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SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS DE UM
SISTEMA FOTOVOLTAICO COM INTERFACE EM
MATLAB
1Amanda
2Otacílio
T. S. Monteiro, Maxwell de M. Costa, Ronnyel C. C. Silva;
da Mota Almeida
1Alunos; 2Orientador – Departamento de Engenharia Elétrica - UFPI
Objetivos
Resultados e Discussões
1.Realizar comunicação USB entre o MATLAB e
o PIC18F4550;
2.Criar uma interface amigável que facilite a
monitoração das principais variáveis de um
sistema fotovoltaico;
3.Plotagem e análise de curvas das variáveis
medidas.
O sistema de aquisição de dados completo
está resumido no diagrama de blocos na Figura
1, abaixo:
Comunicação USB
Interface Gráfica
SANUSB
MATLAB
Introdução
A crise energética que o Brasil vive neste
momento se deve a falta de planejamento na
diversificação da matriz energética, que
depende muito da produção de energia através
de hidrelétricas, porém, estas são afetadas pela
sazonalidade. Aproximadamente 60% da matriz
energética brasileira é devido as hidrelétricas e
20% as termoelétricas, e menos de 1% provém
de sistemas fotovoltaicos. No ano de 2015,
entrou efetivamente em vigor a bandeira
tarifaria, com isso houve um aumento
considerável no custo médio por kWh. Portanto,
torna-se cada vez mais viável a implantação de
sistemas fotovoltaicos para complementação da
matriz energética brasileira.
Países como: Alemanha, França, Estados
Unidos, Japão, China, etc. possuem grandes
investimentos em sistemas fotovoltaicos. O
Brasil possui vasta extensão territorial e maior
nível de insolação que os países citados, no
entanto seu investimento em fontes de energia
alternativa como solar e eólica é extremamente
baixo.
Metodologia
Neste trabalho foi desenvolvido um sistema de
aquisição de dados para monitoramento dos
parâmetros de tensão, corrente, temperatura de
uma placa solar. O sistema é composto pela
placa de desenvolvimento SANUSB e pela
interface no MATLAB que apresenta as curvas
dos parâmetros monitorados. A comunicação
entre a placa de aquisição e o computador que
possui a interface de monitoramento é feita
através da emulação de uma porta serial na
SANUSB que é utilizada pelo MATLAB para
transmissão e recepção de dados.
A SANUSB é uma placa de desenvolvimento
composta, basicamente, pelo PIC18f4550 ou
PIC18f2550, conector USB tipo B, um led,
cristal de 20Mhz um botão de reset, regulador
de tensão, resistores e capacitores. A SANUSB
é acompanhada por um software que permite a
gravação do microcontrolador via USB,
bastando gravar somente uma vez o firmware
gerenciador (bootloader).
O sistema apresenta duas funcionalidades
básicas: apresenta os dados colhidos em tempo
real em forma de gráficos; e armazena os dados
para posterior plotagem e análise.
Sistema
Fotovoltaico
Condicionamento de
Sinais
Figura 4– Gráfico Tensão vs Tempo obtido
Figura 1– Diagrama do Sistema de Aquisição.
Através da interface gráfica o usuário pode
monitorar, em tempo real, as variáveis de
interesse do sistema, que são: tensão gerada
pelo sistema, corrente absorvida pela carga,
radiação solar e temperatura ambiente. Esta
interface gráfica foi elaborada no Matlab,
pela Graphical User Interface (GUI). A interface
está apresentada na Figura 2.
O sistema de aquisição de dados e a placa solar
em estudo encontram se representados na
Figura 5, abaixo:
Figura 5 – Sistema de aquisição de dados e placa solar
Conclusão
Figura 2 – Interface Gráfica MATLAB do sistema de aquisição.
A placa de desenvolvimento SANUSB executa
um firmware que aguarda instruções vindas da
interface de usuário e executa a função
solicitada: leitura dos níveis de tensão dos
canais do conversor analógico-digital (A/D).
Para que o sinais de tensão entregue ao
conversor A/D estejam de acordo com os níveis
permitidos
para
leitura
na
placa
de
desenvolvimento, é necessário filtrá-los e
amplificá-los de acordo com a necessidade,
utilizou-se em primeiro momento apenas um
divisor de tensão com resistores para a leitura
da tensão da placa.
Até o momento foram obtidos apenas os
gráficos de tensão e temperatura em tempo real.
Os quais estão representados nas Figuras 3 e 4
a seguir:
O sistema se mostrou bastante útil na
aquisição dos dados da placa solar, uma vez
que, permitiu a plotagem em tempo real das
variáveis de tensão e temperatura por meio do
Matlab. Apesar disso, existem muitas melhorias
a serem realizadas, como por exemplo, a
implementação do banco de dados e
melhoramento do condicionamento dos sinais
dos
sensores.
Tais
melhorias
serão
implementadas futuramente e permitirão a
aplicação do sistema em condições reais de
funcionamento.
Referências
[1] GRUPO SANUSB. Ferramenta SanUSB.
Disponínel
em:
<http://br.groups.yahoo.com/group/gruposanusb
> acessado em 16 Out 2015.
[2] COSTA FILHO, F. L. M. Desenvolvimento
de controle e aquisição microcontrolado.
Monografia DEE-UFC. 2010. Monografia
(Graduação) – Universidade Federal do Ceará,
Fortaleza, 2010.
APOIO
Figura 3– Gráfico Temperatura vs Tempo obtido