Engenharias e Ciência da Computação
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- Análise e implementação de um conversor Boost Bridgeless PFC(2019) Hinkel Júnior, Afonso Carlos; Stankiewicz, Adilson Luís; Baratieri, Cássio LucianoO presente trabalho tem como objetivo analisar e projetar um conversor Boost Bridgeless PFC. Nesse sentido, inicialmente expõem-se conceitos importantes para o entendimento do trabalho, tais como fator de potência, distorções harmônicas e formas de se realizar a correção do fator de potência. Além disso, aborda-se o conversor Boost convencional e o conversor Boost Bridgeless, exaltando-se suas principais características. A fim de cumprir com os objetivos específicos do trabalho, a metodologia empregada analisa os modos de operação do conversor Boost Bridgeless e propõe seu funcionamento no Modo de Condução Contínua (MCC). Sendo assim, inicia-se o projeto do circuito de potência e controle, os quais são simulados a partir dos softwares PSIM e Matlab. Após isso, parte-se para a implementação prática do protótipo por intermédio da fabricação das Placas de Circuito Impresso (PCIs) dos circuitos de potência, controle e retificação. Os resultados de simulação satisfazem as metas propostas, realizando de forma adequada a correção de fator de potência, obtendo-se o valor de 0,998 para FP e 5,14% para Total Harmonic Distortion (THD). A implementação prática foi iniciada, obtendo-se resultados parciais.
- Desenvolvimento de sistema de automação residencial utilizando microcontrolador(2020) Costa, Anderson Alex Alves da; Stankiewicz, Adilson LuísDesde o início a automação residencial é considerada um grande avanço da tecnologia, provendo o que em tempos passados era visto como um tema futurista em filmes e séries de televisão. Essa tecnologia que vem ganhando espaço no mercado nos últimos tempos, tem como objetivo proporcionar para as pessoas, praticidade, comodidade, segurança e economia. Visando por conforto e segurança, este projeto apresenta o estudo e implementação de um sistema de Automação Residencial de baixo custo, que tem como finalidade o monitoramento e controle dos dispositivos automatizados na residência, tais como controle de iluminação, sistema de alarme e monitoramento do nível do reservatório de água. Este trabalho também tem o objetivo de demonstrar a viabilidade de soluções de baixo custo, popularizando o acesso à automação residencial, para tal finalidade foi utilizado o microcontrolador ESP 32 como central de automação, gerenciado por meio de um aplicativo desenvolvido para smartphone.
- Estudo de um sistema de processamento de energia baseado em conversores estáticos CC/CC(2019) Kistemacher, Ricardo André; Baratieri, Cássio Luciano; Stankiewicz, Adilson LuísEste trabalho apresenta o projeto de um sistema de processamento de energia aplicado a um processo ininterrupto de energia. O sistema é constituído por dois conversores atuando de forma independente. O primeiro, sendo composto por um conversor CC-CC Buck, que processa a energia de entrada do sistema. Osegundo é composto por um conversor Buck-Boost bidirecional, responsável pela transferência e continuidade da energia, proporcionando a bidirecionalidade entre o barramento CC e os bancos de baterias. Para contextualizar a proposta, foi realizada uma revisão bibliográfica de sistemas com funcionamento similar, buscando conhecimentos nos processos de conversão de energia. Na metodologia, projetou-se um conversor CC-CC Buck, sendo avaliadas as suas formas de ondas, equacionamentos e o projeto dos elementos magnéticos. Além disso, projetou-se um conversor Buck-Boost bidirecional com os mesmos critérios estabelecidos anteriormente. Ademais, foi realizada a proposta de um arranjo para a proteção de entrada, protegendo de sobrecargas e curto circuito, bem como a análise de viabilidade econômica. As validações dos projetos foram conduzidas no software PSIM. Por fim, foram apresentados e discutidos os resultados dos modos de funcionamento e da coordenação seletiva do fluxo de energia na ocorrência de falhas e perturbações no sistema, demonstrando a sua efetividade e qualidade de cada estágio de energia.
- Estudo e desenvolvimento de conversores Buck e Boost para fins didáticos(2020) Panisson, Welenton Maito; Stankiewicz, Adilson LuísO presente projeto apresenta o estudo e desenvolvimento de dois conversores estáticos CC-CC, conversores Buck e Boost, com intuito de sanar a problemática da falta dos mesmos de forma experimental para uso nos laboratórios de Eletrônica de Potência, visto que tal carência de material didático é comum em diversas instituições de ensino. O estudo inicia com a teoria dos conversores referidos, apresentando as equações para o Modo de Condução Contínua, suas definições e formas de onda características. Na sequência são demonstrados circuitos e componentes auxiliares ao desenvolvimento de um conversor, bem como, um modelo de microcontrolador utilizado para realizar a geração do PWM e também propiciar uma simples interface de comando com o usuário. Em seguida, foi efetuado equacionamento teórico e as simulações no software PSIM acerca dos conversores e ainda apresentou-se o circuito desenvolvido no software Proteus e a lógica de programação aplicada ao microcontrolador. Por fim, com o protótipo desenvolvido na prática, efetuaram-se diversos testes e captaram-se as grandezas de tensão e corrente dos conversores, com intuito de verificar seu funcionamento. Os resultados obtidos demonstraram o funcionamento dos conversores e do protótipo em geral, ficando evidenciado a robustez e praticidade de operação, validando o objetivo principal, de apresentar uma placa de circuito impresso funcional dos dois conversores para uso didático.
- Projeto e análise de um conversor CC-CC Buck-Boost com aplicação de método de rastreamento de máxima potência(2019) Engel, Lucas; Stankiewicz, Adilson LuísEsta monografia se dedica ao estudo e projeto de um conversor estático CC-CC Buck Boost para a aplicação de método de rastreamento de ponto de máxima potência (MPPT) em sistemas de geração fotovoltaica. Estes sistemas utilizam conversores CC-CC para adequar os níveis de tensão e corrente ao solicitado pela carga, sendo necessário para tanto a integração de um dispositivo para aumentar a eficiência do fornecimento de energia pelo painel fotovoltaico. Este recurso é denominado MPPT, que consiste no controle de variação de razão cíclica da chave do conversor, de modo que se atinja o ponto ótimo de operação. Com esse sistema, é possível extrair o máximo de energia do painel, reduzindo os efeitos como variações de irradiação e aumento de temperatura. Para alcançar os objetivos propostos, realizou-se os métodos de rastreamento selecionados para este estudo, o Perturba e Observa, Condutância Incremental e o Temperatura. Na sequência abordou-se os princípios de funcionamento do conversor Buck-Boost, demonstrando suas características elétricas, o equacionamento para dimensionar os componentes do circuito, formas de onda e a simulaçãodo sistema de geração aplicando os métodos selecionados utilizando o software PSIM. Por fim, elaborou-se os protótipos e conectou-se com o módulo KD 140SX para a validação do sistema em bancada, visando encontrar qual dentre eles possui um maior fator de rastreamento do ponto de máxima potência, para que, por fim, haja um aumento na eficiência de geração do sistema fotovoltaico.
- Projeto e implementação da automação e controle de um extrator de óleo de soja 2000 toneladas por dia por meio de CLP e software supervisório(2021) Pigozzo, Luis Henrique; Stankiewicz, Adilson LuísNa presente pesquisa de cunho exploratório estaremos avaliando as técnicas e procedimentos utilizados no controle de máquinas em empresas do ramo de extração de óleo de soja, mais precisamente em um extrator de óleo do tipo percolador, que usa do solvente Hexano para realizar o processo de extração. Para evidenciar a importância de serem aplicados os procedimentos e métodos de automação de maneira correta foi realizado a revisão bibliográfica referente a história e evolução dos CLP’s, bem como a importância de uma programação efetiva no quesito segurança de operação, partida e parada da máquina. O presente projeto tem como objetivo a implementação da automação e do controle do extrator por meio da integração com a instrumentação da planta, passando pela programação do controlador, um CLP Allen Bradley CompactLogix 1769-L33ER, utilizando o software Rockwell Studio 5000 Logix Designer, e do desenvolvimento do supervisório abordando os conhecimentos em fluxogramas P&ID utilizando o software FactoryTalk View Studio, bem como a implementação do supervisório em uma estação de administração remota e em uma estação de operação local e também a implementação de controles PID’s. As linguagens de programação a serem utilizadas serão a ladder e a de diagramas de blocos de funções fornecida pelo fabricante do CLP.
- Sistema de irrigação autônomo utilizando ESP32(2023) Almeida, Gabriel Kalinoski de; Stankiewicz, Adilson LuísExiste um constante e crescente interesse por produtos automatizados e sustentáveis, que visam facilitar os processos de irrigação, e que reduzam consideravelmente o consumo de energia e água, visto que a questão ambiental é um dos temas mais discutidos em fóruns e reuniões globais. Os sistemas de irrigação automática desempenham um papel fundamental nesse contexto, permitindo a aplicação precisa da quantidade adequada de água no momento certo, desta forma, otimizam o tempo e eliminam a preocupação com a irrigação do solo. Desenvolver um sistema remoto auto suficiente, no qual utiliza a água coletada da chuva, capaz de monitorar a umidade do solo em mais de um ponto, com isso fazendo a média de umidade do solo, para assim poder fazer a irrigação quando houver necessidade e sem precisar de intervenção humana para funcionar. O sistema será construído com um microcontrolador ESP32, sensores de umidade de solo, placa fotovoltaica para carregamento das baterias, bomba para irrigação, relé para acionamento da bomba, um circuito de carregamento e um sensor para monitorar o nível do reservatório de água. Com o uso das tecnologias estudadas, foi possível desenvolver um protótipo digital, com o intuito de verificar o funcionamento do sistema que será construído. O projeto consiste em um microcontrolador ESP32, sensores de umidade de solo, placa fotovoltaica para carregamento das baterias através da energia solar, bomba para irrigação, relé para acionamento da bomba, um circuito de carregamento e um sensor para monitorar o nível do reservatório de água. Com o uso das tecnologias estudadas, foi possível desenvolver um protótipo digital, com o intuito de verificar o funcionamento do sistema que será construído. Após implementado em campo, verificou que o projeto atendeu a proposta estipulada, conseguindo irrigar o solo com eficiência.
- Veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes em água doce(2023) Lermen, Nicolas da Cunha; Stankiewicz, Adilson LuísO presente trabalho tem como objetivo o estudo e fabricação de um veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes em água doce, de baixo custo, visando difundir essa tecnologia e auxiliar no combate à poluição hídrica no país. A poluição dos corpos hídricos é um assunto que preocupa o planeta a décadas e vem se tornando ainda mais evidente nos tempos atuais, por isso, é necessário investir em medidas que possam mitigar tais problemas. O presente estudo se baseou em modelos de USVs (Unmanned Surface Vehicle / em português veículo de superfície não-tripulado) existentes e sensores capazes de mensurar as grandezas necessárias e ainda ter um baixo custo. Com base na bibliografia se adotou a tecnologia de comunicação LoRa que permite ao operador controlar o veículo a distância além de possuir resistência a interferências. Os sensores utilizados no protótipo são o DHT22 e o ST100, responsáveis pela leitura de temperatura, umidade e turbidez do líquido, os equipamentos são gerenciados pelo microcontrolador Heltec ESP WiFi LoRa 32 V2, também responsável pela comunicação entre os dispositivos. Após os testes individuais de bancada foi dado início a construção das placas de circuito e modelagem da estrutura 3D que posteriormente foi enviada a uma empresa especializada onde foi fabricada. Com o protótipo construído se deu início a bateria de testes finais onde foi possível validar a eficácia dos sensores e a sua faixa de precisão. De modo geral o USV se comportou satisfatoriamente, a dirigibilidade foi eficiente e os sensores apresentaram um erro relativo de no máximo 7%. Durante os testes também foram avaliadas as possibilidades de construir a estrutura do veículo utilizando o próprio material coletado durante a operação, fato que se comprovou possível e de realização rápida dependendo da utilização do operador. Ao final, mesmo com espaço para melhorias tais como sensores de maior precisão, o estudo pode comprovar a viabilidade do desenvolvimento e construção de um veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes, mantendo o baixo custo e fazendo com que o produto seja acessível a uma ampla gama de consumidores.