Desenvolvimento de uma plataforma de força piezoelétrica unidimensional para análise da força de reação do pedal de uma bicicleta

• Autor(a) principal: Araújo, Matheus de Oliveira
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/184818
• topic: Engenharia elétrica; Force platform; One-dimensional; Pedaling force; Piezoelectric films; Insole

O presente trabalho consiste no desenvolvimento de uma plataforma de força unidimensional para análise da força de pedalada com a utilização de filmes piezoelétricos de modelo LDT0- 028K (Measurement Specialties). Desta maneira, foi projetada via software SolidWORKSTM 2016 uma palmilha impressa em 3D para que a cimentação dos sensores fosse feita sem acarretar mudança na característica de pedalada. O posicionamento dos sensores buscou cobrir o máximo possível do ponto de contato entre sapatilha e pedal. O condicionamento foi feito com a utilização de um amplificador de instrumentação (responsável por aplicar ganho e eliminar o ruído de modo comum do sistema), um amplificador de carga (responsável por condicionar a resposta dinâmica do sinal, tornando-a aplicável a fenômenos quasi-estáticos) e um filtro passa-baixas com frequência de corte calculada em 20Hz. A calibração dinâmica do sistema foi feita com a aplicação de impulsos mecânicos à superfície dos sensores com a utilização de um martelo de impacto Brüel&KjærTM 8206, com aquisição dos sinais feita por meio de um chassi NI SCXI-1600. Desta forma, pôde-se definir as funções de transferência experimentais para cada um dos 20 canais do sistema O erro de linearidade máximo foi de 5,98% para o canal #4 da palmilha direita e de 5,81% para o canal #7 da palmilha esquerda. Os dados provenientes dos ensaios utilizando a bicicleta foram adquiridos com uma placa NI USB-6289. Na análise dos dados coletados, foi possível definir as fases da pedalada mediante a observação da soma de todos os canais para cada palmilha. A força total máxima aplicada na palmilha direita foi de 196,93N e a força total máxima aplicada na palmilha esquerda foi de 215,91N durante o ensaio #1. Considerando a análise individual dos canais para cada palmilha, pode-se inferir que é possível mapear as zonas de maior e de menor ativação durante o movimento de pedalada, sendo os sensores #9 da palmilha direita e #9 da palmilha esquerda os filmes com maior ativação e os sensores #6 da palmilha direita e #6 da palmilha esquerda os filmes com menor ativação para o indivíduo #1 durante o ensaio #1.