Modelagem e caracterização de um atuador termomecânico baseado em fios de nylon.

• Autor(a) principal: ALMEIDA, Karla Cristina Barros de.
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/26433
• topic: Atuador de nylon; Caracterização; Modelagem experimental; Nylon actuator; Description; Experimental modeling; Engenharia Elétrica

O presente trabalho teve como objetivo caracterizar e modelar um atuador termomecâ- nico baseado em fio de nylon monofilamento. Para tanto, foi desenvolvida uma plataforma para submeter o fio de nylon a um processo de formação de mola induzida por torção, que fornece ao fio a característica de atuador capaz de gerar um deslocamento linear quando submetido a uma diferença de temperatura. O modelo do atuador foi dividido em duas dinâmicas, a primeira é um modelo termoelétrico, cuja entrada é corrente elétrica e a saída é a diferença de temperatura; e a segunda é um modelo termomecânico, cuja entrada é a di- ferença de temperatura e a saída é o deslocamento. Para acionar o atuador por aquecimento resistivo e coletar os dados de corrente elétrica, temperatura, força e deslocamento, foi pro- jetada e construída uma plataforma experimental utilizando as metodologias Model Based Design, geração automática de código e Modelo V para o desenvolvimento do hardware e software. A plataforma foi validada por meio de um teste isométrico e um teste isobárico, que demonstraram que um atuador de 120 mm de comprimento e 3 mm de diâmetro é capaz de levantar uma carga de 150 g, contrair até 15,2 mm (12,7 %), e gerar uma força de até 2,36 N, quando submetido a um temperatura de 156,4 ◦C em resposta a um sinal de entrada de corrente elétrica de valor médio de 6,6 A controlada por PWM que percorreu um fio de cobre esmaltado de 0,8 mm envolto no atuador. Para estimar os parâmetros dos modelos, foram utilizados o método dos mínimos quadrados e o dos mínimos quadrados recursivos com dados obtidos de um experimento isobárico com sinal de entrada com forma de onda PRBS. Para validação dos modelos, as saídas de temperatura e de deslocamento foram calculadas utilizando os parâmetros estimados e os dados de corrente elétrica obtidos de experimentos isobáricos com sinais de entrada com forma de onda quadrada, triangular e senoidais, e comparadas com os sinais de temperatura e de deslocamento medidos. To- dos os erros médios quadráticos calculados tiveram amplitude inferior a 3% em relação a amplitude máxima dos sinais medidos, validando assim os modelos. Foram calculadas as autor relações entre os resíduos, que validaram o modelo termomecânico, mas não validaram o termoelétrico, indicando que existem dinâmicas não contempladas no modelo. Palavras chave: atuador de nylon, caracterização, modelagem experimental.