CONTROLE AUTOMÁTICO DE LUMINOSIDADE PARA DIODO EMISSOR DE LUZ.

Kelvin Silveira Rodrigues, Fábio de Sena Monteiro Pereira, Wellington Luiz Santos Bonato, Thomas Lírio Padilha, Adriano Jose Bombardieri

Resumo


O LED (Light Emissor Diode, ou Diodo Emissor de Luz) é considerado como forte tendência, por suas inúmeras vantagens em relação a outros tipos de lâmpadas para fins de iluminação. Quando observamos a razão da luminosidade gerada pela potência consumida (eficiência luminosa, medida em lumens por watt), o LED atinge níveis de iluminação realmente eficientes, se comparado a diversos outros tipos de lâmpadas. Nesse contexto, iniciou-se o desenvolvimento de um sistema de controle automático de luminosidade para LED, possibilitando incremento de eficiência e conforto de iluminação. O presente trabalho teve por objetivo a implementação de um compensador de feedback, utilizando amplificadores operacionais para controle de uma planta composta por um LED e um capacitor, tendo como variável controlada a luminosidade do LED. O projeto iniciou-se com a montagem em matriz de contatos (protoboard) e posterior modelagem matemática da planta através destes parâmetros de malha aberta, obtidos experimentalmente, sendo eles o ganho do sistema e a constante de tempo do mesmo. Com estes dados foi possível obter a função de transferência da planta e, assim, analisar a resposta do sistema com auxílio do software matemático MATLAB, através do toolbox SISOTOOL. A principal análise a ser feita foi a obtenção de um gráfico de resposta do sinal de saída do sistema, em malha aberta, a um determinado sinal de entrada, sendo os sinais típicos de ensaio o degrau unitário e o impulso unitário; sendo posteriormente aplicado ao sistema em malha fechada, sem compensador. Segue-se a isso a definição dos requisitos de desempenho desejados ao sistema em questão, eles são utilizados para a determinação do modelo matemático do controlador, projetado pelo método do lugar das raízes e resposta em frequência. O requisito de desempenho arbitrado foi um overshoot máximo de 11.3%. A função de transferência do controlador foi obtida e uma última análise matemática feita, com o sistema completo compensado e em malha fechada, com a intenção de se obter a resposta teórica esperada. Com a função de transferência do controlador definida, realiza-se o processo de síntese do circuito correspondente a topologia do compensador, utilizando amplificadores operacionais em associação a componentes passivos, como resistores e capacitores. Este foi montado em matriz de contatos junto com a planta do sistema, ao mesmo tempo em que testes foram realizados em determinadas partes do circuito final compensado, para comparação de parâmetros com a resposta teórica. A implementação física do sinal de entrada, degrau unitário, foi feita através de uma chave táctil, interrompendo o sinal de alimentação do circuito de set point, simulando assim, uma entrada repentina no sistema, o que caracteriza o degrau unitário. Os resultados obtidos foram considerados satisfatórios, com overshoot máximo observado com o uso de osciloscópio em 10.74%; a divergência de valores é atribuída à imprecisão dos valores dos componentes utilizados. Com a realização deste trabalho observamos que o controle de processos é viável em sistemas bem definidos que não apresentam variações no modelo da planta, sendo implementada em concordância com as especificações da teoria de controle clássico e constituindo a base para o estudo de técnicas de otimização de processos.

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