Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário da Fei, São Bernardo do Campo, 2014

Com a finalidade de minimizar erros de leitura, anotação manual e agilização da coleta de dados em campo para avaliação de aspersores, foi desenvolvido um sistema automático de aquisição de dados, utilizando um sensor capacitivo eletrônico construído por um conjunto mercúrio-vidro-cobre e uma placa conversora analógica/digital conectados a um microcomputador. A capacitância é variável em função da pressão da coluna de água fornecida por coletores construídos em forma de vasos comunicantes, conectado a uma ponte de wheatstone e alimentado por uma tensão de corrente alternada, fazendo com que o desbalanceamento da ponte gere uma tensão, que amplificada e retificada se torna um sinal elétrico de valores entre 0 e 10 volts - a tensão fornecida é enviada ao conversor, um circuito integrado ADS74A, tendo como saída valores entre 0 e 4095. O microcomputador também controla um multiplexador para acionamento de solenóides para abertura e fechamento dos vasos coletores, e gera um arruivo com as grandezas lidas. Em ensaios realizados representaram erros inferiores a 1%, o que se leva a poder afirmar que o sistema é confiável / not available

Com a finalidade de minimizar erros de leitura, anotação manual e agilização da coleta de dados em campo para avaliação de aspersores, foi desenvolvido um sistema automático de aquisição de dados, utilizando um sensor capacitivo eletrônico construído por um conjunto mercúrio-vidro-cobre e uma placa conversora analógica/digital conectados a um microcomputador. A capacitância é variável em função da pressão da coluna de água fornecida por coletores construídos em forma de vasos comunicantes, conectado a uma ponte de wheatstone e alimentado por uma tensão de corrente alternada, fazendo com que o desbalanceamento da ponte gere uma tensão, que amplificada e retificada se torna um sinal elétrico de valores entre 0 e 10 volts - a tensão fornecida é enviada ao conversor, um circuito integrado ADS74A, tendo como saída valores entre 0 e 4095. O microcomputador também controla um multiplexador para acionamento de solenóides para abertura e fechamento dos vasos coletores, e gera um arruivo com as grandezas lidas. Em ensaios realizados representaram erros inferiores a 1%, o que se leva a poder afirmar que o sistema é confiável / not available

A secagem para conservação de produtos agrícolas e alimentícios e feita geralmente com emprego de eletricidade ou combustível fóssil, que incrementa o custo do produto final. Dessa forma, faz-se necessário o desenvolvimento de sistemas que utilizam energia renovável, como a solar, de modo a reduzir custos sem prejuízo na qualidade do produto. Assim, um secador solar de convecção natural misto foi projetado e construído, bem como um sistema de aquisição de dados (SAD) utilizando telemetria, para monitorar temperatura e umidade relativa, ambas do ar, no interior do secador. Para o projeto do secador pesquisou-se na literatura diversos modelos já estudados, a m de reunir idéias para definição de um modelo particular. Apos construiu, um teste operacional foi realizado no secador, utilizando tomate cereja. O SAD foi construído em três partes: o transmissor com os sensores, protegido em caixa selada e afixado ao secador solar; o receptor, acoplado a um PC em local abrigado e cerda de 60 m distante do secador; e o software de aquisição de dados no PC. Os sensores foram fixados em três pontos diferentes do secador e protegidos com pedaços de tubo de PVC. O transmissor permite visualização instantânea de dados num LCD, gravação em cartão de memória SD e transmissão via RF para o receptor/PC. O software no PC e um aplicativo web, permitindo acesso externo e apresentando os dados em forma de gracos, tabela ou ilustração, alem de possuir um sistema de alerta via SMS para temperatura. Em testes de campo, o SAD apresentou bom funcionamento. Houve pouca perda de dados na transmissão, devido a veículos no caminho do sinal RF, e os sensores responderam corretamente as variações do ambiente. O secador apresentou boa resistência as intempéries, e o teste com tomate cereja mostrou que esta operacional. / Drying for preservation of agricultural and food products is usually done with the use of electricity or fossil fuel, increasing the cost of the nal product. Therefore, it is necessary to develop systems that use renewable energy such as solar, to reduce costs without impairing the quality of the product. Thus, a mixed-mode natural-circulation solarenergy dryer and a telemetry data acquisition system (DAS) to log air temperature and air relative humidity inside the dryer were designed and built. For the dryer design, in the literature several models already studied were investigated in order to gather ideas for dening a particular model. Once built, an operational test was conducted in the dryer, using cherry tomatoes. The DAS was built in three parts: the transmitter with the sensors, protected in a weather-resistant enclosure and xed in the solar dryer; the receiver, coupled to a PC in a sheltered place; and the PC software data acquisition. The sensors were put at three dierent points in the dryer and xed with PVC pipe pieces. The transmitter allows data instant viewing on an LCD, SD card logging and RF transmission to the receiver/PC. The PC software is a web application, allowing external access and presenting the data in graph, table or illustration, in addition to having an alert system to temperature by SMS. In eld tests, the DAS was worked well. There was little data loss in transmission due to vehicles in the RF signal path, and sensors correctly responded to the changing environment. The dryer had good weather resistance, and the test with cherry tomatoes showed that it is operational.

A secagem para conservação de produtos agrícolas e alimentícios e feita geralmente com emprego de eletricidade ou combustível fóssil, que incrementa o custo do produto final. Dessa forma, faz-se necessário o desenvolvimento de sistemas que utilizam energia renovável, como a solar, de modo a reduzir custos sem prejuízo na qualidade do produto. Assim, um secador solar de convecção natural misto foi projetado e construído, bem como um sistema de aquisição de dados (SAD) utilizando telemetria, para monitorar temperatura e umidade relativa, ambas do ar, no interior do secador. Para o projeto do secador pesquisou-se na literatura diversos modelos já estudados, a m de reunir idéias para definição de um modelo particular. Apos construiu, um teste operacional foi realizado no secador, utilizando tomate cereja. O SAD foi construído em três partes: o transmissor com os sensores, protegido em caixa selada e afixado ao secador solar; o receptor, acoplado a um PC em local abrigado e cerda de 60 m distante do secador; e o software de aquisição de dados no PC. Os sensores foram fixados em três pontos diferentes do secador e protegidos com pedaços de tubo de PVC. O transmissor permite visualização instantânea de dados num LCD, gravação em cartão de memória SD e transmissão via RF para o receptor/PC. O software no PC e um aplicativo web, permitindo acesso externo e apresentando os dados em forma de gracos, tabela ou ilustração, alem de possuir um sistema de alerta via SMS para temperatura. Em testes de campo, o SAD apresentou bom funcionamento. Houve pouca perda de dados na transmissão, devido a veículos no caminho do sinal RF, e os sensores responderam corretamente as variações do ambiente. O secador apresentou boa resistência as intempéries, e o teste com tomate cereja mostrou que esta operacional. / Drying for preservation of agricultural and food products is usually done with the use of electricity or fossil fuel, increasing the cost of the nal product. Therefore, it is necessary to develop systems that use renewable energy such as solar, to reduce costs without impairing the quality of the product. Thus, a mixed-mode natural-circulation solarenergy dryer and a telemetry data acquisition system (DAS) to log air temperature and air relative humidity inside the dryer were designed and built. For the dryer design, in the literature several models already studied were investigated in order to gather ideas for dening a particular model. Once built, an operational test was conducted in the dryer, using cherry tomatoes. The DAS was built in three parts: the transmitter with the sensors, protected in a weather-resistant enclosure and xed in the solar dryer; the receiver, coupled to a PC in a sheltered place; and the PC software data acquisition. The sensors were put at three dierent points in the dryer and xed with PVC pipe pieces. The transmitter allows data instant viewing on an LCD, SD card logging and RF transmission to the receiver/PC. The PC software is a web application, allowing external access and presenting the data in graph, table or illustration, in addition to having an alert system to temperature by SMS. In eld tests, the DAS was worked well. There was little data loss in transmission due to vehicles in the RF signal path, and sensors correctly responded to the changing environment. The dryer had good weather resistance, and the test with cherry tomatoes showed that it is operational.

Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2016-11-07T18:24:50Z No. of bitstreams: 1 RafaelVOM_DISSERT.pdf: 2328046 bytes, checksum: 008cce0c4d1315c642a16bc424c81b6c (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-01-24T14:29:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RafaelVOM_DISSERT.pdf: 2328046 bytes, checksum: 008cce0c4d1315c642a16bc424c81b6c (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-01-24T14:43:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RafaelVOM_DISSERT.pdf: 2328046 bytes, checksum: 008cce0c4d1315c642a16bc424c81b6c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-21T14:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RafaelVOM_DISSERT.pdf: 2328046 bytes, checksum: 008cce0c4d1315c642a16bc424c81b6c (MD5) Previous issue date: 2016-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of plant protection products is very important for most agricultural production systems, but it is clear that these products pose risks to the environment and human health. The application of technology should be planned and monitored in a responsible manner, in order to seek its improvement and to minimize the potential damage to the environment. Observing these facts, this study aims to develop a data acquisition system (DPS) low cost for obtaining and storage technology application-related data, as working pressure, Rotation Power Outlet, temperature and relative humidity, travel speed, besides obtaining the geographic coordinates and determine the area worked by the machine by means of GPS. The equipment is based on an Arduino Mega 2560 R3 board, which coordinates the sensors used and performs the manipulation of data, Furthermore SAD has a man-machine consists of an LCD display interface and pushbotton type of pressure switches and a memory card module to store the collected data. With SAD prototype ready tests were carried out with the sensors and the GPS module in the field. For the static test was conducted on GPS geodetic station located at 92426 IFRN Mossoró / RN, it was observed that the average of the coordinates obtained by the GPS module used has reached a distance of 0.6 m with respect to geodetic station. With the end of the work can be concluded that the SAD is developed a robust equipment, easy to handle and affordable for small and medium producers. The system features an intuitive man-machine interface, providing easy and quick access to all configuration parameters and features of the equipment / A utilização de produtos fitossanitários tem muita importância para grande parte dos sistemas de produção agrícolas, porém é evidente que esses produtos oferecem riscos ao ambiente e à saúde humana. A tecnologia de aplicação deve ser planejada e monitorada de maneira responsável, com o objetivo de buscar seu aprimoramento e assim minimizar o potencial de danos ao ambiente. Observando esses fatos, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver um Sistema de Aquisição de Dados (SAD) de baixo custo para obtenção e armazenamento de dados relacionados à tecnologia de aplicação, como pressão de trabalho, rotação da Tomada de Potência, temperatura e umidade relativa do ar, velocidade de deslocamento, além de obter as coordenadas geográficas e determinar a área trabalhada pela máquina por meio de GPS. O equipamento tem como base uma placa Arduino Mega 2560 R3, que coordena os sensores utilizados e realiza a manipulação dos dados obtidos, além disso o SAD possui uma interface homem-máquina composta por um display LCD e interruptores de pressão do tipo pushbotton e um módulo de cartão de memória para armazenar os dados coletados. Com o protótipo do SAD pronto foram realizados ensaios com os sensores e com o módulo de GPS em campo. Para o GPS o ensaio estático foi realizado na estação geodésica 92426 localizada no IFRN em Mossoró/RN, foi observado que a média das coordenadas obtidas pelo módulo GPS utilizado alcançou uma distância de 0,6 m com relação a estação geodésica. Com o fim do trabalho pode-se concluir que o SAD desenvolvido é um equipamento robusto, de fácil manipulação e com custo acessível para pequenos e médios produtores. O sistema apresenta uma interface homem-máquina bastante intuitiva, proporcionando um acesso fácil e rápido a todos os parâmetros de configuração e funcionalidades do equipamento / 2016-10-25

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This master thesis presents a data acquisition and monitoring system for photovoltaic solar generation plants. The energy produced by photovoltaic systems depends on several factors, such as: array settings, weather conditions, shading, failures, among others. Due to the influences of solar irradiance and temperature on power generation, it is difficult to evaluate the operation of PV systems. This paper proposes a method to detect periods in which the photovoltaic system is inappropriate behavior, that is, periods in which the energy production is lower than expected. A data acquisition system was developed for photovoltaic applications, with the following characteristics: cloud data storage, data acquisition rate of 1 second and possibility of communicating using different communication protocols and physical interfaces. To detect inappropriate behaviors in the PV system was proposed an algorithm that performs the comparison between the estimated power by a mathematical model and the power measured by the data acquisition system. If the difference between the measured power and the estimated power exceeds a predetermined constant, it appears that the photovoltaic system is inappropriate operation, that is, with energy production lower than expected. The method for detecting the type of problem detected if the system is operating under sunny or overcast sky conditions condition, and take different decisions depending on the condition. The methods developed in the master thesis were tested experimentally, and the results were satisfactory to detect the main inappropriate behavior of PV systems. / Esta dissertação apresenta um sistema de aquisição de dados e monitoramento para centrais de geração solar fotovoltaica. A energia produzida através de sistemas fotovoltaicos depende de diversos fatores, tais como: configurações do arranjo, condições meteorológicas, sombreamento, falhas, entre outros. Devido às influências da irradiância solar e da temperatura na geração de energia, é difícil a avaliação do funcionamento dos sistemas fotovoltaicos. Este trabalho propõe um método para detectar períodos no qual o sistema fotovoltaico possui comportamentos inadequados, ou seja, períodos em que a produção de energia está abaixo do esperado. Um sistema de aquisição de dados foi desenvolvido para aplicações fotovoltaicas, com as seguintes características: armazenamento de dados na nuvem, taxa de aquisição de dados de 1 segundo e possibilidade de comunicação através de diferentes protocolos de comunicação e interfaces físicas. Para detectar comportamentos inadequados no sistema fotovoltaico foi proposto um algoritmo responsável pela comparação entre a potência estimada por um modelo matemático e a potência medida pelo sistema de aquisição de dados. Caso a diferença entre a potência medida e a potência estimada seja superior a uma constante predeterminada, constata-se que o sistema fotovoltaico está com comportamento inadequado, ou seja, com produção de energia abaixo do esperado. O método para detecção do tipo do problema detecta se o sistema está operando sob condição de céu claro ou encoberto, e toma diferentes decisões dependendo desta condição. Os métodos desenvolvidos na dissertação foram testados experimentalmente, sendo que os resultados obtidos foram satisfatórios para a detectar os principais comportamentos inadequados dos sistemas fotovoltaicos.

Essa dissertação desenvolve e faz uso de uma técnica de medição com objetivo de obter dados experimentais envolvidos no ciclo de trabalho dos compressores herméticos alternativos, largamente utilizados nos sistemas de refrigeração. O trabalho mostra o comportamento das válvulas de admissão e descarga durante o funcionamento do compressor, as pressões no cilindro, na sucção, na descarga e também a variação de rotação do eixo durante um ciclo de compressão completo. Todas as características mensuradas estão referenciadas à posição angular do eixo do compressor, o que permitiu monitorar todos os eventos em função do seu deslocamento angular. Para o desenvolvimento desse trabalho foi necessário planejar um sistema de medição robusto, não vulnerável aos fatores ambientais, presentes dentro da carcaça do compressor. A limitação do espaço físico foi um fator de grande importância na escolha dos sensores, assim como a velocidade de resposta dos instrumentos, pois um ciclo de compressão tem período menor que 0,020 segundos. A coleta dos dados e a análise dos sinais foram realizadas com o auxilio de hardware apropriado e software especialmente desenvolvido. / In this dissertation it is developed and applied measurement methods to obtain experimental data of a hermetic compressor work cycle, widely used in the refrigeration systems. This work shows the suction and discharge valve behaviors, the pressure in the cylinder, as well as in the discharge and suction chambers, and also crankshaft rotation variation during a complete compression cycle. All the measurements are reference to crankshaft angular position of compressor which allows to verify the events as a function of the crankshaft angular displacement. For the development of this work it was necessary to plan a reliability measure system, not affected by environmental factors inside the housing of compressor. The inner space limitation was an important feature for choosing the sensors as well as their time response, since the period compression cycle is less than 0.020 seconds. The data acquisition and signal analysis were done with appropriate hardware and it was developed a specific software.

Essa dissertação desenvolve e faz uso de uma técnica de medição com objetivo de obter dados experimentais envolvidos no ciclo de trabalho dos compressores herméticos alternativos, largamente utilizados nos sistemas de refrigeração. O trabalho mostra o comportamento das válvulas de admissão e descarga durante o funcionamento do compressor, as pressões no cilindro, na sucção, na descarga e também a variação de rotação do eixo durante um ciclo de compressão completo. Todas as características mensuradas estão referenciadas à posição angular do eixo do compressor, o que permitiu monitorar todos os eventos em função do seu deslocamento angular. Para o desenvolvimento desse trabalho foi necessário planejar um sistema de medição robusto, não vulnerável aos fatores ambientais, presentes dentro da carcaça do compressor. A limitação do espaço físico foi um fator de grande importância na escolha dos sensores, assim como a velocidade de resposta dos instrumentos, pois um ciclo de compressão tem período menor que 0,020 segundos. A coleta dos dados e a análise dos sinais foram realizadas com o auxilio de hardware apropriado e software especialmente desenvolvido. / In this dissertation it is developed and applied measurement methods to obtain experimental data of a hermetic compressor work cycle, widely used in the refrigeration systems. This work shows the suction and discharge valve behaviors, the pressure in the cylinder, as well as in the discharge and suction chambers, and also crankshaft rotation variation during a complete compression cycle. All the measurements are reference to crankshaft angular position of compressor which allows to verify the events as a function of the crankshaft angular displacement. For the development of this work it was necessary to plan a reliability measure system, not affected by environmental factors inside the housing of compressor. The inner space limitation was an important feature for choosing the sensors as well as their time response, since the period compression cycle is less than 0.020 seconds. The data acquisition and signal analysis were done with appropriate hardware and it was developed a specific software.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-16T12:04:55Z No. of bitstreams: 1 alcindogandhibarretoalmeida.pdf: 12470862 bytes, checksum: 6af9613cce2cfd9264288cf2d6202d15 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-06-27T21:27:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alcindogandhibarretoalmeida.pdf: 12470862 bytes, checksum: 6af9613cce2cfd9264288cf2d6202d15 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-27T21:27:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alcindogandhibarretoalmeida.pdf: 12470862 bytes, checksum: 6af9613cce2cfd9264288cf2d6202d15 (MD5) Previous issue date: 2015-04-24 / A divergência entre o parque de iluminação pública em funcionamento e o cadastro informado pelos municípios às concessionárias de energia elétrica pode resultar numa das parcelas das chamadas perdas comerciais. O procedimento usual adotado para minimizar esse problema consiste no envio de uma equipe de técnicos a campo para a inspeção dos pontos de iluminação. Este trabalho propõe um sistema de identificação automático de lâmpadas de iluminação pública (IP), que permite às concessionárias de energia elétrica elaborar um mapa dos pontos de iluminação dos municípios, estimando o consumo e evitando perdas comerciais. Inicialmente, o trabalho aborda o cenário da iluminação pública no Brasil, incluindo as principais tecnologias usadas em IP e a transferência dos ativos de IP para os municípios. Em seguida, são descritos os principais conceitos radiométricos que caracterizam o sistema de IP. Posteriormente, é apresentada a placa de aquisição de dados construída. Essa placa contém um conjunto de nove sensores radiométricos, que medem a radiação eletromagnética proveniente das lâmpadas. Também são apresentados os projetos do firmware de controle da placa e o software de aquisição de dados. É desenvolvida uma metodologia de medição baseada em sensores de posicionamento para garantir a reprodutibilidade das medidas. Além de descrever todos esses itens, este trabalho apresenta uma estrutura de iluminação pública ajustável, que permitiu o estudo comparativo das técnicas empregadas, e uma metodologia de calibração das placas de aquisição de dados. Por fim, tem-se o sistema de classificação de dados radiométricos, que permite inferir qual lâmpada está sendo medida. É feita uma comparação de diversos tipos de classificadores. Os resultados experimentais obtidos demonstram o bom funcionamento do sistema em diversas condições de operação. / The misinformation between the actual public lighting equipment and those reported by municipalities to the electricity companies may result in a kind of loss mainly referred as commercial loss. The usual adopted procedure to minimize this problem is sending technician teams to the field to do a low effective inspection of the lighting points. This paper proposes an automatic identification system of street lighting lamps, which allows the electricity companies to draw up a map of the lighting points, estimating the consumption and avoiding commercial losses. Initially, the work addresses the scenario of public lighting in Brazil, including the main technologies used in street lighting and the transfer of the assets to municipalities. Then, the main radiometric concepts which characterize the street lighting systems are described. After data acquisition board built is presented. This board contains a set of 9 radiometric sensors which measure the electromagnetic radiation from the lamps. The projects of the firmware and the data acquisition software are also presented. A measurement methodology based on positioning sensors to ensure the reproducibility of the measurements is developed. In addition to describing all of these items, this paper presents an adjustable street lighting structure, which allowed the comparative study of the techniques employed, and a calibration method of data acquisition boards. Finally, the radiometric data classification system is shown, which allows us to infer which lamp is being measured. A comparison of various types of classifiers is made. The experimental results demonstrate the proper functioning of the system in various operating conditions.