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

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Como V o = 5 V, R set = 10kΩ 0, 69 − 1, 43kΩ ≈ 170, 93Ω (3.3) 5 − 0, 69 que não é um valor comercial. Adotando como referência a série E48, que é facilmente encontrado no mercado internacional, temo que: R set = 169Ω (3.4) que gera: V o = 5, 01 V (3.5) A fim de minimizar o efeito da imprecisão do processo de fabricação e da temperatura no desempenho do módulo, R set deve ter precisão de 1%, coeficiente térmico de 100 ppm/ o C e potência de 0,05 W ou superior. O fabricante exige um capacitor de entrada com uma corrente de ripple mínima de 450 mArms, ESR de 100 mΩ ou menor, e estabilidade em função da temperatura. Para tensões de entrada maiores de 8 V, o recomendado é um capacitor eletrolítico de 220µF, com um capacitor cerâmico com os dielétricos X5R ou X7R de 22 µF em paralelo. Esses valores são críticos para suprir os picos de corrente exigidos pelo conversor DC-DC. Já para a saída, o fabricante recomenda 200 µF do tipo cerâmico, com um capacitor de 100µF com baixo ESR em paralelo para aumentar o desempenho. No caso, foram utilizados 2 capacitores cerâmicos de 100 µF em paralelo para se obter a capacitância de 200 µF, em paralelo com um capacitor de 100µF de tântalo. Todos os capacitores escolhidos foram do tipo SMD, pois além de serem menores e mais leves, eram os únicos cuja especificações atendiam as exigências do fabricante. Para escolha da tensão, foi utilizada duas vezes a tensão DC mais o ripple. Além do módulo DC-DC, que fornece 5 V para todos os stacks no barramento comum, a placa conta com um regulador linear de 3,3V para alimentar o altímetro e o GPS. Como a corrente e queda é de tensão é baixa (5 para 3,3 V), o regulador escolhido foi o LM1117-3.3 [39] em encapsulamento SMD, que é o regulador linear mais comum do mercado. O seu circuito é extremamente simples: um capacitor em paralelo na entrada (para aumentar a rejeição de ruído) e na saída (para garantir a estabilidade), como mostrado na Figura 3.21. Originalmente, o projeto previa capacitores de tântalo de 10 µF/6,3 V, porém, muitos deles falharam em questão de dias. Isso foi atribuído ao transitório, que eleva a tensão além de 6,3 V por alguns microssegundos. Dessa forma, a versão atual da placa utiliza capacitores cerâmicos de 100 nF na entrada e na saída do sistema. Revisões futuras devem utilizar capacitores cerâmicos de maior capacitância ou capacitores de tântalo com pelo menos 16 V de tensão máxima. Outra adição ao circuito do regulador linear foi um fusível resetável, o PTC. O PTC é um resistor com um alto coeficiente térmico positivo, em caso de sobrecorrente, ele esquenta e se torna um circuito aberto. Esse dispositivo foi instalado para prevenir que um módulo em falha levasse todo o sistema a uma situação de falha. 46
a5 PIC901 PIC902 COC9 C9 10uF 3 1 PIU603 PIU601 Aux Regulator COU6 IN OUT GND OUT LM1117-3.3 2 4 PIU602 PIU604 PIF101 COF1 0.5A PTC a3V3 PIC1001 PIF102 PIC1002 C10 COC10 10uF GND Figura 3.21: Circuito de energia auxiliar (3,3 V) Finalmente, esse circuito acompanhava um LED que mostrava se o 3,3 V estava funcionando da maneira correta. Esse circuito de regulação linear foi repetido em todas as placas, exceto no Módulo de Integração/Inercial, que já contava com esse circuito em na placa filha do LPC2148. 3.7.1.2 Monitor de bateria Existem dois subcircuitos para monitorar o estado da bateria: o que monitora as tensões das células (em paralelo com a bateria) e o que monitora a corrente sendo consumida (em série com a bateria). Para medir as tensões, a ideia foi utilizar um divisor de tensão, a fim de colocar a medida dentro da faixa do conversor analógico-digital (entre 0 e 3,3 V), seguido de um buffer para prevenir o carregamento do circuito e para isolar os módulos, como mostrado em 3.22. LIPO_CELL_3 LIPO_CELL_2 LIPO_CELL_1 PIJ401 GND COJ4 PIJ402 PIJ403 PIJ404 1 2 3 4 LiPo Balacing connector 455-2249-ND LiPo Voltage Sense Circuit LIPO_CELL_X PIR101 PIR102 PIR201 PIR202 COR1 1a COR2 1a GND 2 PIU202 3 PIU203 11 4 +5 PIU204 PIU2011 GND COU2A MCP604 1 PIU201 LIPO_CELL_X_BUFFERED Figura 3.22: Circuito de monitoramento de tensão O primeiro elemento a ser escolhido é o amplificador operacional - nesse caso, como só a tensão de 5 V está disponível, ele deve ser do tipo single-supply - ou seja, projetado para operar com uma tensão não diferencial. Além disso, também devido a alimentação, esse amplificador operacional deve ser do tipo rail-to-rail - a saída deve ser capaz de ficar próxima dos valores das alimentações. Dessa forma, foram escolhidos os amplificadores operacionais MCP60x, da Microchip Technology [40], devido ao seu uso prévio em outros projetos do LARA. 47
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FICHA CATALOGRÁFICA CAVALCANTI, FE
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Agradecimentos É essa talvez a par
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Tubo de Pitot Forma de Calibração
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