Engenharia de Controle e Automação

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Antena log periódica com arranjo de dipolos com patches laterais
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023-12-07) Vicentine, Gustavo Ferreira; Oliveira , Alexandre Maniçoba de
As antenas são componentes essenciais em comunicação sem fio, pois permitem e viabilizam a transmissão de dados e informações em longas distâncias. Apesar de as antenas Planares Log-Periódicas com Arranjo de Dipolos (PLPDA) serem amplamente utilizadas, ainda existem melhorias a serem feitas e técnicas de projetos aplicadas para atender requisitos de projeto. Este trabalho apresenta uma nova antena chamada Frog Paw Log-Periodic Dipole Array (FPLPDA), pois a geometria dos dipolos com patches se assemelha a dedos de sapo (Frog Paws). A antena foi baseada no projeto de Carrel, inserindo Patches Circulares Laterais (LCP) nos dipolos para minimizar o limite inferior de frequência (LIF). A antena FPLPDA foi projetada com o auxílio do programa ANSYS HFSS e comparada com uma a PLPDA para operação de 1,5 a 4,0GHz. O FPLPDA operou de 1,1 a 4,5GHz com coeficiente de reflexão (𝑆11) inferior a -10dB, aumentando a largura de banda (BW) em 400MHz em relação ao LPDA da Carrel. Foi visto que o LCP promoveu um LIF menor do que o dipolo comum (DC), entretanto, o ganho realizado da antena FPLPDA em comparação com a LPDA foi menor em 2dB, devido à maior distribuição do campo elétrico nos Patches. Com a redução do LIF e aumento da BW promovido pela FPLPDA mais serviços de comunicação e aplicações podem ser atendidas.
Automação de um sistema de irrigação com ESP32, com controle e monitoramento através do Blynk IoT
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023-06-20) Santana, Guilherme Bispo; Silva, Thiago Claudio Alcantara da; Varella, Walter Augusto
A agricultura é uma área primordial para o desenvolvimento da humanidade desde a antiguidade. Devido ao crescimento populacional e a globalização, alguns desafios começaram a surgir, entre eles, assegurar a alimentação de uma população em crescimento e que deve alcançar o número de nove bilhões de pessoas além de outros desafios como a escassez de recursos hídricos e territoriais. Além da escassez de recursos, outro problema causado pelas mudanças climáticas é a irrigação em excesso, que ocorre quando o solo já irrigado é atingido por chuvas, causando a perda de nutrientes do solo, redução da produção e aumento dos custos. Para evitar esses problemas a agricultura vem se tornando cada vez mais inteligente, trazendo o uso de equipamentos como sensores inteligentes, que monitoram grandezas como umidade e temperatura, e enviam os dados através de redes sem fio para agricultores. Este trabalho foi desenvolvido como uma solução que possibilite ao agricultor o monitoramento de umidade do solo e controle remoto da irrigação, permitindo ao agricultor um melhor aproveitamento dos recursos hídricos, respeitando as necessidades das diferentes espécies de plantas. O protótipo foi testado em uma plantação, onde foi possível monitorar a umidade solo remotamente, mostrando ao proprietário as informações de umidade do solo, além da possibilidade de acionamento da bomba remotamente.
Automatização e estruturação de dados para análise de overrides na linha de produção
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 2023-12-05) Nascimento, Pedro Henrique Ferreira do; Bertazini, Enzo
No cenário industrial contemporâneo, a eficiente coleta e organização coerente de dados desempenham um papel crucial na análise eficaz dos processos de produção. Este projeto propõe a automação dessas tarefas, concentrando-se especialmente na coleta e estruturação de dados relacionados a desvios de procedimentos em linhas de produção Just-in-Time (JIT) na indústria automotiva. Utilizando ferramentas como UiPath, Anaconda, PostgreSQL e Power BI, a iniciativa busca simplificar a aquisição e disponibilização de dados, facilitando uma análise ágil e a geração de insights valiosos. Ao enfatizar a convergência entre a automação robótica de processos e a gestão eficaz de dados, este estudo destaca os benefícios da transformação digital no ambiente industrial. A implementação prática destaca não apenas a velocidade na manipulação de informações, mas também a capacidade intrínseca de extrair insights cruciais para respaldar a tomada de decisões. A tomada de decisões orientada por dados fortalece a eficiência operacional, contribuindo para a prevenção proativa de falhas e o aprimoramento contínuo dos processos industriais. Isso consolida a digitalização e automação como impulsionadores fundamentais para alcançar a excelência operacional e a competitividade no mercado.
Controlador de temperatura de oito zonas para a indústria do plástico
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023-12-05) Correia , Guilherme Gustavo; Mateus, Aurival Vieira Lopes; Bertazini, Enzo
Controlador de Temperatura de Oito Zonas para a Indústria do Plástico descreve o desenvolvimento de um protótipo de controlador de temperatura para a indústria do plástico. O objetivo do trabalho é projetar, construir e testar um sistema de controle de temperatura eficiente e confiável para otimizar o processo de produção em uma indústria do ramo. O protótipo utilizará técnicas e conceitos de automação industrial, utilizando sensores de temperatura, atuadores e uma interface touchscreen de controle. O protótipo foi testado e validado em um ambiente industrial simulado, onde o controlador pôde monitorar e controlar as temperaturas em oito zonas distintas para garantir a manutenção dos níveis ideais de temperatura durante o processo de produção de plásticos. Apesar de enfrentar algumas limitações quanto à velocidade do processamento, os resultados foram promissores, com o protótipo demonstrando um desempenho satisfatório na manutenção das temperaturas de forma precisa e estável. A potência modular adaptável, fácil manutenção e com melhor custo do que o atualmente encontrado para este tipo de processo, proporcionou um controle eficiente e preciso das temperaturas em múltiplas zonas, o que pode resultar em redução de desperdício de material, melhoria na qualidade do produto e aumento da eficiência produtiva. O trabalho também representa um avanço na automação e controle de processos na indústria do plástico, demonstrando a viabilidade e eficácia de um controlador de temperatura de oito zonas.
Desenvolvimento de sistema para identificação de nível de fadiga e sonolência em condutores de veículos por redes neurais artificiais
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023-12-05) Bovolato, Giovanni Gonçalves; Dominguez, Gulherme de Almeida Rey; Carvalho Junior, Arnaldo de
O número de veículos circulando nas vias cresce a cada ano, trazendo consigo um aumento proporcional nos incidentes de trânsito. Entre esses acidentes, lamentavelmente, ocorrem óbitos tanto de motoristas quanto de passageiros. Parcela significativa desses acidentes está diretamente ligada à condição de sonolência do condutor. Com o propósito de abordar essa problemática, este estudo se dedica ao desenvolvimento de um sistema baseado em redes neurais artificiais, com o intuito de identificar a fadiga e sonolência em condutores. Em pormenores estão a seleção de uma base de dados para o treinamento da rede, a validação do conceito utilizando diferentes plataformas para o treinamento das redes neurais artificiais e a apresentação da prova de conceito de um sistema que seja capaz de detectar fadiga e sonolência em condutores. A primeira etapa consistiu no desenvolvimento de um modelo computacional inicial capaz de discernir e classificar o estado ocular humano entre aberto e fechado. Como evolução desse processo, foi possível desenvolver uma rede que fosse capaz de identificar a face, os olhos, o estado dos olhos e por fim, classificar se o motorista se encontra em situação de fadiga e sonolência. No desfecho deste projeto, foi desenvolvido um sistema apto a detectar a fadiga e sonolência em condutores, através da análise das classificações previamente definidas, em conjunto com a avaliação do tempo decorrido entre piscadas.
Desenvolvimento de um protótipo de robô paralelo tipo delta para aplicações “pick and place” com visão computacional
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023-12-08) Nicolini, Gabrielle Profeta Rodrigues; Silva, Luiz Henrique Nascimento da; Varella, Walter Augusto
O projeto tem como objetivo principal desenvolver um protótipo de robô paralelo do tipo Delta para aplicações de "pick and place" (pegar e posicionar) com o suporte da visão computacional. Esta iniciativa responde à crescente demanda por automação de tarefas de manipulação de objetos em diversos setores industriais, visando aprimorar a eficiência e precisão das operações. O robô paralelo tipo delta foi selecionado devido às suas características de alta velocidade, precisão e flexibilidade, tornando-o ideal para tarefas de pegar e posicionar. A integração da visão computacional permitirá que o robô identifique blocos de cores amarelos e verdes, calcule suas posições e execute movimentos precisos de acordo com as necessidades da tarefa. O projeto abrange várias fases, incluindo o design mecânico e cinemático do robô, a seleção e incorporação de sensores de visão computacional, o desenvolvimento de algoritmos de processamento de imagem e controle, e a construção prática do protótipo. Os resultados obtidos mostram avanços significativos no design mecânico e cinemático no protótipo do robô. Além disso, foram realizados numerosos testes na plataforma Edge Impulse para aprimorar o treinamento da rede neural. Apesar das dificuldades encontradas na integração das duas programações os resultados foram promissores.
Desenvolvimento de uma Antena Patch de Microfita de Banda Dupla para Aplicação em Roteador Wi-Fi
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 2023-06-22) Costa, Heitor Giatte da; Oliveira, Alexandre Maniçoba de
As antenas patch de microfita, estão presentes em inúmeras soluções wireless, por exemplo, smartphones, radares, sistemas de GPS, dispositivos IoT, entre outros. Por apresentar benefícios de portabilidade, baixo custo e fácil prototipação, a respectiva antena foi escolhida para aplicação em roteador Wi-Fi, de maneira a ampliar o alcance do sinal. A análise computacional do modelo numérico da antena H Patch foi realizada no simulador HFSS da empresa Ansys, utilizando o método dos elementos finitos. Posteriormente, dois protótipos foram produzidos com substratos FR4 e medidos com o analisador de rede vetorial R&S®ZNL6, da empresa Rohde & Schwarz. Com base nos resultados da análise computacional e os valores medidos, pode-se observar que a antena opera favoravelmente para aplicação em Wi-Fi, com os parâmetros S11 localizados abaixo de -10 dB nas bandas entre 2,4400 e 2,4950 GHz e entre 3,5470 e 3,6240 GHz, com ganho de 3,5 dB em 2,4600 GHz. Através da prova de conceito, foi possível concluir que a antena H Patch opera com maior eficiência, apresentando uma intensidade de sinal Wi-Fi superior ao modelo stock do roteador. Isto porque a potência captada pela antena H patch, no marco inicial (0 metros de distância), apontou uma diferença de 11 dB (equivalente a 1159%). E no marco final medido, a 40 metros de distância, a diferença foi de 13 dB (equivalente a 1900%).
Modelagem e controle de um conversor Boost utilizando ESP32
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023-12-06) Santos, Michel Platini Bilitardo dos; Agnoletto, Elian João
Os conversores CC, mais especiﬁcamente os conversoresboost, têm sido empregados em diversas aplicações relacionadas à energia renovável, por exemplo, na busca pela operação no ponto de máxima potência dos painéis fotovoltaicos e em sistemas de recarga de veículos elétricos. Entretanto, para que esses sistemas funcionem de maneira satisfatória, é necessária a utilização de estratégias de controle adequadas. Assim, diversos trabalhos da literatura vêm estudando diferentes técnicas de controle para cada tipo de aplicação desses conversores. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo realizar o projeto, análise e implementação de um sistema de controle clássico para um conversor CC-CC elevador de tensão (conversorboost). A modelagem matemática do conversor foi feita utilizando equações diferenciais e funções de transferência e, após validado o modelo, foram projetados os controladores de corrente e de tensão. O conversorboost e seu sistema de controle em cascata foram simulados em ambiente SIMULINK/MATLAB. Após o projeto e validação dos controladores, foram desenvolvidos o protótipo do conversor e sua placa de controle, a qual foi baseada na plataforma ESP32. Em seguida, foram realizados testes experimentais com intuito de validar a estrutura do conversor e o sistema de controle que foram desenvolvidos. A partir dos resultados de simulação e experimentais obtidos veriﬁcou-se que o sistema de controle projetado foi capaz de regular a tensão de saída do conversorboost mediante perturbações tanto na tensão de entrada quanto na resistência de carga do sistema.
Sistema de controle de posicionamento de painel fotovoltaico
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023-12-08) Silva, Bianca Dias da; D'Angelo, Giovanna Fernandes; Varella, Walter Augusto
Um rastreador solar tem como propósito otimizar a captação de energia proveniente dos raios solares e, a utilização desse tipo de mecanismo, pode promover o aumento da eficiência energética. Através da movimentação da estrutura, é possível posicionar o painel solar de forma que fique sempre em direção ao sol, para que os raios atinjam a placa de maneira perpendicular. Isto posto, este trabalho propõe o desenvolvimento de um seguidor solar com dois eixos móveis, controlados por um microcontrolador que, a partir da mudança de resistência dos sensores de luminosidade, movimenta a estrutura a fim de encontrar a melhor posição para que haja maior aproveitamento energético. Diante disso, para que seja feita a comparação e comprovação do aumento da eficiência na geração elétrica, será utilizado sensores de corrente e tensão para que seja quantificada a eficiência do sistema em movimento em comparação ao sistema estático.

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