Projeto de um vibrador eletrodinâmico (shaker) portátil para aplicações didáticas

Abstract

O presente trabalho apresenta o projeto de um shaker (vibrador eletrodinâmico) portátil, com ímã permanente, visando a aplicações didáticas. Foi utilizado um modelo com um grau de liberdade (GDL) para análise de suas características vibratórias. O desenvolvimento do projeto foi realizado objetivando atender os requisitos da aplicação e possuir parâmetros operacionais semelhantes aos produtos comerciais (fabricados fora do país). Um protótipo foi construído e teve suas principais características medidas. A frequência de ressonância, a rigidez e o amortecimento do sistema construído foram levantados experimentalmente, tendo como base a curva de impedância elétrica. A curva de aceleração no domínio frequência foi também obtida, por meio de acelerômetro. Os resultados mostraram que o shaker construído apresenta características semelhantes às do modelo teórico, sendo as principais diferenças causadas, na maior parte, pela não consideração – no modelo simulado – da influência da indutância da bobina móvel. O projeto atingiu os requisitos iniciais, podendo ser empregado com ou sem sistema de controle realimentado, dependendo da exigência da aplicação. Foram testadas fontes de alimentação em tensão e em corrente, tendo sido verificado que a resposta de aceleração mostra-se mais homogênea no caso de excitação por fonte de corrente.

This study presents the project of a portable electrodynamic shaker with permanent magnet, focused on educational applications. A one degree of freedom (DOF) model was used to analyze its vibratory characteristics. The development of the project was carried out in order to meet the application requirements and to have operational parameters similar to commercial products (manufactured abroad). A prototype was built and it had its main performance characteristics collected. The resonance frequency, the rigidity and the damping factor of the built system were measured experimentally, based on the electrical impedance curve. The acceleration curve in the frequency domain was also obtained, with the use of accelerometer. The results showed that the built shaker presents characteristics similar to those of the theoretical model, the mains differences being due, for the most part, to the nonconsideration - in the simulated model - of the influence of the coil inductance. The project met the initial requirements, being able to be used with or without a feedback control system, depending on the demanded application. Voltage and current drive were tested, and the acceleration response is found to be more homogeneous in the case of current excitation.