Na medição do binário e velocidade de rotação do motor foi utilizado um freio hidráulico da marca Go-Power Systems, modelo D-100 series, apresentado na Figura 3.56, cujas especificações podem sem consultadas no Anexo F. Associado a este estava um sistema de aquisição de dados constituído por uma placa amplificadora INA 125 (Figura 3.58), e uma placa de aquisição da marca National Instruments NI USB-6008 (Figura 3.57), associados a um programa elaborado em LabView, através do qual era efetuada a leitura e registo dos provenientes da célula de carga e conta-rotações melhor identificados na Tabela 3.5.
Figura 3.56 - Freio hidraulico D100 Series da Go
Figura 3.57 - Placa de aquisição NI USB-6008. Figura 3.58 - Placa amplificadora INA 125.
Contudo, após a realização dos testes preliminares e análise dos primeiros dados verificou-se a existência de problemas neste sistema visto que alguns valores obtidos, mais concretamente os valores de binário, eram irrealistas pois além de apresentarem valores negativos (Gráfico 3.1) eram muito dispersos e nada tinham de semelhante com a curva original do motor (Gráfico 3.2), sugerindo uma taxa de aquisição muito baixa e a ocorrência de vibrações.
Gráfico 3.1 - Valores de binário obtidos com o sistema de
aquisição de dados inicial.
Gráfico 3.2 - Curva de binário original do motor Yanmar
L100.
Uma primeira inspeção ao freio e estrutura de suporte mostrou que mecanicamente tudo se encontrava devidamente operacional, pelo que as atenções se voltaram para a parte eletrónica. Efetuadas algumas alterações a diversos parâmetros do software, em especial na taxa de aquisição, verificaram-se algumas melhorias contudo ainda bastante longe dos valores esperados.
Outro facto que se constatou foi que a placa de aquisição não era capaz de fazer uma média do sinal emitido pela célula de carga em função do tempo, registando apenas o valor instantâneo independentemente do tempo de funcionamento do motor, o que era agravado pelo facto do motor, pela sua natureza (sendo um monocilíndrico), apresentar muitas vibrações no seu funcionamento. Sendo grande a amplitude destas vibrações, o sistema era incapaz de diferenciar o binário produzido pelo motor da carga exercida na célula provocado por estas. Assim, de forma a perceber se o problema provinha do sistema de aquisição ou do sinal emitido pela própria célula, realizaram-se alguns testes nos quais, com recurso a um multímetro, se efetuou a leitura do sinal diretamente na saída desta. O recurso a este método foi fundamental para se perceber a ineficácia do sistema utilizado dada a aproximação dos valores obtidos à curva de binário original do motor, conforme se poderá ver pela análise do gráfico apresentado na Gráfico 3.3.
Gráfico 3.3 - Comparação do binário obtido por leitura com multímetro.
Identificados os problemas com o sistema de aquisição de dados existente, e mostrando-se inviável o recurso ao multímetro para a realização de todos os testes previstos, houve necessidade de se alterar por completo a sistema de aquisição inicial, tendo sido desenvolvido um novo sistema, o que apenas foi possível graças à colaboração do colega Armando Alves, aluno do Mestrado Integrado em Mecatrónica, que nas mesmas instalações desenvolvia os trabalhos relativos à sua tese de mestrado. O desenvolvimento deste novo sistema revestiu-se porém de
diversos problemas mecânicos, tanto no freio hidráulico como num dos motores utilizados, conforme se documenta de seguida.
Novo sistema de aquisição de dados
Não obstante os inúmeros problemas que se fizeram sentir, detalhados mais adiante, foi possível colocar em funcionamento o novo sistema de aquisição de dados, com a obtenção de resultados satisfatórios, os quais serão objeto de análise no capítulo seguinte.
Este sistema foi construído raiz, tendo sido aproveitados apenas alguns componentes do sistema já existente. A sua constituição é apresentada de forma resumida na Tabela 3.5, podendo encontrar-se uma descrição mais detalhada na dissertação do aluno do Mestrado em Engenharia Mecatrónica, Armando Alves que no DEM, desenvolveu os seus trabalhos práticos. Para a leitura e registo de dados, foi também desenvolvido um software específico em Visual Basic, designado de Power Logger, cuja taxa de aquisição é de 0,062 segundos.
Tabela 3.5 - Principais componentes do sistema de aquisição de dados.
Componente Marca/Modelo
Conta-rotações OMRON/ K3HB Célula de carga INTERFACE/ SSM-AJ-250
(resolução: 0,77 mV) Placa de aquisição programável ARDUINO/Mega 2560 Amplificador de instrumentação INA 125 Circuito de condicionamento de sinal
(Célula de carga e Conta-rotações) -
O desenvolvimento deste sistema iniciou-se com a construção de um modelo protótipo (Figura 3.59), tento este sido afinado com base na análise dos dados obtidos nos diversos testes que se foram realizando, os quais se comparavam com os dados fornecidos pelos fabricantes dos motores utilizados (BMW K75 e Yanmar). Desenvolvido o protótipo e construído o modelo funcional houve necessidade de se acondicionar todos os componentes elétricos e eletrónicos de modo a
computador vazia foram instalados todos os suportes necessários a cada um dos componentes, respetivas portas de ligação e alimentação elétrica, conforme se pode observar na Figura 3.61.
Figura 3.59 - Protótipo do sistema de aquisição de dados. Figura 3.60 - Acondicionamento das placas de
aquisição (A), de transmissão (B), e amplificador de instrumentação (C).
A – Célula de carga B – Conta-rotações
C – Cabo de dados USB 2.0
D – Caixa de acondicionamento (Figura 3.60) E – Fonte de alimentação 220V
F – Cabo de alimentação elétrico G – Portas de entrada de sinal
H – Conectores da célula de carga e conta-rotações I – Conectores dos termopares