Instrumentação: O que fazemos?

Para muitos, Instrumentação é um vocábulo desconhecido, mas a sua aplicação é bastante presente em qualquer sistema eletroeletrônico. Por exemplo, quando o ar-condicionado “desarma” para manter a temperatura constante, ou quando o celular emite um bip informando o nível da bateria, a instrumentação foi aplicada. Podemos defini-la como o estudo e manuseio dos instrumentos responsáveis pelas medidas e aplicação do controle que será utilizado para obtermos as respostas desejadas. Dessa forma, em um projeto automobilístico, como o da Equipe Sparta, a instrumentação aparecerá na medição da temperatura do motor e dos circuitos acoplados, trazendo uma solução para o arrefecimento; na medição e apoio do controle da velocidade do carro; no planejamento e montagem dos circuitos elétricos, etc.

A primeira preocupação da frente Instrumentação da Equipe consistia em obter a temperatura atingida pelo motor e pelos elementos dos circuitos. Medir a temperatura do motor foi complicado pelo fato deste ser de rotor externo, pois nenhum sensor poderia ser acoplado à sua carcaça. Pensou-se, portanto, em métodos pelos quais pudéssemos instalar o sensor no interior do motor, pois assim, além de resolver o problema de espaço, poderíamos ainda obter uma medida mais precisa da temperatura visto que a parte que mais esquenta é a bobina.

Sensor de temperatura

As soluções pensadas foram utilizar infravermelho e/ou sensores como o RTD, termistor e termopares. Só que, após consultarmos um dos nossos orientadores, optamos pelo sensor LM35 (representado ao lado), cotado como o de mais simples manuseio atualmente.


Devido ao seu reduzido tamanho, o sensor seria facilmente acoplado às bobinas do motor, bastando apenas utilizar uma cola específica, que possuísse boa condutividade térmica, resistisse a altas temperaturas (aproximadamente 100ºC), etc. Contudo, como encontramos apenas colas importadas, uma solução mais prática em termos de manuseio e restauração foi utilizar uma fita isolante para fins apenas de teste – respeitando os limites de segurança.

Como a unidade do sinal de saída do sensor de temperatura é em Volts, não foi preciso converter unidades, permitindo a ligação direta ao microcontrolador. Este será programado, por questões de segurança, em duas etapas: na primeira será emitido um alerta quando o motor chegar próximo de sua temperatura limite; na segunda será cortada sua alimentação, caso o sinal não seja respeitado pelo motorista.

Regulador de tensão

           A segunda tarefa foi em cima do circuito de controle. Este foi projetado com as especificações que o ESC exige, nos permitindo preocupar-se apenas com sua alimentação. Não sendo prático (e, no caso da Maratona, sequer possível) utilizar uma bateria exclusiva para a alimentação do microcontrolador (5 V), a solução foi implementar um regulador de tensão. Este se encontra na figura ao lado, e é capaz de tomar uma entrada entre 8V e 60V, entregando 5V em sua saída. Feitos os cálculos da temperatura máxima que o conversor poderia atingir, com base no datasheet, e tendo pesquisado sobre a capacidade dos dissipadores, foi concluído que a temperatura dos componentes não ultrapassa os 30^oC, sendo a instalação de dissipadores desnecessária.

Próxima tarefa: medição de velocidade!