https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/2917 2026-04-08T23:58:02Z https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/6772 Título: Desenvolvimento e avaliação de desempenho de um sistema de posicionamento automático de placas fotovoltaicas. Autor: Santos, Marcos Paulo Jerônimo dos Abstract: The growing demand for renewable energy has driven the development of more efficient and accessible technologies, highlighting photovoltaic energy as one of the main sources of clean energy. However, the efficiency of current solar panels is still insufficient to meet the high en- ergy demand, as it directly depends on the alignment of the solar panels relative to the sun. This research aims to develop a solar tracker prototype and evaluate solar tracking methods as strate- gies to increase the efficiency of photovoltaic panels. Through a comparative analysis, different approaches to automate the positioning of solar panels were explored, including single-axis and dual-axis tracking systems, with and without the use of PID controllers. For this purpose, a testing platform was developed to simulate the sun’s position throughout the day, allowing the prototype to accurately follow the path of the sunlight. Data were collected using a SCADA supervisory system, enabling a detailed and controlled analysis of the efficiency of the different tracking methods, highlighting the superiority of the dual-axis tracker. The results confirm that the use of PID controllers can provide significant gains in energy efficiency. Resumo: A crescente demanda por energia renovável tem impulsionado o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e acessíveis, destacando a energia fotovoltaica como uma das principais fontes de energia limpa. No entanto, a eficiência dos painéis solares atuais ainda não supre a elevada demanda energética, pois depende diretamente do alinhamento das placas solares em relação ao sol. Esta pesquisa tem como objetivo desenvolver um protótipo de rastreador solar e avaliar métodos de rastreamento solar como estratégias para aumentar a eficiência das placas fotovoltaicas. Por meio de uma análise comparativa, foram exploradas diferentes formas de automatizar o posicionamento dos painéis solares, incluindo sistemas de rastreamento em um e dois eixos, com e sem a utilização de controladores PID. Para isso, foi desenvolvida uma plataforma de testes capaz de simular o posicionamento do sol ao longo do dia, permitindo que o protótipo acompanhasse com precisão a trajetória da luz. Os dados foram coletados uti- lizando um sistema supervisório SCADA, possibilitando uma análise detalhada da eficiência dos diferentes métodos de rastreamento, evidenciando a superioridade do rastreador de dois eixos. Os resultados comprovam que a utilização de controladores PID pode proporcionar ganhos significativos na eficiência energética. 2024-03-05T00:00:00Z https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/6635 Título: Design e simulação de um acoplador planar reconfigurável para aplicação em sistemas de telecomunicações em micro-ondas Autor: Santos, Cleberson Andrade da Silva Abstract: The growing demand for advanced electronic devices for communication has driven the development of microwave technologies capable of operating in multiple frequency bands. Initially, wireless communication was limited by fixed transmissions and low-frequency bands, but technological innovation has enabled expansion to microwave frequencies, ranging from 3 GHz to 300 GHz. Among the critical components in this range, filters, duplexers, and hybrid couplers stand out, being essential for the management and distribution of electromagnetic power in communication systems. However, as technological demands have evolved, the need for multifunctional devices capable of operating in more than one frequency band has become crucial. Directional couplers, which traditionally have four ports and are used to couple a specific amount of electromagnetic power, are classic examples of couplers designed to divide power equitably among the ports and are known as hybrid couplers. A specific type of known coupler is the branch-line, widely applied in circuits such as amplifiers and balanced mixers. Innovation in this type of device has focused on the integration of artificial transmission lines (ATLs) to enable multiband operation of these couplers. ATLs are designed to simulate the behavior of conventional transmission lines in various frequency bands and are crucial for the development of devices with multiband operating capabilities. This work proposes the investigation and development of new techniques for the design of branch-line hybrid couplers, focusing on creating reconfigurable versions, as well as improving the relationship between operating frequencies and reducing the size of the devices. The approach aims to optimize the performance of couplers, meeting the growing demands of modern communication systems, providing more versatile and efficient solutions for microwave applications. The project will be carried out with the aid of electromagnetic simulation software, and the behavior of the switching elements will be modeled through equivalent circuits, allowing a detailed and accurate analysis of the device characteristics. Resumo: A crescente demanda por dispositivos eletrônicos avançados para comunicação tem impulsionado o desenvolvimento de tecnologias de micro-ondas capazes de operar em múltiplas bandas de frequência. Inicialmente, a comunicação sem fio era limitada por transmissões fixas e frequências de baixa gama, mas a inovação tecnológica permitiu a expansão para frequências de micro-ondas, abrangendo de 3 GHz a 300 GHz. Entre os componentes críticos nessa faixa, destacam-se filtros, duplexadores e acopladores híbridos, que são essenciais para a gestão e distribuição de potência eletromagnética em sistemas de comunicação. No entanto, à medida que as exigências tecnológicas evoluíram, a necessidade de dispositivos multifuncionais, capazes de operar em mais de uma faixa de frequência, tornouse crucial. Os acopladores direcionais que tradicionalmente possuem quatro portas e são utilizados para acoplar uma quantidade específica de potência eletromagnética, são exemplos clássicos de acopladores projetados para dividir a potência de forma equitativa entre as portas e são conhecidos como acopladores híbridos, como um tipo específico de acoplador conhecido que é o branch-line, em que é amplamente aplicado em circuitos como amplificadores e misturadores balanceados. A inovação neste tipo de dispositivo tem focado na integração de linhas de transmissão artificiais (LTAs) para possibilitar a operação multibanda desses acopladores. LTAs são projetadas para simular o comportamento de linhas de transmissão convencionais em várias faixas de frequência e são cruciais para o desenvolvimento de dispositivos com capacidades de operação em múltiplas bandas. Este trabalho propõe a investigação e desenvolvimento de novas técnicas para a concepção de acopladores híbridos do tipo branch-line, com foco na criação de versões reconfiguráveis, além de aprimorar a relação entre as frequências de operação e reduzir o tamanho dos dispositivos. A abordagem visa otimizar o desempenho dos acopladores, atendendo às crescentes demandas dos modernos sistemas de comunicação, fornecendo soluções mais versáteis e eficientes para aplicações em micro-ondas. O projeto será realizado com o auxílio de software de simulação eletromagnética, e o comportamento dos elementos chaveadores será modelado por meio de circuitos equivalentes, permitindo uma análise detalhada e precisa das características do dispositivo. 2024-10-10T00:00:00Z https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/6585 Título: Implementação de um sistema de projeção a laser para a melhoria da segurança, qualidade, produtividade e custos em uma indústria de pás eólicas Autor: Silva, Natasha Milena dos Santos da Abstract: The wind energy industry is getting more and more space in the Brazilian energy matrix. The wind turbine is the system used to generate electricity and it is composed of several components, among them, the wind blades, which are becoming increasingly larger to enable greater energy generation. The manufacturing processes of wind turbines are typically labor intensive and require the use of measuring tapes and templates to perform the marking required in the work procedure and assist the positioning of materials during the production process. However, the measuring tapes are susceptible to operational errors and a constant calibration routine is necessary; the templates, as they are normally a metallic structure, have the risk of accidents and all the positioning and removal of the template during the process requires a time of the process. Therefore, the work presents the step by step used for the implementation of a laser projection system in a wind blade industry aiming at improving efficiency and safety during the processes involving markings and material positioning, aiming the company have a competitive advantage in the market and improve the business key performance indicators. The methodology used to implement the system is detailed in this document and a comparison between the before and after processes are presented, in order to measure the gains obtained related to the number of steps involved in the process, number of people and time necessary to perfom the activity. As a result of this work, it was observed that the laser projection system appears as a good alternative to replace the use of measuring tapes and templates during the production process of wind blades, as they can reduce the number of steps during the process by up to 43%, which has direct impact in the cycle time reduction of approximately 30 % of the three main production processes of wind blades. Resumo: A indústria de energia eólica está ganhando cada vez mais espaço na matriz energética brasileira. O aerogerador é o sistema utilizado para gerar a energia elétrica e ele é composto por vários componentes, dentre eles, as pás eólicas, que estão se tornando cada vez maiores para viabilizar uma maior geração de energia. Os processos de manufatura de turbinas eólicas tipicamente são de mão de obra intensiva e exige o uso de trenas e gabaritos para realizar a marcação solicitadas no procedimento de trabalho e auxiliar o posicionamento dos materiais durante o processo produtivo. Porém, as trenas são suscetíveis a erros operacionais e é necessária uma rotina de calibração constante, já os gabaritos, por serem normalmente uma estrutura metálicas têm o risco de acidentes e todo o posicionamento e retirada do gabarito durante o processo exige um tempo do processo. Diante disso, o trabalho apresenta o desenvolvimento realizado para a implementação de um sistema de projeção a laser em uma indústria de pá eólica visando a melhoria da eficiência e segurança durante os processos que envolvam marcações e posicionamento de material, fazendo com que a empresa possua vantagem competitiva no mercado, melhorando os indicadores de desempenho da empresa. A metodologia utilizada para implementar o sistema é detalhada neste documento e uma comparação entre os processos antes e depois são apresentados, com fim de mensurar os ganhos obtidos relacionados a quantidade de etapas envolvidas no processo, quantidade de pessoas e tempo necessário para realizar a atividade. Como resultados deste trabalho, foi observado que o sistema de projeção a laser aparece como uma boa alternativa para substituir o uso de trenas e gabaritos durante o processo produtivo de pás eólicas, pois podem reduzir em até 43% o número de etapas durante o processo produtivo, impactando em uma redução de aproximadamente 30 % do tempo de ciclo dos três principais processos de produção de pás eólicas. 2022-12-06T00:00:00Z https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/6122 Título: Implementação em VHDL e análise comparativa da Transformada Discreta do Cosseno e a aproximação de Lengwehasatit-Ortega Autor: Silva, Leonardo Nogueira Lindolfo da Abstract: The high volume of images transmitted daily over the internet consumes a significant portion of bandwidth and processing capacity. To optimize compression and maintain quality, digital signal processing tools like the Discrete Cosine Transform (DCT) are utilized. The DCT is a mathematical operation that concentrates most of the signal's energy in low frequencies, making it highly useful in image compression algorithms. The calculation of the Discrete Cosine Transform is performed using matrix multiplication, where the elements of the transformation matrix are floating-point numbers. To simplify these calculations, various approximations for the Discrete Cosine Transform that use as many integers as possible in their transformation matrices can be found in the literature. Due to the recurrent matrix calculations in modern computational systems, especially for image processing and artificial intelligence, many systems feature ASICs (Application Specific Integrated Circuits) or parts of SoCs (System on Chip) dedicated to this task. In this work, several DCT approximations were evaluated in the context of image compression. The Lengwehasatit-Ortega approximation, which showed the best performance, along with the exact DCT, were implemented in VHDL and synthesized in FPGA. It was observed that, following the same design philosophy, the approximation consumed significantly fewer hardware resources, as expected. Resumo: O alto volume de imagens transmitidas diariamente pela internet consome grande parte da largura de banda e da capacidade de processamento. Para otimizar a compressão e manter a qualidade, são utilizadas ferramentas de processamento digital de sinais como a Transformada Discreta do Cosseno (DCT do inglês, Discrete Cosine Transform). A DCT é uma operação matemática que concentra a maior parte da energia do sinal em baixas frequências, sendo muito utilizada em algoritmos de compressão de imagens. O cálculo da Transformada Discreta do Cosseno é realizado utilizando multiplicação de matrizes, onde os elementos da matriz de transformação são números de ponto flutuante. Para simplificar esses cálculos, são encontradas na literatura diversas aproximações para a Transformada Discreta do Cosseno que utilizam o máximo possível de simplificações em suas matrizes de transformação. Devido à recorrência do cálculo de matrizes nos sistemas computacionais modernos especialmente para processamento de imagens e inteligência artificial, diversos sistemas apresentam ASICs (Application Specific Integrated Circuit) ou parte de SoCs (System on Chip) dedicados a essa tarefa. Nesse trabalho, foram avaliadas algumas das aproximações da DCT no contexto de compressão de imagens. A aproximação de Lengwehasatit- Ortega que apresentou o melhor desempenho, além da DCT exata foram implementadas em VHDL e sintetizadas em FPGA. Foi possível observar que seguindo a mesma filosofia de design a aproximação consumiu uma quantidade muito menor de recursos de hardware assim como era esperado. 2024-08-27T00:00:00Z