fundamentos da realimentaÇÃo...

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FUNDAMENTOS DA REALIMENTAÇÃOELETRÔNICA

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA

ELETRÔNICA 2 - ET7BC

Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Curitiba, 16 de agosto de 2016.

MALHA ABERTA X MALHA FECHADA

16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 2

DISPOSITIVO DE ATUAÇÃO

PROCESSORESPOSTA

DESEJADASAÍDA

MALHA ABERTA

RESPOSTA

DESEJADACONTROLADOR PROCESSO SAÍDACOMPARAÇÃO

MEDIÇÃO

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SISTEMA CONTROLE ANTENA


CRÉDITOS: NISE, Norman S.. Engenharia de sistemas de controle. LTC, 2000, 3ª ed.

Ângulo de

azimute de

entrada desejado

PotenciômetroAntena

Ângulo

de

azimute

de saída

a) Conceito do sistema

b) Estrutura mecânica e elétrica do sistema

Ângulo de

azimute de

entrada

desejado

Motor

Amplificador

diferencial e

amplificador

de potência

Potenciômetro

Transdutor

Ângulo de

azimute de

saída

DIAGRAMA EM BLOCOS FUNCIONAL


CRÉDITOS: NISE, Norman S.. Engenharia de sistemas de controle. LTC, 2000, 3ª ed.

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FUNDAMENTOS DA REALIMENTAÇÃO

Segundo Aguirre (2007, p.7):

Controle:

ramo do conhecimento que estuda maneiras sistemáticas de descrever e de sintetizar ações tais que esses sistemas se comportem de maneira previamente determinada.

Automação:

estuda maneiras de implementar e de realizar ações para tornar um sistema ou processo automático, sendo que tais ações podem, ou não, ter tido sua origem na área de controle.


AGUIRRE, Luis Antonio et al. (Ed.). Enciclopédia de automática: controle e automação. Vol II. Blucher, 2007.

FUNDAMENTOS DA REALIMENTAÇÃO

Sistemas Dinâmicos x Sistemas Estáticos:

Um sistema é chamado estático se sua saída pode ser calculada como uma função de sua entrada atual.

Um sistema dinâmico, por outro lado possui memória: a saída é uma função das entradas atuais como também das passadas (FERNANDES, GUTMAN e MEHL).

Instabilidade:

característica do controle dinâmico onde o perigo maior está associada ao crescimento ilimitado dos sinais (AGUIRRE, 2007, p. 11)


FERNANDES, José M; MEHL, Ewaldo Luiz de M. e GUTMAN, Per-Olof. Sistemas de controle realimentados. Apostila UFPR. 2004

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CONTROLADOR

Desenvolvimento do controle automático segundo BENNETT:

“Early control”: até 1900

“Pre-classical period”: 1900-1940

“Classical period”: 1935-1960

“Modern control”: após 1955


CLÁSSICA: principais técnicas de controle-On-off-Proporcional-Integral-Derivativo (PID)

MODERNO: principais técnicas de controle

-Multivariável -Preditivo -Ótimo-Adaptativo -Robusto -Inteligente-Não-linear

Sugestão de leitura:BENNETT, Stuart. A brief history of automatic control. IEEE Control Systems Magazine, v. 16, n. 3, p. 17-25, 1996.

TÉCNICA PID: proporcional-integral-derivativa

MV=variável manipulada variável sobre a qual o controlador atua para controlar o processo. Ex. posição de uma válvula, tensão aplicada em uma Raquecimento.

E(t)= erro. Diferença entre a resposta desejada e a saída.

Kp= ganho proporcional

Ki= ganho integral

Kd= ganho derivativo16 Ago 2016 Aula 2-Fundamentos da realimentação eletrônica 8

dt

tdEKddttEKitEKptMV

)(.)()(.)(

Sensor: detecta uma variável física de interesse.Transdutor: transforma a variável física de interesse em outra que seja mensurável.Ex.: sinal de temperatura em um sinal elétrico

http://www.elai.upm.es/moodle/pluginfile.php/1792/mod_resource/content/0/articulos/HistoryOfControl.pdf

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CONSTITUIÇÃO DE UM CONTROLADOR P


Créditos: http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/1019-teoria-de-controle-pid?showall=&limitstart=0

PV variável de processo. Variável que é controlada no processo, como temperatura, pressão e umidade.

SP setpoint. Valor desejado da variável de processo. É a referência.


CONSTITUIÇÃO DE UM

CONTROLADOR PID

http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/1019-teoria-de-controle-pid?showall=&limitstart=0

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CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS


MODELO ELÉTRICO

Av=ganho

Es=tensão de entrada)( VVAV dO

Equação Fundamental:

Onde: Ad é o ganho diferencial em malha aberta, V+: tensão no terminal não inversor V- :tensão no terminal inversor.

CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS IDEAL REAL (741)

*Ganho em Malha aberta (A)

(sem realimentação).

*Impedância de entrada (Zin)

*Impedância da saída (Zout)

*Largura de faixa de freqüência (PGL)

*Tensão de saída (Vout) -

*Corrente de entrada

infinito

infinita

zero

infinito

Nula

Nula

2 000 a

200 000

2Mohms

75 ohms

1M

nula, com ajuste de off-set

nanoA, picoA

LIMITES DO SINAL DE SAÍDA: Vout

A corrente fornecida pelo terminal de saída é geralmente menor que 10mA (consulta à folha de especificação para este valor).

A tensão de saída (Vo) é sempre menor que a de alimentação, diferindo desta por um valor V de 0,7V até 2V, que indica as quedas de tensão internas do AmpOp.

O limite superior é denominado de tensão de saturação positiva e o inferior tensão de saturação negativa.

Output Swing é a excursão do sinal entre a saturação positiva e negativa.

Obs: Essa excursão não deve ser superior ao valor da tensão de alimentação do AO


+Vsat

-Vsat

Máxima excursão do sinal de saída - V (0,7 a 2V)

t

+Vsat= |+Vcc|- V

-Vsat= |-Vcc|- V

Ex: Vcc= 12VVomax= |12|-V+Vsat= entre +11,3 e 10V- Vsat= entre -11,3 e -10V

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MODELO DO AMPLIFICADOR COM A FONTE E CARGA


VE

EF

EFE

RR

RVV

DIAGRAMA EM BLOCOS SIMPLIFICADO


http://www.ti.com/lit/an/sloa011/sloa011.pdfUnderstanding Operational AmplifierSpecifications – White paper SLOA011

http://www.ti.com/lit/an/sloa011/sloa011.pdf

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AMPLIFICADOR DIFERENCIAL SIMÉTRICOEstágio de Entrada


21 BEBE VV Suposição: • Q1=Q2• Vi1=Vi2=0V

22

111

EC

EC

II

IImas

VBE1 VBE2

21. CC

V

V

SC IIeII T

BE

21. EEEC

E

C IIIII

I

E

BECC

EER

VVII

21

E

CC

EECCBER

VIIVVComo

21

E

CC

EEER

VIII

.221

PAR DIFERENCAL

ESTÁGIO PUSH-PULL


iL1

iL2

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MODOS DE OPERAÇÃO


A-Sem realimentação:Denominado também de operação em malha aberta ou laço aberto e o ganho (ALA) do Amp-op é estipulado pelo fabricante, onde não se tem o controle sobre o ganho. Este tipo de operação é útil em circuitos comparadores.

B-Com realimentação – em malha fechada:Uma amostra do sinal de saída é retornada para o circuito com a intenção de controle. O ganho de tensão é controlado.

Realimentação Positiva o retorno do sinal contribui ou aumenta o efeito da tensão da entrada.

Realimentação Negativa o retorno do sinal tem fase que se opõem ao efeito do sinal da entrada.

R2= Rfeedback

AMP OP SEM REALIMENTAÇÃO: COMPARADOR DE TENSÃO


Fontes de consulta recomendadas:1)Amplificadores Operacionais –Pertence Junior 2)Cap 14 , 15 e 17 do Boylestad3)Cap 2 do Sedra

a) Vref=0V

Vref

b) Vref 0V

Vref

a) Vref=0V

Vref

Vref

b) Vref 0V

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COMPARADOR NÃO INVERSOR


VrefVinseVsat

VrefVinseVsatVO

Característica de Transferência:

Vref≠0V

Vref=0V REALIDEAL

EXEMPLO


Admitir ±15V, ∆V=2V.

=2sen(wt) volts

Vout

Vref=0V

+Vsat

-Vsat-13V

+13V

VrefVinseVsat

VrefVinseVsatVO

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COMPARADOR INVERSOR


VrefVinseVsat

VrefVinseVsatVO

Característica de Transferência:

Vref≠0V

Vref=0V

EXEMPLO


Exemplo:

+Vsat

-Vsat

Vout

Admitir ±15V, ∆V=2V.

-13V

+13V=2sen(wt) volts

VrefVinseVsat

VrefVinseVsatVO

Vref=0V

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EXERCÍCIOS


1) Construa a característica de transferência dos circuitos que seguem. Admitir V=1V2) Esboce a tensão de saída supondo que Vin é uma senóide de 5Vp.

a)b)

EXEMPLO DE APLICAÇÃO


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VrefVinseVsat

VrefVinseVsatVO

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