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

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Figura 3.18: Módulo de energia montado Analisando os módulos, nota-se que a maior parte dos circuitos digitais opera com uma tensão de 3.3 V DC, enquanto que alguns circuitos analógicos e alguns módulos digitais operam com 5 V DC. Ou seja, a maior tensão utilizada pelo circuito de instrumentação é 5 V DC, o que torna a tensão de 5 V DC um valor razoável para alimentar todos os módulos. Essa escolha também permite que cada placa tenha seu próprio regulador de 3.3 V DC, o que isola o ruído elétrico vindo de fontes digitais, espalha a carga e aumenta a redundância, além de eliminar a necessidade de dissipadores de calor em um único dispositivo. Basicamente, existem duas forma de se regular a tensão fornecida pela bateria, que varia entre 11,1 e 12, 4 V DC, para um valor de 5 V DC: um regulador linear e um conversor DC-DC. O conversor DC-DC funciona chaveando a corrente sobre um indutor, gerando a tensão de saída desejada, enquanto o regulador linear funciona operando um transistor na região ativa (ou linear). O conversor DC-DC apresenta uma topologia mais complexa e uma quantidade maior de ruído do que um regulador linear, porém, ele apresenta uma eficiência significativamente maior, o que elimina a necessidade de um dissipador de calor. Esse tipo de regulador também é mais caro que um regulador linear tradicional. Por essas razões, como o peso e o consumo de energia são prioritários no projeto, decidiu-se por utilizar um conversor DC-DC de alta eficiência no projeto. Uma opção viável seria o projeto de um conversor em torno de um circuito integrado próprio para controle de conversores DC-DC, como o TL494 ou o MC34063. O problema dessa abordagem é que muitos dos efeitos não-lineares indesejáveis desse tipo de conversor são imprevisíveis até a etapa de prototipagem, o que consumiria muito tempo na fase de testes e projeto. Esse tipo de circuito integrado também opera a uma frequência baixa, o que diminui o desempenho. A outra opção factível que foi escolhida foi a compra de um módulo DC-DC de alto desempenho pré-montado, já contendo os indutores, controladores e circuitos auxiliares. Nesse tipo de módulo, o projetista só precisa especificar a tensão de saída (tipicamente através de um resistor) e os capacitores de saída. 44
Com base na experiência do LARA, o módulo escolhido foi o Texas Instruments PTH08T230WAD, ilustrado na Figura 3.19. Suas principais características estão na Tabela 3.16, de [38]. Figura 3.19: Conversor DC-DC Texas Instruments PTH08T230WAD Parâmetro Valor Tensão de Entrada 4,5 V a 14 V Tensão de Saída 0,69V a 5,5 V Eficiência até 95% Precisão na tensão de saída ± 1,5% Corrente de saída 6 A Potência máxima 33 W Frequência de operação 300 kHz Proteção Sobre-corrente, temperatura, sub-tensão Tabela 3.16: Especificações do conversor DC-DC Texas Instruments PTH08T230WAD Esse conversor também atende as especificações militares para testes de vibração, o que o torna uma excelente escolha para a aeronave. De acordo com o fabricante [38], o resistor de ajuste deve ser calculado, além dos capacitores de entrada e saída, como mostrado no circuito da Figura 3.20. PIC402 PIC401 COC4 C4 Ceramic (X7R) 22uF V_BAT PIC501 PIC502 GND COC5 C5 Aluminum electrolytic, 25V 220uF DC to DC Converter COU3 2 VI VO 10 INH/UVLO 1 SYNC VoAdj 9 Track 8 TT +Sense 3 GND -Sense PIU302 PIU3010 PIU301 PIU309 PIU308 PIU303 4 PIU304 7 PIU307 5 6 PIU305 PIU306 Texas Instruments' PTH08T230W DC to DC Converter PIR1001 PIC602 PIC601 COC6 C6 Ceramic (X7R) R10 100uF 1a, 100ppm, 0.05W 169R PIR1002 COR10 +5 PIC702 PIC701 COC7 C7 Ceramic (X7R) 100uF GND PIC801 PIC802 C8 COC8 Tantalum, 16V 100uF Figura 3.20: Circuito de referência do conversor DC-DC O resistor de ajuste R set para uma tensão de saída V o pode ser calculado por: R set = 10kΩ 0, 69 − 1, 43kΩ (3.2) V o − 0, 69 45
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III. PARÂMETROS DE CALIBRAÇÃO Es
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Tubo de Pitot Forma de Calibração
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