UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
Faculdade de Engenharia Elétrica

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Timbre

Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

Componente Curricular:

Processamento Digital de Sinais Aplicado a Sistemas Elétricos de Potência

Unidade Ofertante:

Faculdade de Engenharia Elétrica

Código:

FEELT31835

Período/Série:

8

Turma:

 

Carga Horária:

Natureza:

Teórica:

45

Prática:

15

Total:

60

Obrigatória:

(X)

Optativa:

( )

Professor(A):

Ernane Antônio Alves Coelho

Ano/Semestre:

2022-1

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.
Portanto, ao final do curso o estudante deverá ser capaz de:
1. Identificar os principais periféricos dos DSPs e realizar sua configuração;
2. Implementar algoritmos e estratégias de controle tradicionalmente utilizadas nas áreas de Eletrônica de Potência, Acionamento de Máquinas Elétricas e Qualidade de Energia Elétrica (Controladores PID, filtros digitais, PLL (phase lock-lopp), transformadas de Clarke e Park, cálculo do valor médio, eficaz, de pico, THD (Total Harmonic Distortion) e decomposição harmônica de sinais etc);
3. Implementar uma interface gráfica do utilizador (GUI).

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: _________________________

 


logotipo

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.


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Referência: Processo nº 23117.058216/2022-76 SEI nº 4059540