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Title: Desenvolvimento de uma Célula de Carga Multi-axial - Parte 01: Sistema de Aquisição de Dados
Authors: Chiozzi, Mauro
Keywords: Célula de Carga Multi-Axial;Instrumentação;Sistema de Aquisição Embarcado;Multiaxis Loadcell;Instrumetation;Embedded Data Acquisition System
Issue Date: 15-Jul-2020
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: CHIOZZI, Mauro. Desenvolvimento de uma célula de carga Multi-axial: parte 01: sistema de aquisição de dados. 2020. 88f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.
Portuguese Abstract: O conhecimento dos carregamentos que atuam em uma aeronave e em seus elementos contribui para o alcance de um desempenho dinâmico máximo e uma melhor segurança de vôo, proporcionando o desenvolvimento de um projeto aeronáutico mais arrojado. Visando a validação do comportamento dinâmico, este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de uma célula de carga multi-axial capaz de mensurar as forças e momentos que atuam em uma aeronave de competição Aerodesign SAE. O projeto está dividido em três etapas - determinação da geometria e desenvolvimento do sistema de aquisição; desenvolvimento e manufatura do elemento elástico; integração do sistema mecânico com o de aquisição -, a fim de desenvolver uma célula de carga capaz de mensurar, a priori, o empuxo estático e dinâmico do grupo moto-propulsor, assim como as componentes de arrasto e sustentação de um perfil aerodinâmico. Neste trabalho será abordada a primeira etapa, que teve como objetivo a análise geométrica de um elemento elástico com padrão circular para ser utilizado no desenvolvimento do elemento elástico da célula de carga. O modelo analítico desenvolvido após essa análise também foi utilizado como base para o cálculo da resposta ao estímulo mecânico. Além disso, foi desenvolvido um sistema de aquisição embarcado capaz de ser utilizado de forma integrada nessa célula de carga, calculando em tempo real a reposta ao estímulo, com base nas deduções realizadas para o modelo analítico. Para o sistema de aquisição, foram desenvolvidos em hardware e software os recursos necessários para sensorear o estímulo, tratar o ruído, e retornar a resposta representativa equivalente ao estímulo mecânico a uma frequência de 10 amostras por segundo.
Abstract: The good knowledge of the loads acting in an aircraft and its elements helps in achieving maximum dynamic performance and better flight safety, leading to more robust aircraft design. Aiming the validation of the dynamic behaviour, this project aims the development of a multiaxis loadcell capable of measuring forces and moments acting in an aircraft designed for AeroDesign SAE competitions. This project is divided into three stages - geometry concept and data acquisition development; elastic element manufacturing; mechanical system and data acquisition integration -, focusing on the development of a multiaxis loadcell capable to measure static and dynamic propulsion system thrust curve, as well the lift and drag of an airfoil, and other elements of interest. However, the current work focuses on the first stage, which had the goal to analyse the geometric shape of an elastic element with a circular pattern to be used in the development of the loadcell's sensing element. The results from this analysis were used to find out an analytical equation to calculate the response from a stimulus. Besides those analyses, an embedded system performs the data acquisition was also developed to be used inside the loadcell, with major feature the calculation in real-time of the response due to external stimulus, using the previews found equations. To achieve this, the necessary resources in hardware and software level were developed in a way to be capable to sense those stimuli, filter associated noise, and return the equivalent response for the stimulus.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/10689
Other Identifiers: 20160152985
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