Parte I: Visão Geral do Motor DC BOSCH FPGA 0130821678

Motores DC ainda oferecem muitas vantagens sobre outros tipos de motores elétricos, tais como baixo custo, boa controlabilidade e, o mais importante, baixo nível de manutenção. São amplamente empregados em aplicações mecatrônicas, sendo usados como atuadores em manipuladores robóticos (com caixas de redução), em esteiras em processos de automação e principamente em robótica móvel como sistema de propulsão em rodas para robôs terrestres e em propulsores para robótica aérea.

A modelagem do motor DC envolve a caracterização de seus parâmetros eletromecânicos. Isso significa que a dinâmica dos motores elétricos baseia-sa no comportamento mecanico dos corpos envolvidos em sua estrutura, e também no seu comportamento elétrico. Portanto, a priori, se pode dividir os seus parâmetros em elétricos e mecânicos. Essa divisão se faz importante quando da montagem da função de transferência que representa a velocidade angular do seu eixo em funçõa da tensão/corrente aplicadas aos seus terminais.

Os parâmetros mecânicos do motor DC são:

J – Momento de inércia do corpo rotativo, ou seja, do conjunto rotor, que representa a distribuição de massa em torno do seu eixo. Tal massa é composta pela armadura e pelo enrolamento que forma a bobina.

B- Coeficiente de atrito viscoso, que quantifica as perdas por atrito devidas à massa em rotação (momento de inércia)

F – Coeficiente de atrito estático, que quantifica o atrito ocasionado pelo contato entre o eixo em sí e o seu suporte, principalmente quando da partida do motor. Usualmente, utiliza-se o mesmo coeficiente tanto para o corpo rotativo em repouso quanto para o mesmo em movimento.

Os parâmetros elétricos do motor DC são:

Ra – Resistência de armadura, que quantifica a resistência elétrica do conjunto armadura-enrolamento;

La – Indutância de armadura, que quantifica a indutância do enrolamento;

Para modelagem deste tutorial, será utilizado um motor BOSCH modelo FPGA 0130821678/679, muitoutilizados em veículos, como atuador do limpador de pára-brisas ou mesmo em vidros elétricos. O datasheet do referido moto encontra-se disponível aqui. A Fig. 1-(a) mostra o motor BOSCH modelado para este exemplo. A Fig. 1-(b) exibe um par de motores aplicados ao sistema de tração elétrica da Plataforma HELVIS

Figura 1 – Aspecto do motor DC BOSCH FPGA 0130821678 (a) e sua aplicação na Plataforma HELVIS.

Sobre Eng. Rafael Coronel Bueno Sampaio, PhD.

Projeto & Pesquisa de Sistemas Mecatrônicos e Robótica Móvel
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6 respostas para Parte I: Visão Geral do Motor DC BOSCH FPGA 0130821678

  1. Olá Rafael, ótimo post tratando sobre motores DC ( características e modelagem).
    Porém me bateu uma dúvida, pois muitas vezes não dispomos dos Datasheets destes motores. Sendo assim de que forma poderíamos obter os parâmetros de um motor destes de pequena escala?

    Se possível for uma explicação, indicação de alguma literatura ou referência tratando sobre a obtenção destes parâmetros e modelagem eletromecânica destes motores seria de grande ajuda em meu TCC.

    Desde já agradeço.

    • Olá Maxweel,

      agradeço a visita e o comentário.
      A segunda parte de meu tutorial tratará da caracterização dos parâmetros eletromecânicos do motor DC. Ultimamente o tempo anda curto para escrevê-lo, porém fique ligado que assim que sobrar um tempo, postarei um tutorial completo sobre isso.
      Infelizmente a literatura (confiável) a respeito disso é escassa. É preciso ter critério na hora de selecionar as fontes. Porém, o livro que recomendo é o da Prof. Vilma Oliveira (“Sistemas de Controle: Aulas de Laboratório”), aqui da USP/EESC, livro este no qual eu me baseei para realizar toda a minha pesquisa. O problema é que o livro é vendido apenas aqui na USP.
      O meu tutorial sobre a modelagem do motor DC será baseado neste livro.

      Grande abraço e escreva se houver dúvidas! Terei o prazer em ajudar.

  2. Julianno Cunha disse:

    Rafael, sou iniciante no curso de Engenharia, e gostaria que você me ajudasse.
    Tenho que construir um robô do tipo segue-faixa, que pare ao encontrar obstáculos no caminho.
    Qual tipo de motor você recomendaria: motor DC ou um servomotor?
    Qual seria a diferença prática no uso de um destes motores em detrimento ao outro (neste caso específico)?

    Desde já agradeço,

    • Olá Juliano,

      Primeiramente, obrigado pelo interesse e pela visita.
      Bem, eu começo lhe perguntando qual é o tamanho da sua aplicação, isso é, quais as dimensões do seu robô? Se for um robô móvel de pequeno porte, microcontrolado, eu sugiro fortemente motores DC com caixa de redução. Para isso, você pode adquirir motores de antena parabólica ou, mais apropriadamente, servos de aeromodelos do tipo FUTABA (http://www.futaba-rc.com/servos/specs-lineart/specs-futm0303.html).
      Entretanto, você deverá modificá-los, para que os converta de servomotores (sem restrições no grau de liberdade) para motores DC com redução. Esse procedimento é de relativa facilidade e, ao término, você terá motores de baixo consumo e com alto torque. Além disso, motores DC com relação de redução têm sua controlabilidade aumentada, próprios para aplicações envolvendo pequenos carrinhos, ou pequenos robôs.
      Muitas pessoas empregam motores de passo em robôs móveis, o que não é uma solução ótima para o caso de pequenos robôs autônomos, uma vez que estes motores apresentam alto consumo de corrente e, consequentemente, baterias maiores e mais pesadas.
      Eu recomendo os motores FUTABA modificados para a sua aplicação. Você terá um robô móvel com maior autonomia e maior controlabilidade.
      Espero ter ajudado!
      Um abraço e mantenha contato!

  3. Henrique Nogueira disse:

    Olá Rafael, onde posso encontrar a parte 2?

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