Controle de máquina de costura com o MC9RS08KA2 (MIC007)

Microcontroladores consistem em uma excelente opção para circuitos de controle de diversos tipos de eletrodomésticos. Nesta mesma Revista temos um exemplo de aplicação do MC9RS08KA2 num refrigerador. Agora é a vez de mostrarmos como podemos utilizar esse útil dispositivo no controle de uma máquina de costura. A grande vantagem do uso de um microcontrolador como o MC9RS08KA2 da Freescale (www.freescale.com) está na possibilidade de se eliminar polias e engrenagens que, normalmente, são fontes de problemas em dispositios mecânicos.
As máquinas de costura podem ser classificadas em três tipos, dependendo do modo de construção. O primeiro tipo é baseado somente em partes mecânicas, sendo dificil de usar porque deve-se ao mesmo tempo pedalar e controlar a velocidade pelo movimento, conforme mostra a figura 1.



O segundo tipo tem um pedal que funciona como um resistor variável.  O valor do resistor varia, dependendo da posição do pedal e, com isso, pode-se controlar a velocidade do motor - veja a figura 2.



No terceiro tipo temos um sensor de aceleração ou acelerômetro no pedal. Esse acelerômetro mede a variação da posição do pedal ou ângulo e, com isso, pode-se controlar a velocidade do motor aumentando-a ou diminuindo-a, conforme ilustra a figura 3.



O acelerômetro mede a aceleração e ângulo de 0 a 75º .

Pela figura 4 vemos que podemos implementar os três tipos de formas diferentes, mas no terceiro tipo temos a possibilidade de utilizar um microcontrolador.



Os blocos amarelos são justamente os que podem ser focalizados por este artigo.

 


A Solução
A solução sugerida depende dos dados do sensor. O programa principal lê o ADC. Depois disso, o KA2 adquire os dados, o microcontrolador os processa e gera um sinal PWM que controla a velocidade do motor.
De acordo com a figura 5, o sensor acelerômetro é posicionado no pedal.



Na figura 6 temos o diagrama de bloco para o controle do motor usando o MC9RS08KA2.


Deve ser observado que esse projeto é feito apenas para operar com motores de corrente contínua. O controle não  funcionará com motores de corrente alternada.
Também deve ser lembrado que o MC9RS08KA2 não possui um ADC e que essa função é implementada por software. Utiliza-se uma rede RC contando-se o tempo que o capacitor demora para se carregar, isso para se obter a tensão lida no sensor na forma digital.
Na figura 7 exibimos o diagrama completo do controle para máquinas de costura.



Para essa aplicação foi usada a placa demo do acelerômetro, a qual utiliza um MC9S08QG que configura a sensibilidade do sensor e também o mantém operando no modo ativo.
O setor do esquema entre as linhas pontilhadas faz parte da placa de avaliação do KA2. As conexões feitas são apenas da interface de potência do motor, do motor e da fonte de alimentação.

 


Descrição do Circuito
O firmware do MCU inicialmente configura o microcontrolador. Depois disso, o módulo timer é configurado e finalmente o capacitor de descarga.
A tabela de dados é parte do código, sendo empregada para tomar valores entre 0 e 255. Os valores de leitura do sensor são obtidos na faixa entre 40 e 75. Esses valores não podem ser usados na rotina do PWM porque a faixa de valores é muito estreita, assim devem ser feitos ajustes.
A tabela de análise consiste na parte do código que faz os cálculos para se obter os dados da tabela de dados. Nesse projeto, o ADC lê 35 valores aproximadamente entre 0 e 75º. Os valores devem ser extrapolados entre 0 e 255 para que o menor valor do ADC chegue a zero em 40, e esse valor seja extrapolado para 255.
Com isso a faixa de controles em função da faixa de posições do pedal é expandida, obtendo-se assim a faixa desejada de rotações para o motor.

 


Conclusão
O uso de microcontroladores como os da série KA2 em eletroeletrônicos comuns, pelo seu baixo custo, traz uma nova gama de possibilidades para o projetista.
Eliminando partes mecânicas que podem causar problemas, eles agregam melhor desempenho e maior simplicidade sem um aumento adicional de custo. São soluções que devem ser analisadas por todos os projetistas.


Opinião

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