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Conversor flyback para acionamento de leds com alto rendimento com estudo para mitigação de interferência eletromagnética
(URI Erechim, 2025) Caetano, João Vitor Ferreira; Stankiewicz, Adilson Luís
O presente trabalho realiza uma revisão bibliográfica abrangente sobre conversores chaveados, com aplicação na iluminação por LED (Light Emitting Diode), focando na minimização da Interferência Eletromagnética (EMI) e na otimização do rendimento. São abordados conceitos de conversores chaveados, modos de operação, topologias e também é apresentada a tecnologia Nitreto de Gálio (GaN), aplicada em transistores modernos. O objetivo central consiste no desenvolvimento de um conversor chaveado para a alimentação de um módulo de LEDs comercial. Para isso, o projeto teórico foi dividido em duas etapas: o estágio de Correção do Fator de Potência (PFC), utilizando o controlador L4985A e o estágio de controle de potência (PC) com a topologia Flyback Quase-Ressonante (QR), utilizando o circuito integrado ViperGaN100 para as simulações. A implementação prática do protótipo foi feita com o controlador FAN6080H para o estágio Flyback e validou o funcionamento do circuito, fornecendo os níveis de tensão e corrente necessários para a carga de LED e demonstrou uma eficiência de 85,6%. Por fim são apresentados os resultados e discussões da implementação prática do projeto.O presente trabalho realiza uma revisão bibliográfica abrangente sobre conversores chaveados, com aplicação na iluminação por LED (Light Emitting Diode), focando na minimização da Interferência Eletromagnética (EMI) e na otimização do rendimento. São abordados conceitos de conversores chaveados, modos de operação, topologias e também é apresentada a tecnologia Nitreto de Gálio (GaN), aplicada em transistores modernos. O objetivo central consiste no desenvolvimento de um conversor chaveado para a alimentação de um módulo de LEDs comercial. Para isso, o projeto teórico foi dividido em duas etapas: o estágio de Correção do Fator de Potência (PFC), utilizando o controlador L4985A e o estágio de controle de potência (PC) com a topologia Flyback Quase-Ressonante (QR), utilizando o circuito integrado ViperGaN100 para as simulações. A implementação prática do protótipo foi feita com o controlador FAN6080H para o estágio Flyback e validou o funcionamento do circuito, fornecendo os níveis de tensão e corrente necessários para a carga de LED e demonstrou uma eficiência de 85,6%. Por fim são apresentados os resultados e discussões da implementação prática do projeto.
Uso de energia solar off-grid para irrigação automatizada em áreas sem acesso à rede elétrica
(URI Erechim, 2025) Pansera, João Gabriel; Rigoni, Glênio Luis de Vasconcellos
A geração de energia elétrica por meio de painéis fotovoltaicos tem apresentado um crescimento expressivo nos últimos anos, impulsionada pelos diversos benefícios associados, como a redução nos custos com energia elétrica e a valorização do imóvel. No entanto, a instalação desse tipo de sistema exige um investimento inicial considerável, o que torna indispensável a realização de análises técnicas e financeiras capazes de comprovar a viabilidade de sua adoção. É essencial desenvolver e validar um sistema de irrigação automatizado, alimentado por energia solar fotovoltaica off-grid, para estufas de produção agrícola com dificuldade de acesso à rede elétrica, devido à distância e o custo que uma instalação tradicional acarretaria. Para tanto o projeto foi realizado com base na situação real apresentada, dimensionando bomba, painel e demais componentes, e o protótipo foi produzido com componentes em escala menor para apresentação em laboratório. O presente estudo será realizado em uma estufa de cultivo de morangos pertencente a um pequeno produtor. As etapas metodológicas foram organizadas em duas frentes principais: o projeto do sistema fotovoltaico off-grid e a implementação da automação do sistema de irrigação. Inicialmente, será feito o levantamento das condições locais da propriedade, como coordenadas geográficas, nível de radiação solar média anual, disponibilidade de recursos hídricos, demanda hídrica da cultura. Esses dados serão utilizados como base para o dimensionamento do sistema fotovoltaico. Os resultados demonstraram que o sistema projetado é capaz de atender à demanda hídrica da cultura com segurança, aproveitando a energia solar disponível na região. A escolha dos componentes, como a bomba de corrente contínua e os painéis solares, mostrou-se adequada às condições locais e ao perfil de consumo. Assim, conclui-se que o sistema de irrigação alimentado por energia solar representa uma alternativa economicamente viável e ambientalmente sustentável para pequenos produtores rurais. Além disso, a divisão do estudo em dimensionamento real e testes experimentais em protótipo permitiu confirmar, de forma segura, a aplicabilidade da solução e sua capacidade de atender às demandas do cultivo de morango em estufas.A geração de energia elétrica por meio de painéis fotovoltaicos tem apresentado um crescimento expressivo nos últimos anos, impulsionada pelos diversos benefícios associados, como a redução nos custos com energia elétrica e a valorização do imóvel. No entanto, a instalação desse tipo de sistema exige um investimento inicial considerável, o que torna indispensável a realização de análises técnicas e financeiras capazes de comprovar a viabilidade de sua adoção. É essencial desenvolver e validar um sistema de irrigação automatizado, alimentado por energia solar fotovoltaica off-grid, para estufas de produção agrícola com dificuldade de acesso à rede elétrica, devido à distância e o custo que uma instalação tradicional acarretaria. Para tanto o projeto foi realizado com base na situação real apresentada, dimensionando bomba, painel e demais componentes, e o protótipo foi produzido com componentes em escala menor para apresentação em laboratório. O presente estudo será realizado em uma estufa de cultivo de morangos pertencente a um pequeno produtor. As etapas metodológicas foram organizadas em duas frentes principais: o projeto do sistema fotovoltaico off-grid e a implementação da automação do sistema de irrigação. Inicialmente, será feito o levantamento das condições locais da propriedade, como coordenadas geográficas, nível de radiação solar média anual, disponibilidade de recursos hídricos, demanda hídrica da cultura. Esses dados serão utilizados como base para o dimensionamento do sistema fotovoltaico. Os resultados demonstraram que o sistema projetado é capaz de atender à demanda hídrica da cultura com segurança, aproveitando a energia solar disponível na região. A escolha dos componentes, como a bomba de corrente contínua e os painéis solares, mostrou-se adequada às condições locais e ao perfil de consumo. Assim, conclui-se que o sistema de irrigação alimentado por energia solar representa uma alternativa economicamente viável e ambientalmente sustentável para pequenos produtores rurais. Além disso, a divisão do estudo em dimensionamento real e testes experimentais em protótipo permitiu confirmar, de forma segura, a aplicabilidade da solução e sua capacidade de atender às demandas do cultivo de morango em estufas.
Sistema de geração eólica e armazenamento de energia para aplicações off-grid
(URI Erechim, 2025) Rovani, Eduardo Antonio; Peres, Fernando Luis Tartari
Este trabalho apresenta o desenvolvimento, implementação e validação experimental de um sistema de microgeração eólica, baseado em uma turbina Savonius helicoidal acoplada a um gerador de ímã permanente, projetado para aplicações em ambientes off-grid. O sistema é indicado para regiões nas quais a incidência média de vento supera 9 km/h, faixa que viabiliza sua operação eficiente e o aproveitamento energético local. O estudo abrangeu o projeto, construção e ensaios laboratoriais do protótipo, incluindo a análise do desempenho aerodinâmico, características elétricas, comportamento sob diferentes regimes de carga, além das estratégias de retificação e armazenamento de energia. Os experimentos demonstraram que o sistema é capaz de operar com boa eficiência em condições reais, fornecendo energia a pequenas cargas e realizando recarga estável de baterias em situações típicas de uso. Destaca-se a robustez do conjunto Savonius-Gerador de Ímã Permanente (GIP), o funcionamento adequado dos circuitos de retificação, filtragem e conversão CC/CC, bem como o gerenciamento automático da carga por meio de placa dedicada. As análises também evidenciaram o impacto do correto dimensionamento dos componentes e dos limites do conversor (corrente máxima de 5 A) para garantir autonomia, segurança e vida útil ao banco de baterias. Conclui-se que a arquitetura desenvolvida representa uma alternativa sustentável, viável e de baixo custo para geração distribuída em locais remotos, especialmente onde o acesso à rede elétrica é inviável e há incidência de ventos moderados, tornando-se uma solução acessível para demandas energéticas básicas em comunidades isoladas.Este trabalho apresenta o desenvolvimento, implementação e validação experimental de um sistema de microgeração eólica, baseado em uma turbina Savonius helicoidal acoplada a um gerador de ímã permanente, projetado para aplicações em ambientes off-grid. O sistema é indicado para regiões nas quais a incidência média de vento supera 9 km/h, faixa que viabiliza sua operação eficiente e o aproveitamento energético local. O estudo abrangeu o projeto, construção e ensaios laboratoriais do protótipo, incluindo a análise do desempenho aerodinâmico, características elétricas, comportamento sob diferentes regimes de carga, além das estratégias de retificação e armazenamento de energia. Os experimentos demonstraram que o sistema é capaz de operar com boa eficiência em condições reais, fornecendo energia a pequenas cargas e realizando recarga estável de baterias em situações típicas de uso. Destaca-se a robustez do conjunto Savonius-Gerador de Ímã Permanente (GIP), o funcionamento adequado dos circuitos de retificação, filtragem e conversão CC/CC, bem como o gerenciamento automático da carga por meio de placa dedicada. As análises também evidenciaram o impacto do correto dimensionamento dos componentes e dos limites do conversor (corrente máxima de 5 A) para garantir autonomia, segurança e vida útil ao banco de baterias. Conclui-se que a arquitetura desenvolvida representa uma alternativa sustentável, viável e de baixo custo para geração distribuída em locais remotos, especialmente onde o acesso à rede elétrica é inviável e há incidência de ventos moderados, tornando-se uma solução acessível para demandas energéticas básicas em comunidades isoladas.
Desenvolvimento de um carregador portátil para baterias de íons de lítio de 36V
(URI Erechim, 2025) Lotwinowski, Diego Antônio; Stankiewicz, Adilson Luís
O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um carregador para baterias de íons de lítio com tensão nominal de 36 V, buscando boa eficiência e controle de carga. Este trabalho surge através do aumento na busca por mobilidade elétrica, com veículos elétricos de pequeno porte tendo um papel relevante, e sendo estes os veículos que utilizam baterias de 36 V. Desta maneira foi realizada uma pesquisa sobre os principais tipos de baterias, com foco nos modelos de lítio, e sobre os métodos de carregamento de baterias. Além disso a revisão também focou em conversores de energia, com foco nos conversores de corrente contínua para corrente contínua (CC-CC) e mais especificamente no conversor flyback. Com isso, foi escolhido trabalhar com um circuito integrado (CI) para o controle de carga da bateria, o modelo LTC4000, então foi projetado seu circuito de controle, para o correto funcionamento. Ademais, foi desenvolvido o conversor flyback, tendo como fonte de entrada de energia a rede de 220 V em corrente alternada, sendo ela devidamente retificada e filtrada, e tendo o chaveamento controlado pelo CI L6566A, para conversão eficiente de alta tensão para baixa tensão, e fornecendo isolamento galvânico. Posterior a isso, foram realizadas simulações no software PSIM para verificar seu funcionamento. Com o projeto de uma placa de circuito impresso, e envio da mesma para fabricação. Ademais, foi projetado e montado um pack de baterias de íons de lítio de 36 V, e realizado o enrolamento do transformador a ser utilizado na placa. Com isso, foi realizada a montagem da placa, e os testes dela, onde foram utilizados resistores, para averiguar o funcionamento do sistema em diferentes regimes de carga, com posterior utilização em teste de carregamento do pack de baterias montado. Desta forma, foi possível concluir que o sistema funciona, apesar de limitações nos testes, e foi capaz de carregar a bateria montada.O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um carregador para baterias de íons de lítio com tensão nominal de 36 V, buscando boa eficiência e controle de carga. Este trabalho surge através do aumento na busca por mobilidade elétrica, com veículos elétricos de pequeno porte tendo um papel relevante, e sendo estes os veículos que utilizam baterias de 36 V. Desta maneira foi realizada uma pesquisa sobre os principais tipos de baterias, com foco nos modelos de lítio, e sobre os métodos de carregamento de baterias. Além disso a revisão também focou em conversores de energia, com foco nos conversores de corrente contínua para corrente contínua (CC-CC) e mais especificamente no conversor flyback. Com isso, foi escolhido trabalhar com um circuito integrado (CI) para o controle de carga da bateria, o modelo LTC4000, então foi projetado seu circuito de controle, para o correto funcionamento. Ademais, foi desenvolvido o conversor flyback, tendo como fonte de entrada de energia a rede de 220 V em corrente alternada, sendo ela devidamente retificada e filtrada, e tendo o chaveamento controlado pelo CI L6566A, para conversão eficiente de alta tensão para baixa tensão, e fornecendo isolamento galvânico. Posterior a isso, foram realizadas simulações no software PSIM para verificar seu funcionamento. Com o projeto de uma placa de circuito impresso, e envio da mesma para fabricação. Ademais, foi projetado e montado um pack de baterias de íons de lítio de 36 V, e realizado o enrolamento do transformador a ser utilizado na placa. Com isso, foi realizada a montagem da placa, e os testes dela, onde foram utilizados resistores, para averiguar o funcionamento do sistema em diferentes regimes de carga, com posterior utilização em teste de carregamento do pack de baterias montado. Desta forma, foi possível concluir que o sistema funciona, apesar de limitações nos testes, e foi capaz de carregar a bateria montada.
Desenvolvimento de estufa com baixo custo para secagem de filamentos de impressão 3D
(URI Erechim, 2025) Bourckhardt, Attilio Alfredo; Stankiewicz, Adilson Luís
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma estufa de baixo custo para secagem de filamentos de impressoras 3D. O projeto surgiu da necessidade de manter os filamentos em condições ideais para a impressão, ou em condições semelhantes as entregues pelo fornecedor, uma vez que esses materiais são higroscópicos e tendem a absorver umidade do ar, o que compromete a qualidade da impressão e pode causar danos aos equipamentos. O projeto tende a ser de fácil produção e de baixo custo, tendo em vista o alto valor de secadoras comerciais disponíveis no mercado, que possuem suporte para poucos carretéis de filamento e elevado custo. A estufa que será desenvolvida utiliza materiais acessíveis como caixa de isopor para garantir o isolamento térmico, e um sistema de controle utilizando um microcontrolador ESP32. Sendo assim o mesmo contará com controle de temperatura e umidade e ainda uma fonte de calor com ventilação forçada garantindo uma secagem homogênea e eficiente dos filamentos. Os resultados demonstram que é possível construir uma estufa funcional, confiável e de fácil utilização, contribuindo com soluções práticas para o crescente mercado da impressão 3D.Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma estufa de baixo custo para secagem de filamentos de impressoras 3D. O projeto surgiu da necessidade de manter os filamentos em condições ideais para a impressão, ou em condições semelhantes as entregues pelo fornecedor, uma vez que esses materiais são higroscópicos e tendem a absorver umidade do ar, o que compromete a qualidade da impressão e pode causar danos aos equipamentos. O projeto tende a ser de fácil produção e de baixo custo, tendo em vista o alto valor de secadoras comerciais disponíveis no mercado, que possuem suporte para poucos carretéis de filamento e elevado custo. A estufa que será desenvolvida utiliza materiais acessíveis como caixa de isopor para garantir o isolamento térmico, e um sistema de controle utilizando um microcontrolador ESP32. Sendo assim o mesmo contará com controle de temperatura e umidade e ainda uma fonte de calor com ventilação forçada garantindo uma secagem homogênea e eficiente dos filamentos. Os resultados demonstram que é possível construir uma estufa funcional, confiável e de fácil utilização, contribuindo com soluções práticas para o crescente mercado da impressão 3D.