Realimentação
Bloco H
Um sistema diz-se controlado em malha fechada quando é realimentado ,ou seja, quando existe um canal de realimentação (também denominado de alimentação negativa), que ao passar no controlador compara a informação de saída com a informação de referência (também denominado de setpoint), para que assim seja possivel calcular o desvio, denomidado de erro, deste modo é possivel determinar o sinal de controlo que deve ser aplicado ao sistema. No caso deste sistema, a realimentação é feita da saída para a entrada tal como podemos verificar na figura 15. A malha da realimentação é responsável por transformar a luminosidade incidente no LDR, ,que pode variar entre 0 e 100 %, em tensão que por sua vez pode variar entre 0 e 10 v, respetivamente. Esta transformação encontra-se representada pela figura 16.
Um sistema em malha fechada têm inúmeras vantagens em relação a um sistema de malha aberta:
- Aumento da eficácia do sistema.
- Minimização das perturbações externas.
- Aumento da eficiência do sistema no que diz respeito à sua dinâmica, por exemplo, na capacidade de estabilizar um sistema naturalmente instável em malha aberta.
- Diminuição da sensibilidade do sistema a variações dos parâmetros do processo, ou seja, torna o sistema robusto.
Na figura do lado esquerdo, figura 18, encontra-se representada num gráfico a variação que ocorre no LDR. Esta variação foi determinada à custa da medição dos valores da resistência no LDR na presença de 0% e 100% de luz, tendo-se obtido os valores de 9,4k e 748 ohm, respetivamente, aos quais correspondem 5,8V e 0,84V, tal como traduzido no gráfico. Esta transformação é obtida ao nível da implementação do circuito representado pelo diagrama de blocos da figura 19 (onde se encontra o LDR seguido do divisor de tensão)
No entanto como a variação desejada é de 0 a 10v é necessário subtrair 5.8 e deste modo obter-se a reta a verde apresentada na figura 20. Ao nivel da eletrónica esta operação é realizada à custa de um subtrator.
Deste modo regista-se uma variação entre 0V e -4.96V ,sendo agora necessário , achar
um valor que ao ser multiplicado por -4,96 trará os 10 v pretendidos:
-4.96*a=10
a=-2.01
Este valor diz respeito ao ganho, que terá então o valor de -2.01V.
Pode então chegar-se ao esquema final da malha de realimentação, representada na figura 21, que dará a varição de 0 a 10v pretendida, tal como ilustra o gráfico da figura 22. Para além dos componentes referidos anteriormente, a figura 21 apresenta ainda dois outros amplificadores operacionais, cada um com um ganho unitário, estes são designados de buffers ou seguidores de tensão (Figura 23) e têm como função a diminuição do efeito de carga, fazendo com que a tensão de entrada (v5) seja igual à de saída (v0).
Nota:
Visto que o ganho apresenta um valor negativo, pode-se representar o diagrama de realimentação substituindo o subtrator por um somador com um ganho positivo, tal como representado na figura 24.
