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

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Como esses amplificadores operacionais atuam como conversores de impedância (buffers) para sinais de baixa frequência, outros parâmetros como banda passante não são relevantes. Dessa forma, basta projetar os divisores de tensão para completar o monitor de tensão. A bateria fornece 4 conectores para aferir a tensão das células: a referência, a tensão da primeira célula, a tensão da primeira célula em série com a segunda célula, e a tensão das três células em série. Dessa forma, são três faixas de tensão a serem medidas, assumindo que a tensão máxima de cada célula seja de 4,4 V (estimativa conservadora): 1. Até 4,4 V 2. Até 8,8 V 3. Até 13,2 V Utilizando alguma margem para erro e resistores comerciais do padrão E12, os seguintes divisores de tensão foram projetados. Célula 1 - 0 a 4,4 V: R 1 = 47kΩ R 2 = 47kΩ (3.6) R 2 R 1 + R 2 = 0, 5 (3.7) V o = 0 a 2, 2 V (3.8) I sensor = V max = 4, 4 = 46 µA (3.9) R 1 + R 2 94k Célula 2 - 0 a 8,8 V: R 1 = 82kΩ R 2 = 39kΩ (3.10) R 2 R 1 + R 2 = 0, 322 (3.11) V o = 0 a 2, 836 V (3.12) I sensor = V max = 8, 8 = 72, 72 µA (3.13) R 1 + R 2 121k Célula 1 - 0 a 13,2 V: R 1 = 82kΩ R 2 = 22kΩ (3.14) R 2 R 1 + R 2 = 0, 212 (3.15) V o = 0 a 2, 792 V (3.16) 48
I sensor = V max = 13, 2 = 126, 92 µA (3.17) R 1 + R 2 94k As correntes dos sensores são outro parâmetro importante - se elas forem muito altas, a bateria seria drenada pelos resistores. Se as resistências forem muito altas, as medidas ficam imprecisas devido a fenômenos térmicos. Dessa forma, procurou-se encontrar um meio termo entre consumo de energia e precisão. Os resistores foram especificados com 1% de precisão ou superior, com baixo coeficiente térmico, a fim de manter a calibração ao longo da temperatura de operação da aeronave. O circuito de medição de corrente não é muito diferente - basicamente, o sinal vindo do sensor de efeito Hall é filtrado, e o seu valor amplificado para que ele seja amostrado com melhor resolução pelo conversor analógico-digital. O sensor de efeito Hall, como já visto, é o ACS755xCB-150 da Allegro MicroSystems. Esse circuito está ilustrado na Figura 3.23. COU1 4 V_BAT_PRE_CURRENT PIU104 IPa VCC GND 5 V_BAT PIU105 IP- VIOUT Allegro ACS755 Hall-Effect Current Sensor Current Sensor 1 2 PIU101 PIU102 3 PIU103 PIR102 COR1 PIR101 PIC201 PIC202 GND a5 PIC101 PIC102 GND R1 Res1 4K7 C2 COC2 Cap 100nF C1 COC1 Cap 100nF PIR301 6 PIU206 R3 5 PIU205 Res1 1K PIR302 COR3 a5 PIC301 PIC302 COR2 PIR202 PIR201 Res1 4K7 a5 11 4 PIU204 PIU2011 GND C3 COC3 Cap 100nF COU2B MCP604 7 PIU207 CURRENT_OUT GND Figura 3.23: Circuito de monitoramento de corrente A primeira etapa é o projeto do filtro - assumindo que o filtro só vai remover o ruído de alta frequência, ou seja, ele não irá atuar como filtro anti-aliasing, pode-se arbitrar uma frequência de corte razoável para o sistema. Utilizando um filtro RC passa-baixas, e arbitrando os valores: R = 4, 7kΩ (3.18) C = 100nF (3.19) f c = 1 2πRC = 338, 6 Hz (3.20) Como a sensitividade do sensor de efeito Hall é de 26 mV/A, e assumindo a corrente máxima de 20 A, a tensão máxima de saída é de 520 mV. Dessa forma, R 1 = 1kΩ (3.21) 49
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Magnetômetros Forma de Calibraçã
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Tubo de Pitot Forma de Calibração
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