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sistema para aquisição de temperatura em

1. Astar E Metrowerks CodeWar fI Documento Microsoft w A By unos 14 34 Figura 8 pastas do Projeto A primeira pasta sources cont m todos os c digos que se deseja programar na flash do micro controlador Dentro do arquivo do encontra se um pequeno c digo fonte com um exemplo de como acessar os pinos da placa Esse exemplo leva em considera o um arquivo de outra pasta a pasta libs que cont m as bibliotecas para a utiliza o da placa Nessa segunda pasta analisada encontramos as bibliotecas usadas para a linguagem A terceira pasta cont m um c digo fonte de inicializa o para o micro controlador Esse c digo j introduzido pelo pr prio software para que possa realizar a correta e a completa prepara o do micro controlador antes que ele comece a execu o do c digo em si A seguir tem se uma pasta cujo conte do ser usado posteriormente pelo debugger Nesta pasta encontam se 4 arquivos para comandos que devem ser inseridos pelo usu rio e ser o executados em momentos espec ficos do debug Pode se introduzir um comando qualquer para que o debugger execute em 4 momentos distintos que s o antes da carga dos dados depois da carga dos dados na hora de um reset ou no start up Restam ainda uma pasta com arquivos para a inicializa o do debugger e uma pasta com programas e fun es para o burner realizar a programa o correta da flash Depois de inclu do o c digo desejado tem qu
2. es el tricas em atmosferas explosivas 60079 14 1996 Electrical apparatus for explosive gas atmospheres Electrical installations in explosive gas atmospheres other than mines IEC 60079 10 1995 Classification of hazardous areas Avaliacao do Sistema da Qualidade NBR ISO 9002 1994 Sistemas da qualidade Modelo para garantia da qualidade em produ o e instala o Terminologia NBR 8370 1998 Equipamentos e instala es el tricas para atmosferas explosivas Terminologia Ixxxi
3. common mode potential FIGURE 7 Shield Driver Circuit The output sense connection can be used to sense the output voltage directly at the load for best accuracy Figure 5 shows how to drive a load through series interconnection resis tance Remotely located feedback paths may cause instabil ity This can be generally be eliminated with a high frequency feedback path through C Heavy loads or long lines can be driven by connecting a buffer inside the feed back path Figure 6 Surtace mount package FK version only For G 100 Ro 511017 222 1kQ effective R 5050 INA114 a common mode voltage which ts rejected by INA114 Resistance In this line causes Vo OV at Rap Ry a small common mode voltage which is rejected by INA114 FIGURE 8 RTD Temperature Measurement Circuit SEEBECK COEFFICIENT MATERIAL LUC Chromel Constantan Iron Constantan Chromel Alumel Copper Constantan NOTES 1 2 1mV C at 200A 2 R provides down scale Dum out Indication FIGURE 9 Thermocouple Amplifier With Cold Junction Compensation INA114 12 Ixxv FIGURE 10 Amplifier With Right Leg Drive OPA177 1 5 OPAEO2 128 FIGURE 13 Differential Voltage to Current Converter 13 INA114 Ixxvi Ca E TECHNOLOGIES 5V amp 12V SERIES Power Solutions 3kVDC Isolated 1W Single amp Dual Output DC DC Converters SELECTION GUIDE ii Anm i
4. d PTAQADOTCHa Eto PTAVADVTCH VIEN PTA2TFET KH x CPU CONTROL GEMERATOR PTASFET KBIS esHCus CPU PTAWO SC2 ADa KEM SYSTEM NTEGRATION d MODULE 2 E ACCUMULATOR PTASSCIADS AS CPU REGISTERS INDEX REGISTER STACK POINTER CODE REGISTER T HP 2 SINGLE INTERRUPT at f MODULE MCOULE in amp BIT ADC TIMER MODULE iE HCOseHCoceQ Y2 MOseHC soa 01 M Cas H CS 0T2 AND MC eeHC og OT 1 1536 BYTES USER FLASH 128 BYTES PAM rv MODULE M MONITOR ROM dE GE Figura 5 conex es internas do MCU Finalizando a breve explica o sobre o micro controlador utilizado neste projeto s o apresentados nesta pr xima figura todas as posi es de mem ria reservadas e seus correspondentes campos XXV FE07 FE03 FE07 FFCo sFECI SFFCF VO REGISTERS 64 BYTES RAM 128 BYTES oo te code from addresses in this range will execute in this generate an legal address reset AUXILIARY ROM 1535 BYTES 1 RESET STATUS REGISTER SRSR MC68HC908QY1 and MC 3HCeoeQY2 Memory Map BREAK ALIXIUARY REGISTER BRKAR BREAK FLAG CONTROL REGISTER BFCR INTERRUPT STATUS REGISTER 1 INT INTERRUPT STATUS REGISTER 2 INT2 INTERRUPT STATUS REGISTER 3 INT3 FLASH CONTROL REGISTER FLCR BREAK ADDRESS HIGH REGIS
5. veis devido ao car ter de seus processos de produ o e manufatura por lan arem no ambiente ao redor subst ncias extremamente perigosas que possuem em sua natureza um alto teor de explosividade Existem muitas subst ncias que apresentam essa caracter stica e elas podem ser encontradas como gases poeiras ou at mesmo l quidos Pelo fato de possuir um ambiente carregado com subst ncias que podem vir a explodir com uma pequena fonte de igni o tais ambientes s o classificados como possuidores de uma atmosfera explosiva Esses ambientes precisam ser estudados analisados e sobre eles aplicadas solu es necess rias para que n o venham a explodir causando a perda de trabalhadores cuja fun o muitas vezes exige que esteja pr ximo o suficiente de tais locais correndo o s rio risco de sofrer consequ ncias diretas e graves com a explos o de tais subst ncias Esses ambientes podem ou n o estar sobre a a o de certos gases l quidos e poeiras que provocariam a explos o Na verdade na maioria das vezes o ambiente n o se encontra carregado de part culas com probabilidade de explodir isto s acontecendo caso haja alguma falha no processo Por m por estar sujeito falhas tanto humanas quanto provindas de m quinas estes ambientes tamb m t m que ser considerados perigosos sendo chamados de potencialmente explosivos viii De acordo com o grau de probabilidade de se encontrar subst ncias explosivas no local f
6. 5 Bibliografia pe oi 10 11 14 Manual do Usu rio da Placa de Desenvolvimento M68EVB908Q Motorola CPU08 Central Processor Unit Reference Manual MC68HC908QT4 Data Sheet Clifford Michelle Motorola Semiconductor Application Note 1950 Water Level Monitoring Sibigtroth Jim Motoroloa Application Note 2305 User Monitor Access for MC68HC908QY QT series MCU Garcia Donnie Motorola Application Note 2310 D MC68HC908QT4 Low Power Application Suchyta John Motorola Application Note 2317 Low Cost Programming and Debugging Options for M68HC08 MCUs Suchyta John Motorola Application Note 2322 D Reprogramming the M68DEMO908QT4 Maida Michael X National Semiconductor Application Note 225 IC Temperature Sensor Provides Thermocouple Cold Junction Compensation Abril 1979 Hintz Kenneth amp Tabak Daniel Microcontrollers architecture implementation and programming Reprogramming the M68DEMO908QT4 12 13 INA114 Precision Instrumentation Amplifier DataSheet NMV 5V amp 12V Series DataSheet Code Warrior IDE Quick Start Manual 15 16 17 18 19 site da Consistec http www consistec com br site da IOPE http www iope com br site da MySpace http myspace eng br site da InternEx http www internex eti br IEC 60079 0 Normas para equipamentos de atmosfera explosiva Requisitos Gerais lxii 20 2l 22 23 24 25 26 IEC 60079 1 Normas pa
7. HU IJI LLLI 0 10 100 1k 10k 100k 1M Frequency Hz INPUT REFERRED NOISE VOLTAGE v5 FREQUENCY 100 Ixix TYPICAL PERFORMANCE CURVES coNT ALT 25 V 15V unless oferafse noted SLEW RATE vs TEMPERATURE OUTPUT CURRENT LIMIT vs TEMPERATURE E 2 z 3 S a i i B 75 50 25 0 25 50 75 100 125 0 15 10 35 60 85 Temperature C Temperature C QUIESCENT CURRENT AND POWER DISSIPATION QUIESCENT CURRENT v5 TEMPERATURE vs POWER SUPPLY VOLTAGE E t E E 5 3 i i a 8 i Temperature C Power Supply Voltage V POSITIVE SIGNAL SWING vs TEMPERATUE R 2k NEGATIVE SIGNAL SWING vs TEMPERATUE R 240 e v g 2 5 s 5 8 o o Temperature Temperalure C TYPICAL PERFORMANCE CURVES CONT At 25 Vs 15V unless otherwise noted LARGE SIGNAL RESPONSE 1 SMALL SIGNAL RESPONSE 1 LARGE SIGNAL RESPONSE 1000 SMALL SIGNAL RESPONSE 1000 10V 200mV NPUT REFERRED NOISE 0 1 to 10Hz CURR DOMINE INA114 8 Ixxi APPLICATION INFORMATION Figure 1 shows the basic connections required for operation of the INA114 Applications with noisy or high impedance power supplies may require decoupling capacitors close to the device pins as shown The output is referred to the output reference Ref terminal which is normally grounded This must be
8. Response to last attempt to contact target 0 ICS Hardware loopback detected 4 Device entered monitor mode N 1 Device echoed some security bytes Port 5 Reset was Power On Reset 2 Device echoed all security bytes N R M is accesible un secured 3 Device signaled monitor mode with a break N Show this dialog before attempting to contact the target 88HCD8 board For Help press F1 Loading Target d Stan EB Metrowerks Co code Microsoft Bb True Time Simul Attempting to c A Ss 61 Powe ed di 14 36 Figura 9 tela de Primeiramente tem que ser escolhido o target isto qual ser o alvo da conex o A placa em quest o controlada via Na tabela de sele o de target localiza se um que corresponde ao procurado Este alvo pertence ent o classe 1 Escolhido o target deve se ent o selecionar a porta serial que ser usada No caso ser utilizada a porta 3 Em seguida deve ser selecionada a taxa de transmiss o o baud rate no caso 19200 Feito isso basta selecionar a op o de ignorar a falha do envio dos bytes de seguran a e entrar no modo monitor de qualquer forma Est tudo pronto ent o para realizar se a comunica o com a placa Motorola Caso alguma coisa d errado na tentativa de conex4o a tela do software ir mostrar em que etapa o processo foi interrompido Esse monitoramento importante pois permite descobrir XXX ou ter uma i
9. amplificador P g 41 3 10 O programa ensaios P g 44 3 11 Testes no circuito final P g 47 4 Conclus o P g 54 Bibliografia P g 57 Ap ndice Data sheets P g 59 Ap ndice B Programa ensaios P g 73 Ap ndice C Normas para atmosferas explosivas P g 74 1 Introdu o Uma planta de uma refinaria uma plataforma de extra o de petr leo ou at mesmo uma pequena ind stria caseira s o exemplos de ambientes que porventura podem vir a oferecer riscos aos trabalhadores envolvidos Riscos esses que podem se manifestar em diferentes n veis e graus e gerar consequ ncias das mais diversas Uma simples ferramenta mal utilizada ou que se encontra em mal estado de conserva o pode ser uma fonte de perigo e oferecer um risco ao trabalhador que dela depende e que dela se utiliza diariamente Desde cortes e arranh es at ferimentos mais s rios tudo pode ser considerado como consequ ncia de um ambiente que oferece um risco ao ser humano que l trabalha Nesse caso mais comum haver casos de pouca gravidade e um acidente mais prejudicial dificilmente ocorre Passando para outra categoria se pararmos para pensar nas conseq ncias de acidentes de trabalho em locais cujo uso de m quinas pesadas seja constante podemos notar um panorama mais preocupante Nesse caso pequenos ferimentos seriam pouco relevantes tendo em vista as severas conseq ncias de um acidente mais grave que pode vir a
10. aponta para o pr ximo byte vazio na pilha Program Counter PC um registrador de 16 bits que cont m o endere o da pr xima instru o a ser realizada Durante o reset o PC carregado com o valor do vetor de reset xxi localizado em FFFE e FFFF Isto representa endere o da primeira instru o a ser executada depois de sair do estado de reset O registrador condition code register CCR cont m a m scara de interrup o e 5 flags que indicam o resultado da instru o que acabou de ser executada Os bits 5 e 6 s o permanentemente setados para o valor l gico 1 Esses registradores embora pouco acessados diretamente s o utilizados constantemente pela unidade central de processamento para realizar todas as instru es ordenadas A CPU dividida em duas unidades principais que s o a unidade de controle e a unidade de execu o A unidade de controle cont m uma m quina de estado finita junto com l gicas de controle e temporiza o As sa das desse bloco controlam a unidade de execu o que cont m a unidade aritm tica e l gica ALU e o barramento de interface CONTROL UNIT EXECUTION UNIT INTERNAL DATA BUS INTERNAL ADDRESS BUS Figura 3 unidades de controle e de CPU08 possui diversas formas de endere amento sejam elas diretas indiretas indexadas n o indexadas com incremento de 8 ou 16 bits Ao todo s o 16 formas diferentes de se endere ar CPUOS po
11. be connected to one input see thermocouple in Figure 3 With higher source impedance using two resistors provides a balanced input with possible advantages of lower input offset voltage due to bias current and better common mode rejection INPUT COMMON MODE RANGE The linear common mode range of the input op amps of the INA114 is approximately 13 75V or 1 25V from the power supplies As the output voltage increases however the linear input range will be limited by the output voltage swing of the input amplifiers A and A The common mode range is related to the output voltage of the complete amplifier see performance curve Input Common Mode Range vs Output Voltage INA114 FIGURE 3 Providing an Input Common Mode Current Path combination of common mode and differential input signals can cause the output of A or A to saturate Figure 4 shows the output voltage swing of A and A expressed in terms of a common mode and differential input voltages Output swing capability of these intemal amplifiers is the same as the output amplifier A For applications where input common mode range must be maximized limit the output voltage swing by connecting the INA114 in a lower gain see performance curve Input Common Mode Voltage Range vs Output Voltage If necessary add gain after the INA114 to increase the voltage swing Input overload often produces an output voltage that appears normal For example an i
12. casa de mV para valores de xl tens o que chegariam at 5V Esse ganho considerando se que a 200 C o termopar gera 10 mV teria que ser alto o suficiente da faixa de 500 para poder amplificar ao n vel exigido Outra quest o importante seria a da estabilidade do amplificador Este teria que possuir um ganho que variasse pouco com a temperatura e que n o diferisse muito do ganho calculado para que pudesse fornecer uma medida mais exata poss vel e que n o gerasse valores muito discrepantes de tens o para temperaturas semelhantes Com base nesses par metros v rios tipos de amplificadores foram analisados at que a escolha reca sse naturalmente sobre os amplificadores de instrumenta o Essa escolha uma das mais bvias possuiria todas os pr requisitos desejados visto que para instrumenta o deve se utilizar circuitos est veis e que gerem poucos desvios e erros em suas medidas Depois de procurar por modelos mais adequados foi escolhido um dos amplificadores de instrumenta o da s rie INA da Burr Brown no caso o INA114AP Este amplificador possui as caracter sticas desejadas e sua utiliza o seria de grande finalidade no tratamento que deveria ser feito no sinal gerado pelo termopar Como requisitos principais deste amplificador podem ser citadas a baixa tens o de offset de entrada o ganho vari vel que chega a n veis altos e a sua grande estabilidade Este amplificador capaz de trabalhar com sinais muito bai
13. da constata o de que com a hip tese inicial n o seria poss vel realizar tal situa o Esse desafio de testar as hip teses perceber falhas no projeto e modificar de acordo com a possibilidade uma das virtudes do engenheiro sempre dotado de solu es que ser o bem implementadas na pr tica mesmo que possam ser mais trabalhadas e elaboradas na teoria Para iniciar os testes procurar se concentrar no circuito de amplifica o do sinal Primeiramente deve se certificar de que todas as conex es est o corretas e de que todos os circuitos integrados estejam corretamente alimentados Conectando se o cabo de alimenta o e checando os valores de tens o pode se excluir um problema de alimenta o caso ocorra falha em um desses dois CIs limitando a poss veis problemas internos Com o circuito alimentado o pr ximo passo seria testar a sa da gerada pelo amplificador Olhando a tabela de funcionamento do termopar v se que para temperaturas em torno da temperatura ambiente a tens o gerada pelo termopar ficaria em torno de 0 8 a 1 4 mV Quando multiplicado pelo ganho de 500 do amplificador este deveria apresentar em sua sa da um sinal em torno de 400 a 700 mV Por m como a jun o de refer ncia do termopar ainda n o estava fixada em 0 C era de se esperar que o circuito gerasse uma tens o muito baixa possivelmente at negativa caso a temperatura da jun o de refer ncia estivesse acima da temperatura da jun o de me
14. definem e regulam as atividades das certificadoras Para algumas normas ainda n o adaptadas ou traduzidas ao meio nacional segue se o padr o europeu tomando por base algumas normas usadas por eles especialmente norma IEC Existem ainda normas americanas e canadenses que para serem aceitas no Brasil t m que mostrar adequa o a normas j utilizadas aqui como as normas IEC Existem dezenas de normas elaboradas pelo IEC uma comiss o internacional para estudo de equipamentos eletrot cnicos uma para cada fim espec fico E estas al m de determinar as caracter sticas que um equipamento deve possuir para que possa ser utilizado em atmosferas explosivas tamb m especificam s ries de testes que devem ser realizados para que tais produtos possam ser considerados seguros Os testes diferenciam se pelo tipo de prote o empregada no equipamento De acordo com o n vel de seguran a exigido s o adicionadas ou retiradas certas condi es de ensaio Essas condi es de ensaio ser o suficientes apenas para um tipo de ambiente n o podendo ser utilizadas para outros Para citar algumas das prote es tem se uma das mais comuns e utilizadas por fabricantes de motores a prote o n o acend vel Ex n Esta prote o visa a garantir que o equipamento ensaiado n o seja capaz de gerar fa scas ou fagulhas durante o seu uso normal Quer dizer esta prote o visa a garantir que o motor certificado n o seja capaz de causar igni o da s
15. denominados de ensaios de tipo ensaios esses feitos em uma porcentagem do lote de equipamentos a ser certificados O segundo faz parte dos ensaios de rotina que s o ensaios realizados em todas os equipamentos que fazem parte do lote O ensaio de grau de prote o consiste em verificar o grau de veda o do inv lucro utilizado para cada produto a receber a classifica o Ex As caracter sticas desse ensaio v o depender do n vel exigido para a veda o do produto O ensaio de grau de prote o conhecido com IP depende de dois n meros que se seguem a este s mbolo como por exemplo IP56 xli O primeiro numeral diz respeito prote o do equipamento contra objetos s lidos e quanto maior o n mero menor o tamanho do objeto comegando com s lidos grandes at chegar a poeira Esses ensaios geralmente s o feitos em c maras de p e dependendo do tamanho do equipamento precisam ser ensaiados em locais espec ficos devido car ncia de equipamentos para realizar este tipo de ensaio segundo numeral diz respeito prote o do equipamento contra a entrada de gua Quanto maior o n mero maior a quantidade de gua a ser jogada diretamente no produto variando de uma fonte d gua com pouca vaz o at a imers o do produto na gua Esse numeral diz respeito forma do bico de aspers o de gua o di metro de sua abertura e o volume de gua utilizado Os graus de prote o mais comuns para motores Ex s o IP55
16. ensaios main c include MC68HC908QT4 h include peripheral declarations void asm main void declare the assembly function void main void Pi REDE WEDE PR AE ADS SE let at SE RR RITE E Aquisi o dos dados via AD IB CENE EIE PTAPUE OSC2EN 0 seleciona OSC2 como 4 PTAPUE PTAPUE4 0 pull up enable DDRA_DDRA4 0 set Bit 4 as input ADSCR_ADCO 1 seleciona MULTI convers es ADICLK ADIVO 1 ADICLK ADIV1 1 seleciona clock ADSCR_CH4 0 ADSCR CH 2 0 ADSCR CHO 0 ADSCR CH3 0 seleciona PTA4 como entrada do ADC do f while ADSCR COCO 1 loop aguarda t rmino de conv ADC for RESET WATCHDOG kicks the dog loop forever Ap ndice C Normas para atmosferas explosivas Verificacao dos Requisitos Gerais 9518 1997 Equipamentos el tricos para atmosferas explosivas Requisitos gerais IEC 60079 0 1998 Electrical apparatus for explosive atmospheres General requirements EN 50014 1992 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres General requirements Involucros Prova de Explosao NBR 5363 1998 Equipamentos el tricos para atmosferas explosivas Inv lucros prova de explos o Tipo de prote o d 60079 1 1990 Electrical apparatus for explosive atmospheres Construction and test of flameproof enclosures of el
17. lio g s leve O teste tem que funcionar para as duas condi es 2 5 Ensaio de eleva o de temperatura Independente do tipo de prote o utilizado o teste de eleva o de temperatura tem que ser realizado Este teste de extrema import ncia pois vai dizer se a m quina atinge o limite de temperatura estipulado para a sua classe A norma define algumas classes de temperaturas todas designadas por um T e um n mero a seguir como exemplo a classe T3 Cada classe corresponde a uma temperatura m xima que o m ximo permitido para o equipamento em quest o atingir em funcionamento Essas classes de temperatura dizem respeito ao local onde ser o instalados tais motores Pelo fato de diferentes gases possu rem diferentes limiares de explos o esses foram separados em classes e o equipamento adequado para tal classe pode ser usado em ambientes com gases correspondentes e com limiar de explos o mais alto Quanto maior o n mero que segue o T menor a temperatura final que a m quina pode atingir A tabela com as classes de temperatura est a seguir Classe de Temperatura Temperatura m xima TI 450 T2 300 T3 200 TA 135 5 100 T6 85 XV Figura 1 tabela de classe de temperatura Para o teste de eleva o de temperatura o motor ligado em duas condi es b sicas Uma em sua tens o nominal de funcionamento e outra com mais ou menos 10 de tens o A pr tica mostrou que a sub tens o mais danosa ao moto
18. ocorrer pelo uso repetido de m quinas e ferramentas pesadas Por outro lado se olharmos para ambientes mais in spitos menos adequados aos seres humanos seja pelo local de trabalho no caso das minas subterr neas seja pelo objeto do trabalho no caso de plataformas e navios petroleiros podemos imaginar um quadro ainda mais perigoso para a sa de do trabalhador Esses tipos de ambientes que se manifestam tamb m em ambientes de outras ind strias oferecem um risco ainda maior ao trabalhador j que devido aos seus processos produtivos condena a atmosfera ao redor a se tornar potencialmente explosiva Essa explosividade em potencial mesmo que seja controlada condena essa planta a ter que lidar com a possibilidade de uma explos o que oferece riscos fatais aos trabalhadores ao redor Isso sem falar nos preju zos financeiros menos importantes que os preju zos humanos mas que tamb m s o indesejados e por isso tamb m combatidos Para que possa haver seguran a aos trabalhadores em todos os ambientes citados necess rio que se tenha em mente os riscos que determinada planta oferece A partir da determina o dos riscos busca se uma solu o que vise diminuir o n mero de casos e minimizar as consequ ncias Na maioria das ind strias e f bricas existe uma rea respons vel pela qualidade de vida do trabalhador Essa rea respons vel por elaborar programas projetos e normas que incentivem a conscientiza o dos funcion r
19. prio debugger do Code Warrior Entrando no modo monitor pode se executar o programa gravado na flash e assim verificar o valor resultante da convers o analisando o registrador usado pelo A D para armazenar o resultado de sua ltima convers o A figura a seguir mostra a tela do debugger XXXi True Time Simulator amp Real Time Debugger C fabricio projeto programa ensaios ensaios PED ebug ini File View Run PEDebug Component Memory Window Help v 5 z e e 2 Source n xI a TT lol xl F88D LDA xFGA6 PTAPUE OSC2EN 0 seleciona 05C2 como PTA4 F890 BIT 0 02 F892 BNE 6 F898 PTAPUE_PTAPUE4 pull up enable F894 LDHX 0 00 0 F897 TXS DDRA_DDRA4 0 set Bit 4 as input HX 0 5 FF SR 68 Status VHINZC PC F88C Start08 c Auto Symb Global startupData lt 9 gt tagsStartup uu uu uu uu uu uu uu uu uuuuuuuu E SEG END SSTACK array 0 of unsigned char uu uu uu uu uu uu uu uu uuuuuuuu uu uu uu uu uu uu uu uuuuuuuu Startup in For Help press F1 HCS08QT 4 done cmd postload cmd Start BB Metrowerks CodeWarrior e code Microsoft Word E True Time Simulato amp A amp unos 14 37 Figurall0 tela do Debugger 3 5 Aslinguagens C e Assembler Para a programa o da placa poss vel o uso de duas linguagens bastante difundidas em programa o as linguagens C e Assembler As duas podem ser
20. que um computador armazene e porventura fa a um processamento com esse n mero Os termopares podem existir com diversas caracter sticas diferentes eles possuem tipos de diferentes de materiais e de acordo com os tipos de materiais empregados geram diferentes respostas para a temperatura no ponto de medi o Por causa disso os tipos de termopares tamb m t m que seguir regras espec ficas e que tem gerar respostas padronizadas independente dos fabricantes no caso de dois termopares serem fabricados para possu rem o mesmo tipo No caso em quest o o mais comum o uso de termopares tipo T e J mas isso n o exclui a possibilidade de ser usado termopares de outros tipos para este mesmo ensaio Neste projeto foi escolhido com fonte de sinais um termopar do tipo J Termopares s o dois fio de diferentes materiais que geram valores de tens o partir de um valor de temperatura Essa tens o varia de acordo com a varia o de temperatura e isso possibilita o seu uso para determinar a din mica da temperatura no rotor Esses sinais de tens o gerados pelos termopares s o sinais de valores muito baixos da ordem de mV ou at menos dependendo da temperatura O termopar tipo J possui um passo de aproximadamente 50 uV isto para cada grau de temperatura que sobe ou desce o termopar responde com um acr scimo ou um decr scimo de 50 uV no sinal que gera Para se ter uma id ia da grandeza do sinal gerado para diferen as de temperatura e
21. que se manter abaixo do limite determinado pela norma e de acordo com a sua classe de temperatura Para medir o valor da temperatura final do rotor posta uma sonda no seu anel de curto e essa sonda passa pelo eixo do rotor at sair por um buraco feito na extremidade da ponta de eixo Quando o motor desligado e a medi o come a freia se o rotor e desenrola se a sonda para poder observar a temperatura final diretamente em um registrador Caso esta temperatura n o exceda o valor permitido para a sua classe este ensaio considerado satisfat rio 2 6 Medi o atrav s de termopares xvi Essas sondas usadas para medir a temperatura do rotor e presas antes de ele ser inserido no estator s o na verdade termopares Os termopares baseiam seu funcionamento na teoria do efeito termoel trico que diz que quando um condutor met lico submetido a uma diferen a de temperatura entre seus terminais existe o aparecimento de uma for a eletromotriz em decorr ncia de redistribui o dos el trons do condutor quando os mesmo s o submetidos a um gradiente de temperatura O valor da f em depende apenas da natureza do material envolvido e da diferen a de temperatura entre suas extremidades O primeiro efeito termoel trico estudado foi o efeito Seebeck Este decorr ncia do que foi citado anteriormente e diz que quando colocamos dois condutores de diferentes materiais unidos por uma extremidade aparecer uma for a eletromotriz que
22. se tratando do objetivo deste projeto Como se quer ler valores de tens o externos e visualiz los no computador isto n o poderia ser feito sem o aux lio deste Este conversor oferece alguns pontos muito vantajosos Primeiramente pode se lidar com 4 canais de entrada diferentes Estes canais multiplexados e podem ser facilmente selecionados atrav s de um registrador alocado na mem ria do micro controlador Pode se ent o usar at 4 entradas diferentes caso queiramos realizar alguma convers o com fontes diferentes Como no caso proposto s ser utilizada uma fonte de sinais este fato n o ser usado Este conversor oferece tamb m a possibilidade de se realizar convers es cont nuas ou apenas uma nica convers o Essas convers es cont nuas tamb m podem ser de utilidade para diversas aplica es e no caso proposto ser usada para que se possa ter uma constante atualiza o dos valores digitalizados Outra caracter stica interessante deste conversor a possibilidade de se selecionar um valor para o seu clock em fun o do clock do micro controlador Pode se realizar divis es neste clock at o ponto de o termos dividido por 16 Essa caracter stica tamb m muito importante caso se esteja lidando com convers es cont nuas e caso se queira realizar leituras em espa os de tempo maiores Opta se por dividir o clock do micro controlador para se usar como clock do A D Selecionar se posteriormente um valor para e
23. usadas em projetos distintos ou at mesmo no mesmo projeto Para o caso de c digos extensos a linguagem C 6 mais utilizada pois geralmente necessita de um n mero menor de linhas de c digo para que o programa execute uma tal fun o do que um programa an logo em Assembler De qualquer forma a programa o facilitada pelo uso de mais de uma linguagem e pela exist ncia de fung es e definig es pr prias que muitas vezes diminui a necessidade de programa es extensas e complexas ser dado um grande aos princ pios das linguagens que podem ser utilizadas visto que estas j foram bem estudadas e s o muito conhecidas hoje em dia xxxii 3 6 O termopar e a amplifica o do sinal Para os ensaios de motores el tricos de extremo aux lio o uso de termopares para que se consiga uma leitura exata da temperatura de um ponto e para que essa leitura possa ser feita em pontos de dif cil acesso No caso de ensaios de motores Ex deve se seguir normas e regras para que se possa validar tais ensaios e para que tal motor possa enfim ser certificado Essas normas e regras geralmente dizem respeito aos resultados finais dos ensaios por m tamb m existem regras para a correta afixa o dos termopares no motor Os termopares s o usados para se determinar a temperatura de todos os pontos desejados da m quina O pr prio motor muito vezes dotado de Pt100s internos que tamb m s o equipamentos termoel tricos con
24. utiliza o do gelo fundente e a n o necessidade de utiliza o de um circuito compensador n o preciso que os fios que far o o prolongamento sejam feitos do XXXIX mesmo material que o termopar Por isso foi usado um simples par de fios de cobre para servir como fio de extens o Vale lembrar que esta configura o n o a tima e que para uma melhor aplica o e funcionalidade deve se substituir tal sistema de refer ncia em um futuro Voltando as aten es para a sa da gerada pelo termopar pode se perceber que por causa dos baixos valores de tens o gerados pelos termopares necess rio realizar um tratamento com esses sinais para que eles possam ser analisados pela placa de desenvolvimento utilizada A placa possui entradas para sinais de O a 5V e esses valores de sinais definem a resposta que ser gerada pelo conversor anal gico digital O conversor sempre estar referenciado a estes valores de m nimo e m ximo de tens o de entrada logo ir gerar uma sa da 00 para valores nulos de tens o e analogamente gerar a sa da SFF para valores de tens o de 5 V Portanto preciso fazer com que a faixa de varia o desejada para a resposta que se quer medir esteja dentro desses valores de m nimo e m ximo Para isso deve se definir a faixa de temperatura que se deseja e utilizar um amplificador com um ganho calculado com a finalidade de elevar o valor de tens o gerado pelo termopar Outra raz o para a necessi
25. utilizada a linguagem Assembler e ou a linguagem C pois o software d essa liberdade de se programar em duas linguagens diferentes Por m devido facilidade de comandos e de declarag es pr estabelecidas do micro controlador MC68HC908QTA foram utilizadas principalmente instru es simples como a defini o de par metros e registradores internos do micro controlador o que seria de grande utilidade j que a comunica o com a placa Motorola facilitada pela simplicidade de se definir a es apenas pela escrita em algum registrador Para a rotina de convers o do valor anal gico da entrada para um valor digital bastaram algumas linhas de comando e alguns poucos loops Para acessar o pino PTA4 como entrada deve se ter em mente que esse pino compartilhado com o pino OSC2 que tem a prefer ncia e serve para a utiliza o de um oscilador externo Para configurar PTA4 como porta de entrada e sa da basta zerar o bit 7 do registrador PTAPUE Esse registrador cont m os pull ups configur veis por software das entradas PTA al m do bit que configura OSC2 como entrada e sa da Tem se tamb m que atuar nesse registrador desconectando pull up da entrada que queremos utilizar PTA4 que se faz zerando o bit 4 do PTAPUE As duas linhas de comando para isso encontram se a seguir PTAPUE OSC2EN 0 _ 4 0 pr xima linha da rotina de leitura do AD a simples atribui o do valor O para o bit 4 do
26. 4 0E 18 22 2C 36 40 4A 54 5 68 72 7C 86 90 9A A4 AE B8 C2 CC D6 E0 EA 8 05 OF 19 23 2D 37 41 4B 55 5 69 73 7D 87 9 9B AS AF B9 C3 CD D7 El EB 9 06 10 1A 24 2E 38 42 4C 56 60 6A 74 TE 88 92 9C B0 BA C4 CE D8 E2 EC lvii 240 ED EF F0 F1 F2 F3 F4 ps F6 250 F7 F8 F9 FA FB FC FD FE FF Figura 27 tabela 3 do teste Com isso os valores m ximos permitidos para cada classe de temperatura considerando a temperatura ambiente de opera o da m quina de 40 C e o erro do sistema podem ser vistos diretamente no resultado do A D e relacionados com a seguinte tabela Classe de Temperatura T m xima M ximo A D T3 200 C3 T4 135 82 T5 100 5F T6 85 51 Figura 28 Tabela 4 do teste Com esta tabela pronta poderia ent o ser utilizado o circuito para a finalidade a que ele se prop e Com 1550 poderiam ser gerados valores de temperatura para sinais de tens o de entrada e futuramente em campo testar o funcionamento do motor que esteja sendo submetido aos ensaios de certifica o lviii 4 Conclus o Aos lidar com equipamentos usados em atmosferas potencialmente explosivas deve se ter certeza de que algumas normas est o sendo seguidas Estas condi es de uso s o regidas por normas nacionais e internacionais que estabelecem par metros para que um equipamento possa ser considerado seguro e assim possa ser considerado apto a ser util
27. 9 180 180 8 0008 8 0651 8 1203 81755 8 2307 8 2859 83442 8 3964 864517 85069 85822 180 160 85622 88175 8 6728 87281 87824 88397 88040 89494 90047 90801 91154 170 170 9 1154 9 1708 92262 9 2815 9 3369 93925 94477 9 5031 95585 06139 9 0594 180 180 9 6694 9 7248 9 7802 98356 9 8911 9 9465 100020 10 0574 10 1129 10 1684 10 2238 190 190 102238 102793 10 3348 103903 104458 105013 105587 106122 106877 107282 107787 200 200 10 778 7 108343 108898 10 9453 411 0008 11 0863 111118 111674 11 2229 11 2784 11 333 9 210 210 113339 11 3885 114450 11 5008 115580 118118 11 687 117227 11 7782 11 8937 11 8893 220 220 11 8893 119448 120003 120559 121114 121670 122225 122780 123338 12 3891 12 4446 230 230 124446 12 5002 125557 12 611 3 12 6008 127223 12 777 9 12 8334 12 888 9 129445 13 000 0 240 240 13 0000 130555 131110 131866 132221 13 2776 133331 13 3886 134442 13 4097 13 5552 280 250 135552 188107 136882 137217 137772 138327 138882 139437 139002 140547 141102 260 Figura 11 tabela termopar tipo J Vale lembrar que esta tabela est baseada em valores obtidos com uma jung o de refer ncia 0 No caso teria que ser levado em considera o o valor da temperatura da jun o de refer ncia que estaria conectada a entrada do amplificador Por m considerando que foi usado um pequeno peda o de termopar a temperatura de uma jun o pode vir a influenciar temperatura da outra dificultando medidas precisas Para resolver este problema uma das extre
28. C e o erro causado pelo offset do amplificador no m ximo 1 C pode ser assumido como erro do sistema gerado uma discrep ncia de 2 na resposta para mais ou para menos Esse erro embora pare a grande n o ir prejudicar o resultado dos ensaios visto que j acrescentado uma margem de erro de 5 na determina o do limite m ximo de temperatura para cada classe Pode se ent o criar uma tabela com os valores de temperatura correspondentes aos resultados do A D Para criar esta tabela s o usados os valores encontrados nos testes com gua assumindo um erro de 2 Essa tabela encontra se a seguir C 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 0 00 07 11 1B 25 2F 39 43 4D 57 61 6B T3 7 89 93 9D A7 B1 BB C5 CF D9 E3 1 00 08 12 26 30 44 4E 58 62 6C 76 80 8A 94 9E 2 DO DA E4 2 00 09 13 1D 27 31 3B 45 4F 59 63 6D TI 81 8B 95 9F A9 B3 BD C7 DI DB E5 3 00 0 14 1E 28 32 3C 46 50 5 64 6 78 82 8 96 A0 B4 BE C8 D2 DC E6 4 01 OB 15 1F 29 33 3D 47 51 5B 65 6F 79 83 8D 97 Al AB 5 C9 D3 DD E7 5 02 0C 16 20 2A 34 3E 48 52 5C 66 70 TA 84 8E 98 A2 AC B6 CO CA D4 DE E8 03 0D 17 21 2B 35 3F 49 53 5D 67 71 7 85 8 99 AD B7 Cl CB D5 DF E9 7 0
29. Hu i H H Order Code o dt FEATURES Wide Temperature performance at full 1 Watt load 40 C to 85 C E 3kVDC Isolation 1 minute E Single or Dual Output W Industry Standard Pinout W Power Sharing on Dual Output Efficiency to 78 Power Density up to 0 90W cm 5v amp 12V Input SV 9V 12V and 15V Output Footprint from 1 17cm E UL 94V 0 Package Material E No Heatsink Required Internal SMD Construction Toroidal Magnetics Fly Encapsulated evizise 12 35 1255 n9 No External Components Required 2055 12 5 2100117 90 10 33 40 71 W MTTF up to 2 9 Million hours vus 12 o Tase H8 25 testa Tae 24135 Custom Solutions Available E Electrolytic or Tantalum When operated with additional external load capacitance the rise time of the input voltage will determine the C itors maximum external capacitance valve for guaranteed start up The slower the rise fime of the input volage the apac greater the maximum value of the additional extemal capacitance for reliable start up INPUT CHARACTERISTICS DESCRIPTION The series of industrial temperature Voltage Range Continuous operation 5V input types range DC DC converters are the standard Continuous operation 12V input types 108 12 132 building blocks for on board distributed Reflected Ripple Current 20 40 mApp power systems They are ideolly suited for EIL CH provid
30. Motorola e apresentar o valor final da temperatura obtida Para terminar a montagem do circuito que ser respons vel pela amplifica o do sinal do termopar basta inserir a parte do circuito que ir proteger contra tens es negativas e tens es maiores que 5V Com isso pode se conectar ent o a sa da do amplificador a uma das entradas da placa Motorola Entre algumas possiveis foi escolhida PTA4 OCS2 para ser a entrada de sinais Falta apenas ligar a fonte de sinais o termopar s suas entradas respectivas J foi dito que o termopar gera tens es diferenciais por isso deve se ligar suas duas pontas s duas entradas de sinais do INA Por m como se quer inserir a jun o de refer ncia do termopar em um recipiente com gelo tem se que usar um fio de prolongamento para servir de conex o entre eles Com 1550 o circuito necess rio para o tratamento do sinal estava pronto faltando apenas elaborac o do c digo para fazer com que o A D leia corretamente os dados NMV0515S 12 56 7 f Vo gt M We ih Oc Dao xlviii Figura 22 circuito final 3 10 programa ensaios O programa a ser desenvolvido deveria ser capaz de orientar o processador CPUOS de forma que ele pudesse ler um valor de tens o na entrada escolhida PTA4 OSC2 transformasse esse sinal anal gico em um sinal digital via A D e exibisse o resultado na pr pria tela do software escolhido para o controle Para elaborar tal programa poderia ser
31. ND Variants n i E Cutput Volloge T 50 Output Load Current MECHANICAL DIMENSIONS 14 Pin DIP Weight 2 119 7 Pin SIP Weight 2 119 6 00 Pin not Fitted on single output variants All dimensions in mm XX XX 0 25mm pins cn a 2 54mm pitch and within 0 25mm of true position C8D Technologies INCL Umited reserve the right to aber or Improve the C amp D Technologies NCL Lid specification Internal design or manufacturing process at any time without Tanners Drive Blakelands North notke Phase check with your supplier or visit our web site to ensure that Milton Keynes MK14 SBU Engand you have the curent and complete specification for your product balore use Tel 44 011908 615232 C amp D Technologies NCL Limited 2001 NDC NMN 3 Fax 444 011908 617545 No part of Hs publication may be copied transmitted or stored In a Me MAWE retrieval er reproduced In any way Including but not limited to photography photocopy magnetic or other recording means without prior www http www dc dc com written permission from C amp D Technologies NCL Umited Fretructions for use are available from www dede com 1 88 0 50 257 mE 15 aJ CAD Technologies NCL Inc 5816 Cresdmoor Road Raleigh NC 27612 USA Tel 41 919 571 9405 Fax 1 919 571 9262 email Info us cdtechnonclcom CE TECHNOLOGIES Power Solutions Ixxviii Ap ndice B Programa
32. TER BRKH BREAK ADDRESS LOW REGISTER BRKL BREAK FLAG CONTROL REGISTER INTERRUPT STATUS REGISTER 1 INT1 INTERRUPT STATUS REGISTER 2 INT2 INTERRUPT STATUS REGISTER 3 INT3 FLASH CONTROL REGISTER FLCR BREAK ADDRESS HIGH REGISTER BRKH BREAK ADDRESS LOW REGISTER BRKL BREAK STATUS AND CONTROL REGISTER BRKSCR MONITOR ROM 416 BYTES FLASH 14 BYTES FLASH BLOCK PROTECT REGISTER FLBPR INTERNAL OSCILLATOR TRIM VALUE FLASH 14 BYTES USER VECTORS 48 BYTES Figura 6 mapa de mem ria Xxvi 3 4 Desenvolvimento no software Code Warrior Para poder utilizar todos os recursos oferecidos pela placa Motorola tem se que conseguir realizar comunica o entre o computador e a placa Essa comunica o como j foi dito feita atrav s do uso do cabo serial e possibilita a troca de informa es necess rias para diversas etapas do projeto Primeiramente deve se certificar de que a placa encontra se em modo monitor Esse modo que serve para que a placa possa ser acessada programada e lida 6 escolhido ao posicionar o jumper J3 entre os pinos 1 e 2 Com isso feito pode se ent o tentar a conex o Primeiramente ir ser tentada a conex o com um simples c digo de teste que ir fazer com que o LED fique permanentemente acesso bom lembrar que a placa Motorola j vem previamente programada com um c digo que promove o apagamento e o acendimento do LED ao pressionar bot o do usuario SW1 Ent o de
33. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ELETR NICA Sistema para Aquisi o de Temperatura em Ensaios de M quinas El tricas Girantes Autor Fabricio Farias Siqueira Orientador Prof Ricardo Rhomberg Martins D Sc Co Orientador Prof Luis Guilherme Barbosa Rolim Dr Ing Examinador Prof Fernando Ant nio Pinto Bar qui D Sc DEL Agosto de 2004 Resumo Este projeto est diretamente ligado aos ensaios realizados em motores el tricos para atmosferas potencialmente explosivas E portanto baseia seus objetivos neles Estes ensaios s o necess rios para a aprova o destes motores e devem ser extremamente rigorosos no que diz respeito aos resultados finais Um desses ensaios consiste em se medir a temperatura final do motor na ocasi o da estabilidade t rmica Essa temperatura final dir se o motor pode ser utilizado em determinadas condi es Para se obter o resultado desse ensaio verifica se a temperatura de alguns pontos espec ficos e se as compara com os m ximos valores permitidos para cada classe de temperatura O sistema elaborado neste projeto pretende auxiliar na aquisi o de temperatura introduzindo um circuito capaz de ler os valores de temperatura do ponto medido e apresent los na tela de um monitor Esse sistema composto de uma placa de desenvolvimento da Motorola que cont m um micro controlador da fam lia MC68HC908 e um circu
34. a low impedance connection to assure good common mode rejection resis tance of 52 in series with the Ref pin will cause a typical device to degrade to approximately 80dB CMR 1 SETTING THE GAIN Gain of the INA114 is set by connecting a single external resistor Rc 21 20 ko G 1 R 1 Commonly used gains and resistor values are shown in Figure 1 The 50kQ term in equation 1 comes from the sum of the two internal feedback resistors These are on chip metal film resistors which are laser trimmed to accurate absolute val Pin numbers are for DIP packages FIGURE 1 Basic Connections ues The accuracy and temperature coefficient of these resistors are included in the gain accuracy and drift specifi cations of the INA114 The stability and temperature drift of the extemal gain setting resistor also affects gain contribution to gain accuracy and drift can be directly inferred from the gain equation 1 Low resistor values required for high gain can make wiring resistance important Sockets add to the wiring resistance which will contribute additional gain error possi bly an unstable gain error in gains of approximately 100 or greater NOISE PERFORMANCE The INA114 provides very low noise in most applications For differential source impedances less than 1kQ the INA103 may provide lower noise For source impedances greater than 50kQ the INA111 FET input instrumentation ampli fier may provide
35. a no caso proposto pode acarretar em erros dependendo do m todo de compensa o usado No caso de se usar um equipamento para medi o do valor gerado pelo termopar que j contenha um circuito de compensagao os fios de cobre usados para o prolongamento podem vir a introduzir erros no sistema Esse caso est mostrado a seguir Instrumento Cabecote Cobre a ACTED E E Cobre 25 Forna Figura 14 fios de cobre como prolongamento No caso acima ter amos como tens o a ser transformada em temperatura pelo sistema a soma entre o valor da tens o gerada pelo termopar E1 devido a diferen a de temperatura entre as jun es 1000 a 40 a tens o gerada pelo cobre E2 devido a diferenga de temperatura entre as extremidades 40 e 25 C e a tens o de compensa o feita pelo instrumento nas temperatura de 20 e 0 Como o fio de cobre n o gera tens o a partir de uma diferenga de temperatura o valor resultante de tens o ficaria desfalcado do valor que seria produzido pelo termopar na diferen a de temperatura entre a junc o de refer ncia e a temperatura da entrada do instrumento gerando erros nos valores finais xxxvili Tendo em vista esse resultado necess ria a utiliza o de um de outro tipo de material para se fazer o prolongamento do termopar Pode se perceber ent o que o ideal a utiliza o de fios de extens o com as mesmas caracter sticas dos termopares utiliza
36. ado para a entrada no modo monitor e por isso n o poder ser usado como entrada de sinais Dos 4 poss veis canais do A D sobraram 2 Os ltimos dois PTA4 OSC2 e PTAS OSC1 mostraram atrav s do mesmo teste que o software consegue obter uma comunica o e com isso a placa entra no modo monitor e poder gravar e executar a instru o na flash Foi escolhido PTA4 OSC2 para ser a entrada do conversor anal gico digital e agora ir ser testada a execu o do c digo gravado na flash O c digo a ser gravado na flash j foi mostrado anteriormente e iria simplesmente determinar qual pino seria a entrada do A D determinar o tipo de convers o e habilitar o A D para a leitura Depois de gravar o c digo existe a op o de executar esse mesmo atrav s do debugger Poderia se tamb m desconectar a placa trocar o modo para usu rio e test la da mesma forma Por m para se ver o resultado imediatamente 6 mais interessante que seja executado o c digo atrav s do debugger onde ser o vistos os resultados em tempo real Quando se d ao debug a instru o de iniciar ele roda o c digo gravado na flash e apresenta os valores para os registradores da placa assim como os valores encontrados no restante da mem ria lv Ao t rmino da execu o do programa pode se olhar na lista dos registradores registrador correspondente ao registrador onde o A D grava o resultado L estar o valor correspondente de temperatura Nos testes que for
37. al m de poder enviar informa es da placa para o computador pode se tamb m usar o computador para enviar informa es para a placa Essas informa es que podem ser enviadas do computador a placa geralmente servem para programar a mem ria flash j existente na placa de desenvolvimento assim como para executar algum c digo no micro controlador Essa mem ria flash serve para que a placa possa ter independente de qualquer liga o externa uma capacidade de ser utilizada separadamente sem que algum componente externo seja respons vel por dizer os passos que o micro controlador deve seguir Isso feito carregando se na flash um programa que servir para atribuir o pr ximo comando a ser executado pelo micro controlador Este ir executar as informa es armazenadas na flash quando utilizado em modo usu rio A grava o da flash do micro controlador feita usando um programa chamado Code Warrior Tal programa parte integrante do kit comercializado junto com a placa de desenvolvimento e deve ser instalado no computador que ser conectado placa via cabo serial Essa placa M68DEV908Q LA da Motorola possui tamb m um LED para teste que se encontra conectado internamente a uma das entradas da placa Esse LED pode ser utilizado para diversas fun es especialmente como um meio de intera o com usu rio mas no caso proposto n o ser usado e por isso ser deixado de lado Al m disso a placa possui uma r
38. am feitos foram adquiridas algumas temperaturas para testar o funcionamento do circuito e para calibrar a resposta dada pelo termopar Esse teste foi feito primeiramente com a jun o de refer ncia no gelo e com a jun o de medi o em um recipiente com gua fervente Posteriormente colocou se a jun o de medi o em um recipiente com gua quente monitorada com um term metro de merc rio Essas temperaturas est o descritas nas tabelas a seguir Temperatura Leituras A D 100 61 62 61 60 Figura 25 tabela 1 do teste Temperatura Leituras A D 1 medi o 2 medi o 3 medi o 42 0 27 28 27 41 5 26 27 26 41 0 26 27 26 40 5 25 26 25 40 0 25 26 25 39 5 24 25 24 39 0 23 24 24 38 5 22 23 23 38 0 22 22 22 37 5 22 22 22 37 0 21 22 21 36 5 21 21 21 36 0 20 21 20 35 5 20 20 20 35 0 1F 20 1F Figura 26 tabela 2 do teste Com isso pode se fazer uma correla o entre os valores resultantes da convers o pelo A D e os valores de temperatura medidos com o term metro no ponto de medi o lvi Analisando valores da ltima tabela e considerando o valor obtido para o teste gua fervente pode se dizer que o circuito se comporta de forma linear isto a varia o da temperatura ir causar uma varia o linear da resposta do A D Observando a distribui o dos valores encontrados e tendo em vista os erros que podem influenciar na resposta como o erro do pr prio termopar 1
39. d ia do problema que impede o acesso placa L pode se saber se placa respondeu ao pedido de conex o ou se a placa entrou no modo monitor necess rio para a comunica o Caso n o consiga efetuar a conex o o software automaticamente mudar do modo debug para o modo full chip simulation onde apenas ocorre a simula o do que aconteceria no chip Com a comunica o estabelecida poss vel verificar e gravar na mem ria e em registradores atribuir comandos para teste da placa entre outros Depois de entrar no in circuit debug programming existe a op o de gravar na mem ria flash o c digo O software ent o oferece a op o de apagar e gravar na flash ou apenas estabelecer uma conex o para realizar um debug Se for escolhida a op o de gravar na flash o c digo ir ser carregado e automaticamente ir apagar o que se encontra na flash atualmente Ao gravar na flash o programa fica carregado e pronto para ser executado a qualquer momento Se quiser pode se testar a placa no modo usu rio Desconectando o cabo serial e mudando o jumper J3 para a posi o 2 3 estar sendo selecionado o modo usu rio que o modo no qual o micro controlador ir executar os comandos que foram gravados na flash Ligando a fonte de alimenta o o micro controlador ir automaticamente executar as instru es contidas na flash e com isso realizar a fun o proposta Por m para visualiza o dos valores obtidos pelo A D ser usado o pr
40. dade de se tratar a resposta gerada pelo termopar pelo fato de esta ser uma tens o diferencial isto s se pode ver a tens o produzida pelo termopar se for medida a tens o de um fio do termopar em rela o tens o do outro fio do termopar Como a entrada de sinais da placa s possibilita a utiliza o de sinais referenciados ao n vel de terra da placa o uso do amplificador tamb m resolve esta quest o transformando um valor de tens o diferencial em uma tens o referenciada a um certo n vel no caso o terra da placa 3 7 circuito amplificador de sinais Para amplificar tal sinal gerado pelo termopar poder se ia pensar em diversos circuitos distintos cujo resultado seria o da amplifica o do sinal Por m como se quer o m nimo de erro gerado na sa da do amplificador e que ser propagado at a entrada da placa deve se escolher com certos cuidados o amplificador que ser empregado Primeiramente tem se que pensar num amplificador com uma tens o de offset de entrada razoavelmente baixa Como se lida com valores de entrada muito pequenos n o deve se considerar a possibilidade de usar um amplificador cuja entrada j se encontrasse polu da com um n vel de ru do alto Foi decidido que um erro de at 2 C na sa da isto um offset de at 0 1 mV seria aceit vel Outra quest o importante seria a do ganho do amplificador O amplificador teria que possuir um ganho suficiente capaz de elevar valores de tens o da
41. di o Quando observada a sa da do amplificador o que se viu foi realmente uma tens o muito baixa da ordem de 30 mV e ainda por cima negativa Concluiu se que a temperatura da jun o de refer ncia deveria estar um pouco mais quente que a temperatura da jun o de medi o o que teria levado a este resultado liii Esquentando ponta de medi o do termopar p de se ver o aumento na tens o gerada pelo amplificador atingindo n veis esperados de tens o e com isso foi considerado o termopar utilizado como uma fonte segura dos sinais que se quer Por m como dito anteriormente o termopar poderia transmitir a temperatura do ponto de medi o ao longo do seu comprimento e com isso elevar a temperatura da outra jun o o que mudaria os valores de tens o gerados Para resolver este problema foi posto um prolongamento feito com um par de fios para que a jun o de refer ncia n o mais ficasse conectada diretamente ao circuito Esse prolongamento serviu para poder ser fixada a temperatura dessa jun o em 0 usando um recipiente com gelo e para se ter certeza de que a tens o gerada s dependeria do valor de temperatura da jun o de medi o Para testar a resposta gerada pelo termopar foi inserida a jun o de refer ncia em um recipiente com gelo fundente e a outra jun o foi inserida num recipiente com gua fervente 100 Analisando a resposta gerada pelo termopar e pelo conjunto termopar amplificador pod
42. dos Esses fios apesar de possu rem as mesmas ligas dos termopares apresentam um custo menor devido a limita o de temperatura que podem ser submetidos pois sua composi o qu mica n o t o homog nea quanto a do termopar A utiliza o desses fios est mostrada a seguir Instrumento Cabe ote e eo E Forno Figura 15 fios de extens o Com a utiliza o de fios de extens o da mesma caracter stica dos termopares utilizados no exemplo acima tipo K pode se ent o solucionar o problema do uso de fios de cobre como prolongamento Esses fios de extens o atuam gerando uma tens o da mesma grandeza daquela que seria gerada por um termopar da mesma caracter stica colocado entre a mesma diferenga de temperatura Essa tens o gerada serve para anular o erro causado e assim fazer com que a temperatura medida possa ser coerente com a temperatura na jun o de medi o do termopar utilizado No caso proposto nesse projeto a jun o de refer ncia estar fixada em 0 atrav s da sua imers o em gelo fundente e com isso n o precisar ser dada aten o de imediato aos fatos citados acima Isto com a jun o de refer ncia em gelo n o necess ria a utiliza o de um circuito de compensa o visto que o valor da temperatura dessa jun o j conhecida e n o se torna obrigat ria a introdu o de um sinal de tens o para compensar o valor gerado pelo termopar Analogamente com a
43. e se ver que os valores de tens o est o dentro do esperado Para a condi o acima o termopar estava gerando uma tens o da ordem de 4 5 mV e o amplificador gerava uma tens o da ordem de 2 2 V Esses valores constatavam que o circuito montado estava funcionando de acordo com a expectativa Com isso seriam considerados solucionados os problemas referentes ao circuito de amplifica o do sinal do termopar Restaria agora o teste referente ao funcionamento da placa e a correta comunica o com o software controlador Para se realizar o teste com a placa de desenvolvimento deve se primeiro testar uma simples condi o e saber se a flash executaria de maneira correta aquela instru o ou aquele conjunto de instru es que depois seriam introduzidos Para o teste da placa desconecta se o fio ligado a sa da do circuito amplificador do pino que ser usado para a entrada do sinal PTA4 OSC2 Com isso pretende se testar apenas a placa deixando para depois o teste com o conjunto inteiro O programa escolhido para o teste era simples de ser desenvolvido pois bastava usar o LED presente na placa para saber se a flash esta realmente executando uma instru o gravada nela Bastava ent o gerar um c digo de duas linhas que atribu sse o pino PTAI ligado ao LED como entrada e depois gravasse no registrador referente o n vel l gico 0 Como o LED ativo em LOW iria acend lo e rapidamente verificar o correto funcionamento Gravando o c digo na
44. e ser realizado o debug para fazer uma comunica o com a placa Motorola A primeira comunica o com a placa feita atribuindo certas caracter sticas necess rias para o perfeito reconhecimento de todos os agentes envolvidos nesse processo Para poder ser estabelecida uma conex o com a placa necess rio que se fa am certas atribui es como mostra a figura a seguir True Time Simulator amp Real Time Debugger C fabricio projeto programa ensaios ensaios PED ebug ini x a a a a Ca 4 4 1 D Attempting to contact target and pass security Target Hardware Type 2 T Class Motorola ICS Board with processor installed Emulation connection ok Power controlled via DTR Advanced Class IL IIL IV Settings Serial Port al Close Port Baud Y The serial port is open Target MCU Security bytes Attempt ALL Known security codes in order C Attempt FF FF FF FF FF FF FF FF From security ini C Attempt FF FF FF FF FF FF FF FF Blank Device Attempt FF FF FF FF FF FF FF FF From security ini Attempt FF FF FF FF FF FF FF FF From security ini Recent Attempt 00 00 00 00 00 00 00 00 Blank on older devices Data l DA C Attempt FF FF FF FF FF FF FF FF From security ini C User 00 00 00 00 00 00 00 00 Load from 519 C Attempt FF FF FF FF FF FF FF FF From security ini IGNORE security failure and enter monitor mode Status Invalid Response or No
45. ea para montagem de prot tipos onde pode se incluir componentes que sejam necess rios para o correto funcionamento da aplica o desejada Essa rea encontra se pr xima aos pinos de entrada e de sa da da placa para facilitar o uso e para facilitar a conex o com estes Posteriormente veremos a import ncia desta rea para este projeto A placa possibilita tamb m o seu uso em dois modos O primeiro modo modo usu rio serve para que possamos usar o c digo gravado na flash Com este modo a placa torna se independente do computador e passa a funcionar com recursos pr prios No modo monitor pode se realizar o envio de informa es via cabo serial assim como a leitura de todos os registradores e mem rias da placa pelo computador Isso de grande serventia para poder gravar o programa que se quer rodar na placa e tamb m para futuramente visualizar o valor resultante da convers o 3 2 Unidade central de processamento CPU08 A CPUO8 a unidade de processamento central da fam lia MC68HC08 de micro controladores da Motorola Pode se dizer ent o que a espinha dorsal dos micro controladores dessa fam lia pois nela que se encontram os componentes necess rios para que a informa o possa ser processada CPUOS possui uma frequ ncia de clock de 8MHz o que faz com que ela possa processar informa es com a rapidez necess ria para grande parte das aplica es a que submetida Nela encontram se tamb m os registradores
46. ectados a pontos relevantes da m quina e nos dois mancais Esses Pt100s s o necess rios na avalia o da eleva o de temperatura para determinar o valor de temperatura m xima dos mancais e para determinar o momento de estabilidade t rmica O importante no ensaio de eleva o de temperatura a determina o da temperatura m xima do estator e de alguns pontos do rotor Para a determinag o da temperatura m xima do estator usado o m todo da resist ncia que se utiliza dos valores de resist ncia dos enrolamentos do motor para o c lculo da varia o de temperatura total do estator Para isso usado o valor de resist ncia a frio isto antes de a m quina ser ligada e os valores de resist ncia a quente medido logo ap s o desligamento da m quina Esses valores junto com as temperaturas ambientes iniciais e finais s o ent o inseridos numa f rmula cujo resultado a pr pria eleva o de temperatura do estator Para o estator acess vel atrav s de seus terminais f cil a determina o da eleva o de temperatura pois se pode com simplicidade medir valores e utilizar uma f rmula para que se chegue ao valor final de temperatura Por m no caso dos rotores tudo fica mais complicado visto que este n o permite acesso externo encontrando se isolado para serem realizadas medidas de fora pra dentro No caso do rotor usa se ent o os termopares Os termopares s o afixados em pontos pr determinados do rotor ant
47. ectrical apparatus EN 50018 1994 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres Flameproof enclosure d Equipamentos com Seguranca Intrinseca NBR 8447 1989 Equipamentos para atmosferas explosivas Seguran a intr nseca Tipo de prote o 1 IEC 60079 11 1999 Electrical apparatus for explosive atmospheres Construction and test of intrinsically safe and associated apparatus EN 50020 1994 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres Intrinsic safety i EN 50039 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres Intrinsically safe systems 1 Equipamentos com Seguranca Aumentada NBR 9883 1995 Equipamentos el tricos para atmosferas explosivas Seguran a aumentada Tipo de prote o e IEC 60079 7 1990 Electrical apparatus for explosive atmospheres construction and test of electrical apparatus Type of protection e EN 50019 1994 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres Increased safety e Equipamentos Pressurizados ou com Dilui o Continua NBR 5420 1990 Equipamentos el tricos para atmosferas explosivas Inv lucros com pressuriza o ou dilui o continua Tipo de prote o IEC 60079 2 1983 Electrical apparatus for explosive gas atmospheres electrical apparatus Type of protection p EN 50016 1995 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres Pressurized apparatus p Ixxx Equipamentos I
48. ejection 107 ARS 1kQ Get G 10 G 100 G 1000 BIAS CURRENT vs Temperature OFFSET CURRENT vs Temperature NOISE VOLTAGE RTI f 10Hz f 10052 T 1kHz nVHz fy 0 192 to 10Hz uvp p Nolse Current f 10Hz f pANHZ f 1kHz pANHz fy 0 1Hz to 10Hz 1 S0KQR 001 002 005 Gain vs Temperature SOkO Resistance Noninearty OUTPUT Votage lo SMA Tuax V 114V 2k Va 73225V 200 Load Capacitance Stabalty Short Current FREQUENCY RESPONSE Bandw dih 305 Slew Rate Vo HCV 10 Settling Time 0 01 G 1 6 10 G 100 G 1000 50 Overdrive Specification same as INA1145P 5U NOTE 1 Temperature coefficient of the 5001 term In the gain equation The Information provided nerein is believed to be rellable however BURR BROWN assumes no responsibility for inaccuracies or omissions BURR BROWN assumes no responsibility for the use of this Information and use of such information shall be entrely at the user s own Prices anc specifications are subject to change without notice No patent rights or licenses to any of the circuits described herein are Implied or granted to any third party BURR SROWN does not authorize or warrant any BURR SROWN product for use in support devices and or systems b2 INA114 Ixvi PIN CONFIGURATIONS P and G Package 8 Pin DIP Top Vlew 8 Re 7 ve e v s ner SOL 16 Surface Mo
49. es deste ser inserido no pacote do estator e presos pelo corpo do rotor para que n o oscilem e n o gerem assim leituras imperfeitas Esses termopares s o ent o trazidos at a ponta do eixo atrav s de um buraco no mesmo que permite uma liga o do corpo do rotor com a parte frontal do eixo Eles s o trazidos pelo interior do eixo e saem pela sua ponta S o ent o presos ao eixo para que n o soltem e nem gerem perturba es na outra extremidade do termopar que se encontra preso no rotor xxxiii Para prender o termopar no rotor seguem se algumas regras criadas por organismos internacionais de certifica o que atribuem alguns pontos importantes para se efetuar as medidas que visam comprovar se tal motor capaz de pertencer a uma determinada classe de temperatura Na maioria dos casos seguida a regra para o tipo de prote o n o acend vel que exige apenas dois pontos de medida ambos situados no anel de curto circuito do rotor ponto experimentalmente mais quente do que os outros Ao t rmino do ensaio de eleva o de temperatura quando o motor j se encontra estabilizado termicamente o termopar desenrolado da ponta de eixo e preso a uma das entradas de um registrador que ir dizer qual a temperatura encontrada na ponta deste termopar O circuito desenvolvido neste projeto tem a finalidade de substituir o registrador como leitor da temperatura do termopar podendo ainda ser usado para passar tais informa es para
50. grande maioria e IP56 Para numerais acima do 6 s o necess rios testes muitas vezes complicados na pr tica com a r pida submers o ou at mesmo a submers o do equipamento por algumas horas O teste de tens o aplicada consiste em aplicar uma diferen a de potencial consider vel no equipamento e confirmar a aus ncia de danos ao material Este teste serve para atestar se o produto n o se deteriora com a presen a de uma voltagem entre seus terminais e sua carca a Dependendo da natureza do equipamento testes espec ficos s o necess rios assim como cada equipamento a ser usado em reas classificadas passa por certos testes com a finalidade de verificar a sua funcionalidade e durabilidade e assim garantir que n o haver risco quando este for instalado em alguma rea potencialmente explosiva 2 4 Ensaios em motores Ex No caso de motores el tricos sejam eles de indu o s ncronos ou de alguma outra forma de funcionamento os testes a serem executados s o bem espec ficos Os motores por serem m quinas el tricas girantes por si s oferecem grande risco de causar explos o visto que ao girar alguma parte de seu rotor que supostamente deveria estar apoiado com atrito praticamente zero em seus mancais pode por acaso vir a atritar com alguma parte fixa do resto do motor Esse contato a alta velocidade uma fonte de fagulhas e fa scas e por isso considerado altamente perigoso No princ pio ent o deve se assegurar q
51. ias geralmente t m diversas reas dentro de uma mesma planta Essas reas de risco t m que ser examinadas detalhadamente e cuidadosamente por um profissional qualificado para que ele possa enfim classificar tais reas de acordo com o risco que cada uma delas oferece Esse profissional depois de uma vistoria pela planta da f brica ir detalhar todos os locais que oferecem perigo elaborando assim um mapa de riscos do local Enfim grande parte das ind strias principalmente as que trabalham com siderurgia petr leo e explora o de minas tende a possuir atmosferas potencialmente explosivas em sua planta sendo absoluta a necessidade de um cuidado rigoroso com fim de evitar explos es e com isso evitar a perda de capital investido e o que pior seres humanos 2 2 Equipamentos para atmosferas explosivas Por essa raz o toda precau o pouco Quando vidas humanas est o em jogo tudo tem que ser perfeitamente ajustado para que n o venha a ocorrer uma falha na planta E caso uma falha ocorra tudo deve ser planejado para que n o ofere a risco de explos o por isso que na maioria dos pa ses existe uma cultura muito forte com a finalidade de diminuir cada vez mais o n mero de acidentes em tais ind strias Nesses ambientes o foco IX deixou de ser apenas o ambiente em si gerador da atmosfera explosiva e que salvo raras exce es n o tem como ser modificados a ponto de deixar de oferecer risco passando a se concentra
52. if cil aplica o quando toma se como base seu o uso em larga escala e em locais onde a disponibilidade do recipiente com gelo fundente pequena Para a maioria das aplica es industriais a utiliza o desse m todo torna se invi vel sendo necess rio outro m todo substituto que n o fa a uso de nenhum material para fixar a temperatura na jun o de refer ncia Esse ent o chamado de m todo do circuito de compensa o Os circuitos de compensa o podem ser anal gicos ou digitais e t m a finalidade de medir a temperatura da jun o de refer ncia e usar esse valor para corrigir o valor de tens o gerado pelo termopar loco mote sensor temp _ gt amplif sensor temp O Figura 13 m todo do compensa o Nessa configura o a jun o de refer ncia deve estar presa em um bloco de material isolante que tenha alguma condutividade t rmica Isso necess rio para que o sensor de temperatura que ser utilizado seja capaz de captar a real temperatura da jun o XXXVI No caso anal gico o sinal gerado pelo sensor de temperatura proporcional a temperatura da jun o de refer ncia amplificado para um n vel tal que ao passar pelo somador este compensa o decr scimo de tens o gerado pelo termopar devido o fato da jun o de refer ncia n o estar fixa em 0 No caso digital B o circuito que ir fazer a medi o recebe o sinal do sensor de temperatura e realiza um processame
53. ina em quest o tendo que superar valores m nimos de norma Para motores com a prote o seguran a aumentada Ex e necess rio que se fa a um teste especial o teste de rotor bloqueado Para isto prende se firmemente a ponta do eixo do rotor ao ch o do laborat rio de testes e energiza se o mesmo Depois de 15s o motor desligado xiv e com os valores registrados com um leitor de temperatura em sondas colocadas no rotor da m quina calculado o tempo necess rio para que este motor atinja o limite de temperatura de sua classe caso ocorra um travamento do rotor Com isso 6 introduzido no motor um dispositivo que corta a energia caso o rotor fique bloqueado por mais do que o tempo m ximo permitido Para motores com a protec o pressurizada Ex p feito o ensaio de purga Coloca se no interior desse motor atrav s de buracos em sua carca a um g s de teste Depois monitorado o espalhamento desse g s pelo interior do motor Quando o g s atinge uma concentra o muito alta ou seja quando o n vel de oxig nio cai abaixo de 2 liga se o sistema de pressuriza o respons vel pela purga do motor que ir limpar o interior do mesmo com ar limpo e seco at que o motor volte a ter a concentra o normal de oxig nio que de 21 Caso o sistema consiga fazer com que esse n vel volte antes do tempo de purga do mesmo o teste considerado satisfat rio Para este teste usam se dois gases Arg nio g s pesado e H
54. ing local supplies on control system boards with the added benefit of 3kVDC galvanic isolation to reduce switching noise aed Pore Ta AE azer hez J522 Arce in SP end DIP wh decd go ri Ro HEZ output pinout All cf he rated power may be drawn from a single pin on dual output variants provided the total load does not ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS exceed Iwatt Short cirevit duration 1 second Internal power dissipation 560mW Leod temperature 1 5mm from case for 10 seconds a Input voltage NMVO5 ype Input voltage Vn NMV12 Tav 1 Cakulated using MILHDBK 217F with nominal input voltage at full load 2 See derating curve 3 Supply vobage must be discontinued at the end of the short circuit duration www cdc dc com All specifications typical at Ta 25 C nominal input voltage and rated output current unless otherwise specified Ixxvil 5V amp 12V SERIES 3kVDC Isolated 1W Single amp Dual Output DC DC Converters ISOLATION CHARACTERISTICS DNI UE EE isolation Test Voltage For minste 1 3000 GENERAL CHARACTERISTICS ETI Swilehing Frequency 150 170 TEMPERATURE CHARACTERISTICS fAlowpotypss Core Temporais Above Ambient Eu te PERFORMANCE CHARACTERISTICS toleronce envelope PIN CONNECTIONS Single 14 Pin DIP Output PINT 1 G
55. ios em rela o aos perigos que rondam o ambiente de trabalho Esses projetos geralmente baseiam no seu enfoque preven o de acidentes e com isso buscam estimular a no o de sa de no trabalho Em muitos dos casos os trabalhadores s o os principais respons veis pelos acidentes O mau uso de equipamentos a perca de concentra o e o simples cansa o s o poss veis causadores Por isso geralmente os esfor os s o concentrados nos empregados como poss veis agentes de uma melhoria em rela o ao n mero de casos Por m nos casos cr ticos onde o ambiente em si o principal respons vel pelos poss veis acidentes bem menos eficiente a conscientiza o dos trabalhadores Na verdade isso tamb m importante j que informa e cria imagens de um trabalho seguro Mas nesses casos o grande vil o pode ser o mau funcionamento de uma m quina gerando conseq ncias em efeito cascata Devido s condi es adversas essas ind strias n o podem dar se ao luxo de possu rem m quinas cujas caracter sticas operacionais n o evitem o risco de explos o As m quinas usadas neste tipo de ambiente n o podem falhar isto elas t m que seguir todas as regras necess rias para que possam ser utilizadas com seguran a e com isso n o venham a ser fonte de explos es e desastres Sobre essas m quinas s o feitos testes para comprovar o seu correto funcionamento Tais m quinas devem seguir algumas especifica es e requisitos necess
56. ito para amplificar os sinais gerados pelo termopar que ir ler a temperatura do ponto desejado Esse circuito vai se comunicar com um micro computador e atrav s do software Code Warrior ir control lo Esse mesmo software servir para a exibi o do resultado final O valor lido pode ser facilmente armazenado para posterior tratamento dos dados obtidos Com isso esse projeto pretende iniciar o processo de automatiza o da obten o desses valores de temperatura e gerar no futuro a automatiza o completa do processo ii Palavras chave Termopar Instrumenta o Aquisi o Micro Controlador Motores iii ndice l Introdu o P g 1 2 No es sobre atmosfera explosiva 2 1 Atmosferas explosivas P g 4 2 2 Equipamentos para atmosferas explosivas P g 5 2 3 Ensaios para atmosferas explosivas P g 8 2 4 Ensaios em motores Ex P g 9 2 5 Ensaio de eleva o de temperatura P g 11 2 6 Medi o atrav s de termopares P g 12 3 Projeto 3 1 A placa de desenvolvimento P g 14 3 2 Unidade central de processamento CPUOS P g 16 3 3 Omicro controlador M68HC908QTA P g 18 3 4 Desenvolvimento no software Code Warrior P g 22 3 5 As linguagens C e assembler P g 27 3 6 termopar e a amplifica o do sinal P g 28 3 7 O circuito amplificador de sinais P g 35 3 8 escolha da faixa de temperatura e ganho P g 39 3 9 A montagem do circuito
57. izado em tais ambientes Estes par metros s o diversos e precisam ser rigorosamente confirmados nos testes para a comprova o da conformidade desses motores Os testes realizados visam obter a confiabilidade no equipamento a ser certificado Esses ensaios s o de naturezas distintas e levam em considera o caracter sticas como dist ncias isola o veda o e temperatura entre outras Para verificar a temperatura m xima que o motor pode apresentar em condi es normais de uso realiza se o teste de eleva o de temperatura Este teste consiste em monitorar o aquecimento do motor que se encontra ligado em uma situa o definida por norma Ao fim do aquecimento quando o motor atinge o equil brio t rmico s o realizadas medidas para verificar a temperatura m xima atingida pela m quina A temperatura final do estator e a temperatura final do rotor s o as duas grandezas a serem descobertas com esse ensaio Para a medi o da temperatura do rotor usa se um dispositivo termoel trico o termopar que gera valores de tens o correspondentes temperatura encontrada no rotor Essa temperatura final ent o analisada e comparada com as temperaturas m ximas permiss veis para cada classe de motor Disso depende a aprova o desse motor para atuar em reas classificadas O sistema desenvolvido neste projeto tem como finalidade adquirir estes valores de tens o gerados pelo termopar e transform los em um valores de temperatura que p
58. lhar com dois termopares bastando acrescentarmos mais um circuito para a amplifica o do sinal e realizando pequenas mudan as no c digo utilizado E obviamente prop e se a substitui o do sistema de refer ncia da jun o pois em campo este m todo poderia ser invi vel al m de gerar diversas interfer ncias no processo O Ix sistema de fixa o da jun o de refer ncia deveria ser estudado para ser melhorado em uma pr xima etapa Como id ia inicial poderia ser utilizado o CI LM335 citado anteriormente pois atrav s de um sinal de controle por ele gerado seria poss vel a da temperatura ambiente da jun o de refer ncia Com isso o circuito desenvolvido neste projeto tornar se ia muito mais completo e pass vel de ser utilizado em outras aplica es Por m para o caso proposto o sistema desenvolvido cumpre o seu papel E esse papel mostra se suficiente para o que se deseja no momento Portanto com o t rmino desse projeto ficam o sentimento de dever cumprido e tamb m a esperan a de abrir portas para uma futura automatiza o do processo envolvido Com isso fica a contribui o para o desenvolvimento e crescimento da rea de atmosferas potencialmente explosivas e tamb m fica um pequeno la o no crescente relacionamento entre essa rea e as poss veis aplica es da engenharia eletr nica Que essa rela o se desenvolva e gere frutos positivos para todos os interessados Ixi
59. lower noise Low frequency noise of the INA114 is approximately 0 4u Vp p measured from 0 1 to 10Hz This is approximately one tenth the noise of low noise chopper stabilized ampli OFFSET TRIMMING The INA 114 is laser trimmed for very low offset voltage and drift Most applications require no external offset adjust ment Figure 2 shows an optional circuit for trimming the output offset voltage The voltage applied to Ref terminal is summed at the output Low impedance must be maintained at this node to assure good common mode rejection This is achieved by buffermg trim voltage with an op amp as shown FIGURE 2 Optional Trimming of Output Offset Voltage INPUT BIAS CURRENT RETURN PATH The input of the INA114 is extremely high approximately 10 00 However a path must be provided for the input bias current of both i This input bias current is typically less than 11 can be either polarity due to cancellation circuitry High input impedance means that this input bias current changes very little with varying input voltage Input circuitry must provide a path for this input bias current if the INA114 is to operate properly Figure 3 shows various provisions for an input bias current path Without a bias current retum path the inputs will float to a potential which exceeds the common mode range of the INA114 and the input amplifiers will saturate If the differential source resis low bias current return path can
60. lvimento Esta placa comercializada pela Motorola como kit de desenvolvimento e demonstra o possui como ponto central um micro controlador da fam lia MC68HC908 que cont m 8 pinos dos quais 6 s o acess veis e podem ser configurados como pinos de entrada ou de sa da No caso de serem usados sinais anal gicos como entrada poder amos usar at 4 canais desse micro controlador No nosso caso ser usada apenas uma entrada logo ser usado apenas um desses canais Essas entradas do micro controlador podem ser configuradas atrav s de programa o para serem conectadas a um conversor A D j presente no micro controlador que integra a placa de desenvolvimento da Motorola Esse conversor A D possui uma resolu o de 8 bits isto pode gerar uma sa da com 256 possibilidades Esta resolu o embora n o seja das maiores existentes no mercado de conversores anal gico digital serve para o prop sito pois dentro da faixa de temperatura poss vel oferece uma resolu o razo vel e suficiente para a sua finalidade Um dos pinos do micro controlador est internamente conectado a um dos pinos da interface de conex o half duplex RS232 Essa interface de conex o semelhante usada nos computadores para a comunica o serial e por isso pode e ser usada para a interface entre a placa de desenvolvimento e o computador que servir de apoio e de controle ao circuito Essa comunica o via cabo serial de extrema utilidade pois
61. m diodo conduziria limitando em 5V a tens o de sa da deste circuito Analogamente quando a tens o de sa da do amplificador descesse a valores negativos outro diodo conduziria limitando no n vel inferior a sa da desse circuito de prote o em 0V Esses diodos funcionariam conectados aos pinos existentes na placa Motorola um que disponibiliza a tens o de 5V j utilizada para alimentar a fonte sim trica e outro que disponibiliza a refer ncia de terra tamb m utilizada pela fonte sim trica para servir de refer ncia a esta Com isto seria poss vel proteger de modo seguro a entrada de sinais da placa Motorola e garantir que n o haveria tens o fora dos limites aceit veis e permiss veis para a placa O circuito utilizado para a prote o est mostrado a seguir 54 vo vo Figura 18 circuito de prote o 3 8 A escolha da faixa de temperatura e ganho Com este problema resolvido poderia enfim ser definido um par metro important ssimo para o funcionamento do circuito Tinha que se definir a faixa de temperatura a ser considerada suficiente para os ensaios que pretend amos realizar xliv Os motores Ex devem ser classificados de acordo com a temperatura em que s o garantidos Isto 6 pode se ter motores cuja eleva o de temperatura chegue a valores altos da ordem de 200 C e pode se ter motores cuja eleva o de temperatura chegue apenas na casa dos 100 Em ambos os casos os motores poderiam estar a
62. ma tens o da pr pria placa de desenvolvimento utilizada Depois de pesquisar procura de um componente capaz de gerar tens es diferenciais no n vel desejado a partir de uma tens o de no m ximo 9V a procura recaiu sobre a linha de fontes sim tricas fabricadas pela C amp D Technologies da s rie 5V amp 12V Foi escolhido o componente tipo NMV0515S que oferecia a possibilidade de se gerar tens es diferenciais de 15V a partir de uma entrada simples de 5V Essa tens o de 5V embora fosse diferente da tens o de alimenta o da placa poderia ser facilmente alcan ada visto que a pr pria placa faz um tratamento na tens o de alimenta o usando o CI LM78MOS para reduzir esse n vel de tens o a 5V Ela ent o oferece esta tens o em um dos seus pinos de contato e que se encontra ao lado da rea de montagem de prot tipos onde se iria prender tais componentes Puxando os 5V da placa para alimentar a fonte sim trica tem se enfim a possibilidade de gerar a tens o diferencial de 15V para alimentar o amplificador e conseguir gerar a tens o desejada a partir do pequeno valor de tens o gerada pelo termopar Por m a entrada de sinais anal gicos da placa Motorola possui uma limita o Esta n o pode receber sinais com tens o negativa ou com valores superiores a 5V Caso isso aconte a muito prov vel que deixe sequelas nos circuitos internos da placa podendo queimar algum componente e inviabilizar o uso da placa Exami
63. mersos em leo 8601 1984 Equipamentos el tricos imersos em leo para atmosferas explosivas IEC 60079 6 1995 Electrical apparatus for explosive gas atmospheres Oil immersed apparatus EN 50015 1994 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres Oil immersion Equipamentos Imersos em Areia IEC 60079 5 1997 Electrical apparatus for explosive gas atmospheres Sand filled apparatus EN 50017 1994 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres Powder filling q Equipamentos Nao Acendiveis 60079 15 1987 Electrical apparatus with type of protection n Equipamentos Encapsulados IEC 60079 18 1992 Electrical apparatus with type of protection m encapsulation EN 50028 1987 Electrical apparatus for potentially explosive atmospheres Encapsulation m Prensa Cabos NBR 10861 1989 Prensa cabos Lanternas para Mineiros EN 50033 1986 Caplamps for mines susceptible to firedamp Graus de Protecao de Inv lucros NBR 6146 1980 Inv lucros de equipamentos el tricos Prote o NBR 9884 1987 M quinas el tricas girantes Graus de prote o proporcionados pelos inv lucros 60529 1989 Classification of degrees of protection provided by enclosures IEC 34 5 1992 Rotating electrical machines Classification of degrees of protection provided by enclosures for rotating machines Instala es El tricas em Atmosferas Explosivas e Classifica o de reas NBR 5418 1995 Instala
64. midades do termopar ficar imersa em um recipiente com gelo fixando assim a temperatura dessa jun o A outra jun o ficar livre para medir o ponto desejado e para gerar a tens o esperada em fun o apenas da temperatura nesse ponto Os termopares possuem duas quest es principais no que dizem respeito a sua correta utiliza o Esses dois pontos s o de extrema import ncia para que a medi o realizada da temperatura da ponta do termopar possa ser precisa e para que os valores gerados possam oferecer o menor erro poss vel Primeiramente preciso observar que para poder relacionar um valor de temperatura existente na jun o de medi o com o valor de tens o por ele gerado necess rio o conhecimento do valor de temperatura da jun o de refer ncia Existem m todos para se determinar a temperatura da jun o de refer ncia do termopar O mais simples e de mais f cil implementa o consiste na simples utiliza o de gelo fundente para servir de padr o de refer ncia Nessa configura o a jun o de refer ncia do termopar imersa XXXV em um recipiente com gelo e com isso assegurada a temperatura de 0 C nessa jun o fazendo com que a temperatura do ponto de medi o possa depender apenas da resposta do termopar n o sendo necess ria a utiliza o de nenhuma compensa o Agua Gelo DC Figura 12 m todo do gelo fundente Por m esse m todo torna se de d
65. nando a resposta do termopar temperatura pode se ver que ele gera valores negativos de tens o para valores negativos de diferen a de temperatura e que sua extens o de resposta geraria facilmente valores maiores que 5V caso a temperatura em quest o fosse muito alta Para limitar a tens o m xima de sa da do amplificador poder se ia regular o ganho de forma que a maior sa da poss vel e ating vel na pr tica com uma temperatura muito alta fosse ent o amplificada para o limite de 5V Por m isso faria com que fosse perdida parte da resolu o que se teria Nesse caso a resposta til que n o vai a mais de 200 ficaria muito espremida e xliii poderia se perder at metade da resolug o que poderia ser obtida Al m disso n o seria resolvido o fato do amplificador poder gerar tens es negativas Para resolver esta situa o foi necess ria a introdu o de um circuito externo tamb m montado na rea de prot tipos com a finalidade de limitar a tens o m xima gerada pelo amplificador e para fazer com que essa tens o n o ca sse a valores negativos Esse circuito serviria para limitar todas as tensdes superiores ao valor m ximo possivel em 5V e limitar os valores negativos de tens o para 0 Para implementar este circuito bastou o uso de dois diodos que iriam fazer o papel de grampeadores Quando a tens o de sa da do amplificador que no caso virou tens o de entrada deste circuito de prote o ultrapassasse 5V u
66. ng 105 40C to 125 C 150 C 300 Ixvii DICE INFORMATION PAD Function E E 1A 1B 2 Feedback V Re 5 Pads 1A and 15 must be connected Pads and 98 must be connected NC No Connection Substrate Blas Internally connected to V power supply MECHANICAL INFORMATION Do MILS 0 0017 MILLIMETERS Die Size 141 x 120 5 3 58 x 3 05 10 13 Die Thickness 20 3 0 51 10 08 Size 4x4 0 10 x 0 10 Backing Gold INA114 DIE TOPOGRAPHY CURE Dao nt INA114 gt Ixviii TYPICAL PERFORMANCE CURVES Ta 259 V 15V unless ofheratse noted GAIN vs FREQUENCY Frequency Hz INPUT COMMON MODE VOLTAGE RANGE vs OUTPUT VOLTAGE Common Mode Voltage V Output Voltage V NEGATIVE POWER SUPPLY REJECTION vs FREQUENCY MET T Power Supply Rejection dB Ji LUE HI i TI TI N L LU LUE LIN 10 100 10k 100k 1M Hz Common Mode Rejection 98 Power Supply Rejection dB input Refered Noise Voltage nV Hz COMMON MODE REJECTION vs FREQUENCY 140 G 100 1k JI HH TI 120 E Es NU 100 50 E LEUTE LIE LE 40 Bi D 10 1k 10k 100k 1M Frequency Hz POSITIVE POWER SUPPLY REJECTION v5 FREQUENCY I ul LU
67. nput voltage of 20V on one input and 40V on the other input will obviously exceed the linear common mode range of both input amplifiers Since both input amplifiers are saturated to nearly the same output voltage limit the difference voltage measured by the output amplifier will be near zero The output of the INA114 will be near OV even though both inputs are overloaded INPUT PROTECTION The inputs of the INA114 are individually protected for voltages up to 40V For example a condition of 40V on one input and 40V on the other mput will not cause damage Internal circuitry on each input provides low series impedance under normal signal conditions To provide equivalent protection series input resistors would contribute excessive noise If the is overloaded the protection circuitry limits the input current to a safe value approxi mately 1 5mA The typical performance curve Input Bias Current vs Common Mode Input V oltage shows this input current limit behavior The inputs are protected even if no power supply voltage is present OUTPUT VOLTAGE SENSE SOL 16 package only The surface mount version of the INA114 has a separate output sense feedback connection pin 12 Pin 12 must be connected to the output terminal pin 11 for proper opera tion This connection is made intemally on the version of the INA114 Equal resistance nere preserves good common mode rejection Shield is driven at the
68. nte do motor forneca uma completa documenta o sobre o motor contendo desenhos do conjunto desenhos espec ficos de caixa de liga o caixa de acess rios e sistemas utilizados necess rio tamb m que o fabricante forne a certificados de conformidade de alguns produtos utilizados como sensores de vibra o e os certificados de ISO dos fabricantes desses produtos Munida da documenta o dos resultados de ensaio e do relat rio final a empresa certificadora apresenta o processo a uma comiss o t cnica Essa comiss o formada por representantes de associa es como a ABINEE se re ne e tem o poder de aprovar ou n o o processo apresentado Caso o processo seja aprovado o que s n o ocorre caso haja erros de documentos ou de resultados de ensaios o certificado emitido e o motor pode enfim ser instalado com seguran a e dentro das leis O engenheiro que avaliou a m quina e que assinou o relat rio fica respons vel em nome da empresa certificadora pelo correto e seguro funcionamento da m quina em campo 2 3 Ensaios para atmosferas explosivas Para se certificar de que o equipamento n o causar riscos aos seres humanos e nem danos planta da ind stria que ir utiliz lo tais equipamentos precisam passar por uma s rie de ensaios Os ensaios mais comuns empregados em quase todos os equipamentos eletro eletr nicos s o os ensaios de grau de prote o e de tens o aplicada O primeiro faz parte da s rie de testes
69. nto nesse valor para que ele possa ser utilizado para compensar o fato de n o ser usada uma jun o fixa em 0 C Essa uma solu o melhor pois em caso de mudan a no tipo de termopar utilizado o ajuste necess rio pode ser feito facilmente via software Os m todos de compensa o s o muito utilizados ainda hoje em dia mas a evolu o da tecnologia permitiu que fossem criados dispositivos alternativos para simular automaticamente uma temperatura de 0 C Esses dispositivos realizam a chamada compensa o autom tica da Jun o de refer ncia ou da temperatura ambiente Nesses dispositivos existe um sensor de temperatura que pode ser um resistor uma termoresist ncia um termistor um diodo um transistor ou at mesmo um circuito integrado apropriado Esse sensor de temperatura atua como no caso digital mencionado acima medindo continuamente a temperatura ambiente e suas varia es adicionando ao sinal que chega do termosensor uma tens o em mV correspondente diferen a entre a temperatura na jun o de refer ncia e a temperatura de 0 Os equipamentos utilizados para a medi o transforma o dos valores de tens o em temperatura e a visualiza o desses valores j possuem internamente um circuito de compensa o autom tica Esses equipamentos que podem ser registradores sistemas de aquisi o de dados ou similares realizam ent o a compensa o da temperatura ambiente a partir de um sensor de temperatura Os sen
70. ntre as jun es de 20 C o termopar gera apenas 1 mV na sua extremidade Esses valores s o extremamente baixos e muitas vezes dif ceis de serem lidos A seguir encontra se uma tabela com os valores de tens o gerados pelos termopares tipo J dependendo da temperatura na outra extremidade XXXIV C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C 0 0 0 50 4 100 9 151 4 202 0 252 7 303 4 354 1 405 0 455 8 506 5 10 10 506 8 557 8 608 8 559 9 7111 762 3 813 6 884 9 916 2 967 7 1 0191 20 20 10191 10707 1 4223 11738 1 2258 12773 13204 1 3809 1 4328 14847 15387 30 30 1536 1 5887 1 6407 16926 1 7450 1 7972 1 8494 1 9017 1 9541 20064 20588 40 40 20588 21113 21638 2 2164 2289 23216 2 3742 24269 24797 25325 25853 50 50 25853 28382 259011 27440 27970 28500 29031 29562 30093 30625 31157 60 80 31157 31689 32222 32755 3 3288 33822 34356 34890 3 5425 35960 3 6495 70 70 3 6495 3 70351 37867 38103 3 8840 38177 3 971 4 4 0252 4 0789 41327 41866 80 80 41866 42404 42943 43483 44022 44582 45102 45642 46183 46724 47265 90 90 4 7265 4 7806 48348 4 8890 49432 40074 5 0517 51059 5 1602 52146 5268 98 100 100 52689 53233 53777 54321 54865 55410 55855 56500 57045 57591 58136 110 110 5 8136 56582 5 9228 5 9774 86 0321 6 0887 6 1414 61961 62508 63056 6 3503 120 120 6 3603 64151 6 4899 65247 65795 6 6343 66892 67440 6 7989 6 8538 69087 130 130 690867 69637 70186 7 0736 7 1285 7 1835 7 2385 7 2086 7 3488 74088 74587 140 140 74887 75187 7 9888 76239 76790 7 7341 77803 7 8444 786 79547 8009
71. o deve se agora realizar as conex es destes CIs com outros componentes empregados na montagem do circuito amplificador O primeiro passo seria o de conectar os ltimos pinos que seriam usados da fonte sim trica Estes dois pinos seriam para alimentar o CI da fonte sim trica com 5V e com a refer ncia do nivel terra Deve se ent o ligar o circuito com os pinos acess veis da placa Motorola Esses pinos aparecem na figura a seguir 8 7 5 5 4 3 2 1 Figura 21 pinos acessiveis da placa Motorola Basta ent o ligar os pinos que ir o alimentar a fonte sim trica Com isso ao conectar a fonte de tens o de 9V da placa de desenvolvimento automaticamente est se alimentando a fonte sim trica e tamb m o amplificador xlvii Deve se ainda ter a certeza de que todos os pinos terras do conjunto placa amplificador fonte est o na mesma refer ncia Para isso conecta se o pino correspondente ao 0 da fonte sim trica no caso pino 6 do ao pino Gnd da placa Em seguida tem que ser conectado o resistor que ir fazer a sele o do ganho do amplificador Foi mostrado acima que para se atingir um ganho de 470 deve ser usado um resistor de 1060 Por m para a montagem ser simplificada optou se por usar um resistor comercial de 1000 muito mais facilmente achado Com esse novo resistor tem se ent o um ganho de aproximadamente 500 O que serve para o prop sito que o de testar a aquisi o dos dados via placa
72. o resultaria em problemas de nenhuma esp cie em rela o ao erro de ganho Abaixo encontra se a tabela com as especifica es el tricas mais importantes do amplificador assim como o esquem tico desse amplificador com seus componentes internos e liga es INA114BP BU INA114AP AG AU PARAMETER CONDITIONS MIN MIN TYP MAX INPUT Ofset Voltage RTI Initial 425 C 10 205 50 1005 vs Temperature Ta Tun Tuax 21 0 56 025 SG v5 Power Supp y Va 2 251 to 18V 05 2 6 Long Term Stabllzy 12 0 56 Impedance Differential 10 5 Common Mode 101 jj 6 Input Common Mode Range 413 5 Safe Input Vonage Common Mode Rejection 104 AR IKO GAIN Gain Equation Range of Gain Gain Error Gain vs Temperature SOKO Resistance Nonineanty T of FSR of FSR of FSR of FSR Feedback DIP Connected Internalty G 1 200 Figura 17 esquem tico do INA xlii Para se alimentar esse amplificador encontra se uma outra barreira Tal amplificador funciona com uma tens o de alimenta o diferencial E se n o bastasse necessita de que a tens o de alimenta o seja de 15 V Como a inten o era a de se buscar a alimenta o dos componentes da pr pria tens o da placa que se encontra alimentada com 9V deve se buscar outra solu o Portanto necess ria a introdu o de outro componente capaz de gerar essa tens o diferencial a partir de algu
73. oi convencionada uma classifica o para as reas com atmosfera explosiva Essa classifica o serviria para definir tipos de rea de acordo com graus de explosividade na sua atmosfera s reas onde a nica possibilidade de se encontrar subst ncias perigosas no local devido a alguma falha do processo d se o nome de Zona 2 Sendo assim uma rea classificada como Zona 2 se ela est livre de subst ncias explosivas mas pode vir a oferecer perigo caso alguma coisa saia errado s reas onde as subst ncias explosivas podem ser encontradas em alguma etapa do processo d se o nome de Zona 1 Essas reas n o costumam ter subst ncias explosivas normalmente mas em alguma etapa do processo isso pode ocorrer por um pequeno espa o de tempo E s reas onde a presen a de subst ncias perigosas constante d se nome de Zona 0 Essas reas possuem subst ncias explosivas e precisam ser separadas do ambiente ao redor mais comum encontrarmos ambientes de Zona 2 e Zona 1 As reas de Zona 0 embora existam em muito menor n mero geralmente s o isoladas do resto da f brica tentando com isso uma maneira de livrar as reas ao seu redor de uma presen a constante de subst ncias explosivas Por m vale lembrar que estas reas ao redor de zonas 0 s o classificadas como zona 2 pois qualquer falha no m todo de prote o e conten o dessas subst ncias causaria o espalhamento destas no espa o em sua volta As ind str
74. os os par metros para o circuito amplificador e com todos os par metros j se pode mont lo na rea destinada a prot tipos da placa de desenvolvimento que utilizada 3 9 A montagem do circuito amplificador Para poder montar o circuito amplificador na placa Motorola tem se que primeiramente definir todos os pinos que ser o ligados entre si para poder escolher a melhor posi o dos componentes na rea de prot tipos da placa Para poder definir todos os pinos que seriam ligados entre si deve se analisar o que cada pino representa para os dois circuitos integrados usados na montagem o INA e a fonte NMV O INA114AP foi o escolhido entre os diversos modelos de amplificadores INA existentes Ele possui um encapsulamento com 8 pinos de contato e 6 fornecido no formato DIP o necess rio para aproveitar os buracos da rea de prot tipo A pinagem do INA114AP est definida na figura a seguir P and Package B Pin DIP Top View Figura 19 pinagem do INAI14AP NMV0515S foi o escolhido entre a s rie de fontes sim tricas e possui um encapsulamento com 5 pinos de contato no formato DIP A pinagem do NMVO0515S est mostrada na figura a seguir xlvi NMV0515S SIP XYYWWI at Figura 20 pinagem do NMV0515S Para conectar estes dois componentes tem se ent o que ligar os pinos correspondentes de V V e 0V Os circuitos integrados empregados 0 possuem estas tr s interconex es portant
75. ossam ser comparados com os valores permiss veis para a sua classe O sistema composto por uma placa de desenvolvimento Motorola e alguns componentes externos para o tratamento do sinal de entrada Ele adquire este valor transforma o em um valor digital e transmiti lo ao computador que se encarrega da visualiza o do resultado lix Para se ter certeza do funcionamento do sistema realizaram se testes com o mesmo Eles foram fundamentais para a calibra o dos resultados obtidos e permitiram que fosse elaborada uma tabela que define as corretas associa es para os resultados obtidos Foi poss vel ent o comprovar o funcionamento do sistema proposto e consider lo apto a ser utilizado como um prot tipo para a futura automa o desse processo de obten o de medidas em ensaios de m quinas el tricas girantes Este sistema desenvolvido para ser o primeiro passo no sentido da automag o do processo pode e deve ser aprimorado para oferecer ao usu rio todos os beneficios de uma automa o Como mudan as e melhorias futuras pode ser citada a introdu o de uma tela de controle mais acess vel com a exibi o dos resultados de forma mais expressiva Essa mudan a serviria para melhorar a interface com o usu rio que poderia ter acesso de imediato ao resultado final do ensaio onde a temperatura seria visualizada j de forma transformada n o mais necessitando o uso de uma tabela para que possa fazer a correla o entre a tempera
76. placa e executando esse c digo atrav s do debugger p de se comprovar a funcionalidade da placa liv Confirmada a correta execu o do programa gravado na flash passaria se etapa dos testes finais isto 6 testar o circuito como um todo com o c digo final analisando o valor adquirido pelo A D Primeiramente deve se ligar o fio conectado a sa da do circuito amplificador ao pino que se quer que funcione como entrada de sinais de placa Analisando o conversor anal gico digital sabe se que ele possui 4 canais que podem ser usados como entrada Por m como se quer uma conex o com o software controlador e no momento se est interessado em uma visualiza o dos resultados via debugger deve se tomar certas precau es quanto escolha do pino que servir de entrada para o A D Como se quer utilizar o software para controlar a placa e executar o c digo gravado na flash a placa tem que estar com no modo monitor Com a placa no modo monitor n o se pode usar o pino que est limitado nesse modo a ser utilizado pelo conector DB 9 para realizar a comunica o com o software Deve se ent o testar com outro pino A escolha subsequente o pino 1 n o se mostrou poss vel Apesar de aparentemente ele n o estar ligado a nenhum sinal do modo monitor o software n o consegue estabelecer uma comunica o com a placa e a placa enfim n o entra no modo monitor Depois desse teste concluiu se que o pino PTAI possivelmente us
77. ptos a trabalhar em atmosferas potencialmente explosivas por m para isso precisariam ser classificados corretamente separa o em classes de temperatura varia de acordo com o ambiente que o motor se prop em a trabalhar A temperatura m xima permiss vel varia de ambiente para ambiente de acordo com a mudan a dos tipos de gases encontrados em cada ambiente isso que ir definir a temperatura m xima que pode ser atingida pelo motor Essa diferenga de temperatura entre ambientes que depende do tipo de g s encontrado funciona dessa maneira por causa das diferentes temperaturas em que cada g s oferece risco de explos o Portanto a temperatura m xima do motor seguir a temperatura m xima poss vel para que certo g s n o ofere a risco de explos o Essas classes de temperatura s o definidas e possuem nomenclatura pr pria variando de T1 a T6 No caso a classe T1 seria a mais flex vel e que n o exigiria uma temperatura m xima tao baixa e a classe seria a mais rigorosa a classe de um gas cuja temperatura limite de explos o e por isso exigiria que o motor n o ultrapassasse esse valor baixo de temperatura A classe mais utilizada para os motores Ex no Brasil a classe T3 que exige que o rotor n o ultrapasse o valor de temperatura de 200 C Descontada a temperatura ambiente especificada para cada motor geralmente considerada como 40 e descontado tamb m o fator de seguran a de 5 C a eleva o de
78. que s o usados pelo micro controlador para que possa ordenar e realizar todas as opera es necess rias Estes registradores de suma import ncia para o funcionamento da CPU s o os seguintes XX 7 0 7 5 8 0 0 5 0 CONDITION CODE REGISTER CCR CAFRIYIBORROW FLAG TWO S COMPLEMENT OVERFLOW FLAG ZERO FLAG 2 HALF CARRY FLAG Hi NEGATIVE FLAG N INTERRUPT MASK 1 Figura 2 registradores da CPU acumulador um registrador de 8 bits de uso geral A unidade de processamento central usa este registrador para manter operandos e resultados de aritm ticas e n o aritm ticas O registrador de ndice H X possibilita ao usu rio que enderece ou fa a uma indexa o aos 64 Kb de espaco de mem ria registrador concatenado de 16 bits 6 chamado de H X A parte superior do registrador de indice chamada de e a parte inferior chamado de X H zerado na ocasiao do reset Nos modos de endere amento indexados a CPU usa o conte do de H X para determinar o endere o efetivo do operando H X pode servir tamb m como local tempor rio para o armazenamento de dados O Stack Pointer SP um registrador de 16 bits que cont m o endere o do pr ximo local da pilha Durante o reset o stack pointer setado para 00FF endere o do stack pointer decrementado assim que um dado posto na pilha e incrementado assim que um dado tirado da pilha O SP sempre
79. quisitos de temperatura Para isso deve se descobrir se a temperatura m xima atingida pelo rotor ultrapassou ou n o o valor m ximo permitido por norma Para a implementa o ser o usados uma placa de desenvolvimento da Motorola um circuito externo para fazer o tratamento dos sinais de entrada e um micro computador com um software para controlar a placa e para ler o valor da temperatura O circuito pronto dever ser capaz de determinar o valor da temperatura do termopar E ap s consultar uma tabela poder dizer se este valor est acima ou abaixo de um limite definido para a categoria do motor E com isso dar um passo importante visando a completa automa o do processo vii 2 No es sobre atmosfera explosiva 2 1 Atmosferas explosivas Algumas ind strias e f bricas geram em seus processos produtivos res duos de diversas formas e de diversos tipos Muitas destas s o respons veis por lan ar no ambiente de trabalho ou no local onde realizada parte de seus processos res duos que contaminam o local ou at mesmo grande parte da planta Alguns desses res duos s o inofensivos ao ser humano podendo conviver facilmente com os trabalhadores ao seu redor Outros por m s o extremamente perigosos ao ambiente de trabalho ou por possu rem caracter sticas t xicas como o lixo gerado de uma usina nuclear ou por contribu rem gradativamente com o preju zo na sa de dos empregados Certas ind strias tamb m s o respons
80. r gerando temperaturas mais altas por isso essa geralmente escolhida na hora de se fazer o ensaio Essas duas condi es s o suficientes exceto no caso da m quina utilizar inversores de frequ ncias pois nesse caso temos que testar tamb m a eleva o de temperatura com a freq ncia m nima m xima e intermedi ria a ser gerada pelo inversor Al m claro de test la em rede Com o motor ligado e monitorando o atrav s de sondas na carca a e atrav s dos Pt 100 da caixa de acess rios ou de elementos termoel tricos instalados pode se ver a din mica da eleva o de temperatura de tal motor Quando este depois de ligado por algumas horas enfim estabiliza sua temperatura no que vai ser chamada de temperatura final o motor desligado e s o imediatamente realizadas algumas medidas importante que se me a nessa situa o o valor da temperatura do estator e do rotor para checar se algum deles ultrapassou o limite de temperatura permitido Para medir a eleva o de temperatura do estator usa se uma ponte kelvin para medir a resist ncia do mesmo Essa resist ncia ent o introduzida em uma f rmula e junto com os valores de temperatura ambiente no come o e no fim do ensaio e tamb m com o valor da resist ncia no in cio do ensaio podemos tirar o valor final da temperatura do estator A f rmula utilizada encontra se a seguir AT RffRi 1 234 5 TI TI T2 Essa temperatura assim como a do rotor tem
81. r nos equipamentos que ser o usados em ambientes potencialmente explosivos Por isso os verdadeiros respons veis pela seguran a da planta passam a ser as m quinas que ir o trabalhar nesses ambientes potencialmente explosivos claro que o trabalhador continua sendo o principal agente do sistema de qualidade de uma empresa por m em alguns locais com condi es explosivas os equipamentos usados respondem por um maior n mero de poss veis causadores de acidentes e por isso precisam ser rigorosamente certificados Estes equipamentos podem possuir diversas formas e fun es desde simples fios bot es lumin rias e interruptores at m quinas grandes e potencialmente muito perigosas para tais ambientes por gerarem fontes de igni o como o calor e poss veis fa scas Como exemplo dessas m quinas cito os motores el tricos Os equipamentos projetados para operar em reas classificadas outra designa o para as reas potencialmente explosivas precisam ser cuidadosamente manufaturados pois n o podem vir a falhar ou funcionar erroneamente o que poderia acarretar facilmente em uma explos o no local Para isso as ind strias fabricantes de tais equipamentos precisam ter em sua filosofia de produ o a necessidade de se estabelecer um severo e r gido controle de qualidade tendo inclusive seu sistema da qualidade certificado por uma empresa credenciada e com isso transformam o controle da qualidade em uma das reas mais importan
82. ra equipamentos de atmosfera explosiva Prote o Prova de Explos o IEC 60079 2 Normas para equipamentos de atmosfera explosiva Prote o Pressurizada IEC 60079 7 Normas para equipamentos de atmosfera explosiva Prote o Seguran a Aumentada IEC 60079 10 Classificag o de reas IEC 60079 15 Normas para equipamentos de atmosfera explosiva Prote o Nao Acend vel NBR 9884 Graus de Prote o de Inv lucros Olenik Heinz amp Rentzsch Herbert amp Wettstein Eeilhelm Explosion Protection Manual Essen BBC 1983 749p lxiii Ap ndice Data sheets Ixiv BURR BROWN ao INA114 Precision INSTRUMENTATION AMPLIFIER FEATURES LOW OFFSET VOLTAGE 50jV max LOW DRIFT 0 25uV C max LOW INPUT BIAS CURRENT 2nA HIGH COMMON MODE REJECTION 115dB min INPUT OVER VOLTAGE PROTECTION 40V WIDE SUPPLY RANGE 2 25 to 18V LOW QUIESCENT CURRENT 3mA max 8 PIN PLASTIC AND CERAMIC DIP SOL 16 APPLICATIONS BRIDGE AMPLIFIER THERMOCOUPLE AMPLIFIER RTD SENSOR AMPLIFIER MEDICAL INSTRUMENTATION DATA ACQUISITION DESCRIPTION The INA114 is a low cost general purpose instrumen tation amplifier offering excellent accuracy Its versa tile 3 op amp design and small size make it ideal for a wide range of applications A single extemal resistor sets any gain from 1 to 10 000 Internal mput protection can withstand up to 40V withou
83. registrador DDRA Isso feito atrav s da express o abaixo DDRA DDRA4 0 xlix Com a atribui o do bit 4 desse registrador zero pretende se dizer que est sendo selecionado o mesmo bit desse registrador ativo em low O que faz com que se selecione o pino PTA4 OSC2 como entrada de sinais e n o sa da Esse passo necess rio para que se possa selecionar quais pinos ser o usados como entrada para a placa de desenvolvimento Uma vez selecionado PTA4 como entrada da placa Motorola tem se que escolher o modo de convers o a ser usado pelo conversor A D Existem duas possibilidades de escolha para o funcionamento do conversor A primeira consiste no modo de leitura simples onde o conversor A D l apenas uma nica vez e grava esse valor num registrador A segunda possibilidade e a que ser utilizada consiste no modo de leitura cont nuo onde diversas leituras s o feitas em seq ncia e os valores s o escritos sobre os anteriores mesmo que estes n o tiverem sido lidos Para o que se deseja pode se ler apenas uma vez e conferir o valor por m o modo de convers o constante pode ser interessante caso se queira tra ar uma curva ou uma tabela com muitos valores adquiridos Essa hip tese poderia ser usada em outro caso pois esse n o necessita de tantas medidas visto que a temperatura da m quina n o decai ou sobe t o depressa Mesmo assim ir ser utilizado o modo de cont nuo para que o valor da convers o pos
84. rios para que possam ser empregadas no ambiente a que se disp em Tais especifica es e requisitos encontram se em normas elaboradas para ambientes potencialmente explosivos Quando uma m quina testada prova ser adequada para tal ambiente ela recebe a classifica o Ex Essa classifica o assegura que a m quina n o oferece riscos e pode ser utilizada em ambientes in spitos No caso mais espec fico de motores el tricos os ensaios para a certifica o seguem alguns passos b sicos definidos pelas normas Dentro desses est o ensaio de eleva o de temperatura Neste ensaio feito o aquecimento do motor para verificar suas caracter sticas t rmicas Em uma das etapas deste ensaio s o feitas medidas atrav s de um termopar ligado ao seu rotor Em campo esse termopar conectado a um registrador que l os valores de tens o gerados retornando a temperatura correspondente O teste positivo caso o rotor n o ultrapasse uma certa temperatura O objetivo deste projeto final o de substituir o registrador como meio de interface entre o termopar e o trabalhador do laborat rio de ensaios Pretende se ent o elaborar um sistema que possa ser conectado ao termopar do rotor servindo assim como um sistema de aquisi o de dados e tamb m possa enviar essa informa o para algum software atrav s de uma conex o serial com um micro computador vi O sistema proposto tem ent o o interesse de verificar se o rotor atende a certos re
85. rs o de sinal Atrav s de uma combina o desses 5 bits pode se selecionar qual ser a entrada do A D Abaixo segue tabela contendo as poss veis escolhas ADC EE Ls poe rar Figura 24 tabela de entradas do A D li Como foi escolhido anteriormente PTA4 para ser ligado sa da do amplificador este teria que ser escolhido como entrada do A D Olhando a tabela v se a necessidade de gravar o valor 0 nos bits 4 3 2 e 0 do registrador correspondente Para isso s o zerados um por um os bits deste registrador Poderia tamb m ser usada uma defini o encontrada em uma library do Code Warrior que permite atribuir valores para estes bits com apenas um comando o que geraria o mesmo resultado O c digo usado para zerar os bits do registrador ADSCR est mostrado a seguir ADSCR CH4 0 ADSCR CH2 0 ADSCR CH0 0 ADSCR CH3 0 Em seguida basta fazer um loop para que o processador aguarde o t rmino da convers o para se ter certeza que o valor de entrada anal gico foi transformado em um valor digital Para isso deve se analisar outra vez o registrador ADSCR Quando uma convers o termina este registrador seta um bit seu imediatamente para avisar deste t rmino Portanto basta verificar se o bit 7 deste registrador est setado ou n o Caso ele esteja setado sinal de que convers o j est completa O c digo que exemplifica isto est mostrado abaixo do while ADSCR_COCO 1 Com isso pode se ter cer
86. sa ser constantemente atualizado Para selecionar o modo de convers o basta agir sobre o registrador ADSCR setando o seu bit 5 O bit 5 o respons vel pela sele o do modo de convers o e com isso ele ir ent o ler continuamente A linha de comando que resume esta a o encontra se a seguir ADSCR ADCO 1 O clock do A D pode ser definido a partir de clock da placa Para a escolha deve se pensar num valor de acordo com a rapidez necess ria para a aplica o Como n o preciso leituras muito r pidas pode se seguir a recomenda o da Motorola e utilizar 1 MHz para o clock do A D Para selecionar esse valor deve se dividir por 8 o clock do micro controlador de 8 MHz Setando os bits 5 e 6 do registrador ADICLK escolhida esta op o como mostra a tabela a seguir ADIV2 ADIV1 ADIVG ADC Clock Rate Do fo 0 TT Do o o Do o po X don t care Figura 23 tabela de sele o de clock do A D As duas linhas de comando est o a seguir ADICLK ADIV0 1 ADICLK_ADIV1 1 Para que A D realmente leia valor da entrada deve se apenas designar qual entrada sera conectada a ele Assim que for definida tal entrada o A D ira automaticamente gerar uma leitura do sinal e grava lo ja com o valor digital Para poder selecionar uma entrada do A D e liberar enfim a leitura basta que seja modificado um dos cinco primeiros bits do registrador ADSCR que ja foi usado para escolher o modo de conve
87. ser igual for a eletromotriz de um condutor menos a do outro Esses termopares s o ent o dois condutores de caracter sticas diferentes que ao serem postos num mesmo ponto da superf cie ir o gerar uma diferen a de potencial Na configura o de um termopar a extremidade em que se faz a uni o dos dois condutores chamada de jun o de medi o enquanto a outra chamada de jun o de refer ncia Se a jun o de refer ncia for fixada 0 ent o a f e m s depender da temperatura da jun o de medi o O conhecimento desta rela o possibilita o uso do termopar como um sensor de temperatura Essa diferen a de potencial pode ser lida em um registrador que transforma esses baixos valores de tens o em uma leitura de temperatura Nos ensaios de motores Ex a norma obriga ao laborat rio executante que mantenha todos os dados sobre o ensaio em papel escrito a m o para que possa haver uma maior confian a no processo e tamb m um maior controle sobre os dados coletados Por m de extremo interesse que esses dados provenientes dos ensaios sejam diretamente enviados a um computador para armazen los e posteriormente serem processados e utilizados nos relat rios de ensaio O objetivo deste trabalho o de dar o pontap inicial visando automa o deste processo Pretende se ent o utilizando um termopar obter sua tens o e transform lo em um valor de temperatura que possa ser visualizado diretamente em
88. sores de temperatura mais utilizados nesses equipamentos s o os circuitos integrados que geram um valor de tens o a partir da temperatura do meio em que est o submetidos Esses circuitos integrados possuem uma boa resposta para temperaturas baixas e s o utilizados em larga escala pelos fabricantes de equipamentos de medi o de termosensores Como exemplo desses circuitos integrados pode se destacar o LM335 fabricado pela National Semiconductors Este CI oferece uma alta precis o pois cont m circuitos linearizados e opera de O a 100 aproximadamente o que favorece a utiliza o para a aplica o em compensa o de temperatura ambiente Com o uso dos circuitos de compensa o foi solucionado o problema de em certas condi es n o ser poss vel fixar a temperatura da jun o de refer ncia em 0 xxxvii Por m al m disso 6 necess rio perceber que na grande maioria das aplicag es dos termopares em medi o de temperatura o processo industrial fica a grandes dist ncias do instrumento receptor que ir fazer a indica o o registro ou o controle do valor lido Apesar de tecnicamente poder se utilizar um termopar de comprimento tal que v do processo ao instrumento os grandes custos para este tipo de montagem inviabilizam na totalmente principalmente no caso de termopares nobres A primeira id ia seria a de usar simples fios de cobre para se realizar o prolongamento desejado Essa id ia embora possa ser utilizad
89. ssui diversas instru es que facilitam em muito a programa o e o modo de se obter o resultado esperado Ela capaz de trabalhar com opera es comuns como um simples AND l gico at opera es pr prias e bastante complexas como BRCLR que verifica uma condi o direciona a um endere o caso essa condi o seja v lida xxii Essas instru es est o presentes em toda a linha de micro controladores da Motorola variando apenas a quantidade de instru es oferecidas de modelo para modelo Esse conjunto de instru es corriqueiramente utilizado e seu uso permite redu es no numero de linhas do c digo implementado assim como facilita muito o trabalho do programador 3 3 micro controlador MC68HC908QT4 micro controlador MC68HC908QT4 grande respons vel por todas as funcionalidades da placa Motorola nele que se encontra o processador CPUOS o conversor anal gico digital a mem ria flash a mem ria RAM e as 5 entradas sa das bidirecionais al m de muitas fun es avan adas como a auto wakeup module para citar apenas uma Este micro controlador possui diversas fun es e variados meios de ser explorado podendo ser utilizado em situag es diferentes e distintas Por m no caso proposto o foco ser apenas nas fun es e caracter sticas que s o mais importantes e relevantes para o desenvolvimento do projeto conversor anal gico digital 6 um dos pontos mais importantes deste micro controlador em
90. sta op o xxiii Este micro controlador possui uma mem ria flash imprescind vel para esta situa o Como se quer um circuito que possa trabalhar independente tem se que ser capaz de gravar nele programa que queremos executar Isso s poss vel gra as a mem ria flash interna do micro controlador Essa mem ria flash possui 4096 bytes modific veis e a sua fun o basicamente a de armazenar o programa que conter as instru es que queremos que o processador execute Esta mem ria flash pode ser lida programada ou apagada atrav s de um meio externo que no caso o computador conectado a ele atrav s do cabo serial A mem ria RAM oferecida neste micro controlador de 128 bytes e as entradas sa das bidirecionais s o muito teis para a comunica o com o meio externo aumentando assim a funcionalidade do micro controlador Abaixo encontra se o desenho esquem tico do micro controlador Este desenho atribui todas as entradas a seus pinos correspondentes e associa os canais do A D com os pinos acess veis na placa PTAs CSCVADISKBIS PTAACSCIADGIKBIA 7 PTASRSTIKBI3 PTAcADOGTCHOKBIO PTAADHITCHUKBI PI AZTIKIK BI PIN ASSIGNMENT MCaaHCeoscQT2 AND MCasHCeceQ Ta PDIPIS C Figura 4 pinos do MCU A pr xima figura representa a configura o interna do micro controlador utilizado Nela podemos ver todos os sinais e todos as unidades do micro controlador XXiV POWER SUPPLY
91. t damage The INA1 141s laser trimmed for very low offset voltage S0uV drift 0 25uV C and common mode rejection 115dB at 1000 It operates with power supplies as low as 2 25 allowing use in battery operated and single 5V supply systems Quiescent cur rent is 3mA maximum The INA114 is available in 8 pin plastic and ceramic DIPs and SOL 16 surface mount packages specified for the 40 to 85 C temperature range Feedback DIP Connected Intemaly Internationa Airport indactrisi Park Mailing Address PO Box 11402 Tuason AZ 86734 Sirest Address 6730 3 Tuccon Blvd Tuceon AZ 85708 Tel 620 748 1111 810 862 1111 internet dp Uwww bur brown 20m FAXLIne 830 543 6133 US Canada Only Cable BERCOR Telex 028 6421 FAX E20 268 1610 immediate Product Inta 503 548 3132 1992 Burr Srowu Corporation PDS 1142C Printed in U S A October 1993 Ixv SPECIFICATIONS ELECTRICAL ALT 25 C V 15V R 2k0 uniess otherwise noted INATI4BP BG BU INATI4AP AG AU PARAMETER CONDITIONS MN MAX INPUT Offset Voltage RTI Initial 25 C 10 205 50 1005 425 30 G 125 50006 vs Temperature Ta 2 Tyax 1 0 56 40 25 56 0 25 5 G vs Power Supply 2 25 to 18 0 5 2 G Long Term Stability 102 0565 Impedance Differential 10 6 Common Mode 10 6 Input Common Mode Range 13 5 Safe Input Common Mode R
92. temperatura m xima medida do rotor n o poderia ultrapassar 155 Com isso poderia ent o se definir a faixa de temperatura para este projeto A resposta do termopar s seria til at o valor de aproximadamente 200 Acima deste valor poderia se considerar o motor para funcionar nesta classe de temperatura tendo ent o que ser retrabalhado para funcionar nesta classe ou transferido para a classe imediatamente inferior Tendo definido a faixa de temperatura deve se ent o fazer uma correla o entre os dois valores m ximos de voltagem o do termopar a 200 e o do m ximo valor de entrada da placa Motorola 5V Para definir qual ganho usar basta consultar a tabela j citada anteriormente e ver que para 200 C o termopar gera uma tens o de aproximadamente 10 7 mV Achando a raz o de 5 V com este valor acha se o ganho de aproximadamente 470 Deve se ent o ajustar o amplificador para que ele gere um ganho de aproximadamente 470 Para o ajuste do ganho do amplificador bastaria acrescentar um resistor entre duas das entradas do INA114 Esse resistor atuaria no circuito do amplificador e selecionaria o ganho de acordo com o valor escolhido de resist ncia xlv Usando a f rmula do ganho facilmente definido valor necess rio para o resistor G 1 50 KQ Rg Substituindo o ganho de 470 em G da f rmula anterior pode se tirar o valor de Rg que de aproximadamente 106 Com isso est o definidos tod
93. ter sticas do micro controlador utilizado preciso escolher um da fam lia QT_QY dentre eles o QT4 Dentre as possiveis op es de linguagens pode se optar por uma Como a programa o n o seria tao complexa e n o necessitaria de muito c digo a ser desenvolvido poder amos ser utilizado apenas o Assembler ou outra por m foi escolhida a combina o de C e Assembler para qualquer necessidade de se usar duas linguagens diferentes e para o caso de futuras altera es e amplia es de c digo Tendo selecionado a linguagem o software Code Warrior automaticamente gera um projeto com estes requisitos Este projeto gerado j ir conter os argumentos suficientes para a compila o do programa e a futura utiliza o com o micro controlador escolhido O projeto aberto conta com algumas pastas que servem para armazenar dados de diversas etapas do processo como mostra a figura a seguir xxviii Metrowerks CodeWarrior e f x File Edit View Search Project Debug Processor Expert Window Help i i gt B f GLEBE E ensaios mcp L r x 30 PRE PEDebug FCSHCSH 7 i oY M o Files Link Order Taraets v Fle Code Data 48 0 0 Debugger Files 0 bs 71K ansi lib 73058 MCBSHCSOSQT 4 C MCB68HCS080T4 h Pim AB readme txt Sources AB registers inc 2 Startup Code AB Start08 c l dx da dx da li li dx li dx li de
94. tes da empresa Para esses equipamentos serem usados em atmosferas explosivas n o basta que eles sigam todas as regras impostas pelo seu controle de qualidade Isso sem d vida imprescind vel Por m n o o suficiente para que ele possa ser instalado em uma planta sem que haja perigo iminente de explos o Para o equipamento poder ser usado em atmosferas explosivas ele deve possuir um certificado de conformidade que vai atestar a qualidade do produto e vai determinar em que condi es ele pode e deve ser utilizado dentro de um ambiente classificado Tal certifica o garante ao equipamento a classifica o Ex que exprime que o mesmo pass vel de n o oferecer perigos a uma ind stria e com isso pode ser instalado em ambientes potencialmente explosivos Essa certifica o feita atrav s de rg os credenciados que s o fiscalizados pelo governo para que possam cumprir com o dever de atribuir a diversos tipos de equipamentos o selo que comprove a sua conformidade O selo de conformidade possui a marca do organismo de certifica o de produtos e tamb m a marca do INMETRO Tal conformidade atribu da depois de uma s rie de testes onde a inten o provar que tal equipamento est realmente apto a operar nas situa es previstas Esses testes seguem diversas normas que dependem do tipo de prote o que o equipamento possuir No Brasil as normas seguidas s o as normas NBR Seguem se tamb m portarias do INMETRO que
95. teza de que a convers o foi realizada e basta verificar o valor encontrado para saber a temperatura do ponto de medi o Essa a rotina necess ria para que se possa ordenar ao A D que leia um valor de tens o em alguma de suas entradas e gere um valor digital em sua sa da Para ler o valor convertido pelo A D basta examinar o registrador ADCR O A D quando termina uma convers o grava automaticamente o valor gerado nesta convers o neste registrador Basta ent o conectar a placa ao computador e ao ligar a placa modo monitor poder ser visto o mapa de mem ria Olhando para a posi o 003E que a posi o deste registrador na mem ria pode se checar o valor convertido e dizer qual a temperatura do ponto de medi o lii 3 11 Testes no circuito final Com isso j se tem tudo pronto para comegar os testes no circuito e assim garantir confiabilidade ao conjunto proposto e desenvolvido neste projeto Os testes se proporiam a dizer se o funcionamento do circuito est de acordo com o esperado e ajudariam a calibrar a resposta dada Quando se deseja montar um circuito na etapa de testes que s o encontrados os erros e as falhas a serem corrigidas no futuro Portanto estes testes que ser o descritos agora geraram resultados que foram incorporados ao resto do texto do projeto Com isso algumas das descobertas expostas aqui nesse t pico j foram dadas como premissas antes Na verdade elas tornaram se premissas depois
96. tura final e o valor mostrado na tela Essa nova interface a ser desenvolvida em uma etapa futura do projeto se encarregaria de gravar os valores gerados pelo circuito automaticamente faria a convers o para valores em graus Celsius e tamb m exibiria os mesmos em uma tela gerando uma maior facilidade para a visualiza o dos resultados finais Outra melhoria proposta seria fazer com que o sistema armazenasse alguns valores obtidos e os inserisse em uma planilha do Excel que futuramente poderia gerar um relat rio desse ensaio Essa melhoria seria muito til devido necessidade de se gerar um relat rio de ensaios ap s cada ensaio realizado Este relat rio de ensaios conteria os valores encontrados para a temperatura final do rotor al m da classe de temperatura na qual este rotor estaria apto a funcionar Este relat rio autom tico iria diminuir consideravelmente o tempo gasto pelos analistas de ensaio em passar os valores finais encontrados para uma planilha integrante do relat rio atual Como outra melhoria no circuito prop e se a utiliza o de mais de um termopar no caso de ensaios que necessitem de mais de um ponto de medi o Esse caso comum nos ensaios para motores Ex pois se costuma usar dois termopares afixados no rotor Esses dois termopares geralmente apresentam pouqu ssimas diferen as de temperatura e s o usados somente no caso de um deles apresentar problemas Com a placa de desenvolvimento utilizada poder se ia traba
97. ubst ncia explosiva ao seu redor Em parte dos casos essa prote o suficiente Existe tamb m a prote o prova de explos o Ex d Essa prote o como o pr prio nome J diz visa a garantir que o equipamento n o deixe passar para o meio exterior qualquer explos o que por ventura ocorra em seu interior Para essa prote o nos preocupamos apenas com as temperaturas do exterior do motor j que algo que ocorra no interior do encapsulamento prova de explos o n o ser transmitido ao meio exterior Para citar mais uma forma de prote o utilizada existe tamb m a prote o pressurizada Ex p Essa prote o atua por meio de diferen as de press o interna e externa evitando que qualquer subst ncia danosa e que poderia iniciar uma explos o entre em contato com o interior do equipamento onde geralmente se encontram as partes vivas de um equipamento el trico a parte onde existe energia Essa prote o feita geralmente com ar limpo e seco que ser o respons vel por manter a press o interna maior que a press o externa xi Al m desses existem outros tipos de protec o utilizados em equipamentos para atmosferas potencialmente explosivas Todos os tipos visam a garantir a integridade do equipamento e com isso garantir a integridade das ind strias e dos trabalhadores Vale lembrar que para o motor receber seu certificado nao basta que ele seja aprovado nos ensaios a que se submeteu necess rio que o fabrica
98. ue a gua tima condutora de energia poderia causar um curto ao se aproximar de algum fio ou chapa met lica onde passe corrente e assim gerar fa scas e fagulhas que podem vir a causar a explos o de um ambiente potencialmente explosivo O ensaio do segundo numeral a gua feito com uma mangueira cuja medida normalizada pelas normas NBR e IEC De acordo com o aumento ou decr scimo nesse numeral o bico da mangueira substitu do e a vaz o recalculada para que possa obedecer a todos os requisitos da norma A dura o do teste segue regras estabelecidas pela norma que julga suficiente um minuto de teste para cada metro quadrado de rea do motor Depois de feito o teste o motor aberto tanto no seu interior como em suas caixas de liga o e de acess rio e uma vez constatada a aus ncia de gua em seu interior o teste considerado satisfat rio O teste de tens o aplicada feito aplicando se tens o entre um dos terminais do motor e a sua carca a Geralmente usa se como diz a norma 2 vezes o valor da tens o nominal mais 1000 V Para motores com resist ncia de aquecimento muito comum para m quinas de maior porte tamb m feito o teste aplicando se uma tens o entre a resist ncia de aquecimento e a carca a Usa se o valor de 1500 V para o teste Depois de aplicada a tens o na m quina e ap s n o termos detectado nenhum problema feito o teste de resist ncia de isolamento que vai medir o isolamento da m qu
99. ue o motor n o esteja com nenhum contato entre partes girantes e fixas e assim assegurar que nenhuma fa sca ou fonte de igni o ser gerada e possivelmente causar uma explos o Para isso temos que ligar o motor e verificar poss veis ru dos que remetam a um atrito entre partes fixas e m veis xiii A seguir deve se garantir que os terminais de liga o do motor no caso trif sico tr s possuam dist ncias m nimas entre si Dist ncias essas estabelecidas por norma e que variam de acordo com a tens o usada para alimentar tal motor Essa dist ncia m nima serve para evitar que exista a forma o de um arco entre dois terminais o que acarretaria numa fonte de igni o da subst ncia explosiva A norma utilizada para este ensaio estabelece duas dist ncias a serem observadas as dist ncias de escoamento e de isola o A dist ncia de isola o somente a dist ncia pelo ar entre dois terminais e a dist ncia de escoamento a dist ncia entre dois terminais por m tra ando uma linha imagin ria passando pelo meio que as une Os valores m ximos de dist ncia variam de acordo com a tens o da m quina e precisam ser satisfeitos para que o equipamento seja considerado conforme O ensaio de grau de prote o realizado nos motores extremamente importante sobretudo no que se refere ao ensaio com gua A entrada de gua dentro do pacote do motor onde se encontram o estator e o rotor deve ser impedida a qualquer custo visto q
100. um computador para posterior an lise e utiliza o 3 3 1 A placa de desenvolvimento A inten o deste trabalho a de obter um valor de temperatura atrav s da leitura do valor de tens o do termopar Para isso preciso de alguma interface entre o valor anal gico gerado pela tens o do termopar e o valor digital que ser traduzido atrav s de tal tens o Primeiramente precisa se de um conversor anal gico digital para fazer esta convers o O A D vai ser o respons vel por ler valores de tens o expressos em termos anal gicos e transform los em um sinal digital Poderia ser usado um A D comum e ligar a sa da do A D a um circuito capaz de processar este valor armazenar em uma mem ria e quem sabe transmiti lo para um computador afim de que este possa realizar um processamento posterior Por m o circuito que deveria ser empregado para que todas essas fun es fossem satisfatoriamente realizadas seria por demais complicado e j seria tema de um trabalho a parte Com isso depois de pesquisar possibilidades descobriu se a respeito de uma placa que conteria quase tudo de que seria necess rio para fazer tal aquisi o de dados Essa placa fabricada pela Motorola foi o ponto inicial do desenvolvimento de todo o sistema que seria respons vel por transformar os valores do termopar em valores digitais A placa da Motorola M68DEV908Q LA foi ent o a escolhida para servir de base a esse desenvo
101. unt Top View ORDERING INFORMATION PRODUCT pa TEMPERATURE RANGE INA114AP Plastic DIP 40 to 85 INA1145P Plastic DIP 40C to 85 INA114AG Ceramic DIP 40 to 85 INA1145G Ceramic DIP 40 C to 85 INA114AU Surface Mount 40 C to 85 INA1145U Surface Mount 40 C to 85 PACKAGE INFORMATION PACKAGE DRAWING PRODUCT NUMBER INA114AP 8 Pin Plastic DIP INA114BP 8 PIn Plastic DIP 8 Pin Ceramic DIP 8 Pin Ceramic DIP SOL 16 Surface Mount SOL 16 Surface Mount INA114AG INA1145G INA114AU INA114BU NOTE 1 For detailed drawing and dimension table please see of data sheet or Appendix C of Burr Brown IC Data Sook amp ELECTROSTATIC Lum DISCHARGE SENSITIVITY This integrated circuit can be damaged by ESD Burr Brown recommends that all integrated circuits be handled with ap propriate precautions Failure to observe proper handling and installation procedures can cause damage ESD damage can range from subtle performance degradation to complete device failure Precision integrated circuits may bemore susceptible to damage because very small parametric changes could cause the device not to meet its published specifications ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS Input Votage Range _ Output Snort Circuit to ground Operating Temperature 0 Storage Temperature Junction Temperature eas Lead Temperature solderi
102. ve se realizar a comunica o com a placa Motorola apagar o conte do da memoria flash pr programada e gravar o novo c digo na flash Feito isso placa realizaria o que proposto no c digo novo que seria manter o LED acesso Para realizar a tal comunica o teria que se aprender os comandos principais do software que ir possibilitar a tal conex o Esse software chama se Code Warrior e parte integrante do kit de desenvolvimento do qual a placa tamb m faz parte Primeiramente necess rio criar um novo projeto Esse projeto conter tudo o que for necess rio para que o Code Warrior possa gerar um c digo fonte a ser gravado na flash do micro controlador Ao criar um novo projeto ocorrem situagdes em que tem se que realizar algumas escolhas que ditar o o rumo do projeto As escolhas iniciais est o relacionadas ao tipo de micro controlador usado aos tipos de linguagem a serem usadas como mostrado na tela a seguir xxvii Edit View Search Project Debug Processor Expert Window Help Bese Boe xR f im i Bie New Project x Select project stationery Close Close B Project Stationery O QT Qv Qm 012 074 i Absolute Assembly Assembly and Assembly E with Processor Expert JR Stan EB Metrowerks CodeWar EM code Microsoft Word ECET 1435 Figura 7 criando um novo projeto Seguindo as carac
103. xos sem oferecer um preju zo grande porque possui como tens o de offset de entrada um valor muito baixo na faixa de 15 50 Isto quer dizer que no pior caso de offset poss vel tem se apenas a varia o de 1 na sa da do amplificador o que 6 muito mais interessante ainda do que os 2 ditos como aceit veis para o erro final de medida Outro ponto importante desse amplificador o seu ganho alto e vari vel Pode se escolher a faixa de ganho desse amplificador com valores que v o de 1 at 10 000 Com isso seria facilmente satisfeita a premissa de que se necessitaria de um ganho da ordem de 500 Esse ganho ajust vel isto pode se escolher o valor que se quer para ele bastando selecionar o ganho atrav s de um componente externo Para essa escolha do ganho deve se somente introduzir um resistor entre dois dos terminais do INA Esse resistor servir para determinar o ganho do amplificador e ajustar esse ganho de acordo com o interesse Para se determinar o valor necess rio para o resistor deve se apenas seguir a f rmula do ganho descrita abaixo G 1 50 KQ Rg Al m do fato de poder ser selecionado o ganho para um valor desejado pode se contar que esse ganho n o ir fugir muito do valor calculado e nem se alterar muito em fun o da xli temperatura Esse amplificador oferece um erro de ganho da faixa de 0 5 a 1 quando escolhido um ganho de 1000 Isto 6 o ganho poderia variar de 0 1 o que na

sistema para aquisição de temperatura em

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