62ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

SISTEMA DE MAPEAMENTO DA INTENSIDADE LUMINOSA UTILIZANDO PLANTA ROBÓTICA

Roberto Kauê Cavalcante Magalhães 1 Alessandra Helena Kimura Palmeira 1 Bruno Avelino Vasconcelos 1 Agesandro Caetano Corrêa 2

1. Depto.de Eletroeletrônica - Engenharia de Controle e Automação - GERADEA / IFPA 2. Prof. Msc./Orientador - Depto. de Eletrônica - GEQUESE / IFPA

INTRODUÇÃO:

O desenvolvimento da robótica vem crescendo no Brasil bem como sua aplicabilidade, focando nisso e analisando a região norte do Brasil, percebe-se que o uso da robótica pode e deve, também, ser aplicado à aquisição de dados de modo a favorecer as potencialidades de cada região. No caso do estado do Pará o ensino está mais focado no controle de processos, na geração e na eficiência energética/qualidade de energia, então foi proposta uma aplicação voltada a eficientização da geração fotovoltaica e ao incentivo a robótica educacional. Para este tipo de aplicação já existem diversos estudos, principalmente utilizando rastreamento ativo, com vários sensores acoplados diretamente aos painéis fotovoltaicos realizando movimento dinâmico do mesmo, com um ou dois graus de liberdade, dependendo da situação e da aplicação, sendo estes controlados por circuito eletrônico. Tendo em vista estas informações foi desenvolvido um sistema que mapeia e analisa os dados de iluminação da abóboda celeste, de forma desacoplada aos painéis, de modo que através de rede de comunicação sem fio possa controlar o posicionamento de um ou mais painéis solares a distância, podendo vir a ser uma alternativa para redução da quantidade de componentes de projeto, além de proporcionar gerenciamento remoto.

METODOLOGIA:

Este trabalho foi desenvolvido em três partes: pesquisa e analise de artigos, livros e revistas publicadas; definição da estrutura física e simulação; e por fim a montagem do protótipo. Este último é composto por um modulo de controle que é responsável pela aquisição dos dados, e outros dois módulos que representam os painéis solares e conseqüentemente seus movimentos orientados. A parte física do modulo de aquisição corresponde a uma planta robótica constituída pelo kit Mindstorms NXT 2.0®, onde foram utilizados sensores de iluminação e de toque, juntamente com dois servo motores e o módulo de controle (brick) com capacidade de conexão USB e Bluetooth (Classe 2). No caso dos outro dois módulos, a estrutura é parecida, porém sem o sensor de iluminação. Para a detecção da melhor radiação existente, foi utilizado o sensor de iluminação junto com um filtro, evitando assim a saturação. Estes são apoiados em um braço verticalmente articulado, realizando movimento tipo elevação sobre azimute pelos dois servos, possibilitando mapear toda a abóboda celeste, realizando a captação dos dados de iluminação, de forma discreta. Antes da montagem foi feita simulação do mesmo através do Microsoft Robotics Developer Studio® para validação do modelo proposto.

RESULTADOS:

O sistema foi capaz de reunir os dados de intensidade luminosa de toda abóboda celeste em uma matriz, obtendo a localização da melhor taxa de iluminação solar. A planta atendeu as necessidades de movimentação em dez graus (ajuste grosso) e ao encontrar o ponto de maior intensidade, realiza o ajuste fino máximo de cinco graus, com precisão de um grau. Para obter essa angulação, utilizou-se sistema de engrenagens redutor, no braço, para minimizar o erro, pois apesar dos servos terem boa precisão, ao operar em pequenas angulações o erro chegou a 1,25% em relação à simulação. A transmissão de dados entre o modulo de aquisição e os outros, ocorreu de forma satisfatória, apesar das limitações em relação ao alcance do sinal (dez metros), pois foi implementada uma malha de comunicação entre eles que possibilitou aumentar o alcance sem utilizar um repetidor. Outra aplicação interessante está relacionada à movimentação de antenas para o recebimento de sinais quando o receptor ou emissor está em movimento, o que não mudaria substancialmente a programação, pois a planta já trabalha em torno de um ponto máximo e a mudança mais significativa estaria no sensor. No aspecto econômico, soluções eletrônicas mostram uma boa relação custo benefício em comparação aos padrões de rastreamento passivo.

CONCLUSÃO:

Este trabalho mostrou um sistema de mapeamento de intensidade luminosa utilizando planta robótica, o qual realizou o que foi inicialmente proposto, conforme os resultados obtidos. Conclui-se então que o sistema como um todo se comportou de maneira semelhante ao aplicado em simulação, apesar de alguns erros que a ultima não mostra, e abre novas possibilidades de estudo, tendo como base robótica a aquisição de dados. O objetivo do projeto foi alcançado com êxito ao unir a robótica educacional a fontes alternativas de energia, e principalmente proporcionar desenvolvimento acadêmico, em temas tão distintos. Este é o trabalho inicial do GERADEA - Grupo de estudos em robótica aplicada e desenvolvimento em energias alternativas, que realiza suas atividades em prol da disseminação da robótica educacional no Pará, no laboratório de pesquisa do GEQUESE - Grupos de estudos da qualidade da energia em sistemas elétricos.

Instituição de Fomento: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará - IFPA

Palavras-chave: Robótica educacional, Energia solar, Rastreamento.