UFPA – Universidade Federal do ParáCAMTUC – Campus Universitário de Tucuruí

FAEEL – Faculdade de Engenharia Elétrica

CONTROLADOR ELETRONICO DE TAP UTILIZANDO A PLATAFORMA DE PROTOTIPAGEM ARDUINO

Autor: Alcenir Campelo GomesOrientador: Prof. Dr. Ivaldo Ohana

Tucuruí – PAMarço de 2016

OBJETIVO

• Controlar a comutação de tap’s do transformador através de reles. Reduzir a variações de tensão que chegam aos equipamentos domésticos.

• Analise geral de performance do protótipo.

Motivação

• A melhoria consistia em substituir o controle já existente de um comutador mecânico de tap’s que era realizado por circuito analógico antigo por um circuito novo com o controle baseado na plataforma de prototipagem Arduino.

REGULADOR COM COMUTADOR DE TAP ELETRÔNICO

• O tipo mais comum de regulador de tensão utilizado pelas concessionárias de distribuição de energia é constituído basicamente de um autotransformador monofásico que é imerso em óleo mineral isolante, tem vários terminais ou tap’s no secundário.• Regulador Tipo A. “F” é a fase, “FC” ponto comum e “C” carga.

REGULADOR COM COMUTADOR DE TAP ELETRÔNICO

• O regulador tipo B. “F” é a fase, “FC” ponto comum e “C” carga.

ARDUINO

• Arduino surge em 2015, na cidade de Ivre, na Itália, com a pretensão ensinar eletrônica e programação de computadores a seus alunos. O projeto foi iniado pelo professor Massimo Banzi discente do Interacttion Design Institute of Ivrea.• Arduino é um pequeno computador que o usuário pode programar da

forma que quiser para processar entradas e saídas entre o dispositivo e os componentes externos conectados a ele. O Arduino pode ser também chamado de plataforma de computação física ou embarcada, ou seja, um sistema que pode interagir com seu ambiente por meio de hardware e software.

ARDUINO• Arduino Uno é uma placa que dispõe do microcontrolador

ATmega328. Ele tem entradas e saídas digitais (das quais 6 podem ser usadas como saídas PWM), 6 entradas analógicas, clock de 16 MHz, conexão USB.

Arduino Uno e Arduino Uno SMDFonte: (WHEAT, 2011)

MODULO RELÉ• Para o projeto do Comutador de tap’s serão usados relés para fazer a

comutação entre os tap’s do transformador. Módulo Relé: 4 relés que operam com 5VDC, permite controlar cargas de 220V AC, corrente típica de operação: 15~20mA, LED indicador de status, pinagem: Normalmente Aberto, Normalmente Fechado e Comum.

Modulo ReléFonte: autor

MODELO PROPOSTO.

Diagrama do Modelo PropostoFonte: Autor

TRANSFORMADOR

Combinação para Elevar Tensão de Saída.Fonte: Autor

Combinação para Abaixar Tensão de SaídaFonte: Autor

CIRCUITOS DE AQUISIÇÃO DE SINAL

Esquema Acoplador Optico TIL111Fonte:Datasheet

SINAIS OBTIDOS

Leitura dos sinais aquisitados.Fonte: Autor

MONTAGEM DO PROTOTIPO

Circuito pronto para montagem.Fonte: Autor

 

• Circuito desenhado através do software Proteus ARES.

PROCESSO DE CORROSÃO DA PLACA

PLACA FINALIZADA

RESULTADOS

• Realizados testes de desempenho do modelo;• Faixa de regulação.Fica limitada pelo transformador.

• Tempo de resposta.Depende da velocidade de abertura e fechamento dos contatos dos reles.

Tempo de resposta do protótipo.Fonte: Autor

CUSTOSITEM QTD VALOR UNT. TOTAL

PLACA FENOLITE VIRGEM (FACE SIMPLES 20x20cm) 1 R$ 8,80 R$ 8,80

MÓDULO DE RELÉS 5V - 4 CANAIS 1 R$ 37,95 R$ 37,95

CONECTOR BARRA DE PINOS MACHO ( - 180 graus) 1 R$ 0,34 R$ 0,34

DIODO 1N4148 1 R$ 0,04 R$ 0,04

RESISTOR DE FILME DE CARBONO 10K - 1/4W 1 R$ 0,04 R$ 0,04

ARDUINO UNO COM ATMEGA328 (REV. 3) + CABO USB 1 R$ 55,00 R$ 55,00

OPTOACOPLADOR TIL111 2 R$1,40 R$2,80

REGULADOR DE TENSÃO L7805 1 R$1,40 R$1,40

SOQUETE TORNEADO 6 PINOS DIP 2 R$0,89 R$1,78

BARRA DE PINOS 40 VIAS 11,2MM 180 GRAUS 1 R$0,90 R$0,90

BORNE 2 POLOS - KF-301 2T 1 R$0,75 R$0,75

CAPACITOR ELETROLÍTICO 100UF / 16V 2 R$0,75 R$1,50

DIODO PONTE RETIFICADORA 2W10 1 R$0,65 R$0,65

RESISTOR DE FILME DE CARBONO 1K - 1/4W 1 R$ 0,04 R$ 0,04

RESISTOR DE FILME DE CARBONO 220K - 1/4W 4 R$ 0,04 R$ 0,16

TOTAL R$112,15

CONCLUSÕES

• MANTEM A TENSÃO DE SAÍDA.

• MODE DE PLACA ARDUINO EFICIENTE PARA A APLICAÇÃO.

• NECESSIDADE DE MANTER ALIMENTAÇÃO DO MICROCONTROLADOR ESTAVEL.

TRABALHOS FUTUROS

• Inserir circuito para verificação da tensão de saída, fechando a malha de controle do sistema, comparando o sinal de entrada e saída do sistema.• Melhoria na logica das comutações dos relés de acordo com seus

estados anteriores (logica fuzzy, maquinas de estados finitos, etc).

AgradecimentosEm primeiro lugar agradeço a Deus pela graça de poder chegar a este momento de alegria, alegria essa que certamente é bem maior para meus pais que sempre me apoiaram e deram o suporte necessário para que este momento fosse possível.Aos meu pais Alonso Cabral Gomes e Ernestina Campelo Gomes que não mediram esforços para que pudesse chegar até aqui, mesmo diante das dificuldades que é criar 6 filhos em dias que tudo fica mais caro e difícil.Aos meus irmãos Elenilda, Angela, Gabriel, Elenir e João Paulo pela paciência e pelas ajudas nos momentos de mais importância. Também agradecer aos meus irmãos caminhada muitas vezes mais que amigos, Debora, Maria Daiane, Jaqueline, Samara, Avelino, a Evelin Renata pela paciência e pela ajuda também nos testes com o trabalho, a Anastaciane que por muitas vezes foi para mim porto seguro e sempre me acompanhando nas horas difíceis. A todos do grupo de jovens JOEC e JOEP.Meus amigos de estagio Andrey e Leonardo que me ajudou de forma decisiva nesta reta final. A todos os colegas da turma de engenharia elétrica 2011. E ao Professor Doutor Ivaldo Ohana pela orientação na construção deste trabalho.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS• Instituto Acende Brasil. Edição nº14. Qualidade do fornecimento de energia elétrica: confiabilidade, conformidade e

presteza. Julho de 2014.• Agência Nacional de Energia Elétrica, PRODIST. Módulo 8 –Qualidade da Energia Elétrica, Brasil, 2012.• ITB, “Regulador de Tensão Monofásico RAV-2 Comando CRTL-1”, 2007.• IEEE Standard Requirements, Terminology, and Test Code for Step-Voltage Regulators, IEEEStd C57.15-2009

(Revision of IEEE Std C57.15-1999), 2009.• Regulador de tensão monofásio, disponivel em

<https://www.celg.com.br/arquivos/dadosTecnicos/normasTecnicas/NTC29.pdf> Acesso em 20 de dezembro 2015.• EVANS, B. (2011). Beginning Arduino Programming. Apress.• MCROBERTS, M. (2011). Arduino Básico.• O que é Arduino?. Disponível em: < https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction# > Acesso em 22 de Dezembro

2015.• WHEAT, D. (2011). Arduino Internals. Apress• Digital Pins With Interrupts. Disponível em < https://www.arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt > Acesso em 22

de Dezembro 2015.

• Fim.