Atuador hidráulico digital para controle de voo: solução inovadora para alta eficiência energética, confiabilidade e segurança

Abstract

O presente trabalho visa expor o processo e os critérios utilizados na seleção do Raspberry Pi como a plataforma de desenvolvimento mais adequada para a execução do controlador de um sistema hidráulico digital. O componente que executa o controle deste sistema é um bloco de válvulas on/off. Estão instaladas neste bloco 12 válvulas, onde a combinações de algumas válvulas abertas e outras fechadas resultam no movimento discreto do atuador. Além de comandar o acionamento de cada válvula, o controlador também realiza a leitura de transdutores de posição e pressão. Anteriormente este sistema de controle era implementado em plataforma dSPACE, cuja a programação foi realizada no MATLAB/Simulink. Com a instalação do sistema hidráulico em um guindaste móvel o uso da dSPACE tornou-se inviável. Neste contexto, a substituição da plataforma que dá o suporte ao controlador se faz necessária. Com o objetivo de minimizar o custo, alternativas populares foram estudadas, por exemplo, plataformas de desenvolvimento e microcontrolador que fosse capaz de executar o sistema de controle modelado, seguindo alguns critérios específicos. Após a plataforma ter sido definida (Raspberry Pi), passou-se para a etapa de condicionamento de sinais: o Raspberry Pi não é nativamente capaz de amostrar sinais analógicos nem de gerar sinais de tensão no nível necessário para as válvulas serem ativadas. Para resolver esses problemas utilizou-se modulação em frequência para codificar o sinal analógico de tensão em uma variação digital de pulsos retangulares, que através de um novo programa, podem ser decodificados novamente em um sinal analógico. Já o problema da tensão foi resolvido através de um circuito transistorizado que utiliza o sinal baixo de tensão do Raspberry Pi para ativar ou inibir uma fonte de valor genérico em um ponto específico do circuito. Como resultado foi proposto uma solução mais barata e capaz de executar o controlador do sistema hidráulico digital.