Engenharias e Ciência da Computação
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Resultados da Pesquisa
- 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.
- Desenvolvimento de um eletrocardiógrafo portátil de três canais para aquisição e transmissão de sinais de ECG via aplicativo móvel(2020) Ribeiro, Ricardo Bonatto; Reis, Camila Sampaio dosO presente trabalho abordou o desenvolvimento de um eletrocardiógrafo portátil de três canais para aquisição e transmissão de sinais de eletrocardiograma (ECG) via aplicativo móvel, por meio do qual expuseram-se aspectos inerentes ao sistema cardíaco e à atividade elétrica coronariana. A revisão bibliográfica e o referencial teórico permitiram a ampla compreensão da atividade elétrica do coração, assim como das formas de ondas geradas e sua interpretação. O eletrocardiógrafo foi projetado em três etapas, as quais consistiram na amplificação do sinal gerado a partir de um simulador de ECG, na filtragem dos ruídos e interferências pré-existentes no sinal, os quais foram atenuados com auxílio dos filtros Passa-Altas, Notch e Passa-Baixas projetados e na conversão analógico/digital (A/D) do sinal, para a implementação no aplicativo móvel. A partir disso, desenvolveu-se a placa de circuito impresso responsável por amplificar e filtrar o sinal, o qual foi implementado em um aplicativo para dispositivos móveis Android desenvolvido na plataforma MIT APP Inventor, exibindo em tempo real o ECG coletado e permitindo que o profissional de saúde habilitado acrescente o laudo e ainda o encaminhe diretamente ao paciente. A conversão A/D e o processamento dos dados foram realizados com auxílio da plataforma Arduino. Todo protótipo foi desenvolvido de forma portátil, garantindo a viabilidade do sistema, uma vez que utiliza o sincronismo com o Bluetooth.
- Desenvolvimento de uma mesa interativa de RPG utilizando robótica assistencial(2020) Riedel, Natanael Felipe Krebs; Reis, Camila Sampaio dosEste trabalho apresenta o desenvolvimento de um robô assistencial com o objetivo de promover maior interação social entre as crianças. Para contextualizar o tema, foi realizada uma revisão de literatura, buscando encontrar possíveis soluções para a abordagem proposta. Foram identificadas tecnologias educacionais disponíveis, metodologias de ensino e formas de aprendizado, se destacando o role-playing game (RPG) como ferramenta de ensino. Ao mesmo tempo, foram definidas as atividades e reprodução de efeitos implementados no robô. Para a modelagem dos componentes físicos do robô foi utilizado o software Autodesk Inventor e para realizar a integração das metodologias de RPG, ensino e monitoramento foi utilizado o software online Roll20, o qual é responsável pelas funções da mesa interativa, executado através de um Raspberry Pi Em seguida foi montado na prática o robô com todos os seus componentes e realizados os devidos testes, tanto dos componentes individuais, quanto a sua interação em conjunto. De modo geral, os resultados apresentam-se divididos. A implementação prática da parte móvel do robô, que inclui os braços e a cabeça não atendeu a expectativa inicial devido a falha de alguns componentes. Entretanto a parte do software da mesa interativa de RPG, englobando toda a parte de iluminação e monitoramento do ambiente, em conjunto com o software de apresentação da história, superaram a expectativa inicial, dando a estrutura do robô um aspecto amigável e inspirador, bem como a proposta metodológica implantada para atingir o objetivo da interação desejada entre as crianças.
- Avaliação comparativa de acionamentos de motores de indução trifásicos com foco na eficiência energética(2020) Santin, Mateus; Baratieri, Cássio LucianoO presente trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia para análise comparativa da eficiência energética dos sistemas empregados no acionamento de Motores de Indução Trifásicos (MIT), abrangendo suas principais características de funcionamento e aplicabilidades, juntamente com suas vantagens e desvantagens. Uma revisão de literatura foi conduzida para permitir uma análise qualitativa de eficiência energética destas chaves de partidas. Concomitante a esta análise qualitativa, desenvolveu-se uma metodologia comparativa que tem por objetivo a validação em simulação computacional e, em bancada experimental de testes, com o propósito de avaliar de forma quantitativa a eficiência energética dos sistemas de acionamentos aplicados a motores. Esta comparação de eficiência quantitativa desenvolve-se comparando a potência ativa da chave de partida direta com a potência ativa das demais chaves de acionamento implementadas, durante o período de transitório do acionamento do motor. Esta metodologia comparativa é uma ferramenta muito importante para avaliação e validação do estudo. Paralelamente a metodologia comparativa de eficiências das chaves de partidas, foi elaborada uma análise financeira para elucidar o investimento necessário e payback para estipular tempo de retorno em caso de substituição da tecnologia aplicada ao acionamento. Por fim, os resultados indicam a melhor eficiência energética apresentada pelo inversor de frequência em detrimento as demais chaves de partida, dentro do cenário utilizado pela metodologia comparativa. O inversor é mais eficiente pois pode operar com rampas de aceleração controláveis, que interferem diretamente no desempenho e na eficácia de todo o sistema de acionamento de um motor de indução trifásico. Já as demais chaves de partidas são menos eficientes devido ao perfil da carga acoplada ao eixo (carga constante), onde ao acionar uma carga com este perfil e com valor próximo ao nominal, torna menos eficiente ou até mesmo impraticável a implementação.
- Monitoramento de variáveis ambientais aplicado à agricultura de precisão(2020) Schultz, Marcos Ismael; Reis, Camila Sampaio dosEste trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de variáveis ambientais aplicado à agricultura de precisão. Para contextualizar o tema, uma revisão de literatura foi realizada, visando encontrar possíveis soluções existentes para o sistema proposto. Inicialmente foi determinada a metodologia e os sensores necessários para o projeto. A partir disso foi desenvolvido o sistema de comunicação utilizando o módulo E32-TTL-100 em conjunto com o Esp32. Os dados recebidos pelo microcontrolador foram inseridos em um banco de dados online que foi construído e hospedado utilizando o serviço de hospedagem compartilhada da Hostinger. As plataformas experimentais foram projetadas e implementadas, a fim de que a proposta fosse aplicada em ambiente prático. Para validação dos resultados foram realizadas medições por um intervalo de 14 dias, com intuito de obter dados consistentes a respeito das plataformas desenvolvidas e da confiabilidade dos dados coletados no local monitorado. Softwares como PSIM® e PROTEUS® foram utilizados para análises e desenvolvimento dos circuitos e sistemas de comunicação, além outros softwares como UNITY®, capazes de auxiliar no desenvolvimento do banco de dados e interface de usuário. Os resultados obtidos mostraram-se extremamente promissores e coerentes com o esperado, onde os módulos desenvolvidos apresentaram-se estáveis e confiáveis, autossuficientes em termos de energia, e abrangentes em aplicações diversas.
- Projeto e implementação de um conversor SEPIC Bridgeless aplicado ao carregamento de baterias de carros elétricos(2020) Serrano, Lucas; Baratieri, Cássio Luciano; Balbino, Anderson JoséCarros Elétricos apresentamumpapel promissor na sociedade moderna, uma vez que configuramse como uma alternativa sustentável para a mitigação dos índices de poluição atmosféricos e sonoros. Em virtude disso, estudos aplicados à análise dos sistemas de processamento de energia dos carros elétricos são de suma importância, em especial ao carregamento das baterias. Por esse motivo, o presente trabalho almeja analisar, simular e implementar na prática um conversor SEPIC Bridgeless operando em Modo de Condução Descontínuo (MCD) aplicado ao carregamento de baterias para uso em carros elétricos. A escolha da topologia Bridgeless foi devido à redução de perdas térmicas e internas do conversor, pois a quantidade de dispositivos semicondutores no caminho de corrente é menor. O MCD, por sua vez, foi selecionado devido ao fato de ser necessário realizar apenas o controle da tensão e corrente de saída do conversor SEPIC Bridgeless, sendo que o alto fator de potência é naturalmente obtido sem o controle da corrente de entrada. Então, iniciou-se a análise das correntes e tensões nos componentes do conversor. Em seguida, elaborou-se o projeto do circuito de potência em conjunto com o de controle do conversor. Ademais, buscou-se analisar um modelo matemático de bateria do tipo chumbo-ácido a fim de conectá-la ao conversor para validação completa do sistema. Os resultados apresentados nos testes em bancada convergem com os resultados de simulação do conversor, sendo que foi possível se obter um fator de potência de 0,98 na entrada do conversor experimentalmente. Com relação a utilização da bateria, foram obtidos resultados de simulação para o carregamento da bateria em corrente constante até atingir sua tensão nominal, para depois ser mantida em sua tensão de manutenção.
- Estudo do gerador síncrono virtual sincronizado à rede(2020) Salvi, Leonardo; Baratieri, Cássio LucianoO presente trabalho concerne ao estudo de Geradores Síncronos Virtuais (VSG) conectados à rede. Uma revisão de literatura a respeito dos métodos de VSG desenvolvidos, seu princípio de funcionamento e objetivo, bem como os demais componentes inseridos no contexto de geração distribuída são especificados. Em seguida são apresentados os procedimentos metodológicos, tais como modelagem matemática do VSG, a modulaçãoPWMpara geração das ondas senoidais a serem inseridas na rede e a implementação de um método de conexão à rede a fim de sincronizar os componentes com as tensões geradas pelo VSG. Para tal foi utilizado o método PLL para conexão à rede, foram utilizadas para compensação de tensão, sincronismo e controle de velocidade do gerador. Para validação e simulação do sistema proposto usou-se o software PSIM ®. Por fim, são apresentados os resultados das simulações do VSG, da modulação PWM e as correntes e tensões no ponto de conexão. Como resultado o sistema se mostrou capaz de gerar as tensões e correntes necessárias para manter um fluxo de potência desejado na rede, apresentando um leve erro enquanto operava isolado da mesma, porém uma implementação prática é possível. No entanto, o erro apresentado quando conectado à rede foi maior, devido ao controle de potência em malha aberta.
- Automação e análise de eficiência energética de uma torre de resfriamento em uma planta metalúrgica(2020) Szydloski, Leonardo Luiz; Peres, Fernando Luís TartariEste trabalho apresenta o estudo sobre análise de eficiência energética e automação de uma torre de resfriamento em uma planta metalúrgica. Para contextualizar, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre o crescimento da demanda energética brasileira, automação industrial e alguns dispositivos importantes para processo de automação. O projeto tem como objetivo, realizar uma melhoria geral do funcionamento do sistema, fazendo análise de eficiência energética e automação do processo de resfriamento, buscando formas e métodos de redução do consumo. Para a realização do estudo, foi utilizado o analisador de energia RE6000. Os dados foram coletados visando avaliar os pontos onde há má utilização e desperdício de energia do equipamento. Para simulação do projeto foi utilizado o Software CADeSIMU, implementando o controle em malha aberta e fechada nos diferentes processos, e ainda simulações de dispositivos de acionamentos adequado para cada situação. Foi realizado o processo de prototipagem em bancada experimental para validação do projeto da automação. A automação tem como principais dispositivos o inversor de frequência e o controlador lógico programável, onde é realizada a programação lógica e o controle de velocidade da bomba centrífuga. O processo mostrou uma redução de 35,15 % de consumo de energia ao mês.
- Estudo e desenvolvimento da automação de um sistema de bombeamento de água quente para uma planta frigorífica(2020) Brondani, Jean Michel; Peres, Fernando Luís TartariO presente trabalho demonstra o estudo e desenvolvimento da automação de um sistema de bombeamento de água quente para uma planta frigorífica. O trabalho consiste em uma fundamentação teórica sobre automação e os dispositivos utilizados neste sistema. Na sequência foi efetuado a realização do acompanhamento do sistema de bobeamento de água, para reunir dados utilizados na execução da automação. Para a aplicação da automação neste sistema foram utilizados, controlador lógico programável, IHM, soft-starters, sensores e transdutores, todos estes dispositivos são compatíveis e tem a capacidade de comunicar-se em um único sistema. Em seguida foi definido as variáveis do processo a serem controladas através de um acompanhamento do sistema e desenvolvido um fluxograma para ser implementado no CLP TPW04, onde foi criado a lógica de programação em ladder e desenvolvido uma interface na IHM. As simulações computacionais e a programação foram desenvolvidas no software TPW-PCLINK e no software EasyBuilde Pro. Foi desenvolvido um sistema supervisório capaz de verificar o sistema de bombeamento de água em tempo real com histórico de alarmes e gráficos de temperatura e pressão. Por fim foi montado uma bancada com os dispositivos selecionados para realizar as simulações físicas do sistema e comprovar seu funcionamento. Como âmbito geral a automação se mostrou satisfatória estando mais próximo de uma implementação real.
- Controle aplicado a um sistema de aquecimento solar de água(2020) Pinto, Gabriel Fabiani; Baratieri, Cássio LucianoO avanço das pesquisas sobre o aproveitamento da energia solar tem possibilitado uma série de aplicações práticas. Uma dessas formas tem como objetivo o aquecimento de água com uso da radiação solar. Nessa perspectiva, o trabalho em questão visa o desenvolvimento de um sistema de controle para aquecimento de água. Tal sistema conta com o uso de energia solar associado a um sistema resistivo auxiliar. Esse desenvolvimento promove, além de economia de energia se comparado a sistemas apenas resistivo, vantagens ambientais por fazer o uso de uma fonte de energia limpa, renovável e abundante. Nesse contexto, avaliou-se o emprego de dois sistemas de controle, o On-Off e o proporcional integral (PI) para o gerenciamento da resistência auxiliar. Em relação ao aquecimento solar, foi empregado uma placa de tubo evacuado atuando em um modo de circulação por termossifão. O fluido aquecido pela radiação solar é armazenado em um boiler, aonde se encontra a resistência auxiliar que funciona de modo a aumentar a capacidade dinâmica do aquecedor. Uma vez definido o sistema térmico, obteve-se o modelo dinâmico a parâmetros concentrados a partir das equações do comportamento físico. O sistema de controle em malha fechada foi projetado e simulado através do MATLAB, PSIM e Proteus. Os resultados de simulação e implementação indicam que os sistemas de controle com a resistência são eficientes em termos da rastreabilidade da referência, satisfazendo a demanda por aquecimento, além de minimizarem o tempo necessário para que alcance à temperatura desejada. Dessa forma o sistema é capaz de manter o fluido na temperatura de setpoint mesmo com baixos índices de radiação solar sobre o coletor.
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