MAPA – MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES

O controle de motores de corrente contínua pode ser feito a partir da modulação por
largura de pulso (PWM – Pulse Width Modulation), técnica que permite a variação do
tempo em estado ativo de um dispositivo no período possível ao seu acionamento, ou
seja, considerando-se que a frequência do sinal de controle é fixa, o tempo entre o início
e o fim de um ciclo é constante, aonde parte do período total ao nível lógico 1 (ativo) e o
restante ao nível lógico zero (inativo).

Ao manipularmos a largura do pulso ativo variando
seu tempo de duração (denominado de duty cycle) ou razão cíclica, podemos controlar
um dispositivo alimentado em corrente contínua ou alternada, conforme a topologia do
circuito driver e do estágio de potência. A PWM é amplamente utilizada para controlar
dispositivos que movimentam eixos, a exemplo de inversores de frequência e soft starters.

Além disso, a PWM é amplamente empregada nas fontes de alimentação dos
carregadores de baterias dos dispositivos móveis mais atuais (smartphones, tablets,
laptops), computadores, televisores, monitores de vídeo. Essas fontes de alimentação são
conhecidas como “fontes de alimentação chaveadas em alta frequência” e utilizam a
PWM para controlar a potência entregue para a carga, gerenciando a corrente em alta
velocidade e protegendo os estágios de potência com alto grau de eficiência energética.

A técnica da PWM consiste na variação do duty cycle em percentuais do tempo total do
ciclo, calculado a partir da frequência escolhida para o mesmo. Dessa forma, temos
circuitos integrados dedicados para gerar a PWM e controlar a potência entregue à carga.
No caso dos microcontroladores, utilizamos divisores de frequência para produzir frequências adequadas ao projeto de controle, a exemplo do prescaler interno do MCU,
de modo a reduzir o clock do mesmo, que, por exemplo, pode ser de 1 MHz, para o valor
de frequência desejado que normalmente é da ordem dos kHz.

Atividade MAPA de Microprocessadores e Microcontroladores Controle de potência de um triturador
industrial. Conforme o contexto da modulação por largura de pulso, você deverá
implementar para esta atividade MAPA uma rotina que automatize um triturador
industrial composto de um motor elétrico, com controlador de velocidade, o qual recebe
sinal do microcontrolador para variar a velocidade do eixo da máquina. A ação de
controle desta máquina é manual, ou seja, depende da intervenção humana para variar a
velocidade do eixo da máquina controlada por um sinal de referência dado em PWM
enviado por um microcontrolador, que no caso, você está programando. Para controlar a
máquina o operador conta com 4 botões para selecionar o valor do duty cycle desejado,
sendo:
Botão 1: potência em 25%
Botão 2: potência em 50%
Botão 3: potência em 75%
Botão 4: potência em 100%
Para automatizar este processo, você deve utilizar o microcontrolador PIC18F4550 e as
rotinas devem ser escritas na linguagem Assembly. O projeto deve contar com uma saída
que aciona o motor com sinal em PWM onde quando um botão é pressionado (Botão 1 à
Botão 4), o duty cycle correspondente seja enviado para o motor do triturador a fim de
aumentar ou diminuir sua potência conforme a necessidade. Utilizando-se o osciloscópio
digital, conecte o canal do mesmo por meio da ponta de prova do canal correspondente
ao sinal de saída do microcontrolador e observe todas as formas de onda produzidas,
salvando a imagem da tela em um pendrive ou por meio de foto da tela do osciloscópio
com smartphone. Lembre-se: pressionar cada um dos botões (não simultâneos) para
observar cada um dos percentuais e capturar as formas de onda individualmente.
Salvar cada uma das formas de onda para anexá-las na etapa 3.