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Título: Automação do dispositivo concha de Casagrande para o ensaio de limite de liquidez do solo
Autor(es): Prado, Cristiane Barbosa
Orientador(es): Bombacini, Marcos Roberto
Palavras-chave: Automação
Sistemas eletrônicos
Solo - Uso
Automation
Electronic systems
Land use
Data do documento: 3-Jul-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Citação: PRADO, Cristiane Barbosa. Automação do dispositivo concha de Casagrande para o ensaio de limite de liquidez do solo. 2019. 82 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2019.
Resumo: Foi desenvolvido um sistema eletrônico para automatizar o dispositivo concha de Casagrande. O sistema como um todo deve ser funcional e prático. A rotação do eixo do motor utilizado deve se manter constante em duas voltas por segundo, além de que deve ser exibido o número de rotações completadas ao usuário. E, por fim, foi necessário desenvolver uma lógica para o usuário operar o sistema. Foi desenvolvido um eixo com sistema de acoplamento específico para esse projeto. O motor DC utilizado é controlado por uma técnica de controle de tensão denominada PWM (Pulse With Modulation), bem como pela ponte H. E, para otimizar o tempo de resposta do motor DC, foi projetado um controlador PI. Além disso, o número de rotações do motor DC é exibido em um display, e considerado como número de golpes, para facilitar o registro. O sistema tem duas chaves push buttons: uma liga e desligar o motor DC, em um sistema de play/pause (um clique para ligar motor DC e outro clique para desligar o motor DC); e, uma chave reinicia o display que exibe o número de rotações para o usuário. O microprocessamento de todo o sistema foi realizado através da plataforma Arduino Nano. O acoplamento do motor junto ao sistema se mostrou prático e eficiente. O eixo do motor DC atingiu a velocidade angular esperada, com oscilações na resposta obtida em torno do setpoint. Os botões foram tratados e funcionaram corretamente. O dispositivo automatizado foi comparado com um dispositivo manual, através da realização do ensaio de limite de liquidez do solo, no qual os dados obtidos pelo sistema automatizado se mostraram mais dispersos que o os dados obtidos pelo sistema manual, entretanto a linha de tendência de ambos os sistemas é muito semelhante.
Abstract: It was developed an electronic system to automate the Casagrande-device. The whole system must be functional and practical. The motor’s angular velocity must be kept constant at two turns per second, and the completed rotation’s number must be shown to the user. And, finally, it was necessary to develop a logic to the user to operate the system. An axis with specific coupling system was developed for this project. The DC motor used is controlled by a voltage control technique called Pulse With Modulation (PWM), with the aid of an H bridge. And, to optimize the answer time of the DC motor, a PI controller has been designed. In addition, the number of rotations of the DC motor is shown on a display, and considered as number of strokes, to facilitate the register. The system has two push-button keys: one of them turn on and turn off the DC motor, in a play/pause logic (one click to turn on DC motor and another click to turn off DC motor); and, the other push-button restarts the display that show the number of rotation to the user. The microprocessing of the entire system was done through the Arduino Nano platform. The coupling of the engine next to the system proved to be practical and efficient. The DC motor axis reached the expected angular velocity, with oscillations in the answer signal obtained around the setpoint. The buttons were treated and worked correctly. The automated device was compared with a manual device, by performing the soil liquidity limit test. The data obtained by the automated system were more dispersed than the data obtained by the manual system, however the trend line of both systems is very similar.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/15809
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