PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UM INSTRUMENTO DE MEDIDA ELÉTRICA MULTIFUNÇÃO DE BAIXO CUSTO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROJETO DE GRADUAÇÃO

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THIAGO GARCIA BIACIO

PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UM INSTRUMENTO DE MEDIDA ELÉTRICA MULTIFUNÇÃO DE BAIXO CUSTO

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PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UM INSTRUMENTO DE MEDIDA ELÉTRICA MULTIFUNÇÃO DE BAIXO CUSTO

Parte manuscrita do Projeto de Graduação do aluno Thiago Garcia Biacio apresentada ao Departamento de Engenharia Elétrica do Centro Tecnológico da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Elétrica.

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Prof. Dr. Walbermark Marques dos Santos Orientador

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Prof. M.e Vinicius Secchin de Melo Banca

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Prof. Dra. Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas Banca

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Thiago Garcia Biacio Aluno

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AGRADECIMENTOS

Primeiramente gostaria de agradecer a Deus por tudo que fez e que faz na minha vida. Agradeço também à minha família por me proporcionar chegar até aqui. À minha namorada, que por diversas vezes me ajudou a suportar todos os obstáculos da vida, obrigado por tanto. Essa conquista é de todos nós.

Ao meu orientador Walbermark Marques dos Santos por todo apoio e orientação dados, ao meu coordenador e a todos os demais professores, técnicos e funcionários do departamento de Engenharia Elétrica que me ajudaram em cada uma etapa do curso.

De mesma importância os meus amigos e companheiros de curso, que tornaram essa caminhada cheia de bons momentos dos quais me recordarei com carinho sempre, e, como dizem, um bom engenheiro sempre trabalha com uma boa equipe.

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RESUMO

Este trabalho teve como objetivo o projeto de um instrumento de medição elétrica de baixo custo utilizando Arduino Uno como controle e processamento das informações. Foi desenvolvido um instrumento capaz de aferir o campo magnético, a tensão e a indicação da sequência de fases, dependendo do que foi selecionado pelo usuário por meio de um botão de seleção.

Para a execução de cada medidor, um circuito foi desenvolvido. Este documento detalhara cada etapa da construção deste instrumento, partindo das simulações até a validação experimental de cada circuito.

Palavras-chave: Indicador de sequência de fases, voltímetro, sensor hall, Arduino

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ABSTRACT

This work aimed at the design of a low cost electrical measuring instrument using Arduino Uno as control and information processing. It was developed an instrument capable of measuring the magnetic field, voltage and phase sequence indication depending on what was selected by the user through a selection button.

For the execution of each measurer, a circuit was developed. This document will detail each stage of the construction of this instrument, starting from the simulations until the experimental validation of each circuit.

Keywords: Phase sequence indicator, voltímeter, sensor hall, Arduino

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Medidor de campo magnético digital        14

Figura 2 - Medidor de campo magnético com transdutor        14

Figura 3 - Voltímetro Digital        15

Figura 4 - Voltímetro Analógico        15

Figura 5 - Diferentes modelos de fasímetros        16

Figura 6 - Fluxograma do projeto        17

Figura 7 - Diagrama de blocos funcional        19

Figura 8 - Símbolo do diodo Zener e seu aspecto físico        22

Figura 9 - Aplicação típica do diodo zener        22

Figura 10 – Diagrama interno, pinagem e aspecto físico  de  um  optoacoplador  comum        23

Figura 11 - Efeito hall clássico        24

Figura 12 - Pinos do ATMEGA328p        25

Figura 13 – Uma modelo de filtro passa-baixas de primeira ordem        27

Figura 14 - Resposta em frequência de um filtro passa baixas        28

Figura 15 - Imagem do modelo de LCD Utilizado - HD44789        28

Figura 16 - Esquemático de um circuito identificador de fases (fasímetro)        31

Figura 17 – Primeira etapa do esquemático do circuito do fasímetro        32

Figura 18 - Formas de onda da tensão na base dos diodos        33

Figura 19 - Segunda etapa do esquemático do circuito do fasímetro        34

Figura 20 - Forma de onda da tensão nos transistores Q1 e Q2 e nas entradas D e Clock do flip-flop        34

Figura 21 - Terceira etapa do esquemático do circuito do fasímetro        35

Figura 22 - Esquemático de um Voltímetro para utilização em microcontrolador        36

Figura 23 - Esquemático de aplicação típica com filtro do sensor DRV5053        37

Figura 24 – Curva de sensibilidade negativa do DRV5053        38

Figura 25 –Curva de sensibilidade positiva do DRV5053        39

Figura 26 - Prototipagem do circuito do fasímetro        40

Figura 27 - Protótipo comprado do circuito do Voltímetro        40

Figura 28 - Prototipagem do circuito do medidor de campo magnético        40

Figura 29 – Vista superior da PCB do fasímetro e do voltímetro        41