MAPA - MICROPROCESSADORES E MICROCONTROLADORES -
51_2026
QUESTÃO 1
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O
controle de motores de corrente contínua pode ser feito a partir da modulação
por largura de pulso (PWM – Pulse Width Modulation), técnica que
permite a variação do tempo em estado ativo de um dispositivo no período
possível ao seu acionamento, ou seja, considerando-se que a frequência do sinal
de controle é fixa, o tempo entre o início e o fim de um ciclo é constante,
aonde parte do período total ao nível lógico 1 (ativo) e o restante ao nível
lógico zero (inativo).
Ao manipularmos a largura do pulso ativo variando seu tempo de duração
(denominado de duty cycle) ou razão cíclica, podemos controlar um
dispositivo alimentado em corrente contínua ou alternada, conforme a topologia
do circuito driver e do estágio de potência.
A PWM é amplamente utilizada para controlar dispositivos que movimentam eixos,
a exemplo de inversores de frequência e soft starters. Além disso, a PWM é
amplamente empregada nas fontes de alimentação dos carregadores de baterias dos
dispositivos móveis mais atuais (smartphones, tablets, laptops), computadores,
televisores, monitores de vídeo. Essas fontes de alimentação são conhecidas
como “fontes de alimentação chaveadas em alta frequência” e utilizam a PWM para
controlar a potência entregue para a carga, gerenciando a corrente em alta
velocidade e protegendo os estágios de potência com alto grau de eficiência
energética.
A técnica da PWM consiste na variação do duty cycle em
percentuais do tempo total do ciclo, calculado a partir da frequência escolhida
para o mesmo. Dessa forma, temos circuitos integrados dedicados para gerar a
PWM e controlar a potência entregue à carga.
No caso dos microcontroladores, utilizamos divisores de frequência para
produzir frequências adequadas ao projeto de controle, a exemplo do prescaler
interno do MCU, de modo a reduzir o clock do mesmo, que, por exemplo, pode ser
de 1 MHz, para o valor de frequência desejado que normalmente é da ordem dos
kHz.
Atividade MAPA de Microprocessadores e Microcontroladores
Controle de potência de um triturador industrial.
Conforme o contexto da modulação por largura de pulso, você deverá implementar
para esta atividade MAPA uma rotina que automatize um triturador industrial
composto de um motor elétrico, com controlador de velocidade, o qual recebe
sinal do microcontrolador para variar a velocidade do eixo da máquina.
A ação de controle desta máquina é manual, ou seja, depende da intervenção
humana para variar a velocidade do eixo da máquina controlada por um sinal de
referência dado em PWM enviado por um microcontrolador, que no caso, você está
programando.
Para controlar a máquina o operador conta com 4 botões para selecionar o valor
do duty cycle desejado, sendo:
Botão 1: potência em 25%
Botão 2: potência em 50%
Botão 3: potência em 75%
Botão 4: potência em 100%
Para automatizar este processo, você deve utilizar o microcontrolador
PIC18F4550 e as rotinas devem ser escritas na linguagem Assembly.
O projeto deve contar com uma saída que aciona o motor com sinal em PWM onde quando
um botão é pressionado (Botão 1 à Botão 4), o duty cycle correspondente
seja enviado para o motor do triturador a fim de aumentar ou diminuir sua
potência conforme a necessidade.
Utilizando-se o osciloscópio digital, conecte o canal do mesmo por meio da
ponta de prova do canal correspondente ao sinal de saída do microcontrolador e
observe todas as formas de onda produzidas, salvando a imagem da tela em um
pendrive ou por meio de foto da tela do osciloscópio com smartphone.
Lembre-se: pressionar cada um dos botões (não simultâneos) para
observar cada um dos percentuais e capturar as formas de onda individualmente.
ATENÇÃO!
Salvar cada uma das formas de onda para anexá-las na etapa 3. As formas de onda
são:
para 25% do duty cycle;
para 50% do duty cycle;
para 75% do duty cycle;
para 100% do duty cycle.
Orientações para realização da atividade MAPA
Caro estudante, esta atividade MAPA está dividida em 3 etapas:
1ª etapa (1,0 ponto): Você deve apresentar o programa completo para
controlar o triturador conforme descrito, com os devidos comentários
necessários dados no programa em linguagem Assembly.
2ª etapa (1,5 ponto): No LPI (Laboratório Prático Integrado) do
polo de apoio presencial de sua cidade, você deve realizar a montagem física do
experimento na maleta de microcontroladores e testar seu programa para fins de
experimentação, montando as ligações conforme os terminais adotados nas
entradas e saídas do microcontrolador, conforme programa desenvolvido.
3ª etapa (1,0 ponto):
Nesta etapa o estudante deve apresentar:
- (a) (0,5 ponto): As formas de onda PWM obtidas na etapa 2 para cada duty
cycle;
- (b) (0,5 ponto): Mostrar as linhas de código que determinam cada valor
percentual de duty cycle.
