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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA Av. João Naves de Ávila, 2121, Bloco 3N - Bairro Santa Mônica, Uberlândia-MG, CEP 38400-902 |
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Plano de Ensino
IDENTIFICAÇÃO
Componente Curricular: |
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Unidade Ofertante: |
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Código: |
Período/Série: |
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Carga Horária: |
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Obrigatória: |
Optativa: |
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Professor(A): |
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Observações: |
EMENTA
Introdução aos DSP e configuração de seus periféricos. Implementação de controladores PID, filtros digitais (IIR e FIR), estruturas PLL, algoritmos para cálculo de valor médio, eficaz, de pico, THD e decomposição harmônica de sinais. Desenvolvimento de interface gráfica do utilizador (GUI). Aplicações típicas em Eletrônica de Potência, Acionamentos de Máquinas Elétricas e Qualidade de Energia Elétrica.
JUSTIFICATIVA
(Explicitar a importância dos conteúdos a serem trabalhados e sua articulação com o Projeto Pedagógico do Curso – PPC.)
OBJETIVO
Objetivo Geral: |
Fornecer ao aluno fundamentos básicos sobre a utilização de DSPs (Digital Signal Processor) para implementação de algoritmos e estratégias de controle tradicionalmente utilizadas nas áreas de Eletrônica de Potência, Acionamento de Máquinas Elétricas e Qualidade de Energia Elétrica. |
Objetivos Específicos: |
Serão apresentados os principais periféricos dos DSPs e como configurá-los através do softwares específicos. |
PROGRAMA
1. Introdução ao DSP (Digital Signal Processor)
2. Visão Geral dos principais periféricos de um DSP
2.1. timers;
2.2. contadores;
2.3. conversor analógico-digital;
2.4. portas digitais de entrada e saída;
2.5. PWM (Pulse Width Modulation);
2.6. encoder;
2.7. capture;
2.8. módulo de comunicação serial;
3. Implementação de algoritmos
3.1. Conversão da transformada s para transformada z;
3.2. Implementação de controladores PID;
3.3. Implementação de filtros digitais (IIR e FIR);
3.4. Pré-cálculo, armazenamento e acesso de tabelas (Lookup Table);
3.5. Space vector PWM;
3.6. Transformada de Park e Clarke;
3.7. Transformada abc-dq0 e dq0-abc;
3.8. Cálculo do valor médio, eficaz e de pico de sinais;
3.9. Decomposição harmônica e cálculo de THD (Total Harmonic Distortion) de sinais;
4. Desenvolvimento de uma interface gráfica do utilizador (GUI)
5. Aplicações típicas do DSP
5.1. Eletrônica de Potência
5.2. Acionamento de Máquinas Elétricas
5.3. Qualidade de Energia Elétrica
METODOLOGIA
A disciplina será desenvolvida por meio de aulas teóricas expositivo-dialogadas presenciais e aulas práticas presenciais, com uma introdução expositivo-dialogada, seguida do desenvolvimento de uma prática com geração de resultados supervisionada pelo professor, conforme o cronograma apresentado abaixo. Além disso, materiais de apoio como vídeos, documentos e apresentações em pdf serão disponibilizados via Moodle/UFU, assim como os questionários que integralizam parte das atividade avaliativas.
As aulas presencias, descritas na tabela abaixo, as quais totalizam 60 horas-aula, serão desenvolvidas toda segunda-feira de 14:50 às 16:30 e toda quarta-feira de 8:50 às 10:30, em local a ser confirmado pelo setor de espaço físico antes do início do semestre. As tarefas de estudo do material disponibilizado, solução de dúvidas e elaboração dos questionários e códigos para ensaios serão desenvolvidas de forma extra-classe, totalizando 12 horas-aula, integralizando assim as 60 horas do curso.
Os questionários serão propostos via Moodle, em momento oportuno ao longo do curso, e as respectivas soluções devem ser postadas pelos discentes na plataforma até o último dia do período especificado na proposição da tarefa. Havendo qualquer problema para a execução da atividade, ou postagem desta, o discente deve fazer o registro do problema via email designado pelo professor ou via mensagens no Moodle.
Ordem | Data (Seg) | Ordem | Data (Qua) | Aula Teóricas e Práticas |
1 | 26/09/2022 | Teórica - Apresentação do curso, programa, avaliação e bibliografia | ||
1 | 28/09/2022 | Teórica - Introdução aos Microcontroladores: Arduino, MSP430, ESP32 e 28379 | ||
2 | 03/10/2022 | Teórica - Portas de Entrada/Saída, Timers e Interrupção de Hardware | ||
2 | 05/10/2022 | Prática - Controle liga/desliga via portas de E/S e sincronismo via timers e interrupção de hardware. | ||
3 | 10/10/2022 | Teórica - Timers, modulação PMW e captura de sinais | ||
4 | 17/10/2022 | Teórica - Protocolos de comunicação serial, sci e i2c, dispositivos periféricos seriais (LCD, sensores de temperatura e humidade) | ||
3 | 19/10/2022 | Teórica - Simulação do controle de potência de uma carga elétrica via PWM | ||
5 | 24/10/2022 | Teórica - Geração de sinais analógicos via PWM e Código para o controle de potência de uma carga elétrica via PWM | ||
4 | 26/10/2022 | Prática - Controle de potência de uma carga elétrica via PWM, interfaces com teclado e LCD | ||
6 | 31/10/2022 | Teórica -Conversores D/A embarcados e externos com comunicação serial | ||
7 | 07/11/2022 | Teórica - Conversores A/D, interface com a CPU, tipos de trigger, start-of-conversion, end-of-conversion e interrupção | ||
5 | 09/11/2022 | Prática - Geração de sinais analógicos via PWM e conversor D/A | ||
8 | 14/11/2022 | Teórica - Aquisição de dados, teorema da amostragem, taxa de amostragem, filtro anti-aliasing | ||
6 | 16/11/2022 | Teórica - Sensores de tensão e corrente efeito Hall e circuitos de condicionamento de sinais | ||
9 | 21/11/2022 | Teórica - Sensores de tensão de tensão de baixo custo utilizando amplificadores diferenciais | ||
7 | 23/11/2022 | Prática - Ensaios de calibração para a medição de tensão e corrente | ||
10 | 28/11/2022 | Teórica - Proposta PROVA 1 | ||
8 | 30/11/2022 | Prática -Apresentação de Resultados PROVA 1 | ||
11 | 05/12/2022 | Teórica - Funções lineares invariantes no tempo, discretização de funções, transformada Z | ||
9 | 07/12/2022 | Teórica - Filtros digitais FIR e IIR | ||
12 | 12/12/2022 | Teórica - Cálculo da potência instantânea e média, utilização de filtros para a obtenção do valor médio. Filtro de média móvel. | ||
10 | 14/12/2022 | Prática - Implementação de um sistema de aquisição para medição da potência elétrica de uma carga. | ||
19/12/2022 | Reposição de aula de sexta-feira - Não haverá aula | |||
11 | 21/12/2022 | Teórica - Aritmética de ponto-flutuante e ponto fixo. | ||
12 | 04/01/2023 | Teórica - Funções trigonométricas e lookup tables | ||
13 | 09/01/2023 | Teórica - Cálculo do valor eficaz, distorção harmônica e THD | ||
13 | 11/01/2023 | Prática - Implementação de códigos para o cálculo dos valores eficazes de tensão e corrente e THD | ||
14 | 16/01/2023 | Teórica - Controladores PID, P-RES | ||
14 | 18/01/2023 | Teórica - Cálculo das transformadas de Clarke e Park | ||
15 | 23/01/2023 | Teórica - Implementação de funções de controle, anti-windup, códigos em tempo real | ||
15 | 25/01/2023 | Prática - Aplicações de controle em malha fechada (PLL ou conversor cc-cc ou conversor cc-ca) | ||
16 | 30/01/2023 | Teórica - Proposta PROVA 2 | ||
16 | 01/02/2023 | Prática -Apresentação de Resultados PROVA2 | ||
17 | 02/02/2023 | (Quinta-feira=Reposição de quarta-feira) Avaliação de Recuperação - Toda a matéria | ||
17 | 06/02/2023 | Vista de da avaliação de recuperação |
AVALIAÇÃO
A avaliação da disciplina será realizada conforme descrito na tabela abaixo. As provas 1 e 2 serão presenciais, em duas aulas distribuídas em proposta e apresentação de resultados, e realizadas conforme o cronograma apresentado anteriormente. Os questionários serão atividades assíncronas, sendo propostos e realizados via Moodle. Os discentes devem ficar atentos aos prazos para a elaboração dos questionários, especificados em sua proposição. A avaliação de recuperação é uma prova presencial referente a todo o conteúdo do curso, sendo aplicável somente para os discentes com frequência igual e superior a 75% do curso, e com resultado apurado nas avaliações anteriores inferior a 60 pontos. A pontuação para cada tarefa é apresentada na tabela abaixo:
Ordem | Pontos | Atividade avaliativa |
1 | 35 | PROVA 1 |
2 | 35 | PROVA 2 |
3 | 15 | Questionário 1 (via Moodle) |
4 | 15 | Questionário 2 (via Moodle) |
100 | TOTAL | |
1 | 35 | Avaliação de Recuperação - substitui a menor nota entre a prova 1 ou 2 (somente discentes com nota <60 e frequência ≥75% ) |
BIBLIOGRAFIA
Básica
1. MARGUSH, Timothy S., Some Assembly Required - Assembly Language Programming with the AVR Microcontroller, CRC Press,ISBN: 978-1-4398-9700-3
2. WILLIAMS, Elliot, Make: AVR Programming, Maker Media, Inc., ISBN: 978-1-449-35578-4
3. SMITH, Steven W., The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing, California Technical Publishing, ISBN0-9660176-7-6.
4. FLOYD, Thomas L., Sistemas Digitais - Fundamentos e Aplicações - ISBN 8560031936 - Bookman - 9a Edição - 2007
5. WIDMER,Neal S.; TOCCI, Ronald J.; Sistemas Digitais - Princípios e Aplicações - ISBN 8576059223 - PRENTICE HALL - 11a Edição - 2011
Complementar
1. MENDONÇA, A.; ZELENOVSKY, R. Eletrônica Digital: Curso Prático e Exercícios. Rio de Janeiro: MZ Ed., 2004.
2. SHIBATA, W. M. Eletrônica Digital: Teoria e Experiência. São Paulo: Érica, 1989.
3. TAUB, H. Circuitos Digitais e Microprocessadores. São Paulo: McGraw-Hill, 1984.
4. TAUB, H. Digital Integrated Electronics. Tokyo: McGraw-Hill Kozakusha, 1977.
5. SEDRA, A. S.; SMITH, K.C. Microeletrônica. São Paulo: Makron Books, 1995.
APROVAÇÃO
Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______
Coordenação do Curso de Graduação: _________________________
Documento assinado eletronicamente por Ernane Antonio Alves Coelho, Professor(a) do Magistério Superior, em 09/11/2022, às 16:08, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015. |
A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 4059540 e o código CRC D4640EC5. |
Referência: Processo nº 23117.058216/2022-76 | SEI nº 4059540 |