Estudo do comportamento dinâmico da régua magnética

Abstract

O objeto de estudo deste trabalho é caracterizar um transdutor magnético de posição absoluto de longo percurso e robusto quanto à sua resposta dinâmica. O transdutor foi concebido na dissertação de mestrado do autor e denominada de ¨Régua Magnética¨na qual foi estudada a sua resposta estática. Diferentemente de outros transdutores magnéticos este tem como princípio de funcionamento a divisão do fluxo magnético entre dois caminhos distintos, cujas dimensões variam em função da movimentação da bobinas de excitação. Neste estudo analisa-se então a resposta dinâmica do transdutor, pois, quando o seu carro se desloca com velocidade constante, há uma modificação na grandeza física que é responsável pelo sinal de saída correlacionado à posição daquele carro. O estudo foi desenvolvido em dois transdutores de aproximadamente 2 m de comprimento confeccionados com lâminas de Fe-Si cortadas a laser. Os sinais de tensão induzida nas culatras, corrente e fluxo magnético no eletro-ímã do carro bem como o sinal de posição deste são coletados por um dispositivo digital e processados em um computador de modo a se poder obter as curvas estáticas e dinâmicas e assim compará-las. Com este propósito, foi desenvolvida uma bancada original de ensaio de transdutores de posição lineares para a medição da diferença dos sinais entre o caso estático e o dinâmico, denominado de diferença dinâmica, na qual foi empregado um transdutor de posição resistivo para a referência de posição, um sistema de aquisição de sinais para a medição das grandezas envolvidas no processo e um conjunto movimentador e servomotor para controle da velocidade e posição da parte móvel do transdutor. No final deste trabalho são comparados os resultados analíticos e experimentais obtidos como antes descritos.

The aim of this work is to characterize a long-span absolute magnetic position transducer that presents a robust dynamic response. The transducer was conceived by the MSc studies of the author and is called named “Magnetic Ruler” by which its static response was studied. Unlike other magnetic transducers, the magnetic ruler is based on the principle of the division of magnetic flux between two distinct magnetic paths that depends on the linear position of its movable part along the span of the transducer. This present study examines the dynamic response of the transducer when its movable part or car is moving with constant speed. Under such conditions, there is a change in the signal output that is correlated to the position of that car. The study was conducted by means of two transducers of approximately 2-m long laminations of Si-Fe that were laser cut. The voltage signals induced through the search coils on the end yokes, current and magnetic flux in the excitation coil on car, and the position are acquired by a digital device and processed by a computer. That is done to obtain the static and the dynamic curves and, thus, to allow the comparison between the two behaviors. With this objective, a specially built and unique test bench was developed to test linear position transducers under static and dynamic cases. The difference between the two results is called dynamic difference. That test bench employs a resistive position transducer to provide position reference, a signal acquisition system for measuring the quantities involved in the process, and a controlled traction system based on a servo system to control the speed and the position of the moving part of the transducer under test. At the end this work the analytical and experimental results obtained as described above are compared.