Desenvolvimento de um VeÃculo AÃ©reo NÃ£o-Tripulado - LARA ...

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3.5.5 Tubo de Pitot O elemento sensorial de um tubo de Pitot é a pressão diferencial, ou seja, a pressão dinâmica (tomada da ponta do tubo de Pitot) subtraída da pressão estática (tomada da lateral do tubo de Pitot). Esse medida está relacionada com a velocidade aerodinâmica. Existem muitos sensores no mercado capazes de fazer esse tipo de medida, alguns outros projetos foram pesquisados para aferir qual a solução mais utilizada. A pesquisa mostrou que a maior parte dos projetos utiliza o sensor MPXV7002DP [29], da Freescale Semiconductor. Esse é um sensor de pressão diferencial que já conta com compensação em relação a temperatura é calibrado na fábrica. As especificações essenciais estão na Tabela 3.11, retirados de [29]. Parâmetro Valor Tipo de sensor Pressão Diferencial Saída Analógica, 0-5V Faixa de Operação ±2 kPa Sensitividade 1 V/kPa Acurácia ±2,5% Tabela 3.11: Especificações do sensor de pressão Freescale Semiconductor MPXV7002DP Além do elemento sensorial, o tubo de Pitot deve que ser especificado. Para esse tamanho de aeronave, o único tubo encontrado no mercado foi o fabricado pela Eagle Tree Systems [30]. Ele é vendido como um instrumento para aeromodelos, mas foi facilmente adaptado para a nossa aeronave com o sensor de pressão diferencial utilizado. 3.5.6 Altímetro O altímetro é basicamente um instrumento que utiliza a medida de pressão atmosférica (estática) para gerar uma medida de altitude. Dessa forma, qualquer sensor de pressão estática é apropriada para montar um altímetro. A tecnologia MEMS disponibilizou vários sensores de alta precisão e baixo custo nos últimos anos. A principal dificuldade da maioria desses sensores são encapsulamentos exóticos que são difíceis de soldar, o que levou a preferência por módulos cuja breakout board já estivesse disponível. A Sparkfun disponibiliza o módulo SCP1000 [31], da VTI Technologies, em forma de breakout board. Esse módulo, na época do projeto, era o mais preciso disponível no mercado, com resolução teórica de 9 cm. As especificações básicas estão na Tabela 3.12, a partir de [31]. 3.5.7 Monitor de energia Outro requisito do projeto é a habilidade de monitorar a condição do sistema de energia em tempo real - ou seja, monitorar a tensão de cada uma das células da bateria, e a corrente sendo consumida pelo motor e pelo sistema de instrumentação. 36
Parâmetro Tipo de sensor Saída Faixa de Operação Resolução Frequência de Operação Valor Pressão Absoluta Digital, 14 bits por SPI 30 kPa - 120 kPa 1,5 Pa 9 Hz Tabela 3.12: Especificações do sensor de pressão VTI Technologies SCP1000 Monitorar a tensão é uma operação razoavelmente trivial, e será tratada no projeto elétrico do sistema. Existem duas formas básicas de se medir a corrente: a primeira é através da medição da queda de tensão de um resistor de valor conhecido (resistor shunt), e a outra é através da medição da tensão induzida quando os elétrons passam por um campo magnético B conhecido. Essa segunda técnica é a utilizada por sensores de efeito Hall. A principal vantagem da primeira técnica é a facilidade de implementação e calibração desse tipo de dispositivo, porém, essa técnica de medição introduz uma queda de tensão proporcional ao valor da corrente sendo medida. Como a corrente do motor, que gira em torno de 20 A, fará parte da medição, a queda gerada por essa técnica será muito grande, tornado essa opção inviável. Os sensores que utilizam o efeito Hall para fazer a medida de corrente não sofrem do efeito da queda de tensão, porém, eles tendem a ser menos lineares que os sensores do tipo resistor shunt. Como a precisão dessa medida não é crítica, a opção foi feita por utilizar esse sensor no projeto. O LARA já contava com alguns sensores do tipo ACS755xCB-150 da Allegro MicroSystems [32] disponíveis, então esse foi o sensor escolhido no projeto. Ele é capaz de medir correntes de até 150 A, que é muito além do necessário para as necessidades da aeronave, mas a sua precisão e resolução tornam o seu uso possível. Os detalhes principais desse sensor estão na Tabela 3.13, com base em [32]. Parâmetro Valor Tipo de sensor Corrente (Efeito Hall) Saída Analógica Faixa de Operação 0 - 150 A Sensitividade 26 mV/A Precisão ± 1% @ 25 o C Resistência do elemento de medição 100 µΩ Tabela 3.13: Especificações do sensor de corrente Allegro MicroSystems ACS755xCB-150 Calculando a queda máxima de tensão, e assumindo que a corrente máxima contínua é de 30 A, temos que: V queda = 100µΩ · 30 A = 3 mV (3.1) 37
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