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Title: Modelagem e caracterização de um atuador termomecânico baseado em fios de nylon.
Other Titles: Modeling and characterization of a thermomechanical actuator based on in nylon threads.
???metadata.dc.creator???: ALMEIDA, Karla Cristina Barros de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Marcus Nogueira.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: LUIZ, Saulo Oliveira Dornellas.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ARAÚJO, Carlos José de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: NETO, José Sergio da Rocha.
Keywords: Atuador de nylon;Caracterização;Modelagem experimental;Nylon actuator;Description;Experimental modeling
Issue Date: 6-Sep-2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ALMEIDA, Karla Cristina Barros de. Modelagem e caracterização de um atuador termomecânico baseado em fios de nylon. 2018. 136 fl. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2018.
???metadata.dc.description.resumo???: O presente trabalho teve como objetivo caracterizar e modelar um atuador termomecâ- nico baseado em fio de nylon monofilamento. Para tanto, foi desenvolvida uma plataforma para submeter o fio de nylon a um processo de formação de mola induzida por torção, que fornece ao fio a característica de atuador capaz de gerar um deslocamento linear quando submetido a uma diferença de temperatura. O modelo do atuador foi dividido em duas dinâmicas, a primeira é um modelo termoelétrico, cuja entrada é corrente elétrica e a saída é a diferença de temperatura; e a segunda é um modelo termomecânico, cuja entrada é a di- ferença de temperatura e a saída é o deslocamento. Para acionar o atuador por aquecimento resistivo e coletar os dados de corrente elétrica, temperatura, força e deslocamento, foi pro- jetada e construída uma plataforma experimental utilizando as metodologias Model Based Design, geração automática de código e Modelo V para o desenvolvimento do hardware e software. A plataforma foi validada por meio de um teste isométrico e um teste isobárico, que demonstraram que um atuador de 120 mm de comprimento e 3 mm de diâmetro é capaz de levantar uma carga de 150 g, contrair até 15,2 mm (12,7 %), e gerar uma força de até 2,36 N, quando submetido a um temperatura de 156,4 ◦C em resposta a um sinal de entrada de corrente elétrica de valor médio de 6,6 A controlada por PWM que percorreu um fio de cobre esmaltado de 0,8 mm envolto no atuador. Para estimar os parâmetros dos modelos, foram utilizados o método dos mínimos quadrados e o dos mínimos quadrados recursivos com dados obtidos de um experimento isobárico com sinal de entrada com forma de onda PRBS. Para validação dos modelos, as saídas de temperatura e de deslocamento foram calculadas utilizando os parâmetros estimados e os dados de corrente elétrica obtidos de experimentos isobáricos com sinais de entrada com forma de onda quadrada, triangular e senoidais, e comparadas com os sinais de temperatura e de deslocamento medidos. To- dos os erros médios quadráticos calculados tiveram amplitude inferior a 3% em relação a amplitude máxima dos sinais medidos, validando assim os modelos. Foram calculadas as autor relações entre os resíduos, que validaram o modelo termomecânico, mas não validaram o termoelétrico, indicando que existem dinâmicas não contempladas no modelo. Palavras chave: atuador de nylon, caracterização, modelagem experimental.
Abstract: The present work aimed to characterize and model a thermomechanical actuator based on monofilament nylon yarn. To this end, a platform was developed to subject the nylon thread to a torsion-induced spring formation process, which gives the wire the actuator characteristic capable of generating a linear displacement when subjected to a temperature difference. The actuator model was divided into two dynamics, the first is a thermoelectric model, whose input is electric current and the output is the temperature difference; and the second is a thermomechanical model, whose input is the di- temperature difference and the output is the displacement. To activate the actuator by heating resistance and collect data on electric current, temperature, force and displacement, was An experimental platform was designed and built using Model Based methodologies Design, automatic code generation and Model V for hardware development and software. The platform was validated through an isometric test and an isobaric test, which demonstrated that an actuator of 120 mm in length and 3 mm in diameter is capable of lifting a load of 150 g, contracting up to 15.2 mm (12.7 %), and generating a force up to 2.36 N when subjected to a temperature of 156.4 ◦C in response to a signal of 6.6 A average electrical current input controlled by PWM that traveled a 0.8 mm enamelled copper wire wrapped around the actuator. To estimate the parameters of the models, the least squares and least squares method were used recursive with data obtained from an isobaric experiment with input signal with shape of PRBS wave. For model validation, the temperature and displacement outputs were calculated using the estimated parameters and the electrical current data obtained of isobaric experiments with square, triangular waveform input signals and sinusoidal, and compared with the measured temperature and displacement signals. To- of the calculated mean square errors had an amplitude of less than 3% in relation to maximum amplitude of the measured signals, thus validating the models. were calculated the author relations between residues, which validated the thermomechanical model, but did not validate the thermoelectric, indicating that there are dynamics not included in the model. Keywords: nylon actuator, characterization, experimental modeling.
Keywords: Atuador de nylon
Caracterização
Modelagem experimental
Nylon actuator
Description
Experimental modeling
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/26433
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica.

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