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Este projeto tem a função de mostrar a implementação do PWM da biblioteca MRAA, utilizando uma placa com sistema embarcado, no caso o Intel® Galileo, partir da linguagem de programação Python.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBA – CAMPUS JOÃO PESSOA. CURSO SUPERIOR DE BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA: SISTEMAS MICROCONTROLADOS PROF: ILTON L. BARBACENA
PROJETO FINAL CONTROLANDO UM MOTOR DC VIA WI-FI, UTILIZANDO O INTEL®^ GALILEO
Tulio Italo Oliveira de Medeiros José Rodolfo Mendonça da Costa José Alisson Bezerra Soares
João Pessoa – PB. Janeiro / 2015
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBA CURSO SUPERIOR EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA: SISTEMAS MICROCONTROLADOS PROFESSOR: ILTON L. BARBACENA EQUIPE: TULIO ITALO OLIVEIRA DE MEDEIROS - 20092610018 JOSÉ RODOLFO MENDONÇA DA COSTA - 20101610216 JOSÉ ALISSON BEZERRA SOARES - 20112610166
CONTROLANDO UM MOTOR DC VIA WI-FI, UTILIZANDO O INTEL®^ GALILEO
João Pessoa – PB. Janeiro / 2015
Projeto apresentado a o professor Ilton L. Barbacena, referente ao controle de um motor DC via Wi-Fi, utilizando o Intel®^ Galileo, da disciplina Sistemas Microcontrolados, do curso superior em Engenharia Elétrica do IFPB.
Os sistemas embarcados entraram no mercado para serem verdadeiros computadores encapsulados e dedicados a uma determinada função. Diferente dos microcontroladores (como o Arduino), estas placas apresentam microprocessadores com verdadeiros sistemas operacionais, ampliando assim ainda mais as suas aplicações.
Comunicam-se com o meio externo através de periféricos. Estes periféricos podem ser combinados com o processador (como no caso dos sistemas microcontrolados) ou associados no sistema.
Este projeto tem a função de mostrar a implementação do PWM da biblioteca MRAA, utilizando uma placa com sistema embarcado, no caso o Intel®^ Galileo, partir da linguagem de programação Python.
Projeto apresentado na disciplina de Sistemas Microcontrolados, a fim de apresentar uma das aplicações da biblioteca Mraa, em uma placa com sistema embarcado, o Intel®^ Galileo, por meio da linguagem do Python, para controle de motor DC utilizando a rede Wi-Fi™^ (IEEE 802.11).
Em relação ao Software que envolve esta placa, tem suporte a desenvolvimento via Windows, Linux e Mac OS X. No Linux, com o cartão SD, o kernel para trabalhar é bem mais completo e com mais recursos.
3.2 Motor DC O motor de corrente contínua (DC) tem o seu funcionamento fundamentado nos princípios de atração e repulsão dos polos magnéticos, fluxos magnéticos e indução de tensão elétrica.
Basicamente uma espira é mergulhada em um fluxo magnético e quando esta espira sofre uma indução de tensão elétrica é provocada uma rotação da espira em seu próprio eixo. Logo após esta rotação o inversor localizado nas extremidades da espira alterna a direção da tensão elétrica que consequentemente repete a ação de atração do campo eletromagnético da espira com o campo magnético do ímã permanente e assim o processo repete-se continuamente gerando uma rotação contínua no eixo da espira.
Neste projeto, o motor é controlado pela variação da tensão mandada pela placa Galileo.
3.3 PWM (Pulse Width Modulation) A Modulação por Largura de Pulso (PWM) é um meio de fornecer sinal analógico por meios digitais. A formação de onda do sinal digital é uma onda quadrada que altera entre baixo(0) e alto (5) ou ligado e desligado. A razão entre o período de valor máximo e o período total da onda é chamado de Duty Cycle. Para entende que há uma onda quadrada real (Valores Máximos e mínimos iguais) é necessário que a Duty Cycle seja de 50%, como mostra a Figura 2.
Figura 2 – PWM
A técnica se baseia na permanência dos níveis lógicos alto e baixo, sem alterar a frequência de pulsos. Quanto maior a permanência de nível lógico alto, maior é a tensão CC fornecida, mas se, por outro lado, este tempo for curto, a tensão CC fornecida é menor. Deste modo, este tipo de ferramenta pode ser empregado em vários tipos de situações, como por exemplo, no controle da velocidade de um motor DC, na intensidade do brilho de uma lâmpada, no ajuste do sinal de entrada de um sistema, entre outras aplicações.
No caso do controle do motor DC, são utilizadas rotinas de controle da velocidade e, juntamente com uma ponte H, fazer o controle do sentido de rotação do motor.
3.4 Ponte H
A Ponte H é um circuito eletrônico que permite que o microcontrolador, no caso o Galileo, forneça a corrente necessária para o funcionamento do Motor de corrente contínua, visto que o microcontrolador normalmente trabalha em 5V e em baixas correntes, enquanto o motor DC costuma exigir altas potências, além de tornar possível que o motor rode tanto para um sentido quanto o outro. Uma ponte H básica é composta por 4 chaves mecânicas ou eletrônicas posicionadas formando a letra “H”, sendo que cada uma localiza-se num extremo e o motor é posicionado no meio. Para construção da ponte H pode ser utilizado qualquer tipo de componente que simule uma chave liga-desliga como transistores, relés, MOSFETs. O esquema da ponte H está ilustrado na Figura 3.
Os materiais utilizados neste projeto são descritos conforme a Tabela 1. Tabela 1 – Materiais e Equipamentos utilizados Item Quantidade Especificação 01 01 Protoboard 02 01 Placa Intel®^ Galileo 03 01 Roteador D-Link 04 01 Ponte H Sparkfun Ardumoto 05 01 Motor DC 06 01 Adaptador Wi-Fi
Depois de feito todo processo descrito no PDF anterior, onde falamos da gravação da imagem Linux no microSD, realizamos a comunicação com o Galileo via wireless. Iniciamos conectando o módulo wireless à placa do Galileo, e após isso damos o comando iwconfig , que listará os dispositivos de rede sem fio que o sistema Linux já reconheceu.
Após esse passo, damos o comando rfkill list all para obter uma lista de software ou hardware que estejam bloqueando a conexão wireless. Caso tenhamos como retorno algum “yes”, significa que algo bloqueia nossa conexão sem fio, então temos que dá o comando rfkill unblock all para cancelarmos o bloqueio. Podemos ver ambos comandos na figura a seguir.
que foi atribuído anteriormente, como podemos observar na figura a seguir.
Pronto, você agora já pode criar códigos e enviar comandos via wireless para o seu Galileo.
Na figura seguinte encontra-se nosso código, criado para controlar a velocidade de um motor DC.
E podemos ver a execução do código, observando que o mesmo não apresenta erro.
© INTEL CORPORATION. Placa de Desenvolvimento Intel®^ Galileo. Disponível em: < http://www.intel.com.br/content/www/br/pt/do-it-yourself/galileo-maker-quark- board.html>. Acesso em: 18 jan 2015.
ARDUINO ELETRONICA. Tutoriais Motores IV: Controle de Velocidade via PWM Motor DC. Disponível em: < http://www.arduinoeletronica.com.br/2014/01/tutoriais- motores-iv-controle-de.html#.VLw1AdLF_pd>. Acesso em: 18 jan 2015.
SOCIEDADE BRASILEIRA PARA O PROGRESSO DA CIÊNCIA. Simulação do controle de um motor DC por modulação de pulso (PWM) utilizando microcontrolador. Disponível em: http://www.sbpcnet.org.br/livro/65ra/resumos/resumos/7158.htm. Acesso em: 17 jan 2015.
INSTITUTO NEWTON C. BRAGA. Ponte H com controle PWM. Disponível em: < http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/robotica/1213-ponte-h-com-pwm>. Acesso em: 17 jan 2015.
INSTITUTO NEWTON C. BRAGA. Como funciona o motor de corrente contínua. Disponível em: < http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/3414- art476a>. Acesso em: 18 jan 2015.
