O processo conhecido como filtragem consiste em aplicações onde se necessita mudar as amplitudes relativas das componentes em frequência de um sinal, ou eliminar por completo alguns desses componentes em frequência. Filtros
conformadores de frequência são Sistemas Lineares Invariantes no Tempo – LIT, que mudam a forma do espectro. Filtros seletivos em frequência são sistemas projetados para deixar passar algumas frequências essencialmente não distorcidas e que atenuam significativamente ou eliminam outras. Convenientemente a filtragem pode ser realizada com uso de sistemas LIT a uma resposta em frequência apropriadamente escolhida. As ferramentas ideais para examinar essa classe de aplicações é proporcionada com utilização de métodos no domínio da frequência (OPPENHEIM & WILLSKY, 2010).
O Processamento Digital de Sinais – PDS proporciona maior flexibilidade, desempenho em termos de atenuação e seletividade, maior estabilidade tendo baixo custo na produção de equipamentos em comparação a utilização de técnicas analógicas tradicionais. Estas aplicações com PDS resultam em avanços na filtragem digital. A teoria da transformada de Fourier discreta afirma que a convolução linear de duas sequências no domínio do tempo, é o mesmo que a multiplicação de duas sequências espectrais no domínio da frequência. A essência da filtragem está na multiplicação do espectro do sinal pela resposta ao impulso no domínio da frequência do filtro. Para um filtro ideal passa-baixa a parte da faixa de passagem do espectro do sinal é multiplicada por um, e a parte da faixa de rejeição do sinal por zero.
Apresentam características de aplicações, onde, os filtros digitais são mais eficientes em poder e tamanho comparado aos analógicos, são em aplicações de fase linear, atenuação na banda de rejeição muito alta e ondulação na faixa de passagem muito baixa. Outra importante característica é que a resposta do filtro é programável ou adaptável. Microprocessadores de sinal digital de uso geral são utilizados em uma ampla gama de aplicações podendo implementar sistemas complexos de filtros na faixa de áudio frequência. A taxa de desempenho de um filtro digital requer hardware projetado para executar a função do filtro pretendida, a frequências de amostragem desejadas (INTERSIL, 1999).
6 METODOLOGIA
Segundo Alciatore e Histand (2014), na concepção de um novo projeto baseado em microcontroladores, deve-se, seguir um método para seu desenvolvimento, obtendo as declarações do problema a ser resolvido a partir de um microcontrolador programado, para ser aplicado em um hardware embarcado. Para o desenvolvimento da placa de aquisição de acordo com o problema, primeiramente identificamos as funcionalidades desejadas para o dispositivo. O objetivo deste projeto é utilizar um microcontrolador PIC para desenvolvimento de uma placa de aquisição de dados para sensores de tensão e corrente.
Os requisitos do dispositivo incluem entradas A/D para realizar leitura dos sensores, pinos digitais que podem ser configurados como entrada ou saída digital para fins de controle, saídas analógicas utilizando conversores D/A e uma saída PWM para aplicações onde é necessário efetuar controle de variáveis. Na Figura 11 pode-se visualizar um diagrama de blocos funcional do projeto.
Figura 11 – Diagrama de Blocos Funcional do Hardware (Fonte: Autoria própria)
Em uma primeira etapa, os sensores serão testados em bancada. Um osciloscópio digital pode ser usado para fazer a aquisição dos sinais dos sensores.
Esses dados serão usados para obter as características de instrumentação, alcance, sensibilidade, resolução, etc. baseados nas especificações do projeto. A escolha dos
sensores e atuadores depende de vários fatores, dentre eles, custo, especificações do projeto, tempo de pesquisa. Estes sensores serão escolhidos de acordo com a aplicação ao monitoramento de sinais elétricos, como tensão e corrente.
Os testes experimentais serão realizados usando os equipamentos e componentes disponíveis no laboratório de ensino de engenharia elétrica.
Microcontroladores da microchip, em destaque o PIC16F887, gravador PICKIT 3, CI para realizar a conversão da comunicação serial para USB e periféricos diversos.
Para as simulações e programação serão utilizadas as ferramentas, CCS, LabVIEW e Proteus.
A escolha do microcontrolador apropriado para o projeto é baseada no número de entradas e saídas necessárias para desenvolvimento do projeto. Outra fator que influencia na escolha é saber antecipadamente a quantidade de memória programável necessária.
7 CRONOGRAMA
.
ATIVIDADES
MÊS
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO
Escolha do tema e do orientador Encontros com o
orientador Estudar as principais
referências bibliográficas Especificar o projeto
Projetar a comunicação Escolher sensores Determinar filtros e
algoritmo Projetar o condicionamento de
sinal
Projetar um protótipo Revisão e entrega
oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca
8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
ALCIATORE, D. G., & HISTAND, M. B. (2014). Introdução à Mecatrônica e aos Sistemas de Medições (4ª ed.). Porto Alegre: AMGH.
BOYLESTAD, R. L., & NASHELSKY, L. (2013). Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. São Paulo: Pearson.
FILHO, F. M. (2010). Desenvolvimento de Sistema de Controle e Aquisição Microcontrolado - Monografia, UFC, 76p. Fortaleza.
IBRAHIM, D. (2008). Advanced PIC Microcontroller Projects in C. Burlington:
Elsevier.
INTERSIL. (01 de Janeiro de 1999). An Introduction to Digital Filters. Acesso em 14
de Janeiro de 2017, disponível em Intersil:
http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/an96/an9603.pdf
KALE, A. V., BANKAR, S. A., & JAGTAP, S. R. (3-5 de Abril de 2014). Design of PIC Microcontroller-Based Data Acquisition Module with LabVIEW. International Conference on Communication and Signal Processing, pp. 858-861.
LARSEN, R. W. (2011). LabVIEW for Engineers. New Jersey: Pearson.
MICROCHIP. (07 de Abril de 2015). PIC16F882/883/884/886/887 Data Sheet.
Acesso em 01 de Dezembro de 2016, disponível em Microchip Technology Inc.: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41291D.pdf
OGATA, K. (2010). Engenharia de Controle Moderno (5ª ed.). São Paulo: Pearson.
OLIVEIRA, A. S., & ANDRADE, F. S. (2010). Sistemas Embarcados Hardware e Firmware na Prática (2ª ed.). São Paulo: Érica.
OPPENHEIM, A. V., & WILLSKY, A. S. (2010). Sinais e Sistemas (2ª ed.). São Paulo: Pearson Prentice Hall.
PARK, J., & MACKAY, S. (2003). Practical Data Acquisition for Instrumentation and Control Systems. Burlington: Elsevier.
PEREIRA, F. (2011). Microcontroladores PIC Programação em C (7ª ed.). São Paulo: Érica.