RESUMO

A estabilidade de vôo de um VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado) do tipo quadrirrotor depende, além da superação de fatores externos como vento e obstáculos, da correta atuação dos sistemas de controle nos ajustes de velocidade de cada um dos motores. Sendo assim, é de fundamental importância a caracterização do conjunto motor-hélice usado nos VANTs. Neste trabalho foi desenvolvida uma plataforma para aquisição de dados de motores do tipo "brushless", fornecendo dados da rotação, potência elétrica consumida e empuxo gerado pela hélice, possibilitando também o balanceamento mecânico da mesma. A caracterização do parâmetros citados do conjunto motor-hélice é feita em função do sinal PWM (Modulação por Largura de Pulso) aplicado ao circuito eletrônico de controle da velocidade do motor (ESC). Para cada valor de largura do PWM, são monitorados os parâmetros e também a sua variação temporal, com uma taxa de amostragem de 100 Hz. A análise da variação temporal do empuxo para cada mudança no sinal PWM permite identificar a dinâmica do conjunto motor-hélice, que é fundamental para a sintonia do sistema de controle e estabilização da aeronave. Também é obtida a função de transferência do empuxo da hélice, tendo como entrada a largura do pulso PWM, o que resulta num polinômio de ordem 2. Fisicamente a plataforma de caracterização é composta por uma base metálica rígida (onde o conjunto motor-hélice é fixado), sensores óptico, magnético e de deformação (extensômetros). Circuitos eletrônicos de condicionamento amplificam e filtram o sinal dos sensores, que são digitalizados por um conversor A/D de um kit de desenvolvimento com microcontrolador Texas (MSP-EXP430G2) programado em linguagem C. Os dados adquiridos são enviados a um computador através da interface USB. O microcontrolador também é usado para gerar o sinal PWM enviado ao módulo ESC. Outra parte fundamental é a estabilidade mecânica da hélice. Caso a mesma não esteja balanceada (massas idênticas em cada pá), ocorre instabilidade mecânica (vibração) do sistema podendo levar até mesmo à ruptura de algum componente. A vibração da hélice é medida através dos sensores óptico e magnético, e com o auxílio de um osciloscópio o sinal resultando é visualizado, sendo identificada a pá que contém a menor massa. O balanceamento é feito pela colocação de pedaços de fita adesiva na pá de menor massa, até que as vibrações sejam minimizadas.

Palavras-chave: VANT, Motores "Brushless", Sensores