimizar os riscos apresentados No final do cap tulo e estudados todos os requisitos necess rios certifica o da m quina de ensaio de amortecedores ser o ent o apresentados os meios de certificar esta m quina como por exemplo os organismos com compet ncias para o fazer e referido tudo aquilo que ser necess rio apresentar para realizar a certifica o Todas as indica es apresentadas ser o de acordo com as fornecidas pelos organismos respons veis pela certifica o de um equipamento deste tipo pelo que ap s conclu do o cap tulo dever se estar em condi es de realizar o processo de certifica o da m quina de ensaio de amortecedores 177 Cap tulo 7 7 2 Normas de Seguran a As normas de seguran a garantem que os produtos e servi os sejam apropriados para a finalidade prevista O objectivo da normaliza o o estabelecimento de solu es por acordo das partes interessadas para assuntos de ndole repetitiva tornando se uma ferramenta fundamental na regula o dos agentes activos dos mercados ao simplificar v rios assuntos e clarificando ao legislador se necess ria regulamenta o espec fica em mat rias n o abrangidas por normas Toda a norma considerada uma refer ncia de qualidade do mercado a que se destina sendo por isso usada em processos de legisla o de certifica o de acredita o de informa o t cnica de metrologia e at mesmo em rela es c
209. este ligado ao apoio inferior do amortecedor J na parte superior da m quina pode verificar se a pe a que foi desenvolvida que fixa a duas barras verticais em a o fixas estrutura podendo esta pe a mover se ajustando se altura do amortecedor ou suspens o a testar A esta fixa a c lula de carga e o apoio superior do amortecedor 29 Cap tulo 2 Figura 2 10 Representa o da m quina projectada 2 2 An lise de For as Como sabido a for a exercida por um amortecedor directamente proporcional velocidade deste sendo dada pela seguinte express o F k v 2 4 onde k representa uma constante de amortecimento A velocidade n o mais do que a derivada do deslocamento em ordem ao tempo dx 2 5 DE Ent o a for a exercida no amortecedor pode ser controlada pela velocidade de rota o do motor e pelo curso do exc ntrico cabendo assim ao projectista controlar essa for a pelo controlo da velocidade e posicionamento da biela no exc ntrico Deste modo assume se que a m xima for a que se pretende testar ser de 1000 Kg f ou seja 10 kN na direc o vertical ou seja segundo o eixo y Contudo para efeitos de projecto considera se um factor de seguran a de 1 2 nesta for a ou seja admite se que a for a exercida possa chegar a F max 12 kN 30 Altera es ao Projecto Mec nico No cap tulo 1 foi explicado o funcionamento do amortecedor onde se verificou que a resi
210. ex o diminui a uma frequ ncia constante Caso do campo pr ximo Neste caso a imped ncia da onda relativamente elevada Zy 1 27 o fd tendo se assim 3 27 Zw o R 1 60 x 1012 4 Zm rf 3q e Rap 321 7 10 lg f a No caso de ter cobre R 1 23 x 106 1 Jaz Campo magn tico dominante Neste caso a imped ncia de onda relativamente fraca tendo se 3 28 SA of d R 7 x104 4 Zm Ur No caso de ter cobre R 5 36 fd e Rap 14 8 10lg fd Se no campo pr ximo tivermos d B 1 c X n 2m n 2nf Onde n tanto maior que 1 quanto mais pr ximo estivermos da fonte passando as equa es anteriores a escrever se da seguinte forma para o caso de termos cobre e para E dominante Rap 168 2 10 lg f 20 lgn e para H dominante Rap 168 2 10 lg f 20 lgn e paraa onda plana Rap 168 2 10 lg f Estas express es mostram que para um dado valor de n a atenua o por reflex o de um campo E dominante superior a 40 lg n decib is em rela o a um campo H dominante 76 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos 3 4 Ru do de Fundo Todos os dispositivos electr nicos s o a base de sinais indesej veis cujas varia es s o aleat rias e cuja origem est intrinsecamente ligada natureza f sica dos componentes que os constituem Estes sinais formam o ru do de fundo eles s o inevit vei
211. ferir novamente que o utilizador s ter de escrever no campo Nome do Ensaio pois os restantes s o de selec o Assim quando pretender seleccionar o curso por exemplo ao clicar sobre o campo correspondente a este par metro ir o ser disponibilizados todos os valores poss veis dos cursos devendo o utilizador somente escolher aquele que vai testar como representado na figura 6 3 Outro aspecto a real ar o facto de o bot o OK s permitir realmente iniciar um ensaio caso estejam todos os campos preenchidos caso contr rio ser dada a indica o ao utilizador que dever preencher todos os campos antes de iniciar o ensaio como apresentado na figura 6 4 HE Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar O Amortecedor Suspens o teste Velocidades rpm 60 N mero de Voltas 10 N mero de Velocidades DK Figura 6 4 Mensagem de erro caso o utilizador pretenda iniciar o ensaio sem preencher todos os campos O bot o de limpar faz com que todas as caixas de texto textBox s sejam limpas limpando assim os valores de todas as vari veis com a excep o do n mero de velocidades a ensaiar que colocado a 1 de modo a ficar disponibilizada a caixa da primeira velocidade As restantes s o colocadas a zero sendo disponibilizadas depois aquelas que o utilizador pretender ensaiar Resumind
212. ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar Amortecedor teste_pro m04 O Suspens o Velocidades rpm 70 N mero de Voltas o N mero de Velocidades Figura 8 18 Dados do quarto ensaio com um amortecedor 216 Ensaios e Verifica o do Funcionamento Na figura 8 18 apresentada a janela com os dados do quarto ensaio realizado para um curso de 70 mm e com velocidades de rota o mais baixas vaiando entre 50 e 90 rpm Os resultados deste ensaio s o apresentados na figura 8 19 EE Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo x Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a ka f Eixo Y For a kg f 50 rpm S0 rpm 3 Cancelar Ensaio Pr carga 0 For a M xima 5 555555 kg f EDIrpm Olrpm 7O rpr Olrpm Curso 70 For a M nima 138 0952 ka f Novo Ensaio Olrpm Figura 8 19 Resultados do quarto ensaio com um amortecedor curso 70 mm sem encoder Deste ensaio pode se concluir que com o aumento do curso as for as exercidas pelo amortecedor aumentaram mesmo nas baixas velocidades pois passou se de uma situa o em que se tinha uma for a m xima na fase de extens o de aproximadamente 100 kg f a 90 rpm e para um curso de 50 mm para uma for a m xima na mesma fase de aproximadame
213. fornecida com todos os equipamentos e acess rios especiais e essenciais para poder ser regulada cuidada e utilizada sem risco Quanto movimenta o da m quina deve ser prevista desde o seu projecto devendo esta permitir a sua coloca o no local ou ser montada desmontada sem riscos Caso a massa as dimens es ou a forma da m quina n o permitam o seu transporte m o devem ser previstos acess rios que permitam a preens o por um meio de eleva o ou permitir a coloca o de tais acess rios furos roscados por exemplo ou ainda ter uma forma tal que os meios de eleva o normais se lhe possam adaptar facilmente 180 Certifica o da M quina Quanto ao sistema de comando deve estar facilmente acess vel e permitir uma utiliza o segura ou seja estar fora de uma zona perigosa Se um rg o de comando for concebido e fabricado para permitir v rias ac es diferentes a ac o comandada deve ser claramente visualizada e se necess rio ser objecto de confirma o O arranque da m quina s pode ser efectuado por uma ac o volunt ria sobre um rg o de comando previsto para o efeito O mesmo deve se verificar para um novo arranque ap s uma paragem ou para o comando de uma altera o das condi es de funcionamento como a varia o da velocidade A paragem normal deve ser feita a partir do rg o de comando em condi es de seguran a A m quina deve ter contudo um ou mais dispositivos de paragem de e
214. gem a tens o parasita diferencial nula continuando somente presente uma tens o parasita de modo comum 4 2 1 1 Vm 3 Oy Cis Rot Vum Sendo R a resist ncia de um extens metro e wy a pulsa o de vy Esta tens o parasita de modo comum reduzida sa da do amplificador com base na sua taxa de rejei o frequ ncia da perturba o Figura 4 4 Ponte de Wheatstone montagem com 4 extens metros activos 4 1 3 Fonte ligada sua massa local Instrumenta o isolada da liga o equipotencial terra Considere se a configura o da figura 4 1 c que sim trica estudada no par grafo 4 1 2 2 em que a fonte do sinal est isolada de M estando a instrumenta o ligada a M No presente caso diz se que a instrumenta o flutuante o potencial de liga o do comum da instrumenta o linha O V isolada da terra n o imposto priori mas estabelecido pela liga o da instrumenta o fonte do sinal 94 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico Enquanto a aparelhagem estiver limitada sua instrumenta o tem se um aparelho de medida aut nomo por exemplo um volt metro digital estando geralmente os dados medidos vis veis Quando a instrumenta o for um elemento de um conjunto mais importante dos dispositivos ligados massa M liga o de rede equipotencial de terra os dados adquiridos devem ser transferidos atrav s de um barramento de isolamento apoiado
215. gramas numa linguagem de programa o sofisticada e a plataforma NET uma tecnologia da Microsoft sobre a qual os programas desenvolvidos para o Windows s o executados Este tipo de aplica o permite desenvolver programas adicionando controlos a uma janela especificando as suas propriedades e ac es sobre esses controlos e escrevendo linhas de c digo para implementar as funcionalidades Esta caracter stica evidencia aquilo que se designa desenvolvimento r pido de aplica es A linguagem de programa o Cf baseada principalmente no C mas que inclui aspectos de v rias outras linguagens de programa o nomeadamente Delphi Visual Basic e Java Uma grande vantagem de utilizar esta aplica o que esta disponibilizada pela Microsoft gratuitamente podendo ser utilizada por qualquer programador e por qualquer utilizador sem qualquer tipo de custos podendo se assim desenvolver programas de forma livre 142 Programa de Interface Utilizador M quina O Visual C possui algumas caracter sticas que visam ajudar o programador a desenvolver aplica es de forma simples e r pida sendo de seguida apresentadas as principais 1 IntelliSense tecnologia que disponibiliza sugest es de sintaxe e permite indentar e completar palavras de forma autom tica editar e continuar permite fazer altera es ao c digo do programa durante o debug deste e continuar a sua execu o j com as altera es realizadas sem
216. ho futuro Refer ncias 1 Amortecedores Remanufacturados Esquema b sico de um amortecedor telesc pico Novembro 2007 www envenenado com br acessorios dampers damper 02 jpg 2 Motorcycle Setting up your bike Novembro 2007 www ohlins com 3 E Gorr Motocross and Off Road Motorcycle Performance Handbook Motorbooks Internacional Publishers amp Wholesalers Osceola Estados Unidos da Am rica 1996 4 Manual de prepara o de suspens es e amortecedores Race Tech 5 P Haney Shock Dynamometer where the graphs come from Roehrig Engineering Inc High Point Estados Unidos da Am rica 2004 6 F Duarte M quina para ensaio de amortecedores Universidade da Beira Interior Covilh Portugal 2007 19 Cap tulo 1 20 Cap tulo Altera es ao Projecto Mec nico No projecto mec nico dimensionaram se todos os componentes e rg os mec nicos da m quina de ensaio de amortecedores Contudo com a utiliza o da m quina verificou se que se poderiam realizar altera es que permitissem dar maior estabilidade m quina no decorrer dos ensaios e facilitar ainda o ensaio de amortecedores Estes devem ser estudados e dimensionados de modo a optimizar o funcionamento da m quina Cap tulo 2 2 1 Revis o do Projecto Mec nico Projecto mec nico a designa o usada em engenharia para todas as actividades respeitantes a dimensionamento verifica o e
217. iar apertando a pe a de liga o do exc ntrico com a biela inferior como apresentado em 4 3 Fechar a porta inferior trancando o fecho desta de modo a garantir a seguran a do utilizador 3 Colocar o equipamento a ensaiar como apresentado em 4 4 Fechar a porta de protec o superior colocando os devidos parafusos de aperto desta que garantem a seguran a do utilizador 4 Introduzir os dados do ensaio no programa computacional como apresentado em 4 5 Premir o bot o OK assim que estejam todos os dados correctamente introduzidos dando in cio ao ensaio 5 Obten o de resultados e an lise destes Para realizar um ensaio com um curso diferente deve come ar se por se premir o bot o de paragem de emerg ncia garantindo que o motor n o ir funcionar durante a troca de curso Depois abrem se ambas as portas de protec o e seguem se os seguintes passos 1 Colocar o exc ntrico de modo a que a biela inferior esteja na posi o mais abaixo deste ou seja no seu ponto morto inferior 2 Desapertar a pe a de liga o da biela com o exc ntrico e coloc la na posi o que permita ensaiar o novo curso de ensaio apertando a 3 Ajustar a barra superior de modo a que o equipamento de ensaio n o esteja nem comprimido nem traccionado quando a biela inferior est no ponto morto inferior do exc ntrico 4 Fechar novamente as portas desactivar o bot o de paragem de emerg ncia e iniciar um novo ensai
218. icos s o colocadas v rias fichas ou headers uma para cada aparelho mais algumas para ligar ao microcontrolador Deste modo para os componentes electr nicos ser o necess rias 7 fichas com o seguinte n mero de liga es e 8 pinos para a c lula de carga um para fornecer os 10 V outro para fornecer o GND dois para ligar as sa das da c lula placa dois para ligar os pinos que recebem 133 Cap tulo 5 os sinais da c lula de carga ao INA114 e dois para ligar estes mesmos pinos ao AD7705 estas liga es s o opcionais e feitas atrav s de jumpers e 4 pinos para o encoder dois para a alimenta o deste 5 V e GND um para receber o sinal U 1 outro para receber o sinal U42 que ir ser ligado ao MC14050B e 4 pinos para dois sensores magn ticos dois para alimenta o com 3 3 V e dois para ligar as sa das destes e 4 pinos para dois sensores de presen a dois para alimenta o com 3 3 V e dois para receber as sa das destes e 4 pinos para duas sa das um para alimenta o com 3 3 V um para alimenta o com 5 V e dois para liga o da linha de terra e Header DB 9 para liga o da porta R 232 do VEV com a placa Para liga o com o MSP430 ainda necess ria uma header com 8 pinos e tr s com 4 pinos e 8 pinos um para liga o da c lula de carga sa da do INA114 ao pino 6 0 para a liga o do AD7705 aos pinos 2 0 2 1 3 0 3 1 3 2 e 3 3 e ainda para a liga o do pino
219. idade a varia o da for a a cada velocidade instant nea do veio do amortecedor A principal caracter stica de um amortecedor que este varia a sua for a em fun o da velocidade quantificando este gr fico qual essa varia o ou seja podem se obter a partir deste gr fico algumas rectas cujo declive representa a constante que caracteriza o amortecedor Contudo devido complexidade envolvida num amortecedor esta constante depende de muitos aspectos pelo que num s gr fico de uma velocidade ensaiada conseguem se obter v rias constantes para as v rias velocidades instant neas Analisando os gr ficos finais de um ensaio com v rias velocidades consegue se concluir acerca das varia es da for a exercida pelo amortecedor em cada velocidade e em que ponto do seu curso que se d cada varia o Para conseguir perceber a que se devem as varia es atr s referidas j conv m ter conhecimentos avan ados do funcionamento e prepara o destes equipamentos pelo que esse assunto n o ser abordado neste manual 5 8 Paragem de emerg ncia Quando acontece algum imprevisto como a quebra de algum componente mec nico ou do equipamento que se est a ensaiar ou quando se verifica que o motor el ctrico est a embalar ou quando a m quina n o termina o ensaio deve se sempre accionar o dispositivo de paragem 244 Manual do Utilizador de emerg ncia Este constitu do por um bot o de paragem de emerg
220. idades Nestes ensaios n o foi utilizado encoder e consegue ver se que os gr ficos est o tra ados como esperado podendo se concluir novamente que a solu o utilizada para medir a posi o do exc ntrico tem uma efic cia muito boa sendo os resultados melhores que os obtidos com esse aparelho colocado em paralelo com o exc ntrico EB Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo x Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a ka f Eixo Y For a kg f 50 rpm 130frpm Pr carga 4 ka f For a M xima 72 86822 ka f 70lpm 150frpm 30 rpm Olrpm Curso 170 mm For a M nima 29 45737 ka f Olrpm Figura 8 12 Resultados do oitavo ensaio com uma suspens o curso 170 mm com mola Assim pode desde j concluir se que a m quina satisfaz todos os objectivos para o ensaio de suspens es tendo estes sido realizados com a maior facilidade e obtidos todos os resultados desejados estando os gr ficos obtidos de acordo com o perfil desejado que permite estudar o comportamento deste tipo de equipamentos 212 Ensaios e Verifica o do Funcionamento 8 2 Ensaio de um Amortecedor Ap s ensaiar uma suspens o e confirmar a efic cia das altera es realizadas na m quina foi ensaiado um amortecedor que como j foi explicado neste trabalho realiza for as mais elevadas que as su
221. ido aplicada uma mola na suspens o Os resultados s o apresentados na figura 8 3 Verifica se que com a aplica o da mola a for a exercida na compress o aumentou para 31 kg f verificando se novamente que para baixas velocidades e um curso baixo a for a varia muito pouco com as varia es da velocidade mesmo com a mola aplicada Analisando os valores m ximos e m nimos para al m da varia o da for a m xima j comentada verifica se que a for a m nima ou seja a for a m xima exercida na extens o da suspens o n o varia com a aplica o da mola concluindo se assim que esta for a determinada exclusivamente pelo hidr ulico enquanto que a for a exercida na compress o suportada praticamente por inteiro pela mola Ox 205 Cap tulo 8 nm EE Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo X Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a kg f Eixo Y For a kg f 50 rpm 130 rpm E Cancelar Ensaio Pr carga 4 kg f For a M xima 31 00775 kg f 70ltpm 150frpm E E 90 rprm Olrpm Curso 70 mm For a M nima 17 05426 ka f Novo Ensaio 110 rpm Olrpm Figura 8 3 Resultados do segundo ensaio com uma suspens o curso 70 mm com mola Verificadas as diferen as entre a utiliza o ou n o utiliza o da mola na suspens o pretende se verificar a diferen a
222. iltro adequado no variador electr nico de velocidade visto esta directiva exigir a filtragem destes aparelhos devido ao forte ru do por eles emitido sob as v rias componentes poss veis Tamb m praticamente todo o processo de certifica o foi seguido com base nestas duas Directivas tendo sido atrav s destas que se obteve todas as exig ncias que a m quina deve respeitar e inclusivamente os pontos que este manual deve apresentar ao utilizador 4 Condi es Previstas de Utiliza o A m quina foi projectada para realizar for as at um m ximo de 1000 kg f sendo este o limite m ximo em termos de for a Em termos de velocidade de rota o especificou se um m ximo de 230 rpm de modo a garantir as condi es de estabilidade da m quina e de seguran a do motor el ctrico Aconselha se no entanto que os ensaios tanto quanto poss vel n o sejam realizados s velocidades mais elevadas por longos per odos de tempo sendo estas usadas ocasionalmente e por curtos per odos de tempo poucas voltas por velocidade ensaiada e com um m ximo de duas velocidades acima de 180 rpm em cada ensaio Isto para garantir que o motor el ctrico n o sofre sobreaquecimentos por trabalhar longos per odos de tempo a frequ ncias demasiado elevadas realizando cargas excessivas Mais frente neste manual ser o apresentados os limites de utiliza o da m quina onde estes pormenores ser o novamente abordados e refor ados 5
223. in rio nominal n o devendo por isso ser submetido a essas frequ ncias por per odos de tempo relativamente elevados superiores a 5 minutos por exemplo devido a isso que a velocidade m nima de ensaio igual a 40 rpm e a m xima igual a 225 rpm n o sendo aconselhado trabalhar pr ximo destes limites frequentemente Devido s caracter sticas do motor utilizado na m quina de ensaio de amortecedores recomenda se que se trabalhe a velocidades de rota o mais pr ximas de 120 rpm preferencialmente entre 70 e 170 rpm As consequ ncias de n o respeitar este conselho s o o sobreaquecimento a que o motor estar sujeito podendo mesmo queimar apesar de a probabilidade ser pequena n o aconselh vel arriscar Outra desvantagem de se trabalhar a velocidades demasiado elevadas com muita frequ ncia e por per odos de tempo relativamente elevados a vibra o da m quina que consider vel s o os esfor os a que todos os componentes mec nicos est o sujeitos e o desgaste dos rolamentos que assim mais acelerado do que se a m quina trabalhar com velocidades de acordo com as atr s recomendadas Outro limite de utiliza o a respeitar o do curso de ensaio O exc ntrico permite testar cursos entre 40 e 180 mm Contudo os cursos variam de equipamento para equipamento devendo se medir o curso m ximo de cada equipamento antes de se colocar este na m quina e respeitar sempre esse limite pois caso cont
224. inada tens o de refer ncia enquanto o sinal de entrada pode ter valores de tens o diferentes O sinal de sa da tem sempre um valor de tens o igual ao valor da tens o de refer ncia Como o valor dos sinais do encoder t m 5 V e os pinos do MSP s admitem tens es at 3 3 V este buffer mostra se ideal para esta aplica o Como este componente introduzido no circuito com a finalidade de prever uma eventual necessidade de recorrer ao encoder para gerar os pulsos no timer do microcontrolador ent o tamb m se prev desde j a recep o de dois sinais do encoder em vez de um como anteriormente Assim a header de liga o do encoder com a placa electr nica deve ter 4 128 Altera es ao Projecto Electr nico pinos um para os 5 V de alimenta o do encoder um para ground e dois para receber sinais do referido aparelho Ua e Ua que s o transmitidos ao buffer atr s mencionado O buffer alimentado a 3 3 V e transmite os sinais aos portos P1 5 e P1 4 do microcontrolador que s o respectivamente do timer A e do timer B Todas as liga es deste integrado est o apresentadas na figura 5 17 3 3V C El MIC14050B OF PIS GND Figura 5 17 Buffer de liga o do encoder com o MSP430 A liga o do MSP com o VEV mant m se sendo feita atrav s da passagem do sinal do MSP por um MAX232CPE que aumenta a amplitude do sinal do MSP de 3 V para os 12 V exigidos pelo VEV Quanto
225. io que liga o furo superior do amortecedor ao apoio e aperta se com a devida porca de aperto Faz se de seguida o mesmo no apoio inferior ajustando a altura da barra superior da m quina garantindo sempre que o amortecedor n o comprimido nem traccionado Com o amortecedor apertado em ambos os apoios a biela na posi o mais abaixo do exc ntrico aperta se bem a barra superior se poss vel com uma chave de aperto calibrada a 20 N m estando conclu da a aplica o do amortecedor 236 Manual do Utilizador Tita A p p Figura IX Posi o do exc ntrico e da biela para coloca o do equipamento Caso o equipamento a ensaiar seja uma suspens o aperta se em primeiro lugar esta no apoio inferior ajustando o offset com os parafusos deste apoio de modo a o centro da suspens o coincida com o ponto a marca do apoio como representado na figura X a Depois introduz se o veio de liga o da suspens o com o apoio e aperta se com uma porca na ponta roscada De seguida aperta se esta no apoio superior colocando devidamente as pe as sua volta e apertando os parafusos at garantir que esta fique ao centro do apoio figura X b Ajusta se a barra superior para a suspens o n o ficar nem traccionada nem comprimida e aperta se como descrito para o amortecedor Figura X Coloca o de uma suspens o a aperto no apoio inferior b aperto no apoio superior 237 Anexo A Assim est aplicado o equipam
226. ipador do inversor a carca a met lica do filtro e a chapa de montagem a fia o entre o filtro e o inversor deve ser a mais curta poss vel a blindagem dos cabos deve ser solidamente ligada chapa de montagem utilizando bra adeiras met licas deve ser usada fia o curta para ligar o filtro externo ou o inversor terra Quando se usa filtro externo somente o filtro entrada se deve ligar terra a liga o de terra do inversor feita pela chapa de montagem deve se ligar a chapa de montagem terra utilizando uma bra adeira o mais curta poss vel devido a esta ter uma menos imped ncia a altas frequ ncias r 1 or ide Filtro de de Modo RFide Comum Entrada j 1 Entrada Extemo Transformador erra de te o Figura 5 5 Liga o dos filtros de EMC ao VEV condi o geral 119 Cap tulo 5 5 3 Tratamento do Ru do da Fonte de Alimenta o Os circuitos electr nicos usados necessitam de uma alimenta o de 15 V O V e 15 V em modo cont nuo DC Estas tens es s o fornecidas atrav s de um conversor DC DC que deve ser alimentado com uma tens o entre 9 e 36 V tamb m em modo cont nuo O conversor seleccionado da marca TRACO POWER modelo TEN 20 e as suas caracter sticas s o apresentadas em 6 Para alimentar este conversor necess rio usar uma fonte de alimenta o que converta os 230 V AC da rede de distribui o monof sica par
227. ir como um reservat rio fornecendo corrente para a sa da quando a tens o DC varia no rectificador A figura 5 8 7 mostra a tens o n o filtrada linha a tracejado e a DC suavizada linha s lida O condensador descarrega rapidamente perto do pico da vari vel DC Carga do Condensador X Descarga do condensador Corrente ou NE ens o 0 Filtragem a o Figura 5 8 a Condensador Electrol tico b Evolu o da tens o no tempo Tempo 121 Cap tulo 5 Note se que a filtragem aumenta significativamente a tens o m dia DC para o valor pico 1 4 x valor RMS Por exemplo 6 V RMS AC sa da do transformador s o rectificados em onda completa ficam em 4 6 V DC RMS 1 4 V perdem se na ponte rectificadora mas com a filtragem esta tens o aumenta o pico para 1 4 x 4 6 6 4 V A filtragem n o perfeita devido tens o do condensador cair um pouco nas descargas dando uma pequena ondula o de tens o Ripple Para muitos circuitos uma ondula o Ripple de 10 do valor de tens o satisfat ria A equa o seguinte fornece o valor exigido para a filtragem do condensador Quanto maior o condensador menor a ondula o co XI 5 1 Vxf Sendo C o valor do condensador ou a capacidade de filtragem em Faradays F L a corrente de sa da em A V a tens o de entrada em V este o valor de pico de tens o n o filtrada em DC e fa frequ ncia AC em Hertz Hz Tens o AC
228. istribui o A fonte de alimenta o em modo cont nuo assim isolada da rede as tens es cont nuas entregues s o ligadas a um borne chamado de O V que priori flutuante Essa sa da O V ligada ao condutor que serve de refer ncia de potencial comum montagem de sinais a tratar pelos circuitos ligados a essa alimenta o por isso que esse condutor definido por comum massa do sinal ou massa electr nica 3 2 3 1 Influ ncia da diferen a de potencial da massa O condutor de massa distribui o potencial de refer ncia para a montagem dos circuitos que por defini o equipotencial sob pena de juntar aos sinais as quedas de tens o do qual a origem Na verdade um condutor de massa nunca tem uma imped ncia nula entre dois pontos distintos M e My existindo uma diferen a de potencial vmjk chamada diferen a de potencial da massa devido circula o na imped ncia de massa Zmjx entre M e Mg de uma corrente de massa imj que a soma alg brica das correntes injectadas no condutor de massa pelos diferentes componentes que lhe s o ligados figura 3 7 pista ou plano de massa Figura 3 7 Influ ncia sobre os sinais da diferen a de potencial da massa quando os componentes s o ligados em s rie sobre o condutor de refer ncia Com base na figura 3 7 pode se verificar que a tens o de entrada v y do dispositivo k tem a express o Vik Vmjk Vo j 3 9 66 An lise de Perturba es e R
229. ito de protec o a esquema el ctrico b Liga o das blindagens 96 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico 4 1 4 Fonte e instrumenta o ligadas a duas massas distintas Entre a massa M da fonte e a massa M da instrumenta o h normalmente uma diferen a de potencial de massa vm Se for usado um amplificador assim trico essa diferen a de potencial vm aparecer em s rie com o sinal e e ir perturbar a medi o figura 4 1 a Neste caso h dois procedimentos que podem ser aplicados e utilizar um amplificador diferencial de modo a que o sinal e apare a como um sinal diferencial e a tens o vm como uma tens o de modo comum que ser assim reduzida em s rie com o amplificador com base na sua taxa de rejei o de modo comum o valor m ximo da tens o de modo comum aplic vel a um amplificador de instrumenta o da ordem de 10 V por m certas montagens com amplificador diferencial autorizam tens es de modo comum de v rias centenas de volts e criar um isolamento galv nico entre uma parte da fonte do sinal e eventualmente da electr nica associada ligada massa M e outra parte da instrumenta o ligada massa M i Nestas condi es os circuitos fonte e instrumenta o passam a ter os funcionamentos electricamente independentes e a transfer ncia do sinal e realiza se da fonte para a instrumenta o independentemente da diferen a de potencial da massa vm Os dispositivos a utilizar
230. ive a m quina de ensaio de amortecedores durante todo o mestrado e ainda pelo interesse demonstrado na realiza o deste projecto Ao meu colega Tiago Godinho agrade o todo o apoio dado na realiza o do programa de interface homem m quina feito numa linguagem de programa o totalmente nova para mim que sem o seu apoio teria tido bastantes dificuldades em ultrapassar alguns obst culos em tempo til Do mesmo modo agrade o ao Nuno Ferreira da empresa OmniSys que tamb m me ajudou bastante na realiza o do referido programa mostrando um grande esp rito de ajuda e coopera o empresa Solar Earth onde trabalhei durante o decorrer do mestrado e a todos os seus gerentes agrade o por me terem dado dispensa no hor rio das aulas e reuni es de mestrado fundamental para conseguir o acompanhamento que tive por parte do meu orientador Apesar de neste trabalho de aperfei oamento j n o terem contribu do com o seu trabalho da mesma forma como contribu ram na fase de montagem da m quina n o posso deixar de Agradecimentos agradecer ao senhor Carlos Rocha e ao senhor Jo o Correia por toda a ajuda disponibilidade conselhos e amizade demonstrada na constru o da m quina fundamentais para a realiza o dessa etapa com o sucesso que foi obtido Aos meus pais fica o agradecimento por todo o apoio demonstrado ao longo do trabalho apoio esse fundamental para nas horas de maior tens o conseguir ter a calma e seriedade ne
231. izador Tabela I Rela o dos cursos de ensaio com os furos do exc ntrico Curso mm Furos 40 1 2 60 2 3 80 3 4 100 4 5 120 5 6 140 6 7 160 7 8 180 8 9 50 10 11 70 11 12 90 12 13 110 13 14 130 14 15 150 15 16 170 16 17 Por exemplo ligando os furos de cima e de baixo do lado 1 mais pr ximos do interior do disco 1 e 2 tem se um curso de ensaio de 40 mm Para se trocar para o curso seguinte deste lado 60 mm basta desapertar o parafuso que passa no furo de cima 1 e passar a apertar a pe a de liga o da biela no furo seguinte 3 Para se passar de um curso de 60 mm para o curso de 80 mm desaperta se o parafuso de baixo 2 deslocando se para o furo imediatamente seguinte 4 Na parte interior da porta de seguran a inferior est colado um esquema com esta tabela e a imagem do exc ntrico apresentada na figura III para que o operador possa seleccionar o curso desejado sem ter de recorrer constantemente ao manual do utilizador 5 3 Aplicar amortecedor suspens o O primeiro passo para aplicar um amortecedor ou suspens o na m quina definir os apoios Caso se pretenda testar um amortecedor os apoios a aplicar s o os apresentados na figura IV enquanto que caso se pretenda ensaiar uma suspens o s o os apresentados na figura V Nestas figuras pode se verificar claramente as diferen as entre os dois tipos de apoios as quais se de
232. izador e a cada interrup o do timer A ir ser registado o tempo que passou desde a ltima interrup o medido pelo timer B Como se sabe que cada interrup o gerada a cada 1 008 consegue se calcular a velocidade de rota o do exc ntrico e cada interrup o do timer A ir tamb m fazer recolher o valor do ADCI2 correspondente ao valor da for a medida pela c lula de carga ap s j estar convertido num valor digital o ADC est sempre a converter os valores da tens o provenientes da c lula de carga mas esses valores s ser o recolhidos a cada interrup o do timer A correspondente a cada 1 008 e os valores s o guardados num vector dispostos da seguinte forma o primeiro valor corresponde ao valor da pr carga o segundo valor corresponde ao tempo medido pelo timer B correspondente velocidade do encoder no primeiro ponto de medi o 1 008 o terceiro valor corresponde ao valor medido pela c lula de carga correspondente for a exercida no primeiro ponto de medi o 1 008 e depois a partir daqui o quarto sexto oitavo etc valores pares correspondem aos valores da velocidade medida pelo encoder mais propriamente ao valor do tempo medido pelo timer B a cada 1 008 e os valores mpares correspondem aos valores medidos pela c lula de carga a cada 1 008 e como 360 1 008 aproximadamente igual a 357 este ser o valor de medi es da for a e da velocidade pelo que o pacote de dados
233. l 6 Introdu o nomeadamente pelas equipas de topo da F rmula 1 A estas m quinas foi dado o nome de Shock Dynamometer ou Shock Dyno e foram criadas precisamente com o intuito de testar amortecedores e aprender acerca do seu comportamento Estas m quinas foram criadas tamb m com o intuito de obter dados concretos e precisos do funcionamento dos amortecedores de modo a que estes pudessem ser testados e ajustados com base nesses dados evitando que isto fosse feito puramente com base na intui o e experi ncia dos preparadores e pilotos como at ent o era feito Na competi o importante testar amortecedores e suspens es de modo a optimizar o seu funcionamento e consequentemente a estabilidade e controlo do ve culo podendo ser este um factor decisivo para melhorar a pilotagem aumentar o bom estado dos pneus cansar menos o piloto o que tudo somado pode valer a vit ria em muitas modalidades J no ve culo de uso di rio o teste dos amortecedores e suspens es importante para assegurar e manter o seu bom estado de funcionamento e consequentemente o controlo e estabilidade do ve culo podendo em muitos casos evitar acidentes de via o devido a falhas no controlo do ve culo provocadas pelo mau estado da direc o devido degrada o ou desafina o dos amortecedores 1 2 Constitui o e Funcionamento da M quina Uma m quina Shock Dyno uma m quina que comprime e tracciona um amortecedor a
234. l b esquema el ctrico equivalente 4 3 Fonte isolada da sua massa local e instrumenta o entrada sim trica 93 montagem geral com blindagem na massa de instrumenta o 4 4 Ponte de Wheatstone montagem com 4 extens metros activos 94 4 5 Fonte ligada sua massa local qual est ligada uma instrumenta o 95 flutuante a esquema el ctrico b esquema equivalente 4 6 Circuito de protec o a esquema el ctrico b Liga o das blindagens 96 4 7 Amplificador de instrumenta o a montagem de base b blindagem ligada 97 massa M da fonte de sinal c utiliza o da protec o do amplificador no caso de uma tens o de modo comum de instrumenta o 4 8 Amplificador diferencial com modo comum elevado a esquema b 98 equil brio das vias 1 4 9 Amplificador de isolamento Liga o das blindagens 99 xiv Lista de Figuras 4 10 Respostas normalizadas dos principais tipos de filtros passa baixo em 102 fun o da frequ ncia sinal sinusoidal e em fun o do tempo sinal escalar de amplitude E a Butterworth b Chebychev ondula o 0 5 db c Bessel 4 11 Estruturas de filtros activos passa baixo a de contra reac o simples b 104 de contra reac o m ltipla c de amplificador de ganho controlado Sallen Key d de estado vari vel e de comando num rico 4 12 Filtro de condensadores comutados a princ pio de simula o de uma 106 resist ncia por
235. l pondo em evid ncia a velocidade de propaga o que no ar ou no vazio tem a seguinte express o c Eolo e para o valor a velocidade da luz c 3x1 0 m s A frequ ncia dos fen menos el ctricos na fonte f e defina se o comprimento de onda como A c f o per odo T 1 fe a pulsa o 27f A uma dist ncia d da fonte os campos t m as seguintes express es Campo el ctrico E d f o t 3 E d f 2r E 2 Campo magn tico H d g o t 3 H d g 2r E a O termo 27d traduz o atraso da fase devido propaga o entre o estado da fonte no instante ft e os campos no mesmo instante dist ncia d No caso de d lt lt regi o dita do campo pr ximo o seu atraso desprez vel e podemos considerar que os valores dos campos no instante t correspondem ao estado das correntes e das tens es da fonte no mesmo instante No caso de d gt 27 regi o dita do campo long nquo a hip tese de regime quase estacion rio n o se aplica na modela o da liga o de um condensador ou uma indu o comum n o se justifica A onda electromagn tica considera se assim como uma onda quase plana formada por e um campo el ctrico E d sin 27 E 2 e um campo magn tico H d sin 27 E 5 Onde E d e H d variam com 1 d e E e H s o perpendiculares entre si e a direc o de propaga o 69 Cap tulo 3 3 3 2 Influ ncia de uma onda electromagn tica num circuito
236. laborat rios acreditados nacionais e europeus com os quais desenvolve uma coopera o estreita no sentido de conseguir a m xima efic cia na realiza o dos ensaios requeridos Quanto ao documento DO 06 disponibilizado em 7 define a certifica o e indica as v rias fases de um processo de certifica o Os principais itens deste documento s o apresentados de seguida a Sistema de certifica o A certifica o a garantia escrita dada por um organismo certificador independente e imparcial que comprova que o produto est conforme com exig ncias definidas atrav s de normas ou especifica es t cnicas Para ter acesso Marca CERTIF Produto Certificado adoptou se o sistema n 5 da ISO Organiza o Internacional de Normaliza o que pressup e a realiza o de ensaios sobre uma amostra do produto a certificar e auditorias ao sistema da qualidade do fabricante b Vantagens A certifica o um instrumento que permite empresa demonstrar de uma forma imparcial e cred vel a qualidade a fiabilidade e as performances dos seus produtos na medida em que refor a a confian a dos clientes faz a diferen a face aos concorrentes aumenta a competitividade atrav s da redu o dos custos da n o qualidade refor a a imagem da empresa uma forma de aceder a novos mercados permite evidenciar o cumprimento de regulamenta es t cnicas c Processo de certifica o A concess o da licen a para o uso da
237. lcan ados com bastante sucesso conseguindo se agora trabalhar com a m quina de ensaio de amortecedores de forma simples guardando se os valores dos ensaios dados escolhidos e resultados obtendo os gr ficos de forma autom tica e ainda calibrar a c lula de carga Refer ncias 1 V Pereira O guia pr tico do Visual C 2005 Express 1 Edi o Centro Atl ntico Lisboa Portugal 2006 2 F Duarte M quina para ensaio de amortecedores Universidade da Beira Interior Covilh Portugal 2007 3 P D Gaspar A Esp rito Santo H Santos B Ribeiro Manual de Microcontroladores MSP430 Universidade da Beira Interior Covilh Portugal 2006 4 F Pereira Microcontroladores MSP430 Te rica e Pr tica 1 Edi o Editora rica S o Paulo Brasil 2005 173 Cap tulo 6 174 Cap tulo Certifica o da M quina Para se proceder certifica o da m quina de ensaio de amortecedores esta deve respeitar algumas normas as quais devem ser identificadas e estudadas as suas exig ncias Com base nestas feito um estudo das altera es a realizar na m quina de modo a ficar pronta para o processo de certifica o Como a m quina realiza medi es de for as necess rio ainda realizar a calibra o do aparelho respons vel por essas medi es Cap tulo 7 7 1 Introdu o Certifica o da M quina Um dos objectivos deste trabalho consiste na cer
238. lop and improve a machine for rehearsal of shock absorbers and suspensions in way to obtain their characteristic curves To start the work it begins by analyzing the operation of the shock absorbers and suspensions in way to know the behavior of these to know what to measure and how to measure with the machine to project The improve of the machine starts with an approach to the forces evolved and with the details that can be improved in the mechanic project dimensioning all the necessary components It s done a study of the noise and electromagnetic disturbances in electromechanic systems in order to identify the techniques to treat those Then it s done the improvements in electronic project filtering the systems applying new sensors and new instrumentation circuits It s created a human machine interface program that allows the user to do the tests with the machine in a simple way by selecting the values that want to test and obtain the final results and graphs automatically It s also developed a new program to the microcontroller Then it s studied the process of certification of the machine presenting all the aspects to respect and doing a user guide also presented in this work Tests with shock absorbers and suspensions are done and presented in the end of the work in way to take the final conclusions that are explained in the final chapter identifying the strong points of this work and given the indications to futu
239. los M Momento M Bin rio M Massa da instrumenta o M Momento da biela superior provocado na base do cilindro N Velocidade de rota o p N mero de pares de p los de um motor el ctrico P Pot ncia Par For a cr tica Q Carga do condensador r Raio R Resist ncia R For a num apoio Ri Dist ncia entre o centro de exc ntrico e o centro da cabe a da biela inferior R2 Dist ncia entre o centro de exc ntrico e o centro do p da biela inferior R Dist ncia entre os eixos da biela inferior S Escorregamento t Espessura T Tempo v Velocidade linear do amortecedor V Tens o xX Eixo x y Eixo y Z Imped ncia ndices Inferiores ap Apoio arr Arranque AI Apoio Inferior da suspens o AS Apoio Superior da suspens o BB Biela Inferior BC Biela Superior BS Barra Superior BV Barra Vertical cil Cilindro CCarga C lula de carga esm Esmagamento Exc Exc ntrico ext Externo in Entrada int Interno XX N m N m N m rpm N F V mm 9 N mm mm mm mm s mm s V 9 max min mot nom out Susp red M ximo M nimo Motor Nominal Sa da Suspens o Redutor Simbologia Grega PDS 2 GS 0 e Ss a ngulo For a Electromotriz Induzida Fluxo magn tico Comprimento de onda Rendimento ngulo ngulo da biela inferior em rela o ao exc ntrico ngulo da biela inferior em rela o biela superior Tens o normal Tens o de cor
240. lula de carga com o amplificador de instrumenta o deve ser o ponto de maior aten o no que respeita a filtros na placa electr nica pois este o aparelho que realiza as principais medi es da m quina devendo ser o ru do existente no seu sinal reduzido a um m nimo poss vel Assim e com base na mat ria estudada no cap tulo anterior na parte referente aplica o de filtros em amplificadores de instrumenta o deve se colocar um filtro activo em cada uma das entradas deste amplificador e outro sa da devidamente dimensionados para a frequ ncia de corte pretendida Como a frequ ncia da c lula de carga nunca superior a 10 Hz considera se este o m ximo admiss vel Introduzindo um factor de seguran a de 3 considera se uma frequ ncia de corte igual a 30 Hz Assim e introduzindo filtros activos em ambas as entradas do amplificador de instrumenta o tem se que 1 1 5 2 Aae RS Para um condensador com um valor igual a 1 uF tem se uma resist ncia igual a 53 kQ 127 Cap tulo 5 Na sa da definindo uma frequ ncia de corte igual a 40 Hz e aplicando a mesma express o para um condensador com igual valor tem se uma resist ncia de 3 9 kQ Quanto blindagem da c lula de carga deve ser ligada como indicado na refer ncia 9 o que neste caso equivale a estar ligada ao ground da fonte de alimenta o 5 5 Altera es na Instrumenta o Como j foi visto no ponto 5 1 a plac
241. m microcontrolador e n o directamente pelo PC Analisando as fun es especiais do variador de frequ ncia da WEG verificou se que este possui um m dulo de controlo com liga o RS 232 sendo esta uma das liga es permitidas pelo microcontrolador MSP430 da Texas Instruments Verificou se que com este microcontrolador conseguia se comunicar com o variador electr nico de frequ ncia sendo no entanto este tipo de comunica o algo complexa requerendo um estudo aprofundado Todo o estudo para controlar o VEV apresentado em 1 O microcontrolador utilizado no projecto foi o MSP430 F449 STK2 da Texas Instruments visto permitir a comunica o com o variador de frequ ncia atrav s do protocolo Modbus RTU o que nem todos os microcontroladores permitem Para al m disso apresenta ainda 112 Altera es ao Projecto Electr nico outras vantagens importantes como o facto de ter um consumo energ tico bastante reduzido possuir conversores anal gico digitais incorporados o que foi bastante til para medir o sinal da for a temporizadores internos timers que s o necess rios para medir a velocidade de rota o pinos TO f cil utiliza o com programa o em C ANSI C entre outras e ainda um baixo custo Um kit de desenvolvimento para este microcontrolador apresentado na figura 5 1 2 Figura 5 1 Microcontrolador MSP430F449 STK2 da Texas Instruments Quanto aos aparelhos de medi o usados pretendia se co
242. m tamb m um disjuntor que dever ser accionado colocando se o seu interruptor para a posi o ON J o computador ligado normalmente no bot o ligar Com a parte el ctrica e electr nica ligada antes de se proceder a qualquer ensaio devem se confirmar sempre se todos os principais parafusos das liga es entre elementos mec nicos est o bem apertados entre o exc ntrico e a biela inferior entre a biela superior e o apoio inferior entre o apoio superior e a c lula de carga entre esta e a barra horizontal e a barra horizontal com as barras verticais As portas devem ser sempre devidamente fechadas antes de iniciar qualquer ensaio de modo a proteger o utilizador de qualquer eventual acidente A porta de protec o superior da m quina deve ser apertada pe a que a est fixa na barra vertical atrav s de um parafuso impedindo que a porta se abra caso algum equipamento lhe bata de forma mais violenta A porta de protec o inferior trancada com uma chave que garante que esta tamb m n o se ir abrir mesmo com um forte impacto de algum equipamento que se possa danificar no interior da m quina O computador estar na tampa por cima da zona do motor virado para o lado direito da m quina quando vista de frente sendo este o lado onde est tamb m o disjuntor e o bot o de paragem de emerg ncia do motor el ctrico Assim o utilizador dever estar deste lado junto ao computador dispositivo de comando durante os ens
243. mais r pidos e potentes as molas come aram a causar problemas pois ao passar por um buraco a mola era comprimida e a energia acumulada produzia v rios movimentos de extens o e compress o fazendo o ve culo oscilar comprometendo a estabilidade e tornando a condu o bastante dif cil e perigosa Para resolver este problema foi criado o amortecedor O amortecedor de fric o foi o primeiro tipo produzido que controlava o movimento da mola com a ac o mec nica de um cinto Com o passar do tempo foram criados amortecedores baseados em princ pios hidr ulicos que controlavam as molas somente no movimento de extens o Neste processo evolutivo foi criado o amortecedor tubular de ac o directa apresentado na figura 1 1 1 que passou a ser o mais utilizado mantendo esse estatuto at hoje cilindro y telesc pico v lvula adicional i para o g s CHEIO CHEIO T DEG S DE LEO Figura 1 1 Amortecedor de ac o directa Os amortecedores t m como fun o controlar as oscila es da suspens o mantendo as rodas do ve culo em contacto permanente com o solo estabilizando a carro aria do ve culo proporcionando conforto seguran a estabilidade e prevenindo o desgaste excessivo dos componentes da suspens o e pneus 2 Introdu o Actualmente nos ve culos de quatro rodas os amortecedores s o elementos fundamentais das suspens es proporcionando conforto e seguran a tanto nas suspens es
244. mentadas para eliminar os perigos identificados ou reduzir os mesmos e se for caso disso uma indica o dos riscos residuais associados m quina e normas e outras especifica es t cnicas que tenham sido utilizadas acompanhadas da enumera o dos requisitos essenciais de sa de e de seguran a abrangidos por essas normas e relat rio t cnico que forne a os resultados dos ensaios efectuados pelo fabricante ou por um organismo escolhido pelo fabricante ou pelo seu mandat rio e exemplar do manual de instru es da m quina e se for caso disso exemplares da declara o CE de conformidade da m quina ou de outros produtos incorporados na m quina e exemplar da declara o CE de conformidade se for caso disso Deve tamb m apresentar se a an lise de risco e o manual do utilizador os quais s o apresentados neste trabalho complementados com as medidas de seguran a implementadas na m quina para respeitar as normas em vigor tamb m apresentadas neste cap tulo A apresenta o destes todos elementos pode ser feita directamente CERTIF ou ainda ao Instituto de Soldadura e Qualidade que tamb m tem compet ncias para emitir a declara o CE de conformidade 201 Cap tulo 7 7 5 Nota Conclusiva Neste cap tulo foi estudado todo o processo de certifica o da m quina de ensaio de amortecedores tendo sido apresentadas as normas e directivas que esta deve respeitar sendo feita uma an lise de risco com base nessa
245. mercado verifica se que o comprimento lim tem valores t picos at 25 mm e o comprimento lim2 at 45 mm lami lamz Figura 2 26 Representa o de um amortecedor identificando as zonas de liga o deste com os apoios Com base nos valores apresentados redimensionaram se os apoios superior e inferior especificamente para ensaiar amortecedores de modo a eliminar o problema dos elevados momentos no ponto de liga o do amortecedor Assim de seguida ser o apresentados e estudados os novos apoios Come ando pelo apoio superior que est representado na figura 2 27 respeitando as dimens es m ximas da zona de liga o do amortecedor o apoio tem um formato em U tendo 47 Cap tulo 2 como dimens es interiores uma largura igual a 30 mm e uma altura igual a 40 mm de modo a dar alguma folga a m nima poss vel na zona de liga o do amortecedor Aa O Figura 2 27 Representa o do novo apoio superior espec fico para ensaiar amortecedores Os furos por onde passa o veio parafuso de liga o t m um di metro de 10 mm pois este o furo universal dos amortecedores resolvendo assim um problema de compatibilidades que iria existir se o di metro dos furos variasse significativamente de amortecedor para amortecedor Estes est o feitos ao centro da parede lateral do apoio desprezando a base deste de modo a maximizar a rea da parede na zona do furo aproveitando ao m ximo a resist ncia
246. merg ncia que permitam ao utilizador interromper um ensaio em caso de algo se danificar na m quina ou no equipamento sujeito a ensaio Estes dispositivos devem provocar a paragem do processo perigoso num per odo de tempo t o reduzido quanto poss vel sem provocar riscos suplementares As medidas de protec o contra os riscos mec nicos a considerar s o as seguintes 3 e estabilidade a m quina bem como os seus elementos e equipamentos deve ser projectada e fabricada para que nas condi es de funcionamento previstas tendo eventualmente em conta as condi es climat ricas a sua estabilidade seja suficiente para permitir a sua utiliza o sem riscos de derrube de queda ou de movimentos intempestivos e risco de ruptura em servi o as diferentes partes da m quina bem como as liga es entre elas devem poder resistir s solicita es a que s o submetidas durante a utiliza o prevista pelo fabricante Os materiais utilizados devem apresentar uma resist ncia suficiente adaptada s caracter sticas do meio de utiliza o previsto pelo fabricante nomeadamente no que diz respeito aos fen menos de fadiga envelhecimento corros o e abras o No manual de instru es devem se indicar os tipos e a frequ ncia das opera es de manuten o necess rias por raz es de seguran a e as pe as cuja substitui o necess ria por desgaste bem como os crit rios dessa substitui o e riscos devidos s quedas e projec
247. modo a n o sobrecarregar o operador A m quina deve ostentar as seguintes indica es m nimas 3 nome e endere o do fabricante marca o CE designa o do modelo n mero de s rie ano de fabrico Esta deve ainda conter todas as indica es indispens veis sua seguran a de utiliza o como a frequ ncia m xima de funcionamento por exemplo O manual de instru es deve indicar no m nimo as seguintes indica es 3 a repeti o das indica es previstas para a marca o com excep o do n mero de s rie acrescidas de indica es que permitam facilitar a manuten o condi es previstas de utiliza o posto de trabalho a ocupar pelo operador indica es para que a coloca o em servi o a utiliza o a movimenta o a instala o a montagem e desmontagem a regula o e a manuten o possam ser efectuadas sem risco instru es de aprendizagem eventualmente se necess rio as caracter sticas dos equipamentos que podem ser montados na m quina O manual deve tamb m alertar para as contra indica es da utiliza o da m quina Este deve ser elaborado numa das l nguas comunit rias sendo obrigat rio acompanhar cada m quina na l ngua oficial do pa s onde esta colocada em funcionamento 183 Cap tulo 7 Deve incluir os desenhos e esquemas necess rios para a entrada em servi o a conserva o inspec o e verifica o do bom funcionamento e ainda da repar
248. mpo pr ximo onde a imped ncia de onda depende por um lado da natureza da fonte e por outro lado da dist ncia d No campo pr ximo quando o campo H predominante a imped ncia de onda inferior a Zo Este o caso de uma fonte com uma fraca imped ncia onde a influ ncia da corrente que a percorre tem um efeito dominante O modelo da fonte de radia o com um campo H predominante a antena central formada por uma ou v rias espiras condutoras Em fun o da dist ncia d a uma dada for a a imped ncia de onda para o caso deste modelo 21d 3 22 ETANG Ou sabendo que Z gua ei PETS oro Zw 21uofd 7 9 x 1076 f Hz dim em 9 No campo pr ximo quando o campo E predominante a imped ncia de onda superior a Zo Este o caso em que a fonte tem uma grande imped ncia e a corrente fraca O modelo de uma fonte destas a antena filar que emite por radia o uma onda cuja imped ncia no campo pr ximo a uma dist ncia d tem para o modelo A 3 23 Ay Sd Sendo aaria a W 2reofd f Hz d m Em fun o da natureza exacta do circuito que emite radia o real a imped ncia de onda no campo pr ximo tem um valor interm dio entre estes m ximo correspondente antena filar e m nimo correspondente ao caso normal 3 3 3 3 Atenua o por reflex o Ao utilizar a linha de transmiss o como modelo para o estudo da propaga o os fen menos de reflex o surgem como resultado de uma desada
249. n ibba Fei E In fmax fmin fnax E fmin 2 Ha Se o ganho G do amplificador for constante na banda de frequ ncias de fmin a fmax tens o eficaz do ru do Vpo sa da do amplificador Voo G Voi 3 48 Ti ATi e r 4 em fa Ota atr i C lbe A l gt E Y 4 AAAA Va VVV r R Figura 3 15 Esquema equivalente do ru do de uma montagem com amplificador de instrumenta o 1 3 5 Nota Conclusiva Neste cap tulo foram estudados os v rios tipos de perturba es que afectam os circuitos electr nicos bem como as perturba es e ru dos existentes nestes circuitos Ap s este estudo verifica se que no projecto da m quina para ensaio de amortecedores n o foi contemplada a exist ncia de ru do pelo que os valores resultantes das medi es tinham naturalmente uma forte componente de ru do associada Agora conhecendo os v rios tipos de perturba es que afectam os circuitos e componentes utilizados pretendem se estudar e introduzir todas as t cnicas e filtros necess rios nos v rios componentes el ctricos e electr nicos de modo a minimizar os efeitos das perturba es maximizando assim a precis o e exactid o das medidas e performances de todos os elementos 86 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos constituintes da m quina O estudo dos filtros t cnicas e m todos de minimiza o do ru do ser realizado no cap tulo seguinte Refe
250. n o utiliza o de mola na suspens o Assim em primeiro lugar foram feitos dois ensaios para o curso acima indicado com velocidades de rota o m dias e elevadas um sem encoder e outro com a utiliza o deste aparelho para medir a posi o do exc ntrico Os dados destes dois ensaios est o apresentados na figura 8 7 Pode se verificar que se come a por ensaiar uma velocidade reduzida e se aumenta progressivamente a velocidade de ensaio at atingir os 190 rpm o que deve ser sempre feito no caso de se pretender ensaiar velocidades elevadas de modo a n o danificar a m quina principalmente o motor el ctrico 208 Ensaios e Verifica o do Funcionamento EE Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar O Amortecedor teste proSul Suspens o Velocidades rpm 170 N mero de Voltas 15 N mero de Velocidades 6 Figura 8 7 Dados do quinto e sexto ensaios com uma suspens o Quanto aos resultados obtidos na figura 8 8 s o apresentados os gr ficos finais para o ensaio realizado sem utilizar o encoder na medi o da posi o do exc ntrico e na figura 8 9 s o apresentados os gr ficos do ensaio realizado com a utiliza o deste aparelho EE Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo x Po
251. nando se os componentes necess rios feito um estudo do ru do e perturba es electromagn ticas em sistemas electromec nicos identificando se as t cnicas e modos de tratamento destes de modo a filtr los da electr nica e dos sinais adquiridos pelos componentes da m quina de ensaio de amortecedores Seguem se as altera es ao projecto electr nico introduzindo se filtros novos sensores e novos circuitos de instrumenta o criado um programa de interface utilizador m quina que permita ao utilizador realizar os ensaios de forma simples seleccionando os dados que pretende ensaiar e obter os gr ficos finais de forma autom tica tamb m desenvolvido um novo programa para o microcontrolador Estuda se depois o processo de certifica o da m quina abordando se todos os aspectos a respeitar inclusive a realiza o de um manual do utilizador que apresentado neste trabalho S o feitos ensaios de amortecedores e suspens es com a m quina desenvolvida permitindo tirar conclus es do trabalho realizado as quais s o apresentadas de seguida para terminar o trabalho identificando se os pontos fortes alcan ados e dando se indica es acerca dos trabalhos futuros Palavras chave M quina de ensaio de amortecedores amortecedor ru do electr nico perturba es electromagn ticas programa de interface homem m quina MSP430 certifica o iii Abstract Abstract The main goal of this work is to deve
252. nsaiada e nas colunas s o escritos os v rios par metros apresentados na tabela 6 3 Tabela 6 3 Par metros das colunas da matriz resultadoFinal Coluna Par metro 0 N mero da velocidade 1 Velocidade rpm 2 Pr carga kg f 3 Tempo de uma rota o 4 363 For a 1 360 kg f 364 For a m nima kg f 365 For a m xima kg f 366 725 Velocidade linear 1 360 mm s 726 1085 Posi o linear 1 360 mm Ser o assim calculados pelo programa 360 valores de for a posi o linear e velocidade linear correspondendo aos 360 valores medidos pelo MSP para o ensaio de uma velocidade sendo o m todo para realizar o c lculo apresentado mais frente 150 Programa de Interface Utilizador M quina Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo x Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a kg f Eixo Y For a kg f A ds Cancelar Ensaio Pr carga 0 For a M xima 0 Curso 40 For a M nima 0 Novo Ensaio Figura 6 5 Janela de gr ficos antes de preenchida Os gr ficos que se pretendem apresentar s o for a posi o e for a velocidade pelo que se definir tr s vectores para cada velocidade a partir da matriz com os resultados e o vector yy correspondente for a que ir ter os valores da matriz resultadoFinal entre a
253. nte 140 kg f para a mesma velocidade mas com um curso de 70 mm De seguida ensaiou se o amortecedor com o mesmo curso para velocidades de rota o mais elevadas entre 50 e 150 rpm estando os resultados apresentados na figura 8 20 Pode se verificar nesta que novamente a for a aumentou com o aumento do curso e que as curvas t m um formato diferente nas altas velocidades sendo o comportamento do amortecedor bastante diferente nestas E precisamente para analisar este comportamento que a m quina de ensaio de amortecedores serve pois com base nestes gr ficos conseguem se analisar as varia es das curvas ap s serem efectuadas altera es nos equipamentos Comparando se os gr ficos obtidos com os gr ficos standard dos equipamentos fornecidos pelos fabricantes verifica se que as curvas seguem o mesmo andamento comprovando se que o objectivo principal da m quina que fornecer as curvas caracter sticas dos amortecedores e suspens es foi alcan ado com todo o sucesso 217 Cap tulo 8 EB Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Eixo x Posi o mm Eixo Y For a kg f 50 rpm Pr carga lo kg f For a M xima 3 523809 ka f 70lrpm 110frpm Curso 70 mm For a M nima 180 9524 ka f 130fpm Gr fico For a Velocidade Eixo x Velocidade mm s Eixo Y For a kg f 150 rpm Dlrpm E E EEN
254. nte a 00 Tamb m no microcontrolador esse valor ir servir para marcar o final do ensaio pois quando o n mero de velocidades ensaiadas for igual ao valor deste par metro ser dada a indica o que ap s o ensaio dessa velocidade enviada a ordem de paragem ao motor e consequentemente o ensaio terminado Depois devem se preencher os campos das velocidades a ensaiar escolhendo se os valores pretendidos em rpm sendo disponibilizadas para escolha velocidades desde 40 a 230 rpm com intervalos de 10 rpm entre elas perfazendo um total de 20 op es Estes valores ser o colocados entre as posi es 5 e 14 do pacotePC com valores entre O para o caso da velocidade ser igual a 0 nos campos n o dispon veis e 20 para a velocidade mais elevada correspondente a 240 rpm O primeiro valor do pacotePC definido somente quando se pressiona o bot o OK que s permite enviar os dados ap s todos os campos estarem devidamente preenchidos Caso se confirme o envio de dados colocado o valor 01 nesta posi o do pacote Ainda antes do envio dos dados ser definido o byte da ltima posi o do pacotePC que consiste num XOR de todos os bytes do pacote servindo assim como um byte de confirma o a usar pelo microcontrolador para confirmar que todos os bytes enviados pelo PC foram recebidos Curso v mm Ed N mero de Velocida Figura 6 3 Selec o do curso de ensaio 147 Cap tulo 6 E De re
255. nte de alimenta o para al m de fornecer a tens o desejada em DC j tem o filtro desejado embutido possui uma alta efici ncia e um baixo valor de ripple pelo que cumpre todos os objectivos desejados 124 Altera es ao Projecto Electr nico Figura 5 13 Representa o da fonte de alimenta o seleccionada 5 4 Tratamento do Ru do Aplica o de Filtros Ap s realizado o tratamento do ru do nas duas principais fontes de perturba es que s o o VEV e a fonte de alimenta o do circuito electr nico resta abordar o tratamento de ru do a realizar sobre os componentes electr nicos na placa de circuito impresso onde est o todos os circuitos da instrumenta o da m quina e ainda referir alguns conselhos para os fios a utilizar e liga es da blindagem destes Come ando pelo primeiro n vel da instrumenta o referente s fontes de alimenta o introduzidas na placa para fornecer diferentes n veis de tens o aos v rios integrados sensores e aparelhos de medida a maior parte do ru do e perturba es foram j eliminados com a introdu o de uma fonte de alimenta o principal devidamente filtrada Contudo h ainda aspectos que se podem melhorar nestas fontes nomeadamente nos amplificadores operacionais que as constituem Figura 5 14 Condensadores que ligam os pinos do OP07 a ground minimizando o ru do 125 Cap tulo 5 Nestes amplificadores normalmente deixam se os pinos 1 5 e 8
256. ntes e n o comut veis o que permite a transmiss o bidireccional e evita confus es nas liga es dos cabos Para realizar a transfer ncia de dados entre o PC e o MSP foi ent o escolhido um dispositivo da FTDI Chip o EVAL232 que um conversor USB RS232 Este m dulo constitu do por uma porta RS232 um chip FT232R um chip SP213EHCA e uma porta USB A grande vantagem de usar este circuito que o chip FT232R da FTDI Chip j tem todo o protocolo USB carregado n o sendo necess rio instal lo no microcontrolador sendo somente necess rio instalar as suas drivers disponibilizadas gratuitamente em 11 O EVAL232 completo apresentado na figura 5 26 11 As principais vantagens da utiliza o desta solu o s o e um nico chip controla transfer ncias tanto USB como s rie e a UART suporta 7 e 8 bits de dados e tem 1 ou 2 stop bits podendo se seleccionar a paridade desejada e taxa de transfer ncia de dados entre 300 e 1 Mbps para RS232 e compat vel com USB 1 1 e 2 0 e baixa tens o de alimenta o entre 3 3 e 5 25 V alimentado pelo PC e tem integrada uma mem ria EEPROM externa opcional podendo ser programada via USB e modos de transfer ncia USB Bulk e Isoss ncrono 137 Cap tulo 5 Figura 5 26 EVAL232 da FTDI Chip Finalmente pode se verificar na figura 5 27 a liga o do MSP com o EVAL232 e deste ltimo com um cabo USB pronto a ligar ao PC Figura 5 27
257. nto a m quina pronta a ser entregue e um profissional da rea dos amortecedores que com a pr tica ir certamente fornecer informa es acerca do que poder futuramente ser acrescentado Ap s conclu do o trabalho verifica se tamb m que a m quina desenvolvida est apta a ir para o mercado nomeadamente para o aux lio prepara o e desenvolvimento de amortecedores Para que possa ser comercializada ter primeiro de ser feita uma calibra o c lula de carga por uma entidade reconhecida e ser feita a certifica o do equipamento Contudo como esse processo foi estudado neste trabalho e feitas todas as altera es necess rias sua certifica o agora simples realizar este processo estando j tudo pronto para tal 222 Anexo A Manual do Utilizador Anexo A 1 Introdu o Ap s sentida a necessidade de um equipamento que permitisse facilmente testar suspens es e amortecedores que fosse o mais universal poss vel e que permitisse realizar ensaios a v rios cursos e v rias velocidades foi desenvolvida a presente m quina Esta m quina tem a finalidade de ensaiar amortecedores e suspens es tendo sido projectada para permitir o ensaio da maioria destes equipamentos de uma forma o mais universal poss vel Pode ser utilizada tanto para preparar estes equipamentos para a competi o como para verificar simplesmente as performances de equipamentos utilizados em ve culos de circula o rodovi ria normal
258. ntre A e Cy e negativos entre Cy e B enquanto o momento flector aumenta linearmente entre A e Cy de zero at Fy max les 4 em x Ips 2 Entre Cy e By o momento flector diminui linearmente desde este valor at zero As representa es destes diagramas s o apresentada nas figuras 2 20 d e 2 20 e Figura 2 20d Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio diagrama do esfor o transverso M F ymax X lyeio 4 Figura 2 20e Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio diagrama do momento flector an lise para caso simplesmente apoiado Conclui se assim que devido ao esfor o ser aplicado num s ponto o esfor o transverso constante entre as sec es onde est o aplicadas as cargas enquanto que o momento flector varia linearmente entre essas mesmas sec es Isto claro no caso de se considerar o a barra simplesmente apoiada o que na pr tica n o se verifica na totalidade Analisando de seguida o caso de esta estar biencastrada considere se a figura 2 21 a A an lise feita agora considerando um corte no centro passando a ter se neste caso uma for a como representado na figura 2 21 b 42 Altera es ao Projecto Mec nico Iveio lyeio 2 2 Figura 2 21a Veio parafuso de liga o do amortecedor ao apoio caso biencastrado Analisando as for as e momentos representados na figura 2 21 b igualando 0 0 tem se que F max 2 lgs 2 z M lgs 2 aij 2 29 2 E I EI E
259. ntrico e de modo a respeitar as normas de seguran a de um equipamento industrial dois novos sensores ser o acrescentados um a colocar numa porta de seguran a que feche o acesso zona do exc ntrico e da biela e outro a colocar numa protec o a colocar na zona do amortecedor Ambos os sensores s o de presen a e somente quando ambos assinalarem que as portas est o fechadas ou seja estiverem condu o pois s o NO normalmente abertos que o programa pode correr Estes ser o ligados ao TLP521 j abordado Uma representa o da liga o entre os sensores e o MSP apresentada na figura 5 20 33V Resl 330 Oten l 330 Ohm Figura 5 20 Liga o dos sensores de posi o com o MSP atrav s do TLP521 131 Cap tulo 5 Novamente prevendo a possibilidade de se querer futuramente ligar mais algum sensor na m quina ser contemplado mais uma liga o ao TLP521 e deste para o MSP e ainda duas liga es do MSP ao TLP521 e deste para headers podendo servir por exemplo para acender luzes de emerg ncia Assim tem se um total de 3 headers de quatro liga es uma para os sensores das portas uma para o sensor do exc ntrico e para outro sensor que se pretenda futuramente aplicar e uma para duas sa das e tr s TLP521 com dois circuitos cada um Cumprindo as indica es da folha de dados do TLP521 em rela o s correntes que devem circular nos LED s e nos fototransistores foram
260. ntrolar a for a realizada no amortecedor a posi o do veio do amortecedor ou da suspens o a velocidade de rota o do exc ntrico e a velocidade linear do veio do amortecedor para tra ar o gr fico For a Velocidade velocidade esta que tanto pode ser linear do veio do amortecedor em mm s como rotacional do exc ntrico em rpm e For a Posi o posi o do veio do amortecedor em mm desde o curso m nimo at ao curso m ximo Ent o o primeiro dispositivo abordado no projecto foi um sensor de for a que dever ser do tipo quantitativo e n o qualitativo que s mede n veis de for a O sensor mais adequado para realizar as referidas medi es da for a a c lula de carga O princ pio de funcionamento das c lulas de carga baseia se na varia o da resist ncia hmica de um sensor denominado extens metro strain gauge quando submetido a uma deforma o Utilizam se normalmente em c lulas de carga quatro extens metros ligados entre si segundo uma ponte de Wheatstone e o desequil brio da mesma em virtude da deforma o dos extens metros proporcional for a que a provoca atrav s da medi o deste desequil brio que se obt m o valor da for a aplicada A selec o foi feita com base na capacidade nominal da c lula sensibilidade precis o formato sinal transmitido facilidade de controlo desse sinal e claro do seu pre o Assim a c lula de carga seleccionada da marca VISHAY modelo
261. o Tabela 7 2 Calibra o inicial da c lula de carga trac o Peso kg For a N Tens o V 0 0 1 40 50 500 1 33 100 1000 1 26 150 1500 1 19 200 2000 1 12 250 2500 1 05 300 3000 0 98 350 3500 0 91 400 4000 0 84 450 4500 0 77 500 5000 0 70 550 5500 0 63 600 6000 0 56 650 6500 0 49 700 7000 0 42 750 7500 0 35 800 8000 0 28 850 8500 0 21 900 9000 0 14 950 9500 0 07 1000 10000 0 00 Verifica se que as varia es da tens o por cada incremento de 50 kg s o de 0 07 V concluindo se assim que por cada quilo de varia o h uma varia o de 1 4 mV sa da do INA114 ou seja entrada do microcontrolador Assim para calcular a for a aplica se a express o Tens o 1 4 7 1 For a 0 0014 x 10 N Sabe se contudo que ao assumir esta varia o linear est se a considerar um erro nas medi es pois n o se est a calibrar adequadamente a c lula de carga como no ponto seguinte ser abordado Estas considera es foram tidas somente devido n o exist ncia de pesos conhecidos da ordem de grandeza desejada que permitissem acrescentar uma coluna a 196 Certifica o da M quina cada tabela com os valores reais medidos os quais serviriam para calibrar com maior exactid o a c lula de carga Contudo como se assumiram estes valores o erro sempre o mesmo em to
262. o a constitui o do pacotePC apresentada na tabela 6 1 148 Tabela 6 1 Constitui o do pacotePC Programa de Interface Utilizador M quina Posi o Descri o Valores pacotePC 0 Ac o a realizar 01a05 pacotePC 1 Equipamento a ensaiar 01 ou 02 pacotePC 2 N mero de voltas por velocidade 01a07 pacotePC 3 N mero de velocidades e ensaiar 01a10 pacotePC 4 Valor da primeira velocidade 01a20 pacotePC 5 Valor da segunda velocidade 00 a 20 pacotePC 6 Valor da terceira velocidade 00 a 20 pacotePC 7 Valor da quarta velocidade 00 a 20 pacotePC 8 Valor da quinta velocidade 00 a 20 pacotePC 9 Valor da sexta velocidade 00 a 20 pacotePC 10 Valor da s tima velocidade 00 a 20 pacotePC 11 Valor da oitava velocidade 00 a 20 pacotePC 12 Valor da nona velocidade 00 a 20 pacotePC 13 Valor da d cima velocidade 00 a 20 pacotePC 14 Checksum 00 a 256 Em rela o ao primeiro byte do pacote de dados a enviar s ainda foi referido que ser igual a 1 quando se confirma o envio de dados Para este e outros valores apresentado na tabela 6 2 o significado de cada um Tabela 6 2 Significado do primeiro byte do pacotePC Byte Ac o 01 Inicio de ensaio 02 Cancelar ensaio 03 Inicio de calibra o 6 2 2 Envio de dados Por quest es de clareza e seguran a lan ada uma mensagem ao utilizador ap s pressionar o bot o OK se pre
263. o introduzindo novamente os dados de ensaio no programa computacional 243 Anexo A Para trocar o equipamento de ensaio deve se considerar um ensaio novo desde o in cio como atr s explicado 5 7 Interpreta o de resultados Os resultados que a m quina fornece s o os gr ficos for a velocidade e for a posi o estando gr fico a for a apresentada em kg f a posi o em mm e a velocidade em mm s Cada final possui tantas curvas quantas velocidades tenham sido ensaiadas tendo cada curva uma cor diferente Analisando os gr ficos obtidos pode se verificar no gr fico for a posi o a varia o da for a em cada ponto do amortecedor A for a exercida no amortecedor pelo apoio inferior que tem um movimento linear contudo este movimento deriva de um movimento rotacional do exc ntrico pelo que a for a n o aplicada de uma forma linear desde o ponto morto inferior at ao ponto morto superior h um aumento desde o ponto morto inferior at meio curso na fase da compress o do amortecedor e uma diminui o entre o meio curso e o ponto morto superior O mesmo acontece na trac o do amortecedor em que h um aumento da for a entre o ponto morto superior e o meio curso e uma diminui o entre este ponto e o ponto morto inferior Tudo isto pode ser verificado no gr fico for a posi o quantificando este os valores da for a em cada ponto do veio do amortecedor no gr fico for a veloc
264. o longo dos condutores comuns fonte e ao circuito trata se de um acoplamento galv nico e radia o a partir da fonte para o espa o envolvente onde se inclui o circuito afectado o acoplamento electromagn tico No caso de uma liga o electromagn tica o que acontece uma onda electromagn tica que emitida pelo dispositivo perturbador e recebida pelo circuito perturbado que provoca o aparecimento de correntes e tens es parasitas Uma onda electromagn tica definida pela associa o de um campo el ctrico E e um campo magn tico H que se propagam As amplitudes de E e H dependem da natureza da fonte e das correntes e tens es do circuito electr nico Os campos variam no tempo a uma frequ ncia f dos fen menos el ctricos na fonte e variam no espa o em fun o da raz o d onde d a dist ncia at fonte e o comprimento com c f sendo c 3x10 m s 3 1 3 Espectros de frequ ncias A natureza dos fen menos el ctricos que est o na origem das perturba es e em particular a sua velocidade de varia o determina uma das caracter sticas mais importantes que o espectro de frequ ncias O conhecimento deste espectro fundamental devido aos meios de protec o a aplicar dependerem dele 55 Cap tulo 3 3 1 3 1 Tipos de espectros Dividam se do ponto de vista do seu espectro as tens es ou correntes perturbadoras em dois grupos e as perturba es de espectro estreito e as pertu
265. o o bloco central unido de uma forma r gida base onde apoia o redutor como apresentado na figura 2 3 23 Cap tulo 2 Apoio Redutor Apoio Redutor a b Figura 2 2 Esquemas das hip teses da estrutura a projectar a apoio do redutor na base b apoio do redutor ligado ao bloco central Figura 2 3 Esquema da estrutura a projectar seleccionado 24 Altera es ao Projecto Mec nico A suspens o dever ser apoiada em dois apoios um em cima e outro em baixo que dever o suport la de maneiras diferentes na parte superior visto esta ser cil ndrica o apoio dever agarrar a capa da suspens o unindo esta com uma barra horizontal no cimo da estrutura que fixa a suspens o n o permitindo o movimento desta na parte inferior da suspens o como passa um veio o apoio dever servir para aperto desse veio unindo a suspens o com a biela superior ou seja este o que vai suportar a parte m vel da suspens o Para este apoio inferior dever se ter em aten o o facto de haver uma dist ncia entre o eixo da suspens o e o eixo do seu furo onde passa o veio que a liga roda Assim numa primeira abordagem aos apoios considera se o formato apresentado na figura 2 4 a b Figura 2 4 Formato dos apoios da suspens o e amortecedor a apoio superior b apoio inferior Estes apoios foram dimensionados de modo a permitir a fixa o tanto de uma suspens o como de um amortecedor
266. o permite priori a realiza o de filtros de qualquer ordem k Na figura 4 11 s o representadas diversas estruturas utilizadas para a realiza o de c lulas passa baixo de segunda ordem A fun o de transfer ncia ou ganho G p de uma c lula passa baixo de segunda ordem tem uma express o geral da forma Go Go 4 9 A p py 1 p G p Sendo Go o ganho est tico wg a pulsa o de capta o e Q o coeficiente de qualidade sendo estes determinados pelas resist ncias e condensadores utilizados A estabilidade das suas 103 Cap tulo 4 om caracter sticas exige a utiliza o de componentes em que as derivas t rmicas em particular sejam m nimas resist ncias em pel cula met lica condensadores em pol mero diel ctrico Figura 4 11 Estruturas de filtros activos passa baixo a de contra reac o simples b de contra reac o m ltipla c de amplificador de ganho controlado Sallen Key d de estado vari vel e de comando num rico 104 Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico As caracter sticas de uma c lula passa baixo em particular a pulsa o de capta o wg podem em princ pio ser alteradas pela comuta o de resist ncias ou condensadores mas o n mero de componentes a comutar torna se especialmente importante medida que a ordem do filtro aumenta A pulsa o de capta o pode ent o ser seleccionada numericamente por uma palavra bin ria N de n bits permitindo a escolha d
267. o se sobre este e ser assim definido o curso a ensaiar Tamb m este valor ir ser inclu do no nome do ensaio a guardar Selecciona se o n mero de voltas de cada velocidade ou seja o n mero de voltas que se pretende que tenha cada uma das velocidades posteriormente escolhidas sendo sempre na ltima volta feita a medi o dos valores da for a O processo de selec o do n mero de voltas id ntico ao anterior Deve se referir aqui que quanto mais voltas tiver cada velocidade mais tempo demora o ensaio pelo que mais ir aquecer o leo do amortecedor ou suspens o a testar Escolhe se depois o n mero de velocidades que se pretende testar de 1 a 10 do mesmo modo como foram introduzidos os itens anteriores no programa Assim devem se seleccionar de seguida as velocidades de rota o do exc ntrico que se pretendem ensaiar da primeira at ltima seleccionada O programa ir anular as velocidades para al m do n mero de velocidades desejado Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar i Amortecedor exemplo O Suspens o Velocidades rpm 60 N mero de Voltas 20 N mero de Velocidades Limpar Figura XIII Exemplo da janela inicial do programa preenchida 240 Manual do Utilizador Quando todos os campos estiverem preenchidos o bot o OK ficar dispon vel e permite dar in cio ao ensaio Quando se
268. o tempo a haste ao ser retirada para fora do tubo cria um espa o que deve ser preenchido pelo leo existente na c mara reservat ria Este leo admitido atrav s da v lvula de admiss o para dentro do tubo de press o A medida de resist ncia que o amortecedor deve fornecer ao Introdu o sistema no movimento de extens o determinada pela regula o da v lvula de trac o da seguinte forma 1 Os movimentos lentos s o controlados pela passagem de leo por furos feitos na sede da v lvula no pist o Figura 1 4 Furos na sede da v lvula no pist o do amortecedor 4 2 A resist ncia aos movimentos mais r pidos ou de velocidades m dias regulada pela press o e grau de deflex o das anilhas da v lvula de trac o ou extens o 3 O controlo para os movimentos amplos obtido pela restri o da passagem de leo no pist o Na figura 1 5 pode se verificar a deflex o das anilhas ou v lvula quando um amortecedor sofre um movimento de extens o Figura 1 5 Movimento de extens o de um amortecedor deflex o das anilhas 4 Cap tulo 1 2 Movimentos de compress o quando o amortecedor comprimido o leo da c mara de compress o deve ser for ado para a c mara de trac o por outra s rie de passagens ap s abrir a v lvula do pist o Figura 1 6 Movimento de compress o de um
269. ograma de interface utilizador m quina apresentado na figura 6 1 Selec o dos dados do ensaio e cria o do PacotePC v Envio do PacotePC Es de dados E Recep o T sim O 1 J 34ou5 lt N 9 Tratamento de dados Tratamento de dados dados rss mensagem de Fim Fim do ensaio ensaio rss aberta Obten o dos resultados Y Desenho dos gr ficos Figura 6 1 Fluxograma do programa de interface utilizador m quina De seguida ser apresentado e explicado todo o programa como funciona e como foi desenvolvido de modo a que no final do cap tulo se consiga compreender os v rios passos do seu desenvolvimento 144 Programa de Interface Utilizador M quina 6 2 1 Selec o de dados A primeira parte do programa consiste em seleccionar os dados do ensaio que se pretende realizar usando se para tal uma janela form com v rios campos um para inserir o nome do ensaio um para seleccionar o tipo de equipamento outro para definir o curso de ensaio outro para definir o n mero de voltas em cada velocidade outro para definir o n mero de velocidades do ensaio e finalmente os v rios campos para escolher as velocidades do ensaio Somente quando todos os campos estiverem preenchidos ser poss vel envi los para o microcontrolador dando in cio ao ensaio Ao abrir o programa a janela que ir aparecer ao utilizador apresentada na figura 6 2 Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual
270. om modo comum de instrumenta o Nos dispositivos de medida que utilizam os sensores resistivos o condicionador associado frequentemente uma ponte de Wheatstone alimentada por uma tens o cont nua E ligada massa M da instrumenta o O sinal de medida neste caso sobreposto por uma tens o de modo comum de instrumenta o que igual a E 2 quando as quatro resist ncias est o em equil brio O sensor est distante do ponto de liga o com a instrumenta o e est isolado da massa local M qual est ligado pela imped ncia de isolamento Zis que somada diferen a de potencial da massa vy entre M e Mi 93 Cap tulo 4 Ponte de Wheatstone Montagem com quatro resist ncias vari veis Esta montagem utilizada em particular nos sensores de for a e de press o tal como as c lulas de carga assim que no caso de um sensor de press o as resist ncias vari veis extens metros s o coladas sobre um diafragma em que as deforma es s o proporcionais press o a medir iguais mas de sinais opostos aos pontos onde s o implantadas duas resist ncias vari veis situadas em dois ramos junto da montagem montagem push pull Os extens metros s o isolados do diafragma sendo a imped ncia de isolamento o condensador de isolamento Cis entre o diafragma e a instrumenta o qual est ligada a ponte h uma diferen a de potencial da massa vy figura 4 4 Para dar continuidade simetria da monta
271. ome do Ensaio Equipamento a ensaiar Amortecedor O Suspens o teste pro mi3 Velocidades rpm E N mero de Voltas 15 N mero de Velocidades 6 Figura 8 16 Dados do terceiro ensaio com um amortecedor Os resultados deste ensaio est o apresentados na figura 8 17 Pode se verificar que com o aumento da velocidade de rota o as for as aumentam bem como o formato dos gr ficos principalmente do gr fico for a posi o Esta varia o deve se altera o do comportamento do amortecedor a altas velocidades devido v lvula ou pilha de anilhas deste 215 Cap tulo 8 nm EE Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo X Posi o mm Eixo x Velocidade mm s Eixo Y For a ka f Eixo Y For a ka f 50 rpm 150 rpm E Cancelar Ensaio Pr carga j kg f For a M xima 8 661417 kg t gofpm 170frpm 110frpm Olrpm g Curso 50 mm For a M nima 1401 575 kg f Novo Ensaio 130 rpm Olrpm Figura 8 17 Resultados do terceiro ensaio com um amortecedor curso 50 mm sem encoder De modo a analisar o comportamento do amortecedor ensaiado com um curso diferente foi seleccionado um curso de 70 mm e feitos dois ensaios um com velocidades de rota o mais reduzidas e outro com velocidades de rota o mais elevadas EE Shock Dynamometer Ficheiro Gr
272. omerciais Cliente Fornecedor Das v rias normas de seguran a existentes as que se aplicam directamente m quina de ensaio de amortecedores s o as Directivas M quinas e EMC a primeira diz respeito a todas as regras de seguran a que uma m quina deve respeitar para poder ser certificada e colocada no mercado e a segunda refere se compatibilidade electromagn tica que se aplica ao variador electr nico de velocidade usado devendo este respeitar as disposi es estabelecidas por essa directiva De seguida ser o abordadas ambas as directivas feita a an lise de risco segundo a Directiva M quinas e apresentadas as altera es feitas m quina de modo a respeitar as directivas acima referidas 7 2 1 Directiva M quinas A Directiva 98 37 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 22 de Junho de 1998 1 aplic vel s m quinas e estabelece as exig ncias essenciais de seguran a e de sa de que lhes dizem respeito e que devem respeitar definidas no anexo I da mesma Esta conhecida como Directiva M quinas Contudo entrou em vigor em Junho de 2008 e ser obrigat ria a partir de 29 de Dezembro de 2009 a Directiva 2006 42 CE de 17 de Maio 3 que vem revogar a Directiva 98 37 CE De referir desde j que esta directiva aplica se m quina de ensaio de amortecedores a partir do momento em que se pretender introduzir esta no mercado pois como citado na al nea h do ponto 2 do artigo 1 esta n o se aplic
273. omunidade O fabricante da m quina ou o seu mandat rio conservar o o original da declara o de conformidade CE por um per odo de pelo menos dez anos a contar da ltima data de fabrico da m quina No Anexo III estabelecido que a marca o CE de conformidade constitu da pelas iniciais CE de acordo com o seguinte grafismo apresentado na figura 7 1 Figura 7 1 Imagem da marca o CE No caso de redu o ou de amplia o da marca o CE devem ser respeitadas as propor es resultantes do grafismo acima inserido Os diferentes elementos da marca o CE devem ter sensivelmente a mesma dimens o vertical que n o pode ser inferior a 5 mil metros Em rela o s m quinas de pequena dimens o pode prescindir se desta dimens o m nima A 184 Certifica o da M quina marca o CE deve ser aposta na proximidade imediata do nome do fabricante ou do seu mandat rio segundo a mesma t cnica O Anexo IV refere todo um conjunto de m quinas e componentes de seguran a que devem respeitar crit rios espec ficos para a marca o CE A m quina de ensaio de amortecedores n o faz parte desse conjunto pelo que o processo de certifica o feito segundo o modelo a seguir referido para as m quinas que n o constam neste anexo No Anexo VII apresentado o processo t cnico para as m quinas no caso destas n o serem englobadas no anexo IV descrito o procedimento segundo o qual dever se
274. onto mais elevado desta Assim deve ser usado um escadote que seja o mais est vel poss vel de modo a minimizar os riscos de queda do utilizador 7 2 4 Altera es a realizar De modo a cumprir as duas directivas atr s abordadas e de acordo com a an lise de risco realizada ser o abordadas de seguida as v rias altera es realizadas m quina tanto a n vel mec nico el ctrico electr nico e de programa o Come ando pelas altera es a n vel mec nico visando garantir a seguran a do utilizador devem ser colocadas protec es na m quina A principal zona a proteger a zona onde s o ensaiados os amortecedores ou seja entre a barra superior onde ligada a c lula de carga e o cilindro por onde passa o veio que liga a biela inferior ao apoio inferior A protec o a colocar deve permitir a substitui o do equipamento de ensaio ou alterar a posi o deste entre ensaios e proteger permanentemente o utilizador Assim devem ser colocadas duas protec es uma para a parte de tr s da m quina onde est o PC e de onde o utilizador realiza o controlo que fixa e outra na parte da frente onde se realizam as altera es entre ensaios que m vel Estas s o apresentadas na figura 7 2 189 Cap tulo 7 Figura 7 2 M quina com protec es inferiores e superiores a vista de tr s b vista de frente Como se pode verificar da figura 7 2 a protec o da parte da frente da m quina funciona
275. or bem como as fontes de alimenta o para todos os equipamentos electr nicos Apresentou se tamb m o projecto da placa de circuito impresso com todos os blocos de instrumenta o necess rios sendo esta respons vel por alimentar os aparelhos e acondicionar todos os sinais anal gicos e digitais para entrar no microcontrolador Come ando pelo variador electr nico de velocidade VEV o qual como o pr prio nome indica tem como fun o controlar electronicamente a velocidade do motor atrav s do controlo da frequ ncia a que este ir rodar a sua selec o est directamente relacionada com a selec o do motor el ctrico pois ap s dimensionado o motor o seu fabricante WEG indica qual o variador de frequ ncia a usar Somente se pode escolher qual o tipo de controlo a usar que pode ser de v rios tipos sendo o mais simples o HMI Human Machine Interface em que o utilizador escolhe num display a frequ ncia pretendida para o motor Contudo este m todo de controlo n o o mais apropriado pois pretende se que o utilizador da m quina controle os ensaios somente a partir do computador simplesmente escrevendo os valores das velocidades a que pretende que o motor rode Assim teve de se optar por outro tipo de controlo usando se uma liga o para comunica o s rie RS 232 com o PC sendo este um dispositivo opcional disponibilizado pela WEG No entanto como j foi referido pretende se que todo o sistema seja controlado por u
276. or n o ir arrancar por qualquer motivo Depois de devidamente desmontada a biela tiram se os rolamentos usados tendo cuidado para n o estragar os furos da biela onde estes est o inseridos e colocam se os novos rolamentos 248 Manual do Utilizador Com os novos rolamentos montados na biela inferior deve se primeiro ligar esta biela superior veio introduzir o veio de liga o entre ambas e s depois ligar a biela inferior ao exc ntrico atrav s da devida pe a de liga o 7 3 Substitui o dos rolamentos do cilindro O cilindro tem dois rolamentos lineares de esferas no seu interior da marca SFERAX modelo 4060 com as dimens es 60x72 A substitui o destes rolamentos deve ser feita de dois em dois anos ou sempre que estes apresentem ind cios de estar a ficar estragados como fazer ru do excessivo ou apresentarem folga Para a sua substitui o deve se sempre come ar por tirar ambas as bielas para fora da m quina Antes de realizar tal opera o deve sempre pressionar o bot o de paragem de emerg ncia de modo a garantir que o motor n o ir arrancar por qualquer motivo Depois de devidamente desmontadas as bielas deve se remover a parte superior do cilindro que permite depois tirar todo o cilindro para fora da m quina J com este parte devem tirar se com o m ximo cuidado os rolamentos usados para n o estragar o furo do cilindro onde estes est o inseridos e colocam se os novos rolamentos A
277. os residuais associados m quina e pelas normas e outras especifica es t cnicas que tenham sido utilizadas acompanhadas da enumera o dos requisitos essenciais de sa de e de seguran a abrangidos por essas normas e por qualquer relat rio t cnico que forne a os resultados dos ensaios efectuados pelo fabricante ou por um organismo escolhido pelo fabricante ou pelo seu mandat rio e por um exemplar do manual de instru es da m quina e se for caso disso por exemplares da declara o CE de conformidade da m quina ou de outros produtos incorporados na m quina e por um exemplar da declara o CE de conformidade se for caso disso b No caso de fabrico em s rie as disposi es internas que ser o aplicadas para manter a conformidade das m quinas com as disposi es da presente directiva O fabricante deve 185 Cap tulo 7 efectuar as pesquisas e os ensaios necess rios dos componentes acess rios ou de toda a m quina a fim de determinar se esta pelo modo como foi concebida e fabricada pode ser montada e entrar em servi o em seguran a Os relat rios e resultados pertinentes ser o inclu dos no processo t cnico O processo t cnico atr s referido dever estar disposi o das autoridades competentes dos Estados Membros durante um per odo de pelo menos dez anos a contar da data de fabrico da m quina ou da ltima unidade produzida em caso de fabrico em s rie A documenta o atr s abordada pode n
278. otor que transmitida pelo sistema mec nico imposta ao amortecedor atrav s deste veio Assim torna se necess rio avaliar as for as e momentos que est o envolvidas no veio A for a ser transmitida ao amortecedor no ponto de contacto com este ou seja no centro do veio tanto no apoio superior como no apoio inferior Na pr tica este veio tem somente uma extremidade roscada atrav s da qual ser apertado ao apoio ficando a outra extremidade somente apoiada Assim para determinar as for as envolvidas numa primeira abordagem considera se o veio como sendo uma barra simplesmente apoiada como representado na figura 2 19 39 Cap tulo 2 Iveio lyeio 2 2 Figura 2 19 Veio parafuso de uni o do amortecedor ao apoio caso simplesmente apoiado Os pontos A e B representam os pontos onde o veio est ligado ao apoio e o ponto Cy representa o ponto onde a for a aplicada no amortecedor considerando se a for a m xima Ent o em primeiro lugar determinam se as reac es nos apoios a partir do diagrama de corpo livre da barra completa sendo a intensidade em cada reac o igual a metade da for a m xima aplicada no centro figura 2 20 a Ivei lvei vsio z veio 3 Figura 2 20a Veio parafuso de uni o do amortecedor ao apoio diagrama de corpo livre Em seguida corta se a viga num ponto D entre A e Cy e desenha se o diagrama de corpo livre DCL de ADs e D B como indicado na figura 2 20 b
279. p s feita a substitui o volta a colocar se o cilindro no respectivo local apertar bem a tampa superior deste introduzir novamente as bielas e garantir que tudo ficou bem montado 7 4 Substitui o do leo do redutor O leo do redutor tamb m deve ser substitu do num intervalo de dois em dois anos sendo o leo recomendado pelo fabricante da marca SHELL do tipo Tivela Oil S 150 A quantidade a introduzir de 4 litros Para realizar a substitui o do leo deve se em primeiro lugar pressionar o bot o de paragem de emerg ncia da m quina de modo a garantir que esta n o entra em funcionamento durante a opera o de mudan a de leo Depois tiram se as tampas laterais da m quina e do lado esquerdo do redutor visto da parte de tr s da m quina encontra se o buj o de remo o do leo na parte inferior do redutor Desaperta se este buj o e retira se todo o leo para um recipiente de leo usado Deve deixar se escorrer o leo durante uma hora de modo a sair a m xima quantidade Depois de tirado o leo usado volta a introduzir se o buj o de sa da de leo aperta se bem tira se o buj o de entrada de leo que est no cimo do redutor e introduz se a quantidade de leo recomendada pelo fabricante ou seja 4 litros com um funil adequado 249 Anexo A Quando tiver sido inserido o leo aperta se o buj o de entrada de leo colocam se as tampas laterais e desactiva se o bot o de paragem de emerg nci
280. para contar o in cio e final de cada volta O sensor escolhido para esta opera o foi do tipo magn tico indutivo que alimentado por uma determinada tens o e que funciona tipo um interruptor enquanto n o detecta a presen a de um man est aberto ou seja retorna O V e quando detecta a presen a do referido material fecha devolvendo um valor de tens o correspondendo sua tens o de alimenta o Este foi colocado numa posi o fixa e detecta o man que estar colocado na posi o zero do exc ntrico que o ponto morto inferior BDC analisado no cap tulo 1 Com estes dois aparelhos conseguem se determinar todas as posi es do exc ntrico desde 0 a 360 e o encoder seleccionado permite ao microcontrolador calcular a velocidade de rota o do exc ntrico estando assim definido o m todo de medi o de grande parte dos par metros necess rios a medir Quanto instrumenta o esta visa ligar todos os aparelhos at aqui abordados ao microcontrolador Cada aparelho funciona com uma determinada tens o de alimenta o bem como os circuitos integrados que ir o tratar os sinais destes pelo que se fizeram fontes de alimenta o na pr pria placa de circuito impresso final de modo a que somente com uma fonte de alimenta o se obtivessem tens es e correntes que alimentam todos os equipamentos incluindo o microcontrolador Todos os circuitos de liga o dos aparelhos com o microcontrolador respeitam o
281. para o motor e feito o reset do sistema Ent o o fluxograma que representa o funcionamento do programa de controlo de dados apresentado nas figuras 6 12 e 6 13 para a defini o da ac o e o ensaio propriamente dito respectivamente 6 3 3 Descri o do programa desenvolvido Como j foi atr s referido o programa ir trabalhar com pacotes de dados um de leitura proveniente do PC pacote PC onde est o indicados a ac o a realizar 1 2 ou 3 para inicio de ensaio calibra o ou fim de ensaio o tipo de equipamento a ensaiar 1 ou 2 para amortecedor ou suspens o n mero de voltas de cada velocidade nvolta n mero de velocidades a ensaiar numero velocidades os n meros correspondentes s frequ ncias a enviar ao VEV e ainda um valor de checksum outro pacote de escrita que ser enviado para o PC pacote micro que ser constitu do por um vector com a indica o do significado do pacote apresentado na tabela 6 4 do n mero de velocidades a ensaiar de 1 a 10 a 167 Cap tulo 6 velocidade a que o pacote se refere de 1 a 10 informa o se foi usado ou n o encoder e se foi usado um ADC externo ou n o para medir a for a um valor de pr carga uma for a o tempo medido entre o in cio e o final de uma volta seguindo se 360 valores de for a medidos a cada grau do exc ntrico durante uma volta completa mais o byte de checksum o terceiro e ltimo pacote referente aos dados a enviar
282. para realizar esta opera o s o um amplificador de isolamento um dispositivo de liga o optoelectr nico e um condensador volante 4 1 4 1 Utiliza o de um amplificador diferencial A montagem com um amplificador de instrumenta o representada na figura 4 7 a Supondo que as vias de entrada est o em equil brio Ri R R eZn DR a tb c Figura 4 7 Amplificador de instrumenta o a montagem de base b blindagem ligada massa M da fonte de sinal c utiliza o da protec o do amplificador no caso de uma tens o de modo comum de instrumenta o Tem se Va Vm Viz e s Vy Vaji Viz Va es Vmoi Viz Vi 2 Vm 97 Cap tulo 4 vo Ga es mi vu na condi o que vy lt 10 V G4 e T s o respectivamente o ganho diferencial e a taxa de rejei o do amplificador Protec o de oposi o aos campos parasitas A protec o contra os campos magn ticos obtida pela tor o dos fios de liga o A protec o contra os campos el ctricos e electromagn ticos realizada pela blindagem da fonte e dos fios de liga o estando as blindagens ligadas somente massa da fonte de sinal de modo a evitar toda a diferen a de potencial devido a vy entre a blindagem e os fios de liga o figura 4 7 b Enquanto o sinal da fonte for sobreposto por uma tens o de modo comum V nc s em rela o a M figura 4 7 c destacado ligar a blindagem dos cabos sa da da protec o
283. parar a execu o do programa fragmentos de c digo code Snippets s o fragmentos de c digo reutiliz veis que aumentam a produtividade e reduzem o n mero de erros do programa pois mostram a forma recomendada de realizar tarefas listagem de erros e avisos s o lan ados alertas com os erros de programa o medida que o c digo vai sendo escrito permitindo ao programador corrigir esses erros na hora coment rios XML permite a adi o de coment rios no c digo em formato XML que podem ser facilmente extra dos e convertidos em documenta o renomear permite alterar o nome dos identificadores utilizados no c digo como por exemplo vari veis m todos e propriedades modelos de itens novos s o disponibilizados alguns modelos de itens de modo a que possa ser mais produtivo o desenvolvimento de aplica es controlos novos s o disponibilizados muitos controlos atrav s dos quais ser o constru das aplica es com uma interface gr fica rica e profissional estando estes agrupados numa Toolbox Smart Tags uma grande parte dos controlos inclui uma pequena imagem que permite o acesso r pido s ac es mais comuns sobre esse controlo integra o com o SQL server permite criar bases de dados e tabelas inserir dados e consultar esses dados sem ser necess rio sair do ambiente de desenvolvimento Verifica se assim que com esta aplica o est o reunidas as condi es para criar um ambiente
284. pens es de motas de todo o terreno que apresentam dimens es maiores que as restantes Uma representa o de uma suspens o como a atr s referida apresentada na figura 2 1 Nesta podem se observar as 3 principais zonas externas de uma suspens o a capa da suspens o 1 que a parte que fixa esta estrutura da mota e cujas dimens es variam d1 entre 450 e 600 mm e d5 entre 35 e 60 mm a bainha da suspens o 2 que a parte m vel desta subindo e descendo consoante as for as e solicita es aplicadas na suspens o e o seu comprimento varia normalmente entre 100 e 300 mm e a liga o da suspens o com a roda dianteira 3 que mede no m ximo d3 100 mm tendo um furo por onde passa um eixo que liga a suspens o roda a uma dist ncia do eixo central da suspens o entre d6 O e 50 mm Calculando obt m se que a altura m xima para uma suspens o deste tipo ronda os 1000 mm ou seja um metro Com base nestas medidas foram dimensionados os apoios superior e inferior para a suspens o bem como as barras verticais que est o apoiadas na estrutura e que t m uma altura suficiente para testar uma suspens o deste tipo 22 Altera es ao Projecto Mec nico KA Figura 2 1 Esquema de uma suspens o dianteira de uma mota de todo o terreno Numa abordagem inicial da m quina comece se por se analisar onde estar o envolvidas for as O movimento que acciona todo o sistema ir partir de um mo
285. perturba es banda passante e n o linearidade dos circuitos A influ ncia das perturba es num circuito depende da posi o do seu espectro em rela o banda passante do circuito Os circuitos de aquisi o de dados s o geralmente circuitos passa baixo onde a banda passante um filtro anti reten o Distinguem se dois casos e uma frac o do espectro da perturba o ou a sua totalidade inclu da na banda passante do circuito necess rio usar todos os meios poss veis para reduzir a perturba o antes desta atingir o circuito blindagem filtragem da alimenta o e das entradas e sa das e quando o espectro da perturba o est totalmente na banda atenuadora do circuito n o h em princ pio nenhum problema na condi o de que a atenua o da perturba o seja suficiente Contudo se a perturba o intensa e se o comportamento do circuito antes da filtragem dos elementos n o lineares d odos jun es base emissor por trans stores dos fen menos de correc o e de batimento podem induzir novas frequ ncias de ru do na banda passante do circuito Um componente n o linear pode ser modelado por uma rela o entre a sua tens o de entrada v e a sua corrente de sa da i da seguinte forma io a vi b v c v 3 4 Quando v fraca o que representa o caso para o sinal de medida o componente quase linear Por outro lado quando o sinal de medida vm Vm cos mt imposta uma per
286. posi o da matriz resultadoFinal enquanto o curso definido pela vari vel com o mesmo nome seleccionada pelo utilizador logo no primeiro form Na figura 6 7 apresentada a janela dos gr ficos durante um ensaio em que o curso ensaiado foi de 80 mm mostrando se a imagem no instante ap s terem sido ensaiadas quatro velocidades Analisando atentamente verifica se que cada uma das velocidades tem uma cor diferente mas que a mesma nos dois gr ficos podendo tamb m observar se um ponto vermelho no centro de cada um dos gr ficos resultante de todos os valores das restantes velocidades a ensaiar estarem a zero EE Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo X Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a ka f Eixo Y For a kg f r Cancelar Ensaio Pr carga 7 kg f For a M xima 95 Curso 80 mm For a M nima 210 Novo Ensaio Figura 6 7 Janela de gr ficos durante um ensaio ap s ensaiadas quatro velocidades S o disponibilizados dois bot es na janela dos gr ficos Cancelar Ensaio e Novo Ensaio O primeiro permite cancelar um ensaio enquanto este ainda est a decorrer enviando o programa um pacote de dados para o MSP pacoteMSP com o primeiro byte igual a 02 Desta forma o motor ir parar e o programa do MSP ser abortado voltando ao estado inicial de espera de um pacote d
287. pre dispon vel e pronta a ajudar naquilo que podia A eles o meu bem haja e que descansem em paz Um agradecimento final aos meus familiares e amigos que de forma directa ou indirecta me apoiaram ao longo deste projecto tanto na constru o e instala o da m quina como na motiva o para levar este trabalho at ao fim vi ndice Indice Resumo iii Abstract iv Agradecimentos v ndice vii Lista de Tabelas xi Lista de Figuras xii Lista de S mbolos xix 1 Introdu o 1 1 Enquadramento 1 1 1 Princ pio de funcionamento do amortecedor 1 1 2 Import ncia de testar o amortecedor 1 2 Constitui o e Funcionamento da M quina 1 2 1 Introdu o m quina 1 2 2 Princ pio de funcionamento da m quina de ensaio de amortecedores 1 2 3 Apresenta o da m quina de ensaio de amortecedores desenvolvida 1 2 4 Identifica o de limita es na m quina existente 1 3 Objectivos do Trabalho 1 4 Vis o Geral da Organiza o do Trabalho 2 Altera es ao Projecto Mec nico 2 1 Revis o do Projecto Mec nico 2 2 An lise de For as 2 2 1 For as a desenvolver pela m quina 2 2 2 For as realizadas sobre a estrutura 2 2 3 For as nos apoios 2 3 Altera o da Posi o do Redutor 2 4 Novos Apoios para Amortecedor O N 1 AA m e tn A 21 22 30 33 35 38 45 47 vii ndice 2 5 Nota Conclusiva 3 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos 3 1 As
288. principais aspectos que dever o ser analisados e porventura alterados no projecto da referida m quina A Directiva 98 37 CE de 22 de Junho conhecida como Directiva M quinas estabelece as regras a que deve obedecer a coloca o no mercado e a entrada em servi o das m quinas 1 Nesta s o estabelecidas as obriga es dos fabricantes nomeadamente a implementa o dos principais requisitos de seguran a previstos no anexo I desta directiva e a constitui o m nima obrigat ria de um dossier t cnico de fabrico da m quina permitindo destacar a seguran a implementada para proteger o utilizador e o equipamento Todas as indica es desta directiva permitem no final de implementadas emitir a declara o CE de conformidade e coloca o da marca o CE na m quina em estudo Foi publicada a 17 de Maio de 2006 a Directiva 2006 42 CE que revoga a Directiva 98 37 CE devendo esta nova Directiva ser de aplica o obrigat ria em Portugal a partir de 29 de Dezembro de 2009 Numa qualquer m quina caso n o sejam adoptadas as devidas medidas de seguran a sempre que o fen meno perigoso estiver presente ir ocorrer um acidente Portanto num projecto de uma m quina dever o ser estabelecidos os limites de utiliza o desta identificando se de seguida os fen menos considerados pelo projectista como perigosos que possam por em risco a seguran a do operador da mesma Ao identificar um fen meno perigoso deve se quantific
289. pta o ou seja da diferen a entre a imped ncia da onda incidente e a imped ncia caracter stica do metal da blindagem A partir da teoria das linhas estabelece se a express o de atenua o por reflex o Zw Em 3 24 TA 74 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos Onde Z representa a imped ncia da onda incidente e Zm representa a imped ncia caracter stica do metal da blindagem cujo m dulo tem a seguinte express o 3 25 Zus zef 2 8 x 1073 i 9 9 9 Sendo u o com Hy a representar a permeabilidade relativa do metal e ug 4r x 1077 MKSA o a condutibilidade do metal em S m f a frequ ncia da onda em Hz Considerando u 1 o 5 8 x 1077 S m tem se Zm 3 67 x 1077 f 9 Tendo em conta os baixos valores de Z tabela 3 1 considera se geralmente Zy gt gt Zm simplificando a express o de R fica Zw R 4 Zm Substituindo tem se 3 26 R 89 3 Zw E farf Desta express o pode concluir se que a atenua o por reflex o tanto mais importante quanto e maior for a imped ncia da onda e o metal for mais condutor e o metal n o for ferromagn tico No caso de se ter cobre Z R 6 83 x e Caso de um campo distante A imped ncia da onda constante neste caso Zw 377 Q e R 3 37x 104 r No caso de ter cobre 75 Cap tulo 3 R 2 57 x 108 e Rap 168 2 10 lg f a N A atenua o por refl
290. pulsos do exc ntrico mas sim alguns pulsos do exc ntrico misturados com alguns pulsos do sistema de adapta o do encoder 207 Cap tulo 8 nm Assim em vez de se adquirir um novo encoder e ao passar se a emular este aparelho conseguiu se obter resultados mais ver dicos e que est o de acordo com a realidade podendo estes ser analisados na figura 8 6 EB Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo X Posi o mm Eixo x Velocidade mm s Eixo Y For a kg f Eixo Y For a kg f EO rpm 170 rpm Cancelar Ensaio Pr carga 3 For a M xima 4 83871 kg f Sofrpm 190trpm 20frpr Olrpm Curso 70 For a M nima 19 35484 lka f Novo Ensaio Olrpm Figura 8 6 Resultados do quarto ensaio com uma suspens o curso 70 mm sem encoder Assim verifica se desde j que se conseguem obter melhores resultados com a solu o adoptada para emular o encoder do que com a utiliza o deste aparelho aplicado em paralelo com o exc ntrico De seguida foi realizado um novo ensaio com a suspens o tendo sido testado um curso de 170 mm de modo a verificar o comportamento da suspens o num curso de ensaio mais elevado Novamente foram feitos quatro ensaios dois a baixas velocidades e dois a velocidades mais elevadas e novamente foi testada a utiliza o ou n o utiliza o de encoder e a utiliza o ou
291. qu ncias e enviar para o VEV logo das velocidades do motor e ainda um checksum este pacote chama se pacote pc e um buffer de dados enviados pelo PC quando a UARTI do MSP recebe um pacote de dados analisado em primeiro lugar o primeiro byte desse pacote se este for igual a 1 o programa ir correr a rotina ensaio realizando normalmente o ensaio se for igual a 3 o programa segue para a rotina calibracao onde ser feita a calibra o da c lula de carga e se for iguala 2 o programa corre a rotina reset do sistema que termina o ensaio e faz inicializa todas as vari veis se o primeiro byte do pacote igual a 1 o programa corre a rotina ensaio que apresenta como primeira condi o para continuar que as portas estejam fechadas verificado novamente o estado das portas pinos 1 6 e 1 7 Se alguma estiver aberta devolvido um pacote de dados para o PC com o primeiro byte a dar essa indica o como apresentado na tabela 5 4 caso as portas estejam fechadas o programa l o segundo byte do pacote de dados recebido se este for 1 o equipamento a ensaiar um amortecedor pelo que o pino 1 1 deve ser colocado a n vel baixo se for 2 coloca se o pino a n vel alto para o ganho do INA114 ser adequado a uma suspens o Nesta fase como se est a iniciar um ensaio o primeiro byte do pacote de dados a enviar do MSP430 para o PC denominado pacote micro igualado a 1 Em fun o do estado dos pinos 6 2 e 6 3 s o tamb m
292. r as realizadas pelos equipamentos ser diferente Esse ganho ser definido posteriormente pelo MSP ap s an lise do segundo byte do pacote recebido sendo essa defini o abordada mais frente No campo do curso de ensaio deve se seleccionar o curso que se vai ensaiar mas este servir somente para a cria o dos gr ficos ou seja n o entra no pacote de dados a enviar para o MSP Est o dispon veis todos os cursos que a m quina permite ensaiar devendo assim o utilizador seleccionar aquele que ir ser testado de 40 a 180 mm No campo relativo ao n mero de voltas dever ser seleccionada uma das op es dispon veis de voltas por velocidade 10 15 20 25 30 40 ou 50 O valor seleccionado ser 146 Programa de Interface Utilizador M quina guardado como uma string txtNvolta e convertido depois para um inteiro int que ser colocado na terceira posi o do pacotePC com valores de Ol a 07 correspondente s velocidades de 10 a 50 respectivamente Quanto ao n mero de velocidades seleccionado no campo com o mesmo nome e pode ser de 1 a 10 Este ir ser colocado na quarta posi o do pacotePC tamb m com um valor de 1 a 10 e a sua selec o ir influir noutros pontos do programa consoante o n mero seleccionado neste campo ir o ser disponibilizados os devidos campos das velocidades de 1 at ao n mero seleccionado sendo as restantes do n mero seleccionado at 10 colocadas imediatame
293. r ncias 1 G Asch Acquisition de donn es Du capteur l ordinateur Dunod Paris Fran a 1999 2 H W Ott Noise Reduction Techniques in Electronic Systems 2 Edi o John Wiley amp Sons Inc Nova Iorque Estados Unidos da Am rica 1998 87 Cap tulo 3 88 Cap tulo Tratamento de Perturba es e Ru do Electr nico Estudadas as perturba es e tipos de ru do que afectam os circuitos electr nicos da m quina de ensaio de amortecedores s o estudados os m todos e t cnicas para minimizar os seus efeitos de modo a obter sinais com uma maior qualidade Cap tulo 4 4 1 Protec o dos Circuitos de Entrada contra Perturba es Os circuitos de entrada da cadeia de aquisi o s o os circuitos geralmente a n vel baixo logo muito sens veis a perturba es Estes s o constitu dos por e fontes de sinais sensores e eventualmente pontos de medida associados e suas liga es instrumenta o e est gio de entrada da instrumenta o que geralmente um amplificador O principal problema que apresentam os circuitos de entrada da cadeia est relacionado por um lado com as refer ncias de tens o das fontes de sinal sensores e condicionadores e por outro lado com o resto da instrumenta o A protec o destes circuitos est detalhadamente explicada em 1 2 e 3 sendo seguidamente apresentado o seu estudo 4 1 1 Perturba es na instrumenta o e poss veis solu es
294. r rio a probabilidade de danificar o aparelho muito elevada o que pode provocar danos inclusivamente na m quina 252 Anexo B Desenhos de conjunto Anexo B Figura XIX Projec o do disco exc ntrico 254 Desenhos de Conjunto a A Lias Figura XX Projec o da biela inferior 255 Anexo B TRUE SAN TRUE R15 50 TRUE RIS ted TRUE R20 Figura XXI Projec o da biela superior veio 256 Desenhos de Conjunto Figura XXII Projec o da pe a de liga o do exc ntrico com a biela inferior 257 Anexo B Figura XXIII Projec o da pe a de liga o das bielas inferior e superior 258 Desenhos de Conjunto TRUE R12 50 TRUE RIS g Figura XXIV Projec o da pe a de liga o da biela superior veio com o apoio inferior 259 Anexo B Figura XXV Projec o do apoio inferior da suspens o 260 Desenhos de Conjunto Figura XXVI Projec o do apoio inferior do amortecedor 261 Anexo B Figura XXVII Projec o do apoio superior da suspens o 262 Desenhos de Conjunto Figura XXVIII Projec o do apoio superior do amortecedor 263 Anexo B Figura XXIX Projec o do cilindro 264 Desenhos de Conjunto Figura XXX Projec o da barra superior
295. r elaborado um processo t cnico que dever permitir demonstrar a conformidade da m quina com os requisitos da presente directiva O processo t cnico deve abranger na medida do necess rio a esta avalia o a concep o o fabrico e o funcionamento da m quina O processo t cnico dever ser redigido numa ou em v rias das l nguas oficiais da Comunidade com excep o do manual de instru es da m quina a que se aplicam as disposi es especiais previstas no ponto 1 7 4 1 do anexo I da Directiva M quinas 3 O processo t cnico inclui os seguintes elementos a Um processo de fabrico constitu do 3 e por uma descri o geral da m quina e pelo desenho de conjunto da m quina e pelos desenhos dos circuitos de comando bem como pelas descri es e explica es pertinentes necess rias para a compreens o do funcionamento da m quina e pelos desenhos de pormenor e completos eventualmente acompanhados de notas de c lculo resultados de ensaios certificados etc que permitam verificar a conformidade da m quina com os requisitos essenciais de sa de e de seguran a e pela documenta o relativa avalia o dos riscos que dever demonstrar o procedimento seguido e incluir uma lista dos requisitos essenciais de sa de e de seguran a aplic veis m quina e a descri o das medidas de protec o implementadas para eliminar os perigos identificados ou reduzir os mesmos e se for caso disso uma indica o dos risc
296. ra o caso de se partir a biela inferior ou alguma das suas liga es Assim nos lados da m quina e na parte de tr s estas protec es podem ser fixas sua estrutura por meio de parafusos pois n o ser necess rio tir las para realizar altera es entre ensaios Contudo frequente a troca do curso de ensaio entre os v rios testes realizados com a m quina pelo que a protec o da parte da frente deve permitir tal como na parte superior ser aberta e fechada com facilidade funcionando como uma porta Esta deve tamb m ter um sensor que detecte quando est fechada e s dar ordem de arranque ao sistema quando isso se verificar Estas protec es e porta podem ser verificadas na figura 7 2 Passando s protec es el ctricas a m quina contempla desde o in cio um disjuntor para o motor el ctrico Contudo este n o considerado um dispositivo de paragem de emerg ncia devendo ser colocado um bot o adequado para realizar essas opera es assim aplicado um bot o de paragem de emerg ncia na zona mais pr xima do computador onde o utilizador dever estar durante o ensaio Este bot o deve ser para liga o trif sica suportar uma corrente de 16 A pot ncia 5 5 kW e deve ser ligado ao cabo el ctrico entre a rede de alimenta o trif sica ficha e o variador electr nico de velocidade em s rie com o disjuntor A sua coloca o na m quina apresentada na figura seguinte 191 Cap tulo 7
297. rada a cada tempoGrau correspondente a cada grau do exc ntrico sendo assim geradas 360 interrup es numa volta e em cada interrup o registado o valor do Timer B e do ADC Quanto medi o da for a o novo programa deve permitir que esta seja feita de dois modos ou usando o INA1 14 ligado ao ADC do microcontrolador pino 6 0 obtendo assim um valor hexadecimal relativo tens o medida pela c lula de carga para cada interrup o do Timer B ou atrav s do AD7705 que um ADC externo que comunica com o MSP430 pelos pinos P3 0 a P3 3 no modo SPI obtendo se assim valores j em formato digital 164 Programa de Interface Utilizador M quina Tabela 6 7 Rela o entre a velocidade de rota o e o tempo esperado para uma volta do exc ntrico N freq Hz vel rpm tempo s tempoGrau us fmin 30 2 000 5556 1l 40 1 500 4167 2 50 1 200 3333 3 60 1 000 2718 4 70 0 857 2381 5 80 0 750 2083 6 90 0 667 1852 7 100 0 600 1667 8 110 0 545 1515 9 120 0 500 1389 10 130 0 461 1282 11 140 0 428 1190 12 150 0 400 1111 13 160 0 375 1042 14 170 0 353 980 15 180 0 333 926 16 190 0 316 877 17 200 0 300 833 18 210 0 286 794 19 220 0 273 758 20 225 0 267 741 fmax 230 0 261 725 Caso se continue a medir a for a atrav s do ADC do MSP o INA114 passa a apresentar dois ganhos diferentes um ganho de 80 para medir numa gama
298. rar a estabilidade desta com a altera o da posi o do redutor s poss vel gra as a conseguir se medir a posi o do exc ntrico sem encoder e ainda melhorar e facilitar o ensaio de amortecedores com os novos apoios desenvolvidos especificamente para testar estes equipamentos A n vel electr nico conseguiu se reduzir significativamente o ru do registado anteriormente gra as a um forte estudo deste e dos m todos da sua minimiza o tendo sido implementados v rios filtros nas novas placas desenvolvidas e seleccionados novos componentes espec ficos para minimizar o ru do electr nico para al m de serem aplicadas t cnicas espec ficas para este efeito Outro grande objectivo alcan ado foi emular o encoder usando somente o sensor magn tico que conta as voltas do exc ntrico e uma programa o adequada ao efeito Verificou se que os resultados finais dos ensaios onde n o foi utilizado o encoder s o mesmo melhores que aqueles onde este usado pelo que este aparelho deixa de ser necess rio reduzindo se o custo da m quina melhorando a sua estabilidade e a qualidade dos resultados finais Foi desenvolvida uma aplica o inform tica que permite uma simples interface entre o utilizador e a m quina de ensaio de amortecedores facilitando assim a realiza o de ensaios ao utilizador que tamb m era um grande objectivo do trabalho Nesta o utilizador tem somente de escolher os dados que pretende para o ensaio clicar sobre o
299. rba es necess rio ter em considera o na escolha dos componentes do filtro os elementos perturbadores que condicionam o funcionamento nas altas fregu ncias Condensadores O esquema equivalente de um condensador comporta em particular uma indut ncia parasita L que depende da introdu o de armaduras e que t o mais importante quanto maiores forem as suas liga es Esta indut ncia de 5 a 150 nH determinada com a capacit ncia C e com a frequ ncia de resson ncia do condensador fope que igual a 1 27 LRC tamb m importante limitar os comprimentos das liga es dos condensadores de filtragem de modo a manter as propriedades dos filtros satisfat rias nas altas frequ ncias Os condensadores cruzados que s o os elementos de filtragem na passagem de linhas de entrada sa da atrav s de blindagem protectora de um aparelho s o caracterizados por uma indut ncia parasita m nima uma frequ ncia de resson ncia pr pria superior a 1 MHz Os condensadores de tr s p los comportam duas liga es para uma das armaduras Essas duas liga es fazem parte da linha a filtrar e apresentam duas vantagens a indut ncia parasita da liga o linha armadura minimizada pois h contacto directo entre a linha e a armadura e a indut ncia dessa liga o constitui com C um filtro em T melhorando a efic cia da filtragem Indut ncias O esquema equivalente de uma bobine de indut ncia mostra em paralelo uma
300. rba es de espectro alargado Perturba es de espectro estreito Estas perturba es podem ter origem em e dispositivos alimentados pelo sector produtor de perturba es a 50 Hz e suas harm nicas 100 Hz 150 Hz etc e oscilador sinusoidal e emissor de radia o ou um radar com frequ ncias de 500 kHz a 100 GHz Perturba es de espectro alargado No caso dos circuitos funcionarem em comuta o as tens es ou correntes produzidas s o os impulsos Quando estes impulsos s o peri dicos o seu espectro um espectro de linhas cujas frequ ncias s o m ltiplas da frequ ncia f dos impulsos e cujas amplitudes resultam do desenvolvimento em s rie de Fourier Seja a t a equa o temporal dos impulsos Se por uma escolha apropriada da origem dos tempos a t for uma fun o par pode se escrever a t ay a1 cos wt a cos2wt a cosnwt 3 1 Onde 1 T 2 2 T 2 do a t dt a Jj a t cosnwt dt w 2f T 2 Tlrp Se por uma escolha conveniente da origem dos tempos a t for uma fun o mpar tem se a t a sinwt a sin 2wt ap sinnwt 3 2 Onde T 2 an f a t sinnwt dt w 21f T T 2 56 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos Quando os impulsos n o s o peri dicos o seu espectro um espectro cont nuo dado pela transformada de Fourier i di ai 3 3 a t A w el da Onde 00 l A w a t e tdt 3 1 3 2 Espectro de
301. rcuito t o importante como os campos el ctricos e ou magn ticos que se desenvolvem na sua fonte Assim consideram se como potenciais fontes de perturba es e os circuitos de pot ncia que s o a base das tens es e ou das correntes vari veis importantes e os circuitos de comuta o onde se produzem as varia es bruscas de correntes e de tens es 54 An lise de Perturba es e Ru do em Sistemas Electromec nicos Num mesmo circuito pode acontecer que haja um circuito de pot ncia e um circuito de comuta o aumentando os riscos de aparecimento de perturba es Os circuitos de pot ncia englobam e as linhas de transporte de energia e as aparelhagens el ctricas que s o constitu das por transformadores motores geradores emissores de radia o etc Os circuitos de comuta o s o caracterizados pelas fases alternadas de bloqueio e condu o de alguns dos seus componentes circuitos num ricos osciladores de relaxa o circuitos de rel s etc As fontes de perturba es anteriormente indicadas tanto se podem encontrar em equipamentos industriais como em equipamentos dom sticos De referir que em ambos os casos h dois fen menos naturais suscept veis de gerar as perturba es a descarga electrost tica e a trovoada 3 1 2 Modos de transfer ncia A transfer ncia da perturba o do dispositivo fonte para o circuito que ir afectar acontece do seguinte modo e condu o da perturba o a
302. re work Keywords Shock Dynamometer shock absorber electronic noise electromagnetic disturbances human machine interface program MSP430 certification Agradecimentos Agradecimentos A realiza o com xito do presente trabalho apenas foi poss vel gra as ao empenho e apoio demonstrado por diversos professores colegas e amigos aos quais me gratifica testemunhar o meu reconhecimento Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao meu orientador Engenheiro Ant nio Esp rito Santo por todos os conhecimentos transmitidos ao longo do trabalho fundamentais para a realiza o deste com sucesso e agrade o sobretudo pelo apoio encorajamento e amizade mostrada ao longo do tempo sem os quais teria sido bastante dif cil concluir todo o trabalho realizado da forma como conclu Ao Professor Paulo Fael agrade o bastante a motiva o inicial para realizar este trabalho ainda como projecto final de curso da minha licenciatura o interesse pelo mesmo as ideias e conselhos transmitidos no seu decorrer e claro o aux lio no dimensionamento de todo o projecto mec nico Apesar de neste trabalho j n o ter tido uma interven o t o grande continua a ser uma pessoa a quem agrade o bastante por toda a contribui o dada Ao Professor Francisco Br jo presidente do Departamento de Engenharia Electromec nica DEM UBN deixo tamb m um agradecimento pela disponibiliza o do laborat rio de Energ tica e M quinas T rmicas onde t
303. rem facilmente acess veis e que tornem a pr pria placa o mais simples poss vel reduzindo ao m ximo o n mero de pistas e vias A placa desenvolvida est apresentada na figura 5 4 Dn us Em D ps D n ml el e P E W lA i k E yJ D E toz o 3 e A HZ ol oz Ho 3 o oCo 7 000o AA F Jo tos te gt 0 Fez ef 107 E w TEM E a DO 9 HO E Ho ne i e e o o Conversor es e TEM em F g D ze er o g o ener 4 oC TO DN 6 FREE mn Ds DIcdi HO Ho o Figura 5 4 Placa de circuito impresso vista de cima Pretende se agora em primeiro lugar aplicar todos os filtros necess rios redu o do ru do a come ar pelo VEV que a maior fonte de ru do existente na m quina desenvolvida passando pela fonte de alimenta o at chegar placa electr nica englobando todos os Cap tulo 5 sensores e aparelhos de medida Para a aplica o dos referidos filtros ser tido em conta o estudo apresentado no cap tulo anterior Depois pretendem se realizar altera es no projecto electr nico ao n vel da instrumenta o alterando tamb m a parte de componentes electr nicos prevendo a introdu o de novos sensores Para terminar ser apresentada uma nova liga o do MSP ao PC alterando a liga o s rie existente por uma liga o USB visto ser este o tipo de comunica o mais utilizado actualmen
304. resist ncia sem que isso resulte numa altera o do sinal figura 3 4 a A perturba o em modo diferencial provocada pelo desequil brio das imped ncias das linhas pode ser reduzida por um filtro RC inserido entre as duas linhas de sinal na entrada do amplificador figura 3 4 b Figura 3 4 Filtragem na entrada de um amplificador de instrumenta o a filtragem de modo comum b filtragem de modo diferencial 1 63 Cap tulo 3 Filtragem das linhas da rede de distribui o A rede de distribui o de energia el ctrica em sistemas monof sicos possui tr s linhas uma fase o neutro e a terra Essas linhas s o o suporte de propaga o de perturba es de espectro muito estendido podendo passar os 100 MHz e que s o produzidas em particular pelos equipamentos ligados rede Essas perturba es podem aparecer e em modo comum quando a mesma diferen a de potencial perturbadora aplicada por um lado entre a fase e a terra e por outro lado entre o neutro e a terra e em modo diferencial quando a diferen a de potencial devido perturba o aplicada entre a fase e o neutro A redu o destas perturba es efectua se atrav s de c lulas de filtragem inseridas entre os condutores e elas sujeitos e fase eterra neutro e terra para o modo comum figura 3 5 a e fase e neutro para o modo diferencial figura 3 5 b fase w as i ds ii fase U neutro Si e si PO sy E e neutro a M e
305. riscos el ctricos s o as seguintes 3 e riscos devidos energia el ctrica se a m quina for alimentada com energia el ctrica deve ser projectada fabricada e equipada de modo a prevenir ou permitir prevenir todos os riscos de origem el ctrica A regulamenta o espec fica em vigor acerca do material el ctrico destinado a ser utilizado dentro de certos limites de tens o deve aplicar se s m quinas por ela abrangidas e riscos devidos electricidade est tica a m quina deve ser projectada e fabricada para evitar ou restringir o aparecimento de cargas electrost ticas que possam ser perigosas e ou ser equipada com meios que permitam descarreg las As medidas de protec o contra outros riscos s o as seguintes 3 e riscos devidos a erros de montagem Os erros cometidos na altura da montagem ou da remontagem de determinadas pe as que possam estar na origem de riscos devem ser tornados imposs veis pelo projecto dessas pe as ou se tal n o for poss vel por indica es que figurem sobre as pr prias pe as e ou sobre os c rteres As mesmas indica es devem figurar sobre as pe as m veis e ou sobre os seus c rteres quando for necess rio conhecer o sentido de movimento para evitar qualquer risco Eventualmente o manual de instru es deve dar informa es complementares e riscos devidos a temperaturas extremas devem ser tomadas disposi es para evitar qualquer risco de ferimentos por contacto ou dist ncia
306. ro de modo a contar se sempre desde o zero at ao valor definido Caso n o se utilize o encoder para medir o tempo e a posi o do exc ntrico definida a vari vel tempoGrau conforme a tabela 6 7 sendo esse o tempo de gera o de interrup es do Timer A na nvolta caso se utilize encoder a interrup o deste Timer gerada a cada 14 pulsos sendo medido na interrup o o valor do Timer B correspondente velocidade do exc ntrico sendo este valor guardado na oitava posi o do pacote micro Quando a vari vel conta volta igual a nvolta activada uma flag de aquisi o que recolhe os valores da for a dependendo da vari vel infoCarga ou a partir do INA114 P6 0 ou atrav s do AD7705 estes valores s o colocados no pacote a enviar para o PC pacote micro usando o ponteiro do buffer desse pacote para os colocar nas posi es desejadas incrementando o ponteiro ap s guardar cada valor Quando conta volta maior que nvolta significa que acabou o ensaio da velocidade sendo o pacote micro enviado para o PC atrav s da USARTI A vari vel conta volta reinicializada passando o ponteiro do buffer referente ao pacote de dados de entrada pacote PC a apontar para a velocidade seguinte enviando o valor desta para o VEV Quando o ponteiro do buffer do pacote de dados recebidos do PC aponta para o checksum ou quando numero velocidades maior que o n mero da velocidade que se acabou de ensaiar enviada uma or
307. rr ncia de algum erro contactar o fabricante Eng Francisco Duarte sikoduarte Igmail com Figura 6 11 Janela com informa es sobre o software e o fabricante 6 3 Altera o do Programa de controlo 6 3 1 Introdu o ao programa de controlo do MSP430 O programa de controlo destina se a controlar todos os processos e par metros dos ensaios sendo implementado no microcontrolador MSP430F449 Este foi desenvolvido usando o software IAR Embedded Workbench que um ambiente de desenvolvimento integrado Integrated Development Environment IDE permitindo o desenvolvimento e gest o completa de projectos e aplica es embebidas A linguagem utilizado foi C C e o modo de trabalhar com este software est descrito em 3 e 4 O microcontrolador deve ser programado por forma a receber os dados dos ensaios a realizar controlar estes ensaios recolhendo novos dados das medi es efectuadas pelos dispositivos electr nicos e de seguida devolver estes ao PC onde ser o tratados O programa anteriormente desenvolvido recebe um vector de dados vindo do PC o qual formado somente pelo n mero de velocidades a ensaiar n meros das frequ ncias correspondentes s velocidades que se pretendem ensaiar devidamente parametrizados e ao checksum de todos os bytes enviados Todos estes dados em valores hexadecimais Ap s o programa de controlo MSP430 receber esses dados come a por fazer o motor girar velocidade correspond
308. rtugu s cumprindo assim o exigido Dever o ser inclu dos os desenhos e esquemas necess rios para a entrada em servi o a conserva o inspec o e verifica o do bom funcionamento e ainda da repara o da m quina bem como todas as indica es teis especialmente em mat ria de seguran a Qualquer aspecto que n o seja abordado neste manual e que o utilizador tenha d vidas deve sempre contactar directamente o fabricante cujo contacto fornecido no final do manual 224 Manual do Utilizador 2 Indica es previstas para a marca o CE Para a utiliza o da marca o CE a m quina de ensaio de amortecedores deve respeitar as exig ncias da Directiva M quinas pelo que necess rio possuir os seguintes documentos os quais ser o apresentados neste manual e descri o geral da m quina e desenho de conjunto da m quina e desenhos dos circuitos de comando bem como as descri es e explica es pertinentes necess rias para a compreens o do funcionamento da m quina e desenhos de pormenor e completos eventualmente acompanhados de notas de c lculo resultados de ensaios certificados etc que permitam verificar a conformidade da m quina com os requisitos essenciais de sa de e de seguran a e documenta o relativa avalia o dos riscos que dever demonstrar o procedimento seguido e incluir uma lista dos requisitos essenciais de sa de e de seguran a aplic veis m quina e a descri o da
309. rturba es galv nicas onde a f e m induzida sendo proporcional superf cie do circuito assim proporcional a b Este ltimo resultado obtido a Tb tb partir da express o de A v lido desde que b lt lt e sin ER 3 3 3 Blindagem Electromagn tica Uma blindagem electromagn tica um preenchimento met lico que separa a fonte de radia o electromagn tica perturbadora do circuito a proteger No estudo das perturba es em regime quase estacion rio mostra se e que uma blindagem ferromagn tica permite direccionar os campos magn ticos perturbadores para fora dos volumes a proteger e que uma blindagem condutora procura uma protec o eficaz que se oponha aos campos el ctricos perturbadores Estes resultados derivam das leis da magnetost tica e da electrost tica eles n o podem contudo a priori ser aplicados ao espectro de frequ ncias das perturba es Somente tendo em conta o aspecto ondulat rio dos fen menos permite uma vis o geral da efici ncia de uma blindagem 3 3 3 1 Interac o onda electromagn tica blindagem A blindagem divide o espa o em tr s regi es figura 3 10 e regi o 1 onde se encontra a fonte de radia o electromagn tica e regi o 2 correspondente ao volume met lico da blindagem e regi o 3 correspondente ao volume interior da blindagem onde est situado o circuito a proteger 71 Cap tulo 3 onda incidente onda transmitida Z N pela blindagem
310. ru do do amplificador operacional 3 4 3 4 Esquema do ru do do amplificador de instrumenta o 3 5 Nota conclusiva viii 51 53 54 54 55 55 56 57 58 59 60 60 62 63 64 66 66 67 68 68 70 71 71 13 74 77 77 77 78 78 78 79 80 81 82 83 85 86 4 Tratamento das Perturba es e Ru do Electr nico 4 1 Protec o dos Circuitos de Entrada Contra Perturba es 4 1 1 Perturba es na instrumenta o e poss veis solu es tecnol gicas 4 1 2 Fonte isolada da massa local instrumenta o ligada rede equipotencial da terra 4 1 2 1 Amplificador de entrada do tipo assim trico 4 1 2 2 Amplificador de entrada do tipo sim trica diferencial 4 1 3 Fonte ligada sua massa local Instrumenta o isolada da liga o equipotencial terra 4 1 3 1 Circuito de protec o 4 1 3 2 Blindagem 4 1 4 Fonte e instrumenta o ligadas a duas massas distintas 4 1 4 1 Utiliza o de um amplificador diferencial 4 1 4 2 Isolamento galv nico entre a fonte de sinal e a instrumenta o 4 2 Filtros 4 2 1 Tipos de filtros 4 2 1 1 Fam lias de filtros 4 2 1 2 M todos de realiza o 4 2 2 Condi es impostas e par metros do filtro 4 2 2 1 Condi o relativa banda passante 4 2 2 2 Condi o relativa banda atenuada 4 2 2 3 S ntese Caso do filtro de Butterworth 4 2 3 Rela o entre a ordem do filtro precis o e frequ ncia de amostragem 4 3 Nota Conclusiva 5 Altera es ao
311. s mas uma escolha criteriosa dos componentes e das montagens permite a sua minimiza o Em todos os casos o ru do de fundo quando presente fixa o limite final da resolu o figura 3 11 Ru do E t ou t Sinal e 4 Ru do TA LN Im e Maa Figura 3 11 Ru do de fundo a andamento da varia o do ru do de uma tens o ou de uma corrente com o tempo b ru do sobreposto a um sinal 3 4 1 Tipos de ru do O ru do de fundo que de um modo geral corresponde s flutua es de densidade dos portadores de carga e tem como origem fen menos f sicos diversos que imp em as caracter sticas espec ficas dos ru dos que estes criam 3 4 1 1 Ru do t rmico ou de Johnson Em todos os condutores h movimenta o t rmica dos electr es e das flutua es da sua densidade em torno do seu valor m dio disto resultam pequenas cont nuas e aleat rias varia es da tens o aos bornes do condutor chama se a isto ru do t rmico e est obrigatoriamente associado a todos os componentes resistivos A densidade espectral ep do ru do t rmico numa resist ncia de valor R dada pela f rmula de Johnson epr V4KTR 3 29 Onde k representa a constante de Boltzmann k 1 374 x 102 J K e T a temperatura absoluta da resist ncia Esta densidade espectral independente da frequ ncia o ru do correspondente chamado ru do branco De referir que o ru do de Johnson est associado a todas as resist n
312. s o transmitidos 10 136 Altera es ao Projecto Electr nico e full speed permite uma velocidade de 12 Mbps e low speed permite uma velocidade de 1 5 Mbps Este protocolo permite o tr fego de dados em duas direc es e downstream dados circulam do host para o perif rico e upstream dados circulam do perif rico para o host O cabo USB composto por 4 fios e uma malha para elimina o de ru dos simples Desses dois s o fios que transportam energia para alimentar dispositivos e dois para transfer ncia de dados O cabo USB usa cores padr o para os fios sendo o fio vermelho chamado de Vbus 5 V ou seja o fio positivo de fornecimento de energia e o fio de cor preta o GND 0 V sendo este o pino de liga o de terra Os outros dois fios D e D s o usados para transmiss o de dados entre o host e os perif ricos ou a hub atrav s da varia o de sinais diferindo entre eles a velocidade da transmiss o D usado para transfer ncia de dados a 12 Mbps e D a 1 5 Mbps Todos os sinais de dados circulam apenas por estes dois fios utilizando a codifica o NRZI Non Return to Zero Inverted ou seja o bit 1 codificado atrav s de uma transi o ocorrendo esta de maior tens o para menor ou tamb m o oposto da menor para a maior J o bit O codificado sem haver transi o Durante o intervalo de um bit a tens o constante Por norma as duas extremidades de um cabo USB s o difere
313. s ensaios A op o Relat rios tem a finalidade de ap s um ensaio ter terminado gerar o relat rio desse ensaio com os dados do ensaio inseridos na primeira janela nome equipamento curso n mero de voltas por velocidade n mero de velocidades e valores das velocidades os resultados obtidos valores da for a posi o e velocidade e gr ficos obtidos Seleccionando a op o Manual do Utilizador ser indicado o local onde este est guardado no computador em formato pdf para que o utilizador o possa consultar A op o Calibra o permite realizar a opera o de calibra o da c lula de carga O procedimento est descrito mais frente neste manual do utilizador 242 Manual do Utilizador Para terminar a op o Ajuda permite ao utilizador obter infirma es do software e do seu fabricante para o caso de ocorr ncia de algum problema ou para esclarecer alguma d vida relativa ao software ou pr pria m quina 5 6 Descri o de um ensaio completo Na realiza o de um ensaio devem sempre seguir se os seguintes passos 1 Confirmar que as tr s fichas est o ligadas como descrito em 4 2 De seguida ligar a fonte de alimenta o do circuito electr nico e o variador de frequ ncia atrav s dos seus disjuntores confirmar que o bot o de paragem de emerg ncia est para fora e ligar o comutador abrindo o programa de ensaio de amortecedores 2 Seleccionar o primeiro curso que se pretende ensa
314. s limites de tens o e corrente dos portos deste de modo a evitar a danifica o deste aparelho fundamental para controlar todos os processos realizados pela m quina Os blocos de instrumenta o projectados s o as liga es entre o MSP430 e o VEV feita atrav s de um MAX232 para uma porta s rie RS 232 a liga o entre o encoder e o MSP430 feita atrav s de um buffer CMOS e um divisor de tens o a liga o entre o sensor magn tico e o MSP430 somente para reduzir a corrente o m ximo poss vel e a liga o entre a c lula de carga e o MSP430 que constitu da por um andar amplificador e ainda um divisor de tens o 116 Altera es ao Projecto Electr nico de modo a criar um offset na sa da deste andar O dimensionamento de todos estes blocos apresentado em 1 bem como das v rias fontes de alimenta o O PCB final foi desenhado para ser o mais simples e reduzido poss vel tendo liga es directas ao microcontrolador de modo a usar este aparelho externamente tudo dentro da mesma caixa Nesta placa foram englobados todos os circuitos projectados na parte de instrumenta o bem como todas as fontes de alimenta o projectadas tendo um conversor DC DC que a partir de uma fonte de tens o externa converte os valores de tens o de alimenta o para os valores necess rios a todas as fontes de alimenta o feitas neste PCB Em rela o aos pinos de sa da e entrada desta placa foram posicionados de modo a esta
315. s medidas de protec o implementadas para eliminar os perigos identificados ou reduzir os mesmos e se for caso disso uma indica o dos riscos residuais associados m quina e normas e outras especifica es t cnicas que tenham sido utilizadas acompanhadas da enumera o dos requisitos essenciais de sa de e de seguran a abrangidos por essas normas E tamb m necess rio incluir uma chapa de caracter sticas com o nome do fabricante e os seus dados modelo da m quina e ano de fabrico Estes s o apresentados na figura I M quina para ensaio de amortecedores Fabricante Morada Contacto Modelo N mero de s rie Ano de Fabrico Figura I Chapa de caracter sticas da m quina de ensaio de amortecedores 225 Anexo A 3 Descri o Geral da M quina de Ensaio de Amortecedores A m quina de ensaio de amortecedores um equipamento desenvolvido para ensaiar amortecedores no geral e ainda suspens es de motas podendo ser utilizado tanto por preparadores especializados na alta competi o como por oficinas de repara o de equipamentos de utiliza o di ria Esta m quina constitu da pelos seguintes equipamentos e um computador onde se controlam os ensaios e se obt m os gr ficos finais e uma caixa electr nica onde s o ligados todos os equipamentos electr nicos e que fornece os dados dos ensaios ao computador e um motor el ctrico que fornece o movimento a todo o sistema mec
316. s normas e apresentadas as altera es a realizar de modo a respeitar as referidas normas Gra as a este estudo conseguiu se aperfei oar bastante esta m quina pois antes n o tinha sido contemplado praticamente nenhum pormenor de seguran a do operador e nesta fase a m quina garante o m ximo de condi es de seguran a poss veis tendo sido introduzidas altera es em todos os campos poss veis mec nica el ctrica electr nica e inform tica com vista a esta seguran a Sem este estudo e altera es era imposs vel pensar em certificar o equipamento e mesmo incorrecto disponibiliz lo para um operador trabalhar com ele Foi tamb m abordada a quest o da calibra o identificando organismos competentes para efectuar este processo o qual de extrema import ncia de modo a garantir que os valores apresentados nos gr ficos finais sejam o mais ver dicos poss veis apresentando valores devidamente calibrados Apresentou se no final a descri o do processo de certifica o do equipamento o que ap s todo o estudo feito ao longo do cap tulo as altera es realizadas com vista seguran a do operador e o manual do utilizador apresentado em anexo permite concluir que a certifica o da m quina est em condi es de se realizar Refer ncias 1 Directiva 1998 37 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 22 de Junho de 1998 Jornal Oficial das Comunidades Europeias 1998 Portaria 207 de 23 07 1998 2 F
317. s posi es 4 e 363 e o vector xx correspondente posi o que ir ter os valores da matriz resultadoFinal entre as posi es 726 e 1085 e o vector zz correspondente velocidade linear que ir ter os valores da matriz resultadoFinal entre as posi es 366 e 725 O programa define logo no in cio os eixos X e Y a apresentar nos gr ficos e todos os gr ficos em simult neo Como a matriz resultadoFinal inicializada a zero todos os vectores xx yy e zz 10 de cada um por velocidade s o inicializados a zero aparecendo ent o um nico ponto a vermelho em ambos os gr ficos em 0 0 Para que sejam recebidos os dados do ensaio e para que sejam tamb m tratados e colocados os resultados na matriz resultadoFinal s o criadas as fun es recepcaoDados e tratamentoDados A rotina recepcaoDados habilitada cada vez que forem recebidos dados na porta COM permitindo guardar os dados recebidos e trat los de seguida conforme o primeiro byte do pacote recebido O procedimento id ntico ao de envio ou seja em primeiro lugar aberta a porta USB ainda na fun o principal do programa depois s o lidos os bytes recebidos neste caso que est o no buffer dos dados que foram enviados para a porta USB mas a porta COM mantida aberta durante todo o programa de modo a que a fun o recepcaoDados seja 151 Cap tulo 6 habilitada cada vez que for recebido um pacote de dados nesta porta Assim a porta COM fechada
318. s riscos mec nicos a aplicar s o as seguintes estabilidade a m quina foi projectada e fabricada para que em todas as condi es de funcionamento previstas a sua estabilidade seja suficiente para evitar o seu derrube ou de algum componente desta e evitar ainda movimentos intempestivos Para tal apoiada em quatro sapatas cada uma preparada para suportar cargas at 1000 kg risco de ruptura em servi o Avaliando os riscos de ruptura de elementos mec nicos os maiores riscos adv m da ruptura da biela inferior ou de alguma das suas liga es ou rolamentos que iriam provocar que esta sa sse do seu sitio normal de funcionamento em pleno funcionamento da m quina ruptura de um dos apoios ou liga es destes com a m quina ou com o componente a ensaiar ou ruptura da barra superior onde liga a c lula de carga Todas estas partes da m quina bem como as liga es entre elas foram projectadas e fabricadas para resistir s solicita es a que s o submetidas durante a utiliza o prevista Deve contudo indicar se no manual do utilizador as opera es de manuten o a realizar por raz es de seguran a e as pe as a substituir bem como os crit rios dessas substitui es Contudo mesmo com as pe as devidamente dimensionadas devem ser colocados elementos que assegurem a protec o do utilizador caso algum dos elementos se danifique riscos devidos s quedas e projec es de objectos h que considerar o risco de quebra do
319. se o estudo relativo certifica o da m quina desenvolvida no s timo cap tulo Neste come am por se abordar as normas de seguran a de equipamentos electromec nicos para uso industrial as quais devem ser adequadas ao equipamento em quest o e abordado como se devem fazer cumprir promovendo as altera es necess rias na m quina que s o apresentadas logo de seguida S o abordados depois os requisitos de calibra o exigidos de modo a que os resultados fornecidos sejam acreditados e v lidos para qualquer tipo de utiliza o sendo apresentado o seu m todo de implementa o Deste modo estando em condi es para se avan ar para a certifica o do equipamento s o indicados os crit rios a cumprir para que esta seja poss vel e como decorre o processo de certifica o do equipamento Ap s estudada a certifica o da m quina e no seguimento das exig ncias para a certifica o da mesma feito o manual do utilizador desta que apresentado no Anexo A No final de todo o equipamento estar aperfei oado e apresentados os crit rios para a sua certifica o ser o apresentados alguns ensaios realizados com a m quina constru da com base neste trabalho e discutidos os seus resultados os quais permitem tirar conclus es tanto de todo o trabalho desenvolvido como do funcionamento dos equipamentos ensaiados 18 Introdu o Para terminar segue se uma conclus o final do trabalho e guias de orienta o para trabal
320. sem qualquer liga o visto n o se ter em conta problemas de ru do De modo a assegurar um offset nulo da tens o de sa da destes amplificadores estes pinos devem ser ligados a ground atrav s de condensadores de 10 nF como apresentado na figura 5 14 Estes condensadores servem para evitar que os pinos n o utilizados do amplificador operacional OP07 que normalmente ficam no ar ou seja sem estar ligados a nada sejam ligados directamente linha de terra ground suportando ainda alguma perturba o que possa advir desta linha Quanto aos sensores o sensor magn tico e os novos sensores a introduzir as liga es destes s o completamente alteradas de modo a evitar os problemas de ru do verificados com a utiliza o da m quina de ensaio de amortecedores No projecto inicial foi colocada somente uma resist ncia e posteriormente um condensador em paralelo com esta entre o sensor e ground para baixar a corrente Com o ru do existente no circuito electr nico verificou se que quando o sensor detectava a presen a do man a tens o que devolvia n o tinha uma forma de onda quadrada mas estava dividida em v rios picos fazendo com que em vez de ser contada uma volta do exc ntrico por vezes fossem contadas v rias voltas de uma s vez Com a introdu o do condensador conseguiu se melhorar este problema estabilizando o sinal Ap s o estudo feito no cap tulo anterior verifica se que para este tipo de problema
321. senvolvidos novos circuitos de instrumenta o com o objectivo de minimizar o ru do e perturba es existentes e ainda para permitir implementar as normas de seguran a na m quina com vista sua certifica o S o ainda introduzidas novas funcionalidades a esta para uma maior precis o dos resultados obtidos Cap tulo 5 5 1 Revis o do Projecto Electr nico O projecto electr nico apresentado em 1 realizado para a m quina de ensaio de amortecedores existente consiste em v rias etapas come ando com a selec o dos aparelhos electr nicos a usar uns para medi o de par metros outros para controlo explica o do seu funcionamento em geral e da aplica o espec fica que t m na referida m quina abordando se ainda o microcontrolador usado Os equipamentos atr s referidos ser o perif ricos de entrada e de sa da do microcontrolador pois este que controla o funcionamento de todo o sistema recebendo dados do PC para realizar os ensaios e devolvendo os valores que os aparelhos ir o medir Os programas tanto de controlo do microcontrolador como do tratamento de dados s o abordados no cap tulo seguinte pelo que neste cap tulo presta se mais aten o liga o dos aparelhos ao microcontrolador hardware o que ir servir para entender o programa de controlo de dados posteriormente descrito Foi projectada em 1 toda a instrumenta o hardware usada para ligar todos os aparelhos ao microcontrolad
322. si o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a ka f Eixo Y For a kg f 110 rpm Ofrpm Curso 170 E mm For a M nima 37 39837 kg f Novo Ensaio 140 rpm Olrpm 50 rpm 160 rpm Olrpm TEn Pr carga 4 kgf For a M xima 17 88618 kg f 80frpm 190frpm Oltpm entro Figura 8 8 Resultados do quinto ensaio com uma suspens o curso 170 mm sem encoder 209 Cap tulo 8 nm Pode se verificar da compara o dos resultados obtidos que os valores medidos est o muito pr ximos entre si mas as curvas obtidas sem a utiliza o do encoder s o mais perfeitas do que com a utiliza o deste visto que ao n o existirem os pulsos fantasma gerados pelo sistema de adapta o do encoder consegue se que os 360 pontos medidos correspondam exactamente aos 360 graus do exc ntrico sendo isso mesmo comprovado pelas curvas que come am e acabam sempre no mesmo ponto o que n o se verifica com a utiliza o do encoder EB Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Gr fico For a Velocidade Eixo X Posi o mm Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a kg f Eixo Y For a kg f 50 rpm 160 rpm Cancelar Ensaio Pr carga 3 For a M xima 16 12903 lkg f 80frpm 190frpm 110 rpm Olrpm Curso 170 For a M nima 37 09678 kg f Novo Ensaio 140 rpm Dlrpm Figura 8 9 Resultados do sexto
323. sinal ficando o projectista encarregado da explora o do sinal ligado a uma massa M A transfer ncia em paralelo dos dados num ricos sobre n bits exige n vias com um opto isolador em cada uma o CAN em s rie sa da permite essa transfer ncia numa s via utilizando um s opto isolador Os dados transmitidos s o recebidos num registo com entrada s rie e sa da paralelo Muitos outros opto isoladores s o contudo necess rios de modo a assegurar em particular a transfer ncia do sinal de rel gio e do comando de convers o 4 2 Filtros O sinal de medida suporte de informa o captada caracterizado pelo seu espectro de frequ ncias vamos definir o espectro til pela jun o de frequ ncias limitado superiormente pela frequ ncia alta f necess ria para uma transmiss o apropriada da informa o A fun o do filtro eliminar tanto quanto poss vel o conjunto de frequ ncias externas no espectro til do sinal a tratar e em particular sinais n o desejados perturba es industriais e ru do de fundo Esta fun o indispens vel para evitar o afastamento no espectro til de frequ ncias indesej veis desde que os sinais devam ser modelados O filtro normalmente do tipo passa baixo estando a sua banda passante limitada ao m nimo imposto pelo espectro til do sinal de medida 4 2 1 Tipos de filtros A fun o de transfer ncia ou ganho de um filtro passa baixo pode ser escrita na forma Ga 4 5 AEA
324. spens es o que faz com a m quina tenha um comportamento diferente Assim foi testado um amortecedor de um Quad moto de quatro rodas que apesar de n o ser dos equipamentos que realiza as for as mais elevadas j possui caracter sticas que permitem priori prever a realiza o de for as mais elevadas que uma suspens o o que neste caso suficiente para testar a efic cia da m quina no ensaio de amortecedores Para o ensaio deste equipamento foram realizadas todas as altera es necess rias desde a altera o da posi o do travess o superior ao ajuste dos apoios que n o foram ainda os projectados no cap tulo 2 deste trabalho por n o estarem prontos a tempo dos ensaios mas sim os apoios universais anteriormente desenvolvidos Foi seleccionado um curso de 50 mm para os primeiros tr s ensaios sendo realizados dois ensaios a velocidades de rota o mais reduzidas um com a utiliza o de encoder e outro sem utilizar este aparelho e um terceiro ensaio a velocidades mais elevadas sem a utiliza o de encoder para a medi o da posi o do exc ntrico A janela com os dados seleccionados para o primeiro e segundo ensaios do amortecedor apresentada na figura 8 13 Pode se verificar nesta que as velocidades ensaiadas s o baixas variando de 50 a 120 rpm com incrementos de 20 rpm entre cada velocidade EE Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Eq
325. ssar o parafuso de liga o com o amortecedor e que t m um di metro de 10 mm para as dimens es destes e da parede onde s o feitos a tens o de ced ncia igual a 15 MPa o momento flector m ximo igual a 120 N m e a tens o m xima considerando novamente um factor de concentra o de tens es igual a 3 ser igual a 240 MPa Novamente se verifica que todos estes valores est o abaixo dos valores de ced ncia do a o seleccionado pelo que toda a pe a est bem dimensionada Estudando agora o parafuso que efectua a liga o do amortecedor com o apoio superior a an lise feita tal como apresentado em 2 2 3 Para o apoio desenvolvido anteriormente o momento m ximo era igual a 360 N m considerando j o caso entre apoio simplesmente apoiado e apoio biencastrado Recalculando este momento para as novas dimens es do apoio e consequentemente do novo parafuso de liga o o valor m ximo ser igual a 135 N m ou seja quase 3 vezes inferior ao momento m ximo calculado para o parafuso do apoio anterior ann Figura 2 28 Representa o do novo apoio inferior espec fico para ensaiar amortecedores 49 Cap tulo 2 Passando ao estudo do apoio inferior para o amortecedor que est representado na figura 2 28 respeitando novamente as dimens es m ximas da zona de liga o do amortecedor o apoio tem um formato em U tendo como dimens es interiores uma largura igual a 50 mm e uma altura tamb
326. st ncia que este faz ao movimento depende fortemente das v lvulas ou pilha de anilhas usadas que normalmente diferem entre a compress o e a extens o o que faz com que a for a realizada por este varie entre estes dois tipos de movimentos Assim para uma mesma velocidade de rota o do motor ter se o diferentes valores da for a consoante o tipo de movimento a que este esteja sujeito Analisando novamente o ensaio realizado a um amortecedor apresentado no cap tulo 1 passa agora a analisar se o gr fico For a Velocidade apresentado na figura 2 11 obtido a partir desse mesmo ensaio apresentado em 3 Neste gr fico consideram se 4 rectas duas para as for as positivas medidas compress o e duas para as for as negativas medidas trac o A primeira recta a considerar tem os valores de for a entre O e 810 N eixo y e de velocidade entre O e 63 5 rpm eixo x A equa o de uma recta dada por SAAE 2 6 sendo m o declive e b o ponto inicial No caso desta primeira recta o ponto inicial zero sendo assim b 0 O declive calculado pela express o Y2 810 0 2 7 se CL 12 7559 e GUS 2250 1800 1350 900 450 For a N So 100 150 200 ado 450 900 1350 1800 2250 Velocidade rpm Figura 2 11 Gr fico For a Velocidade de um ensaio de um amortecedor 31 Cap tulo 2 Assim a equa o da primeira recta dada por y 12 7559 x
327. tado em 1 Em rela o ao controlo da posi o foram estudados v rios tipos de sensores que possibilitavam a realiza o desta medi o De todos foi seleccionado o encoder Este permite obter o ngulo de rota o usando discos com zonas que transmitem a luz e zonas que absorvem a luz Associando a estes discos sensores de presen a pticos poss vel analisando o c digo obtido dos sensores saber qual o ngulo de rota o em causa A precis o da leitura depende do n mero de sensores de presen a usados bits 114 Altera es ao Projecto Electr nico z Dos v rios tipos de encoder escolheu se o incremental Este o tipo mais simples de encoder e permite medir a posi o velocidade e sentido de rota o Neste s o emitidos dois sinais em quadratura de fase A e B com uma frequ ncia proporcional velocidade de rota o do eixo do motor Estes sinais s o ondas quadradas desfasadas de 90 de forma a que as transi es positivas 0 1 de um dos sinais ocorra sempre que o outro sinal esteja a n vel zero enquanto que o outro sinal s realiza as suas transi es positivas quando o primeiro estiver em n vel 1 A ordem de transi es de n veis ocorre em fun o do sentido de rota o Por exemplo num dos sentidos a onda A transita de O para 1 sempre que a onda B estiver em zero e do mesmo modo no outro sentido a onda B transita quando a onda A estiver em zero Para detectar o sentido de rota o basta
328. te 5 2 Tratamento do Ru do do VEV Os inversores WEG da s rie CFW 08 foram projectados considerando todos os aspectos de seguran a e de compatibilidade electromagn tica EMC Estes n o possuem nenhuma fun o intr nseca quando n o ligados com outros componentes como por exemplo um motor el ctrico Por essa raz o o VEV n o possui a marca CE para indicar a conformidade com a directiva de compatibilidade electromagn tica Assim a WEG transmite ao utilizador a responsabilidade pela compatibilidade electromagn tica de toda a instala o incluindo a implementa o dos filtros e das medidas de EMC sugeridas por si de modo ao VEV respeitar os requisitos da Directiva de Compatibilidade Electromagn tica EMC Directive 89 336 FEC conforme definido pela norma de produto EN61800 3 Adjustable Speed Electrical Power Drive Systems norma espec fica para accionamentos de velocidade vari vel Foram realizados estudos acerca das perturba es de VEV s e de modos de filtrar essas perturba es sendo usados como base deste estudo as refer ncias 3 e 4 Este estudo foi complementado com a consulta do manual 5 de onde se recolheu informa o relativa aos filtros j desenvolvidos para o VEV usado A conformidade de toda a s rie CFW 08 est baseada em testes de modelos representativos tendo a WEG desenvolvido os filtros necess rios de modo a reduzir ao m ximo o ru do emitido por este aparelho O VEV emite um ru do
329. te Velocidade angular Siglas e Abreviaturas AC ADC BDC CC DC EMC GVC LED MSP OOP PC PCB PMI PMS RMS TDC VEV Corrente Alternada Conversor Anal gico Digital Ponto Morto Inferior Corrente Cont nua Corrente Cont nua Compatibilidade Electromagn tica Gr fico de Velocidade Cont nua D odo Emissor de Luz Microcontrolador MSP430F449 da Texas Intruments Programa o Orientada a Objectos Computador Pessoal Placa de Circuito Impresso Ponto Morto Inferior Ponto Morto Superior Raiz Quadrada Ponto Morto Superior Variador Electr nico de Velocidade Lista de S mbolos xxi Cap tulo Introdu o O amortecedor um dos principais elementos para o controlo da estabilidade de um ve culo Como tal torna se imperativo conhecer o seu funcionamento de modo a poder melhorar o seu comportamento Surge assim a necessidade de conceber uma m quina que permita tra ar as curvas caracter sticas do funcionamento destes equipamentos Cap tulo 1 1 1 Enquadramento Inicialmente quanto a ind stria automobil stica dava os primeiros passos os eixos eram fixados directamente estrutura do ve culo fazendo com que o carro n o fosse muito confort vel pelas condi es das estradas que na poca n o eram as melhores A introdu o de molas separando o eixo da carro aria permitiu que o movimento das rodas fosse independente melhorando o conforto ao conduzir Com o desenvolvimento de carros
330. tecedor curso 50 mm sem encoder 214 Ensaios e Verifica o do Funcionamento Analisando os resultados obtidos pode se concluir novamente que a solu o adoptada em que n o se utiliza o encoder para medir a posi o do exc ntrico permite obter melhores resultados do que usando este aparelho em paralelo com o exc ntrico verificando se que as curvas terminam praticamente no mesmo ponto onde come am ou pr ximo deste o que mostra que os 360 pontos correspondem aos 360 graus do exc ntrico situa o que n o se verifica nos gr ficos obtidos ao usar o encoder Assim nos restantes ensaios realizados ao amortecedor n o foi utilizado o encoder para a medi o da posi o do exc ntrico Quanto s for as medidas verifica se que na fase de compress o n o atingem valores muito elevados enquanto que na fase da extens o s o atingidos os valores m ximos tal como verificado nos ensaios da suspens o Contudo no amortecedor os valores das for as s o mais elevados atingindo um valor m ximo de 117 2 kg f para uma velocidade de 120 rpm Ainda com um curso de 50 mm foi realizado um terceiro ensaio a velocidades mais elevadas de modo a verificar o comportamento do amortecedor a essas velocidades Os dados deste ensaio est o apresentados na figura 8 16 podendo se ver que a velocidade m xima passou a ser igual a 170 rpm EE Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda N
331. tecnol gicas Os sensores colocados num sem n mero de aplica es s o geralmente colocados a alguma dist ncia dos outros elementos da cadeia de aquisi o e dos dispositivos que asseguram a explora o dos dados das medi es Estes ltimos t m como refer ncia de potencial a liga o terra Por outro lado os sensores s o colocados tanto em contacto directo como pr ximo de condutores que n o est o necessariamente ao mesmo potencial aos que servem de refer ncia aos outros elementos da cadeia As dificuldades que correm o risco de surgir est o principalmente ligadas diferen a de potencial vm chamada massa que existe entre a massa M da instrumenta o propriamente dita e a massa ou terra local M ao n vel do sensor e do seu eventual condicionador que representam a fonte do sinal Em consequ ncia come a se por conceber os blocos de entrada considerando que a diferen a de potencial da massa vm ou uma parte n o desprez vel desta ltima n o possa ser introduzida na cadeia de aquisi o onde enquanto se sobrep e ao sinal ela estraga a sua informa o figura 4 1 a A separa o do sinal e da diferen a de potencial da massa poss vel de realizar configurando os circuitos de acordo com os seguintes esquemas e utilizar uma massa de refer ncia nica Sendo M a massa da instrumenta o a fonte do sinal est ent o isolada de M e ligada a M figura 4 1 b Sendo M a massa local ao n vel do sensor
332. tem de acordo com as montagens valores de 50 a 100 A frequ ncia de comuta o f limitada inferiormente devido s correntes remanescentes dos interruptores que em per odos T longos tendem a perturbar de forma consider vel a carga do 105 Cap tulo 4 condensador do mesmo modo para valores altos de fe a constante de tempo de carga e descarga do condensador Co que limita a precis o do filtro Do facto de se utilizar um rel gio com uma frequ ncia f para gerar os sinais de comando dos comutadores h o risco de haver sa da do filtro uma perturba o com essa frequ ncia Por outro lado o filtro com condensadores comutados efectua uma amostragem do sinal com uma frequ ncia f havendo risco de afastamento de sinais parasitas do espectro til Se por exemplo fe 100 kHz em presen a de uma perturba o de frequ ncia fp 99 kHz a frequ ncia parasita devolve f fp 1 kHz que suscept vel de alterar o espectro til do sinal tratado Caso se verifique uma situa o destas a utiliza o de um simples filtro RC anterior a um filtro de condensadores comutados arrasta normalmente a um enfraquecimento suficiente da perturba o de frequ ncia fp para a amplitude da perturba o que n o afecta o espectro til b Figura 4 12 Filtro de condensadores comutados a princ pio de simula o de uma resist ncia por condensador comutado b integrador cl ssico e seu equivalente de condensador comutado
333. tende mesmo iniciar o ensaio com os dados introduzidos Somente se o utilizador confirmar que o pacote de dados enviado para o MSP iniciando se de seguida o ensaio Para isto ser poss vel foi introduzida no programa uma porta COM e definida de acordo com as caracter sticas da porta COM do MSP ou seja com uma taxa de transmiss o de dados de 9600 bits s caracteres de 8 bits paridade par e um stop bit 149 Cap tulo 6 Assim ao clicar no bot o OK e confirmar os dados a enviar habilita se a porta COM selecciona se e envia se o pacote de dados pacotePC com um offset de O bytes e o tamanho do pacote de dados completo e fecha se novamente a porta COM como apresentado a seguir usb Open usb Write pacotePC 0 pacotePC Length usb Close Est assim conclu do o processo de envio de dados para o microcontrolador cabendo depois a este analis los e realizar os ensaios de acordo com os dados desse pacote De seguida definido o form dos gr ficos aberta a respectiva janela passando o programa para a o c digo dessa janela que abordado de seguida 6 2 3 Defini o do form gr ficos Recep o e tratamento de dados Ao abrir a janela de gr ficos apresentada na figura 6 5 definida a matriz resultadoFinal onde ser o escritos todos os resultados dos ensaios ap s os dados serem recebidos e tratados Esta definida com 10 linhas e com 1086 colunas sendo cada uma das linhas para cada velocidade e
334. tico ou metal a E N Janela do sensor pl stico A Imm Figura 7 6 Sensor magn tico para detectar quando as portas de protec o est o abertas ou fechadas 193 Cap tulo 7 No computador caso uma porta seja aberta ser lan ada uma janela a visar o utilizador que o ensaio foi suspenso devido a uma das portas estar aberta ou mesmo as duas Na figura 7 7 apresentada uma mensagem deste tipo para o caso da porta de protec o superior ter sido aberta durante um ensaio ou no inicio do ensaio ap s pressionar o bot o OK que inicia o ensaio Ensaio cancelado porta de protec o superior est aberta Figura 7 7 Mensagem de erro para o caso da porta de protec o superior ter sido aberta 7 3 Calibra o A principal qualidade de um instrumento ou padr o de medi o a de medir com o m nimo erro poss vel isto um instrumento de medi o de boa qualidade deve ser capaz de apresentar resultados com pequenos erros de medi o Os seus princ pios construtivos e operacionais devem ser projectados para minimizar os erros de medi o Contudo por melhores que sejam as caracter sticas de um instrumento de medi o este ir sempre apresentar erros A perfeita caracteriza o destes erros de grande import ncia para que o resultado da medi o possa ser determinado de maneira segura e fi vel Apesar de nalguns casos os erros de medi o poderem ser anal tica ou numericamente calculados
335. tifica o da m quina de ensaio de amortecedores desenvolvida Para tal neste cap tulo ser o inicialmente identificadas e estudadas as normas de seguran a que se aplicam m quina desenvolvida de modo a realizar uma adequa o dos conte dos dessas normas referida m quina promovendo as altera es necess rias sendo feita a devida an lise de risco para avaliar a import ncia das altera es Ser tamb m analisada a calibra o da c lula de carga como elemento respons vel pela obten o dos valores das for as medidas e apresentadas nos resultados finais No projecto de uma m quina uma das principais dificuldades do projectista definir o tipo de aspectos de seguran a a implementar devendo este analisar se as medidas de seguran a a definir ser o as mais adequadas Para tal existe um grande n mero de normas que definem metodologias que permitem definir num projecto o tipo de pormenores a ter em especial aten o Por m existem muitas vezes dificuldades em se identificar quais as normas que poder o ser adoptadas e aplicadas como por exemplo na identifica o das situa es que possam colocar em risco a seguran a do operador ou ainda na defini o das caracter sticas a implementar para garantir a seguran a deste Neste cap tulo pretende se apresentar uma metodologia para a integra o da seguran a no projecto da m quina de ensaio de amortecedores Com base na metodologia definida pretendem se identificar os
336. to de massa depende somente da sua pr pria corrente sendo independente das correntes injectadas pelos outros componentes componente j componente k componente 1 0 4 a tb Figura 3 8 Liga es massa a montagem em paralelo ou em estrela b montagem s rie paralelo 67 Cap tulo 3 Quando como normalmente o caso o n mero de componentes elevado torna se praticamente imposs vel ligar todos os componentes ao mesmo ponto de massa nica Neste caso reagrupam se as montagens de componentes por blocos tendo cada bloco o seu pr prio condutor de massa sendo este condutor ligado a um ponto comum Este ponto chamado o ponto nico de massa PUM e este agrupamento chama se s rie paralelo figura 3 8 b Regras de associa o dos circuitos Devem se agrupar por blocos os dispositivos em que os sinais t m n veis e velocidades da varia o compat veis e bloco anal gico de fraco n vel e bloco de pot ncia comando de motores rel s e bloco dos circuitos num ricos No interior de um bloco o risco de perturba o por liga o galv nica minimizado Cada bloco possui o seu pr prio condutor de massa do sinal o qual diferente do condutor O V da alimenta o no caso dos circuitos num ricos A montagem dos condutores de massa do sinal ligada num s ponto o ponto nico de massa PUM H interesse em colocar o PUM o mais pr ximo poss vel dos circuitos de n vel baixo Este
337. to do mercado interno exigindo que os equipamentos cumpram um n vel adequado de compatibilidade electromagn tica Aplica se a todos os equipamentos definidos no artigo 2 da refer ncia 4 e define que estes devem cumprir os requisitos apresentados no anexo I da mesma directiva ou seja e requisitos de protec o os equipamentos devem ser fabricados de forma a assegurar que as perturba es electromagn ticas geradas n o excedem o n vel acima do qual os equipamentos de r dio e de telecomunica es ou outros n o possam funcionar da forma prevista e tenham o n vel de imunidade s perturba es electromagn ticas que de esperar na sua utiliza o prevista e que lhes permita funcionar sem uma degrada o inaceit vel nessa utiliza o e requisitos espec ficos para instala es fixas as instala es fixas ser o instaladas segundo as boas pr ticas de engenharia e no respeito da informa o sobre a utiliza o 186 Certifica o da M quina prevista dos seus componentes de modo a preencher os requisitos de protec o atr s referidos Estas boas pr ticas de engenharia dever o estar documentadas e a pessoa ou pessoas respons veis e dever o manter a referida documenta o disposi o das autoridades nacionais pertinentes para efeitos de inspec o enquanto a instala o fixa estiver em funcionamento O restante conte do desta directiva dirigido aos fabricantes dos equipamentos considerados fontes de ru
338. tor el ctrico pelo que ser no local onde este estar apoiado que quando uma for a feita por este ser aplicada uma for a com sentido oposto Por outro lado quando a for a exercida no amortecedor ou na suspens o esta ser medida por uma c lula de carga que estar apoiada numa barra que por sua vez estar apoiada em duas barras verticais Assim novamente tendo em considera o a terceira Lei de Newton relativa ao par de for as ac o reac o quando uma for a atinge as barras verticais exercida uma reac o no local onde estas estar o apoiadas Ent o conv m que o ponto onde as barras verticais e o motor est o apoiados seja o mesmo ou ter o m nimo de pontos poss veis entre eles de modo a evitar a vibra o da estrutura ou mesmo que esta parta devido s for as que passam por si Surgem assim duas hip teses para a estrutura de suporte ou se apoiam as barras e o motor na base ou projecta se um bloco central onde est o apoiadas as barras verticais e o pr prio motor devendo este ser suficientemente espesso e forte para suportar todas as for as exercidas sobre ele No primeiro caso as barras verticais ter o de ser bastante mais altas tendo neste caso de ter dimens es gerais maiores do que na segunda hip tese Estes casos s o apresentados na figura 2 2 a e b respectivamente Ap s analisar ambos os casos estudou se uma terceira hip tese em que as barras verticais s o ligadas ao bloco central send
339. tradicionais como nas suspens es estruturais Por sua vez em ve culos de duas rodas usa se geralmente um amortecedor para ligar o quadro do ve culo ao bra o oscilante onde est fixa a roda traseira e um sistema de suspens es frente ligando directamente a roda da frente ao chassis do ve culo como se pode verificar na figura 1 2 2 Figura 1 2 Sistema de amortecedores de moto a amortecedor traseiro b suspens o dianteira A suspens o dianteira de uma moto constitu da por um par de amortecedores bastante diferentes dos amortecedores normalmente usados nos carros devido em parte s suas dimens es serem maiores e ao facto de serem ligados directamente roda dianteira sendo aplicado outro tipo de montagem elementos constituintes e apresenta o mas mantendo o mesmo princ pio de funcionamento 1 1 1 Princ pio de funcionamento do amortecedor O amortecedor funciona por princ pios hidr ulicos Tanto o tubo de press o como o tubo reservat rio cont m leo restando apenas uma pequena parte sem leo que preenchida com ar ou com g s nitrog nio no caso do amortecedor ser pressurizado O que gera o amortecimento a dificuldade de passagem do leo atrav s dos furos do pist o onde se encontram v lvulas respons veis por controlar o movimento e pela pr pria v lvula da base que controla a passagem de leo do tubo de press o para o tubo reservat rio Cap tulo 1 O efeito de amorte
340. turba o intensa vp V cos wpt a tens o de entrada v do dispositivo n o linear fica Vi Vn coswm t Vo coswp t 3 5 Onde V gt Vn e fp gt fm 57 Cap tulo 3 Para evitar o fen meno de altera o da frequ ncia da perturba o devido s n o linearidades dos componentes necess rio tirar todas as medi es de modo a que uma perturba o intensa seja posta fora da banda passante e n o possa entrar no circuito atrav s de blindagem e ou filtragem 3 1 4 Modo comum e modo s rie No circuito perturbado a sobreposi o do ru do ao sinal til ocorre de acordo com um de dois modos poss veis modo comum e modo s rie 1 H uma perturba o de modo comum sempre que uma perturba o parece id ntica em cada um dos condutores do sinal neste caso a perturba o faz interfer ncia somente em rela o refer ncia massa por exemplo a diferen a de potencial que o sinal figura 3 1 a H uma perturba o diferencial ou de modo s rie sempre que uma perturba o surge na forma de diferen a de potencial entre os condutores do sinal est em s rie com a fonte origem do sinal figura 3 1 b parasita 2 j Ela Votar A po PIA A 1 massa a b Figura 3 1 Tipos de perturba es a perturba o de modo comum b perturba o de modo s rie Sendo dois condutores 1 e 2 sujeitos s tens es parasitas vp e vp2 em rela o sua refer ncia por defini o
341. u do e ainda aos requisitos de seguran a a aplicar na m quina Aperfei oada toda a parte mec nica el ctrica e electr nica da m quina segue se o desenvolvimento do software de interface com o utilizador controlo e tratamento dos dados introduzidos e medidos e realiza o dos respectivos gr ficos Seguidamente entrar se nos aspectos relacionados com o registo certifica o calibra o e licenciamento da m quina conhecendo as normas a respeitar e implementando as Na sequ ncia do estudo do processo de certifica o ser desenvolvido um manual do utilizador do equipamento apresentado em anexo Para terminar ser o apresentados alguns testes realizados com a m quina desenvolvida seguindo se as conclus es do trabalho e poss veis sugest es para trabalho futuro Nas altera es ao projecto mec nico come ar se por rever o projecto mec nico da m quina desenvolvida e abordar as for as apresentadas por um amortecedor com base em ensaios analisados realizados por fabricantes de amortecedores de modo a conhecer o comportamento destes o tipo de for as e a sua varia o Segue se uma an lise das for as na estrutura da m quina realizadas pelo redutor mec nico o qual devido sua posi o provoca alguma vibra o da estrutura para velocidades mais elevadas e consequentemente para for as maiores Estudam se tamb m as for as nos apoios de modo a verificar o porqu da instabilidade verificada nestes em ensaios
342. u do Electr nico 4 1 4 2 Isolamento galv nico entre a fonte de sinal e a instrumenta o Amplificador de isolamento Este tipo de amplificador formado por dois est gios o est gio de entrada A e o est gio de sa da Az As suas tens es de alimenta o e as suas refer ncias de tens o s o totalmente independentes devido barreira de isolamento que as separa O est gio de entrada tem como refer ncia de tens o a massa M de sinal enquanto o est gio de sa da est ligado massa M da instrumenta o A transfer ncia do sinal realiza se do est gio de entrada A para o est gio de sa da Az atrav s da barreira de isolamento tanto por liga o ptica como por um transformador de isolamento As blindagens da fonte e da liga o ao amplificador A devem ser ligadas massa M da fonte figura 4 9 Enquanto o pr prio amplificador blindado o seu est gio de entrada A possui uma blindagem ligada a M pela liga o blindagem do cabo enquanto que a blindagem do est gio de sa da ligada massa de instrumenta o M M L M Figura 4 9 Amplificador de isolamento Liga o das blindagens Se o sinal e for sobreposto a uma tens o de modo comum em rela o a Ms o est gio de entrada do amplificador de isolamento precedido por um amplificador de instrumenta o cuja fun o eliminar a tens o de modo comum pela sua taxa T para apresentar entrada do amplificador A uma tens o lig
343. u do em Sistemas Electromec nicos Onde vmjr Zmjk imjk a diferen a de potencial da massa e vo a tens o de sa da do dispositivo anterior A imped ncia do condutor de massa tem a express o A resist ncia Rm preponderante a baixas frequ ncias abaixo de 10 kHz e o seu valor hmico determinado pela resistividade do condutor e as suas dimens es geom tricas Esta resist ncia aumenta com a frequ ncia A indut ncia Ly proporcional ao fluxo magn tico que atravessa a superf cie fechada que constitui o condutor de massa e os condutores que transportam a corrente que percorre o condutor de massa por isso que esta indut ncia depende da forma da disposi o e das dimens es dos condutores De um modo geral tanto mais fraca quanto mais curtos forem os condutores A sua ordem de grandeza o nH mm 3 2 3 2 Organiza o das liga es massa A diferen a de potencial perturbadora vw entre dois pontos M e Mg do condutor de massa proporcional e por um lado imped ncia Zm k do condutor entre M e My e por outro lado corrente im que percorre o segmento M M Teoricamente a imped ncia de liga o Zm pode ser anulada alterando M e Ms isto ligando a um ponto nico as liga es ao condutor de massa de todos os componentes do sistema Isto o chamado agrupamento em paralelo ou em estrela figura 3 8 a neste caso a diferen a de potencial de um componente em rela o a esse pon
344. ua o de um filtro passa baixo de ordem k tem a express o AMI 1 f f 4 6 Os filtros de Chebychev apresentam para uma dada ordem k a separa o mais limpa entre a banda passante e a banda atenuada na banda passante eles t m contudo uma resposta que varia k vezes sendo k a ordem do filtro entre um m ximo e um m nimo Quanto maior a amplitude desta oscila o mais linear o corte entre a banda passante e a banda atenuada figura 4 10 b O m dulo da atenua o de um filtro passa baixo de ordem k tem a express o 101 Cap tulo 4 4 7 IAGO E a Ck fo Onde C f fo representa o polin mio de Chebychev de ordem k que para O lt f lt fo varia k vezes entre O e 1 o par metro a determina a amplitude da varia o de A f na banda passante Os filtros de Bessel t m a vantagem de ter na banda passante e para uma dada ordem k os tempos de transmiss o mais constantes isto resulta numa minimiza o da distor o de fase que se traduz em particular para uma deforma o m nima dos sinais complexos impulsionados figura 4 10 c Os tempos de transmiss o t m a express o te d d No caso da banda passante qt ser praticamente constante tem se que q W T Figura 4 10 Respostas normalizadas dos principais tipos de filtros passa baixo em fun o da frequ ncia sinal sinusoidal e em fun o do tempo sinal escalar de amplitude E a Butterworth b Chebychev ondula o 0 5 d
345. ue o software pudesse prever o comportamento do amortecedor ou suspens o ap s lhe serem conferidas determinadas afina es ou este ser equipado com determinadas v lvulas ou leo EN Voltando m quina para ensaiar amortecedores esta poder ser desenvolvida numa nova configura o em que pode ser suprimido o sistema biela manivela ligando o exc ntrico a uma barra transversal que se ir deslocar em duas barras verticais id ntico ao travess o superior da m quina desenvolvida onde est ligada a c lula de carga e qual estar ligado directamente o apoio inferior do amortecedor Este sistema ir permitir reduzir ainda mais as vibra es da m quina reduzir as dimens es desta e ainda os custos Permitir ainda ter uma maior gama de cursos a ensaiar pois podem se escolher cursos de ensaio desde O mm at ao limite superior conferido posteriormente a este novo exc ntrico assim uma ideia que fica em aberto podendo se vir a desenvolver futuramente 221 Cap tulo 9 9 3 Conclus o Final Fazendo uma conclus o final a todo o trabalho verifica se que todos os objectivos foram alcan ados e que se conseguiu aperfei oar a m quina para ensaio de amortecedores e suspens es anteriormente desenvolvida conferindo lhe todas as caracter sticas pretendidas Foram realizados v rios ensaios com a m quina verificando se que todos os pormenores que anteriormente estavam menos bem foram melhorados estando neste mome
346. uipamento a ensaiar Amortecedor teste pro mil O Suspens o Velocidades rpm 50 N mero de Voltas 15 N mero de Velocidades Figura 8 13 Dados do primeiro e segundo ensaios com um amortecedor 213 Cap tulo 8 nm Os resultados destes ensaios est o apresentados nas figuras 8 14 e 8 15 com e sem encoder respectivamente EB Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Eixo X Posi o mm Eixo Y For a ka f 50 rpm 120 rpm For a M xima Pr carga lko f Curso Eo mm 6299212 Ikg f 70frpm Oltom 90 rpm Olrpm For a M nima au 3 3858 kg f 100frpm Ofrpm Gr fico For a Velocidade Eixo x Velocidade mm s Eixo Y For a kg f Cancelar Ensaio Novo Ensaio Figura 8 14 Resultados do primeiro ensaio com um amortecedor curso 50 mm com encoder EB Graficos Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Gr fico For a Posi o Eixo X Posi o mm Eixo Y For a ka f 50 rprm 120 rpm 5 46875 kg f For a M xima Pr carga 3 kg f 70 rpm Olrpr 90 rpm Dlrpm 100 rpm Olrpm Curso 50 imm Fo a Minima 4171875 kgf Gr fico For a Velocidade Eixo X Velocidade mm s Eixo Y For a kg f Cancelar Ensaio Novo Ensaio Figura 8 15 Resultados do segundo ensaio com um amor
347. ulo 2 F E B E F cos0 2 14 F F senb3 Atenda se decomposi o do vector R apresentada na figura 2 13 Figura 2 13 Decomposi o do vector R Com os vectores R da figura 2 12 pode ent o deduzir se Ra cos0 Xx 0 amp R c0s0 R5 cos0 0 amp 03 arccos 2 15 3 Xy 0 R4 R sen R3 senb3 2 16 Assim sabendo R2 R3 a considerando que F sempre igual a Fmax O que na pr tica n o se verifica visto a varia o da for a ser sinusoidal mas para dimensionamento considera se assim de modo a prever sempre o pior caso sabendo ainda que o ngulo 0 varia entre O e 360 conseguem se desde j calcular as for as em x e em y as dist ncias R e d Para calcular o momento M multiplica se a dist ncia d em metros pela for a Fx M d E N m 2 17 Para possibilitar a realiza o destes c lculos e de modo a visualizar a altera o de cada uma das inc gnitas com a varia o do ngulo 02 com varia es de 5 em 5 foi feito em formato Excel um programa em que s o introduzidos os valores dos par metros R2 R3 a e F com v rias folhas de apresenta o uma para cada valor de Rz raio que determina o curso a ensaiar calculando se os valores de 03 R d Fy Fy e M para cada valor do ngulo 05 Com este programa conseguiu se verificar detalhadamente que e para cursos mais pequenos Rz entre 40 mm e 90 mm o ngulo 03 sofre pequenas varia es e a dist
348. um bot o Terminar e um bot o Cancelar como apresentado na figura 6 10 Calibra o Equipamento O Amortecedor O Suspens o Intrduzir valor da for a aplicada Obter valor medido Iniciar Terminar Cancelar Figura 6 10 Janela para calibra o da c lula de carga O processo de calibra o feito da seguinte forma 160 come a por se seleccionar o equipamento Caso seja um amortecedor colocado na segunda posi o do pacotePC o valor 01 e caso seja uma suspens o colocado o valor 02 de seguida pressiona se o bot o Iniciar sendo enviado o pacotePC para o MSP como apresentado anteriormente no envio do pacote de dados para realizar um ensaio e o MSP envia o valor do ADC quando nenhuma carga aplicada c lula de carga sendo guardado no PC esse valor como preCarga aplicada de seguida uma carga conhecida na c lula de carga na janela aberta de calibra o introduz se o valor da for a aplicada em kg f De seguida pressiona se o bot o Obter valor medido sendo colocado o byte 01 na terceira posi o do pacotePC e enviado este pacote para o MSP Esta ac o serve para pedir ao MSP que me a a for a e a envie para o PC ao enviar o pacotePC para o MSP o programa fica espera de um pacote de dados deste com o valor da for a medida Assim ap s uma espera de dois segundos lido o buffer da porta USB verificando o valor recebido pelo MSP O valor recebido colocado na c
349. uperior da suspens o 262 XXVIII Projec o do apoio superior do amortecedor 263 XXIX Projec o do cilindro 264 XXX Projec o da barra superior 265 XXXI Desenho de pormenor do sistema biela manivela 268 XXXII Desenho de pormenor da estrutura da m quina 269 XXXII Desenho de pormenor da m quina com todos os componentes 270 montados na estrutura XXXIV Desenho de pormenor da m quina completa com as protec es 271 xviii Lista de S mbolos Lista de S mbolos Geral a Dist ncia mm A rea mm b Dist ncia mm b Ponto inicial de uma recta B Densidade superficial do fluxo magn tico T B Indu o magn tica induzida no estator B Indu o magn tica induzida no rotor C Capacit ncia F d Dist ncia mm d Di metro mm E M dulo de Elasticidade GPa E Intensidade do campo el ctrico V m f Frequ ncia Hz F For a N F For a realizada no eixo x N F For a realizada no eixo y N Fy max For a m xima realizada no eixo y N G Ganho do filtro h Altura mm H Intensidade do campo magn tico A m i Rela o de transmiss o do redutor mec nico E Raio de gira o mm I Momento de in rcia N mm I Intensidade de corrente A k Constante do amortecedor N s mm l Comprimento mm L Coeficiente de auto indu o H L Comprimento efectivo mm Lio Vida nominal de um rolamento x10 rot m Declive de uma recta xix Lista de S mbo
350. vem precisamente diferen a entre as liga es dos equipamentos Mais frente neste cap tulo ser o apresentados os amortecedores e suspens es onde se apresentam tamb m as diferen as f sicas dos equipamentos podendo se verificar a necessidade de apoio diferentes para cada um 233 Anexo A Figura IV Representa o dos apoios para ensaiar um amortecedor a superior b inferior Figura V Representa o dos apoios para ensaiar uma suspens o a superior b inferior Assim comece se por se apresentar como se aplicam os apoios na m quina Primeiro aplica se O apoio inferior que tem um furo roscado na sua base o qual ser apertado na biela superior que tem a ponta tamb m roscada e uma contra porca para permitir a fixa o na posi o desejada do apoio Assim quando o apoio estiver o mais abaixo poss vel e na posi o correcta que pode ser vista na figura VI aperta se a contra porca e coloca se outra porca por cima de modo a garantir um melhor aperto ficando o apoio como apresentado na figura VI 234 Manual do Utilizador Figura VI Apoio inferior montado na posi o adequada Em seguida aperta se o apoio superior diferindo contudo a pe a de liga o entre a c lula de carga e o apoio do amortecedor ou o apoio da suspens o No caso do apoio do amortecedor a pe a de liga o tem uma rosca de 12 mm em todo o comprimento enquanto que a pe a de liga o com
351. zar ensaios Ao iniciar o software a janela que vai aparecer tem o aspecto apresentado na figura XII Shock Dynamometer Ficheiro Gr ficos Relat rios Manual do utilizador Calibra o Ajuda Nome do Ensaio Equipamento a ensaiar O Amortecedor O Suspens o Velocidades rpm N mero de Voltas N mero de Velocidades Figura XII Janela inicial do programa para selec o e envio dos dados do ensaio O utilizador deve sempre come ar por introduzir o nome do ensaio no campo com o mesmo nome Este ser o nome com o qual o ficheiro ser guardado assim que for pressionado o bot o OK Ap s preenchido o campo com o nome o utilizador dever seleccionar se pretende testar um amortecedor ou uma suspens o Este campo ir servir para introduzir tamb m no nome do ficheiro Suspens o ou Amortecedor pelo que no nome n o necess rio referir o equipamento que est a ensaiar mas sim somente uma refer ncia ao ensaio Segue se a selec o do curso de ensaio Quando se preenche este campo o utilizador j deve ter estabelecido qual o curso que vai ensaiar Para o preenchimento do campo relativo ao 239 Anexo A curso o utilizador n o ter de introduzir um valor mas sim seleccionar um dos j disponibilizados pois s o todos os que a m quina pode ensaiar Para tal basta clicar na seta junto ao campo em branco e aparecem os v rios cursos poss veis selecciona se aquele que se ir testar clicand

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