ATC - Especificação preliminar do dispositivo - Início do projeto temático
Nessa tarefa, cada grupo de alunos deve elaborar uma especificação preliminar para um dispositivo que será projetado ao longo do semestre. O dispositivo deve realizar alguma tarefa de automação, proteção ou controle de sistemas elétricos, apresentando os seguintes requisitos mínimos:
- Uma entrada digital.
- Uma saída digital.
- Uma entrada analógica de tensão ou corrente elétrica.
- Recursos de interface humano-máquina, como um LED de sinalização, um display de LCD, um botão, rotary switch, etc.
- Recursos de comunicação através de uma interface Ethernet (padrão Fast Ethernet 802.1X) ou serial (padrão EIA RS-232, EIA RS-485 ou Bluetooth).
- Uma fonte de alimentação interna ou externa CA/CC ou CC/CC.
- Utilizar um microcontrolador, microprocessador, processador digital de sinais ou lógica sintetizável, de arquitetura moderna.
Esse dispositivo será desenhado e desenvolvido ao longo do semestre para desempenhar alguma funcionalidade estipulada pelo grupo de alunos. Podem ser desenvolvidos medidores de grandezas elétricas, registradores de perturbações, controladores para conversores eletrônicos, relés de proteção, controladores programáveis, dispositivos eletrônicos inteligentes, sensores, transdutores e reguladores.
Os alunos devem entregar uma especificação preliminar de seu dispositivo na forma de uma documentação de projeto. Um exemplo ou modelo de documentação será fornecido pela disciplina. Essa documentação será incrementada nas tarefas subsequentes propostas no curso. Esse documento também poderá ser alterado a qualquer momento pelo grupo, para corrigir ou adequar o projeto, conforme comentários e sugestões que venham a surgir durante o curso.
Restrições e cuidados
O dispositivo a ser projetado precisa atender aos seguintes limites operacionais:
- Tensão máxima admissível em entradas analógicas ou digitais: até 230,0 [V] AC ou 125,0 [V] DC.
- Frequência máxima dos sinais de corrente alternada, até 1500,0 [Hz].
- Corrente máxima admissível em entradas analógicas: até 10,0 [A] em regime.
- Corrente máxima admissível em entradas digitais: até 0,05 [A] em regime.
- Corrente máxima admissível em saídas digitais: até 5,0 [A] em regime.
- Máxima potência consumida por todo o equipamento, até 50,0 [W].
Alguns cuidados devem ser tomados na elaboração do projeto:
- O dispositivo deve ter algum nível de isolação galvânica em todas as entradas e saídas analógicas e digitais.
- A fonte de alimentação também deve estar isolada da rede de alimentação.
- Se for necessário o manejo de cargas de maior potência, deve-se fazer uso de contatores acionados pelas saídas digitais do equipamento.
- O dispositivo deve apresentar grau de proteção (IEC 60529) IP 51.
- Outras observações e recomendações serão fornecidas em etapas posteriores do trabalho.
Elementos de texto que devem integrar o documento
O documento que será apresentado nessa atividade é uma versão preliminar do documento que será entregue ao final do curso. Nessa atividade (ATC) é necessária a apresentação dos seguintes elementos de texto já estruturados (montados em um único documento e razoavelmente formatados e preenchidos, se possível):
- Capa - nome da escola, nome do departamento, nome do grupo, título do projeto, local e ano.
- Contra capa - nome completo dos componentes do grupo, com respectivos N° USP.
- Resumo - resumo do equipamento e suas funcionalidades básicas.
- Índice - com até três níveis, com numeração das páginas.
- Introdução - apresentar argumentos a respeito da aplicação, justificativas de sua importância, cenários de utilização e requisitos básicos para uso do equipamento.
- Objetivos e funcionalidades - apresentar os objetivos e funcionalidades que o equipamento irá prover.
- Especificação - apresentar número e quantidade de entradas e saídas, analógicas e digitais, valores nominais, valores máximos de grandezas aplicadas ao equipamento, precisão das medições, bandas, resposta em frequência de entradas e saídas, recursos de comunicação, recursos de interface humano-máquina, capacidade de memória, capacidade de processamento. Deve apresentar um desenho ou diagrama de blocos do equipamento. O desenho mecânico (chassi, painel, caixa de montagem do equipamento) não é mandatório, mas serão valorizadas especificações de tamanho, peso, potência consumida e quaisquer perspectivas de design para o dispositivo.
- Exemplo de aplicação - exemplo de aplicação prática, incluindo o local ou rede de aplicação ideal, o modo ou a forma de instalação do equipamento em um instalação elétrica industrial, comercial ou residencial. Pode vir acompanhado de desenhos, croquis e esquema de conexão de suas entradas, saídas e de sua alimentação. Deve descrever brevemente o modo de funcionamento do equipamento (como sua funcionalidade é desempenhada).
- Projeto detalhado - capítulo que irá descrever o projeto de cada parte integrante do equipamento, e que será complementado ao longo do semestre. Os subcapítulos que constarão desse capítulo são: projeto das entradas digitais, projeto das saídas digitais, projeto das entradas analógicas, projeto de saídas analógicas (se houver), projeto dos algoritmos de processamento digital de sinais (filtragem digital) e o projeto do algoritmo básico de funcionamento do dispositivo. Cada subcapítulo pode conter esquemas elétricos, listas de componentes, resultados de simulações realizadas em softwares de engenharia, etc.
- Resultados esperados - capítulo que deve demonstrar, através de simulações ou ensaios, o funcionamento do algoritmo do equipamento.
- Anexos - datasheets de componentes, manuais de outros dispositivos e fabricantes.
- Apêndices - esquemas elétricos, códigos fonte elaborados em C, Python, Matlab, etc.
- Bibliografias - normas e bibliografias utilizadas no desenvolvimento do documento.
Elementos de texto que serão avaliados nessa atividade
Os capítulos de introdução, objetivos e funcionalidades devem ser entregues completos até a data limite. O capítulo de especificação pode conter uma versão preliminar das especificações do dispositivo.Essas informações são importantes para que o professor possa balizar se o tema do grupo é tangível e está dentro das restrições técnicas apresentadas, além de permitir sugestões e contribuições para seu desenvolvimento.
O documento da tarefa deve ser submetido até o prazo estipulado no site do eDisciplinas do curso.