Projetos mecatrônicos no MultiSIM por (Alan Paz )

Projetos mecatrônicos no MultiSIM (EWB) (MEC073)

O software de projeto e simulação de circuitos eletrônicos conhecido como EWB (Electronics Workbench) certamente é conhecido de todos os engenheiros que se aprofundaram um pouco mais em eletrônica. Nele era possível encontrar os programas Multisim e Ultiboard, de grande utilidade prática. Pois bem, o Multisim, especificamente para projetos e simulação agora é um produto da National Instruments e mais do que isso, se tornou uma poderosa ferramenta de projeto e simulação com recursos para trabalhos profissionais inclusive em mecatrônica. É desses recursos avançados do Multisim, em sua versão 10, que trataremos nesse artigo.

O EWB ou Electronics Workbench foi por muito tempo o programa mais utilizado no projeto e simulação de circuitos eletrônicos, sendo usados desde as escolas técnicas e de engenharia até em pequenas empresas, em projetos não muito avançados.

Fácil de usar com uma interface do tipo clique e arraste ele permitia colocar na área de trabalho componentes, fios e instrumentos de medida virtuais de modo a se projetar e simular qualquer tipo de circuito.

O pacote básico EWB ou Electronics Wortkbench contava com dois programas, o Multisim para projeto e simulação de circuitos e o Ultiboard para elaboração de placas de circuito impresso.

Com a aquisição desse produto pela National Instruments (www.ni.com) os dois programas passaram a ser produtos separados e o Multisim inicialmente lançado pela National na versão 9, já se encontra na versão 10.

A figura 1 mostra a tela de abertura do Multisim, com um circuito desenvolvido e simulado, contando com diversos instrumentos de avaliação.

Tela de abertura do Multisim.

Esse circuito utiliza sensores de efeito Hall que podem ser acessados num amplo arquivo que contém uma infinidade de sensores comerciais usados em equipamentos de todos os tipos.

Para o projetista mecatrônico, entretanto é interessante observar é que o Multisim, tanto na versão 9 como 10, conta com diversos outros recursos que permitem o desenvolvimento de projetos mecatrônicos com facilidade.

Por exemplo, é possível usar nos projetos e simulações sensores, motores, solenóides, lâmpadas e outros componentes típicos dos projetos mecatrônicos.

É claro que circuitos mais complexos envolvendo um banco muito grande de componentes podem ser desenvolvidos. Para os circuitos integrados digitais, por exemplo, o Multisim conta com milhares de tipos que podem ser colocados na área de trabalho, a partir de sua seleção numa janela como a mostrada na figura 2.

Janela onde podemos escolher o componente a ser inserido.

Nessa figura mostramos como exemplo, a lista de componentes CMOS que podem ser usados no desenvolvimento e simulação de um projeto.

Mas, para dar ao leitor uma idéia melhor de como projetos de mecatrônica podem ser desenvolvidos no Multisim, vamos tomar um exemplo prático.

Trata-se de um projeto bastante complexo que utiliza um microcontrolador e que é apresenta em "blocos hierárquicos" . Os blocos hierárquicos são um recurso muito importante do Multisim, empregado nos projetos muito grandes.

Cada estágio ou bloco funcional de um projeto pode ser " fechado" numa caixa com terminais de entrada e de saída. Cada um desses blocos pode ser simulado separadamente.

Depois de comprovado seu funcionamento, esses blocos podem ser usados de forma direta, sendo interligados a outros blocos ou mesmo circuitos mais simples de modo a se obter o projeto funcional final.

Na figura 3, por exemplo, tomamos como exemplo um projeto bastante complexo, que faz uso de um microcontrolador para encher um tanque até um nível pré-ajustado.

Veja os recursos gráficos que permitem desenhar também o tanque com o posicionamento dos elementos sensores. Por outro lado, o microcontrolador tem a pinagem do componente real e as características de entrada e saída que possibilitam seu interfaceamento com outros blocos projetados e simulados no Multisim.

As teclas P, R e A são usadas para ativar os controles, como o de enchimento e esvaziamento do tanque além de ligar e desligar a alimentação.

Um sistema complexo aplicado no Multisim.

Uma outra característica importante do Multisim é sua simulação dinâmica com diversos dispositivos que realmente "funcionam". Assim, os LEDs nos esquemas desenvolvidos assim como as lâmpadas acendem e os displays de 7 segmentos, alfanuméricos e de outros tipos disponíveis apresentam os valores gerados nos circuitos quando a simulação é ativada.

Ligando um sensor virtual a uma lâmpada indicadora, ao se ativar o sensor através de uma tecla, a lâmpada acenderá ou apagará conforme o tipo de circuito desenvolvido.

Um vasto banco de sensores de diversos tipos permite o desenvolvimento e simulação de praticamente qualquer tipo de projeto mecatrônico. Sensores mecânicos, de pressão, de fluídos, etc podem ser usados na simulação.

Até mesmo uma esteira de uso industrial (ponte rolante) é disponível na forma virtual para um projeto, conforme mostra a figura 4. Esse circuito, controlado por um microcontrolador 805X simula o funcionamento exato do dispositivo.

A simulação de uma esteira rolante utilizando um microcontrolador.

Conforme mostra a figura 5, as caixinhas de controle permitem aplicar sinais para movimentar a esteira, parar, inverter o movimento, alterar a velocidade e deixar cair objetos, conforme a necessidade de cada projeto.

Aplicando sinais nas caixas de aplicações.

Pode-se simular todo o funcionamento dessa ponte rolante controlando-se as diversas funções por tecla ou ainda utilizando-se automatismos gerados no próprio programa.

Conclusão

Os exemplos dados com circuitos muito simples não mostram todo o potencial do Multisim que contém um vasto banco de componentes avançados como microcontroladores, microprocessadores e DSPs, conforme mostra a figura 6.

Com esses componentes disponíveis pode-se desenvolver na forma virtual um projeto, com a realização de todos os testes antes dele ser montado.

Multisim possui uma grande variedade de microcontroladores.

Instrumentos avançados como analisador de espectro, analisador e conversor lógicos, vários osciloscópios, freqüencímetro e instrumentos de painel wattímetro, voltímetros, amperímetros e outros fazem parte da enorme gama de recursos desse programa


Artigo escrito pelo Engenheiro Mecatronico e Tecnico Mecatronico Alan Paz entre em contato engenharia.org-alanpaz@hotmail.com atualmente desenvolve Projetos em sistema embarcados computação avançada e projetos de hardware para analise com diversas aplicações com Scilab ou MatLab