Centro de Profissionalização e Educação Técnica
SISTEMA DE ILUMINAÇÃO DE LED VIA BATERIA
Orientador: Adriana Morais
Coorientador: Marcia Cristiane Oliveira
Resumo
O objetivo é de desenvolver um conversor CC/CC capaz de gerenciar a luminosidade de um LED de 10 W, desta forma, detalha-se os instrumentos e métodos necessários para a sua construção. Os conversores CC/CC são dispositivos capazes de reduzir ou de ampliar a tensão de alimentação, com o intuito de fornecer a tensão adequada para a carga. Controlando o ciclo de trabalho desse conversor, é possível coordenar o fornecimento de energia baseado em variáveis externas, como a claridade do ambiente no qual se localiza o LED. Portanto, pode-se ligá-lo quando não houver luz natural e desligá-lo proporcionalmente à medida em que o ambiente for clareando, obtendo, assim, economia de energia. Com sensores de corrente e de tensão, é possível transmitir o status do conversor para um aplicativo por meio, por exemplo, via Bluetooth HC-05 embutido no sistema. Técnicas de controle, como o Controlador PI são apresentadas como métodos para se administrar a intensidade de tensão fornecida pelo LED.
Palavras-chave: Conversor CC/CC. Controlador PI. LED. Gerenciamento de Sistema.
Abstract
The objective is to develop a DC/DC converter capable of managing the brightness of a 10 W LED, therefore, the instruments and methods necessary for its construction are detailed. DC/DC converters are devices capable of reducing or increasing the supply voltage, in order to provide the appropriate voltage for the load. By controlling the work cycle of this converter, it is possible to coordinate the energy supply based on external variables, such as the brightness of the environment in which the LED is located. Therefore, you can turn it on when there is no natural light and turn it off proportionally as the environment becomes lighter, thus achieving energy savings. With current and voltage sensors, it is possible to transmit the status of the converter to an application, for example via Bluetooth HC-05 built into the system. Control techniques, such as the PI Controller, are presented as methods to manage the voltage intensity provided by the LED.
Keywords: DC/DC converter. PI controller. LED. System Management.
Introdução
A eletrônica de potência é um dos principais ramos de estudo e pesquisa dentro da área de Eletrônica. Nesse setor, os especialistas se dedicam a explorar o uso da Eletrônica para a geração, controle e conversão de energia, utilizando o acionamento e desacionamento de dispositivos semicondutores (RASHID, 2014). De acordo com o autor, essa área tem experimentado grande evolução nos últimos anos, visto que, a cada dia, novas aplicações são propostas e/ou implementadas em diversos setores, impulsionadas pelo avanço e desenvolvimento de novos componentes semicondutores.
Segundo Rashid (2014), embora os dispositivos baseados em Silício (Si) estejam atingindo os limites de sua evolução, uma nova alternativa para a fabricação de semicondutores, utilizando o Carbeto de Silício (SiC), emergiu, trazendo consigo uma série de pesquisas focadas em melhorias em relação aos componentes de Silício. Nesse contexto, o autor aponta que, com o avanço de semicondutores mais rápidos e eficientes, o desenvolvimento de novos modelos de microcontroladores, as melhorias no processamento digital e o aprimoramento das estratégias de controle, a eletrônica de potência tem o potencial de se tornar cada vez mais crucial para o controle e a conversão de energia elétrica em escala global.
De acordo com Schwab (2016), as melhorias na eletrônica de potência, juntamente com os avanços tecnológicos alcançados nos últimos anos, foram fundamentais para o surgimento da chamada Quarta Revolução Industrial. Com o objetivo de aprimorar processos e produtos, criando fábricas inteligentes, essa revolução possibilitou o desenvolvimento de diversas tecnologias e conceitos inovadores, como Big Data, Internet das Coisas (IoT), computação em nuvem, inteligência artificial aplicada ao setor industrial, entre outros. Ao longo do tempo, essas inovações passaram a ser incorporadas a vários setores econômicos, que começaram a utilizar sistemas eletrônicos e embarcados, promovendo integração e comunicação entre diferentes sistemas, o que permitiu a aplicação dos princípios da Indústria 4.0. Um dos setores econômicos que reflete claramente a presença da Quarta Revolução Industrial é a mineração.
No setor de mineração, é comum o uso de torres de iluminação a LED para apoiar as operações noturnas. Essas torres são empregadas em locais que necessitam de iluminação, mas não dispõem de uma rede elétrica para alimentação. Elas são compostas principalmente por baterias, um sistema eletrônico para o fornecimento de energia e LEDs de alta potência. Nesses casos, os LEDs são alimentados por uma Tensão de Corrente Contínua (VCC). Contudo, há dois problemas técnicos recorrentes no funcionamento desse equipamento: (i) a Tensão de Corrente Contínua (VCC) que alimenta os LEDs é superior ao nível fornecido pelas baterias e (ii) o acionamento do sistema é geralmente feito por meio de temporizadores programados para horários específicos do dia, sem levar em consideração a presença de luz natural, que pode variar conforme a estação do ano.
Para resolver o problema de conversão de energia da fonte até os LEDs, é necessário desenvolver um conversor que seja capaz de transformar uma corrente contínua em outro valor de corrente contínua (CC/CC). Com o objetivo de ajustar seus equipamentos, as empresas podem recorrer ao uso de até dois conversores para montar esse sistema. Isso ocorre porque os LEDs geralmente são comercializados com um driver, que, na maioria das vezes, é um conversor de Corrente Alternada para Corrente Contínua (CA/CC). Portanto, para alimentar os LEDs com uma fonte contínua, seria necessário um conversor de Corrente Contínua para Corrente Alternada (CC/CA). Dessa forma, seriam utilizados dois conversores, o que resultaria em perdas adicionais e maior custo operacional. Por isso, a solução mais eficiente seria a remoção do driver do LED e a utilização de um único conversor CC/CC.
Quanto ao problema de acionamento da iluminação, é comum o uso de temporizadores que ligam e desligam os LEDs com base apenas na hora do dia. Como resultado, o sistema pode ativar os LEDs em momentos inadequados, quando já há luz natural disponível, já que a intensidade da luz solar varia conforme a estação do ano.
Diante dos problemas identificados, foram buscadas soluções tanto no mercado quanto no Instituto Nacional de Propriedade Intelectual (INPI) e no departamento de Propriedade Intelectual do CEFET-MG. No mercado, verificou-se que, embora existissem vários modelos, nenhum atendia a todas as necessidades específicas mencionadas anteriormente. No INPI, notou-se uma ausência de pesquisas relacionadas aos conversores CC/CC voltados para o gerenciamento de iluminação. Já no CEFET-MG, encontrou-se apenas duas patentes relacionadas ao tema, que não abordavam de forma específica a questão em questão, totalizando, no mundo, apenas quatorze patentes. Diante desse número reduzido de patentes, o desenvolvimento desta pesquisa se justifica, pois propõe uma nova alternativa para o gerenciamento de iluminação a LED. Além disso, caso a hipótese aqui apresentada seja confirmada, o sistema desenvolvido poderá ser aplicado em outros locais além das mineradoras, como fazendas e campos de futebol, onde não há rede elétrica disponível e a iluminação a LED é necessária. Isso contribuiria para uma supervisão mais eficiente e redução no consumo de energia, já que o sistema seria acionado somente quando realmente necessário.
Embora os conversores CC/CC sejam amplamente conhecidos na literatura, o sistema de controle de iluminação LED proposto por este estudo oferece funcionalidades adicionais que visam aprimorar significativamente os sistemas existentes. Entre essas funcionalidades, destacam-se: o controle da potência nos LEDs, que pode ser feito de forma autônoma ou manual; o monitoramento da tensão da bateria; a leitura da corrente elétrica e da tensão nos LEDs; a medição da luminosidade ambiente; o desligamento do sistema em caso de falhas; e a emissão de alertas e dados para o operador, via Bluetooth ou qualquer outra rede de comunicação à qual o sistema esteja conectado.
Em relação à teoria de controle dos conversores, existem oportunidades significativas para melhorias, devido ao desenvolvimento de novas técnicas por pesquisadores. Essas técnicas auxiliam na otimização dos controladores aplicados aos conversores CC/CC, o que torna viável a aplicação do estudo proposto, permitindo maior eficiência e desempenho no gerenciamento da energia e controle do sistema de iluminação LED.
Diante dessa contextualização, observa-se que as soluções até o momento propostas para a operação das torres de iluminação a LED não são eficientes. Em virtude disso, surge a questão de pesquisa que fundamenta esta proposta: é possível desenvolver um sistema com conversor CC/CC microcontrolado que gerencie a corrente elétrica e a tensão das torres de iluminação a LED, além de permitir o acionamento remoto ou local do equipamento, controlando a intensidade da luz? Em resposta a essa pergunta, a hipótese de pesquisa sugere que é viável desenvolver tal sistema, solucionando de maneira eficaz e com custo reduzido os problemas apresentados. Assim, o objetivo deste trabalho é desenvolver e implementar um sistema utilizando um conversor CC/CC microcontrolado, equipado com sensores de corrente e luminosidade, que: (i) gerencie a iluminação a LED alimentada por baterias, automatizando e supervisionando LEDs de alta potência, e (ii) controle, de forma local ou remota, a intensidade da luz e o consumo de energia.
Diante disso, foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos para esta pesquisa:
1- Desenvolver um conversor CC/CC BUCK-BOOST para resolver o problema da conversão de energia da bateria para múltiplos níveis de tensão nos LEDs;
2- Selecionar um microcontrolador que seja responsável pelo controle do sistema, dos sensores de luminosidade, da corrente, do módulo de comunicação Bluetooth e dos demais componentes necessários ao desenvolvimento da pesquisa;
3- Criar um compensador que regule a tensão nos LEDs;
4 - Realizar a simulação do circuito eletrônico de potência e controle;
5- Desenvolver o código para o microcontrolador;
6- Construir o protótipo do sistema;
7- Verificar a funcionalidade do protótipo desenvolvido.
Dessa forma, para realizar a investigação proposta, este trabalho está organizado em três capítulos, além desta introdução e das considerações finais. No segundo capítulo, é apresentada uma revisão bibliográfica abordando os principais conceitos relacionados a esta pesquisa, incluindo definições e conceitos sobre conversores CC/CC, LEDs, teoria de controle, entre outros. O terceiro capítulo descreve os materiais e métodos utilizados neste estudo. Já no quarto capítulo, são analisados os dados coletados durante a aplicação do estudo e discutidos os resultados obtidos.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Neste capítulo, são discutidos os principais tópicos necessários para a compreensão do sistema desenvolvido utilizando um conversor CC/CC microcontrolado. No primeiro subtópico, são detalhados os conversores CC/CC, suas aplicações e as principais topologias utilizadas. Também são apresentadas as definições sobre o transistor de efeito de campo de óxido metálico (MOSFET), os microcontroladores e a função de transferência. No segundo subtópico, são abordados os principais aspectos da teoria de controle dos conversores CC/CC, enfatizando a importância da modelagem do circuito para o controle eficaz do sistema. No terceiro e último subtópico, é especificado o elemento final de controle, o LED, e sua integração ao sistema.
LED
O LED foi inventado em 1962 por Nick Holoniak Jr., um engenheiro da General Electric. A sigla LED significa "Light Emitting Diode", que pode ser traduzida como diodo emissor de luz. De acordo com Silva (2012), o LED é um dispositivo semicondutor que emite luz em um comprimento de onda específico quando é corretamente polarizado. Existem, basicamente, dois tipos principais de LED: o LED de sinalização e o LED de potência.
O LED de sinalização é comumente encontrado em dispositivos eletrônicos, como televisores, celulares, sistemas de som, alarmes, sistemas de liga/desliga e sinalizações de saída em prédios e escritórios. Por outro lado, o LED de potência, que tem sua origem no LED de sinalização, é utilizado em contextos comerciais, industriais ou domésticos, sendo empregado em iluminação de diversos ambientes, como varandas, calçadas e ruas. Nesse caso, o termo "potência" se refere à alta intensidade de luz gerada por esse tipo de LED.
Segundo Silva (2012), uma das principais características do LED é o baixo consumo de energia quando comparado a outras formas de iluminação, como as lâmpadas fluorescentes, incandescentes e de mercúrio. Isso se confirma ao analisar a eficiência luminosa de diferentes fontes de luz. O LED, por exemplo, apresenta uma eficiência de 150-200 lúmens para cada Watt de energia consumido, enquanto as lâmpadas fluorescentes e halógenas têm eficiências de 60-100 e 15-20 lm/W, respectivamente. Essa alta eficiência é atribuída, principalmente, ao modo de construção do LED e aos seus componentes internos.
Diversos estudos, como os de Santos et al. (2015) e Gianelli et al. (2009), demonstram, por meio de experimentos físicos, como testes de eficiência energética, luminosidade e durabilidade, as diferenças entre as principais formas de iluminação. A Figura 7 apresenta um comparativo entre as características de três tipos distintos de lâmpadas. Entre os principais itens destacados estão: durabilidade, consumo, economia, emissão de calor, características ecológicas e eficiência.
De acordo com Silva (2012), para garantir o bom funcionamento do LED, é necessário o uso de alguns componentes auxiliares, como o driver e o dissipador. O driver é o dispositivo responsável por controlar a tensão e a corrente que alimentam o LED, além de filtrar oscilações e ruídos provenientes da bateria ou da rede elétrica, sendo essencial para a longevidade do LED. Por sua vez, o dissipador tem a função de reduzir a temperatura de operação do LED, ampliando a área de contato entre o LED e o ar, o que melhora a convecção térmica e contribui para um desempenho mais eficiente.
Conversores CC
Uma área significativa de estudo dentro da eletrônica de potência é certamente a dos conversores CC/CC. Esses conversores podem ser definidos como circuitos eletrônicos compostos por fontes, indutores, diodos, capacitores, chaves de comutação, entre outros componentes auxiliares. A partir da disposição desses componentes, é possível criar sistemas capazes de elevar ou reduzir a tensão elétrica. Essa variação na organização dos componentes é conhecida como topologia de conversores.
Esses conversores são, geralmente, controlados pela técnica de Modulação por Largura de Pulso, conhecida pelo termo em inglês Pulse Width Modulation (PWM). O PWM é um sinal de onda quadrada gerado a uma frequência fixa, com um período (Ts) composto pela soma do tempo ligado (Ton) e do tempo desligado (Toff) - conforme a Equação (1). A razão entre o tempo ligado (Ton) e o período total (Ts) é chamada de Duty Cycle ou ciclo de trabalho, conforme definido na Equação (2).
O Duty Cycle é fundamental para determinar a tensão de saída do conversor. Fisicamente, esse ciclo é aplicado a um elemento chaveador, que, nesta pesquisa, é o MOSFET. De acordo com Boylestad e Nashelsky (1996), o MOSFET é um transistor de efeito de campo com três terminais: drain, gate e source. Sua principal característica é controlar a corrente por meio da aplicação de tensão. Isso ocorre quando uma tensão no terminal gate supera o limiar de ativação, conforme especificado no datasheet do dispositivo. Como resultado, o MOSFET permite o fluxo de corrente entre os terminais drain e source. Devido à sua alta impedância de entrada no gate, o MOSFET foi escolhido como o elemento chaveador nesta pesquisa, sendo responsável pela comutação do conversor e pelo fornecimento de energia à carga.
Para que o MOSFET receba o sinal do Duty Cycle, é necessário que esse sinal seja enviado previamente por um microcontrolador. Em um circuito de conversor, o microprocessador tem a função de, além de enviar informações e realizar leituras de sensores, calcular o Duty Cycle. Nesse contexto, o microcontrolador pode ser definido, conforme Nicolosi (2013), como um sistema eletrônico composto por um microprocessador capaz de executar comandos específicos a partir de uma linguagem de programação. De acordo com o autor, com o auxílio de memórias internas, o microcontrolador consegue ler instruções, realizar operações matemáticas e lógicas, ler dados de sensores e emitir sinais elétricos, tornando-se uma ferramenta fundamental em projetos eletrônicos.
Diante disso, os conversores CC/CC têm uma ampla gama de aplicações, como apontado por Arrabaça e Gimenez (2014), incluindo: fontes de alimentação para dispositivos eletrônicos, como celulares e notebooks; fontes de alimentação para LEDs; carregadores de pilhas recarregáveis; acionamentos de motores de corrente contínua; reguladores de tensão elétrica em fontes chaveadas; motores elétricos automotivos de corrente contínua e outros meios de transporte relacionados. Assim, conforme Mello (2011), é possível afirmar que os conversores CC/CC.
Na literatura, diversas pesquisas abordam o desenvolvimento e aprimoramento dos conversores CC/CC. Chaves et al. (2015) destacam a importância do aperfeiçoamento técnico do controle para o bom funcionamento do conversor, além de apresentar a relevância da saturação do Duty Cycle em sistemas reais. Lacerda (2012), por sua vez, realiza um estudo utilizando a topologia BUCK, que é empregada para reduzir a tensão de entrada. No seu trabalho, essa topologia é aplicada para diminuir a tensão proveniente de painéis solares, com o objetivo de alimentar um satélite. O autor enfatiza a necessidade de controlar as principais variáveis do sistema — como a tensão e a corrente elétrica — para garantir o bom desempenho do conversor.
O conversor BUCK, também conhecido como abaixador de tensão, é, conforme Mello (2011), composto por: um elemento chaveador, um diodo Schottky, um indutor, um capacitor e uma carga. A distribuição dos componentes na saída, que inclui um indutor e um capacitor, forma um filtro passa-baixa, que tem a função de bloquear os ruídos de alta frequência que poderiam chegar à carga. No entanto, como aponta o autor, a tensão de entrada recebe pulsos constantes do elemento chaveador, o que gera um alto nível de ruído na entrada. Esse ruído é indesejável em um conversor CC/CC, pois pode causar falhas no funcionamento do sistema. A Figura 1 ilustra a topologia de um conversor BUCK, que é a principal topologia utilizada em conversores CC/CC.
Outra topologia amplamente utilizada para controlar cargas CC é a topologia BOOST. Sobre essa topologia, Vilela (2011) descreve o desenvolvimento de um conversor BOOST controlado por tensão, com a finalidade de elevar a tensão de 20 VCC para 40 VCC em uma carga de potência de 10W. O autor destaca um dos fatores cruciais na construção de um conversor CC/CC: a influência da resistência interna do indutor. Essa resistência pode afetar a eficiência do conversor, tornando seu controle e escolha de componentes ainda mais importantes para o desempenho do sistema.
O conversor BOOST, também conhecido como elevador de tensão, é um conversor CC/CC que se distingue por fornecer uma tensão de saída que é igual ou superior à tensão de alimentação. Assim como o conversor BUCK, a topologia BOOST utiliza dois componentes responsáveis pelo armazenamento de energia: o indutor e o capacitor. O indutor é conectado diretamente à fonte de energia do sistema, enquanto a chave é colocada em série entre o indutor e o polo positivo ou negativo da fonte. A malha composta pelo indutor, a fonte e a chave é conectada à malha formada pelo capacitor e a carga por meio de um diodo. O capacitor é colocado em paralelo com a carga com o objetivo de filtrar o sinal da tensão. A polaridade da tensão de saída segue o mesmo princípio observado no conversor BUCK (RASHID, 2014). Na Figura 3, é detalhada a disposição dos componentes desse circuito.
CONVERSOR BUCK -boos
O conversor BUCK-BOOST é uma topologia capaz de realizar tanto a redução quanto o aumento da tensão de entrada, conforme descrito por Arrabaça e Gimenez (2014). Durante o momento em que o elemento chaveador é acionado, o indutor inicia seu processo de carregamento. Quando a chave condutora se desliga, ao final do período de acionamento, a corrente elétrica tende a seguir naturalmente do ponto de maior para o de menor potencial. No entanto, ainda segundo Arrabaça e Gimenez (2014), o diodo presente no sistema impede que a corrente percorra o caminho superior do circuito, direcionando-a para o trajeto inferior. Esse comportamento resulta na inversão da polaridade tanto do capacitor quanto da carga associados a essa topologia. Por esse motivo, o sistema também é denominado regulador inversor. Na Figura 3, é apresentada a topologia de um conversor BUCK-BOOST.
Assim como ocorre em outras topologias, o conversor BUCK-BOOST opera em dois estados distintos: (i) quando a chave está conduzindo e (ii) quando a chave está desligada. Dessa forma, ele possui um ciclo de trabalho (Duty Cycle) e apresenta uma tensão na carga que pode ser expressa pela Equação (3), conforme descrito por Arrabaça e Gimenez (2014):
Com base na equação apresentada, o ganho de tensão do conversor BUCK-BOOST depende diretamente da razão do Duty Cycle, como ilustrado no Gráfico. Quando o Duty Cycle (D) é inferior a 0,5, o sistema opera como redutor de tensão; quando D é superior a 0,5, ele atua como elevador de tensão; e, no caso em que D é exatamente 0,5, a tensão de entrada permanece inalterada. Dessa forma, o conversor BUCK-BOOST oferece uma maior faixa de valores para a tensão de saída, destacando-se em relação a outras topologias mencionadas. Por esse motivo, ele se apresenta como a alternativa mais adequada para o desenvolvimento do sistema proposto nesta pesquisa.
Ressalta-se que o conversor BUCK-BOOST opera em três modos distintos de condução: (i) Modo de Condução Contínua (MCC); (ii) Modo de Condução Limite (MCL); e (iii) Modo de Condução Descontínua (MDC). No MCC, a corrente do indutor permanece diferente de zero durante todo o período de operação. Já no MCL, a corrente do indutor atinge o valor zero exatamente no final do período de condução Ts. Por fim, no MDC, a corrente do indutor se anula antes do término do período de condução Ts, conforme descrito por Mello (2011).
Destaca-se que diversos estudos na literatura também abordaram o uso de conversores CC/CC aplicados a LEDs, como o trabalho desenvolvido por Almeida (2012). Esse autor demonstrou que a aplicação de conversores CC/CC é eficiente tanto para o acionamento de LEDs quanto para a correção do fator de potência. De acordo com sua pesquisa, sistemas conectados à rede alternada que priorizam alto rendimento, redução de harmônicos na corrente de entrada, diminuição do número de componentes e aumento da confiabilidade contribuem para uma vida útil mais longa dos LEDs.
Após detalhar as topologias mencionadas, é válido destacar que existem outras configurações de conversores CC/CC com quatro elementos de armazenamento de energia, como as topologias CUK, SEPIC e ZETA, conforme apontado por Mello (2011). No entanto, este estudo concentra-se em conversores que utilizam dois elementos de armazenamento, priorizando a simplicidade de construção. Por essa razão, as principais topologias com quatro elementos de armazenamento não são abordadas nesta pesquisa.
Função de transferência
A função de transferência, conforme definida por Nise (2013, p. 723), corresponde “à razão entre a transformada de Laplace da saída de um sistema e a transformada de Laplace da entrada”. Por meio da função de transferência, é possível compreender e analisar o comportamento de um sistema, além de prever sua estabilidade, controlabilidade e determinar os ganhos necessários de um controlador para alcançar parâmetros específicos, como tempo de acomodação, tempo de subida, valor e presença de overshoot, entre outros (NISE, 2016).
Devido à sua ampla aplicabilidade, o conversor BUCK-BOOST já tem sua função de transferência amplamente descrita na literatura. Segundo Pomílio (2017), essa função pode ser expressa no domínio da frequência, desconsiderando perdas causadas por grandezas parasitas. A Equação (4) apresenta essa função de transferência e será explorada detalhadamente na seção que aborda os cálculos dos parâmetros do controlador PI, conforme descrito na metodologia.
A INFLUÊNCIA DA RESISTÊNCIA INTERNA EM CONVERSORES CC/CC
De acordo com Vilela (2011) e Mello (2011), teoricamente, é possível alcançar qualquer valor de tensão durante o processo de elevação ou redução de energia em um conversor, considerando apenas as equações que regem seu funcionamento. Por exemplo, ao aplicar a Equação do conversor BUCK-BOOST, observa-se que, com um Duty Cycle de 0,5, a tensão de saída seria igual à tensão de entrada. Já com um Duty Cycle de 0,95, a tensão de saída poderia ser 19 vezes maior do que a tensão de entrada. Contudo, esse cenário idealizado não se verifica na prática devido à presença de resistências internas, capacitâncias e indutâncias parasitas nos componentes do sistema, que limitam o desempenho real do conversor.
Quando o processo envolve altos ganhos de tensão, ocorre simultaneamente uma maior dissipação de energia nos componentes parasitas do sistema, tornando-o não ideal. Por essa razão, torna-se necessário desenvolver um modelo detalhado que considere essas características. Um exemplo pode ser observado na Figura 6, que apresenta o circuito de um conversor BUCK-BOOST com a inclusão de suas resistências internas, aproximando-se das condições reais de operação. Nesse modelo, Rc representa a resistência interna do indutor, enquanto Rc corresponde à resistência interna do capacitor.
De acordo com Mello (2011), a Equação determina o ciclo de trabalho máximo suportado pelo conversor BUCK-BOOST, levando em consideração apenas a resistência parasita do indutor.
Assim, o ciclo de trabalho máximo, Dmax, se configura como um dos parâmetros mais críticos no desenvolvimento do conversor BUCK-BOOST. Ele limita as aplicações do conversor aos casos em que a tensão de saída, determinada pelo valor de Dmax,, seja menor ou igual à tensão suportada pela carga. Dessa forma, garante-se que o conversor opere de maneira segura e eficiente dentro dos limites estabelecidos. Logo, a relação matemática que define essa condição pode ser expressa como:
Ao analisar a equação, constata-se que qualquer sistema que exija uma tensão superior à Vout máxima precisará aumentar a tensão de entrada Vin, até atender aos requisitos estabelecidos, uma vez que a outra variável capaz de elevar Vout máxima, o ciclo de trabalho, já se encontra no limite de saturação.
Com a explicação sobre os conversores concluída, a próxima seção aborda a teoria de controle do sistema, essencial para assegurar a estabilidade da tensão na carga, mesmo diante de variações na luminosidade do ambiente e na tensão da bateria.
Teoria de controle
Na maioria dos casos, os sistemas de controle não têm uma resposta natural adequada às exigências da planta ou do processo. Um exemplo disso é aplicar uma entrada em degrau ao sistema e verificar se ele é capaz de estabilizar ou até mesmo atingir o valor desejado. Na prática, muitos sistemas conseguem estabilizar, mas podem apresentar um erro em regime permanente, ou, em alguns casos, nem sequer alcançar o valor de referência. Por isso, torna-se essencial o uso de controladores, cuja principal função é corrigir as limitações da resposta natural do sistema e ajustar o comportamento do sistema às necessidades específicas da planta.
Dessa forma, é essencial ajustar os ganhos do sistema para reduzir ao máximo o erro em regime permanente. Existem diversas abordagens para controlar um processo industrial, e uma das mais comuns é o uso do Controlador Proporcional Integral Derivativo (PID). Esse tipo de controlador é composto por três componentes que atuam de maneiras distintas sobre a variável de erro: a ação Proporcional, que ajusta a saída proporcionalmente ao erro atual; a ação Integral, que corrige o erro acumulado ao longo do tempo; e a ação Derivativa, que antecipa as mudanças no erro, ajustando a saída com base na taxa de variação do erro. Essas três ações, quando combinadas, garantem um controle eficiente e eficaz do sistema.
De acordo com Ogata (1994), o Controlador Proporcional (P) atua diretamente sobre o erro existente, multiplicando o valor atual do erro por uma constante Kp. O Controlador Integral (I), por sua vez, também age sobre o erro, mas de maneira diferente: ele acumula o erro ao longo do tempo, o que permite corrigir erros persistentes que o controlador proporcional não seria capaz de eliminar. O ganho do controlador Integral é representado por Ki). Já o Controlador Derivativo (D) reage à taxa de variação do erro, ou seja, ele atua na presença de mudanças no sinal do erro, antecipando a tendência do sistema. O ganho do controlador Derivativo é representado por Kd. A seguir, cada uma dessas ações será apresentada em maior detalhe.
Controlador P
Um exemplo de um sistema genérico em malha fechada com Controlador Proporcional é ilustrado na Figura 5. É importante destacar que, ao fechar a malha de um sistema e adicionar um ganho proporcional, a função de transferência do sistema é modificada. Além disso, a estabilidade do sistema passa a depender não apenas das características do processo original, mas também do valor do ganho proporcional aplicado. Essa relação entre o ganho proporcional e a estabilidade do sistema é discutida por Franklin, Powell e Emami-Naeini (2013).
A função de transferência, conforme a Equação (7), de acordo com Franklin, Powell e Emami-Naeini (2013), é uma função matemática que descreve a relação entre a saída de um sistema e o sinal de entrada ou referência. Essa função pode ser determinada algebricamente levando em consideração as características dinâmicas do sistema, como os elementos de armazenamento de energia e os controladores aplicados. A seguir, apresenta-se a forma específica de como essa função pode ser calculada:
Malha Aberta:
Malha Fechada:
Substituindo (9) em (8), tem-se:
Malha fechada com ganho proporcional:
Substituindo (9) em (11), tem-se:
Substituindo (12) em (7), obtém-se:
Pode-se observar, portanto, que o ganho Kp tem uma influência significativa no sistema, pois altera a função de transferência e impacta aspectos cruciais, como: (i) a fase transitória, (ii) o erro em regime permanente e (iii) a estabilidade. Dessa forma, é essencial que o valor do ganho proporcional seja cuidadosamente estudado e ajustado, de modo que o sistema apresente: (i) uma fase transitória adequada ao tipo de processo, (ii) um erro em regime permanente o mais próximo possível de zero e (iii) estabilidade em sua operação.
CONTROLADOR PI
O Controlador Proporcional Integral tem como função corrigir o principal problema que o Controlador Proporcional sozinho não conseguia resolver: o erro em regime permanente. O seu sistema genérico é mostrado na Figura 8.
Conforme Ogata (1994), a implementação de um ganho integral permite que, sempre que houver um erro persistente por um determinado período, o Controlador Integral atue sobre a variável manipulada, ajustando-a para aumentar ou diminuir seu valor. Isso faz com que um sinal maior seja enviado para a variável da planta, alterando a variável controlada e, assim, corrigindo o erro. O autor destaca que, com a presença do Controlador Integral, sempre que um erro é detectado, ele atuará com o objetivo de eliminá-lo. Dessa forma, o erro em regime permanente, que ocorre ao utilizar apenas o Controlador Proporcional, como mostrado na Equação (15), é eliminado com a adição do Controlador Integral.
Transformando (14) para o domínio da frequência, tem-se a Equação (16):
Ao incluir o Controlador PI no sistema, observa-se que ele acrescenta um polo na origem e um zero em -Ki/Kp. Esse polo e esse zero faz com que altere o lugar das raízes. Por isso, muda a resposta do sistema, tanto no regime transitório quanto no regime permanente.
O erro em regime permanente
Logo, o erro, a longo prazo, pode ser calculado utilizando o teorema do valor final, Equação (18):
O erro em frequência e em malha aberta, Equação (19), pode ser definido como:
Substituindo (20) em (19), forma-se (21):
Aplicando o valor final, obtém-se:
Logo, aplicando-se uma entrada degrau, Equação (22), fica:
Admitindo R(s) sendo igual 1, tem-se:
Ante ao exposto, por meio da Equação (23), observa-se que, para que ocorra um erro em regime permanente, o limite de G(s), quando s tende a zero, deve tender a infinito.
Influência do Controlador Integral no erro
Para evidenciar a influência desse controlador, apresenta-se, a seguir, a análise do sistema sem controladores, seguida pela aplicação do Controlador P e, por fim, do Controlador PI.
SEM A PRESENÇA DE CONTROLADORES
Considerando a função de transferência \( G(s) \) apresentada abaixo, o regime permanente para uma entrada em degrau, em malha fechada, pode ser determinado por meio da Equação (25).
Com o Controlador Proporcional
Ao adicionar um Controlador P com ganho \( K_p \) igual a 2, o regime permanente para uma entrada em degrau, em malha fechada, pode ser determinado utilizando as Equações (23) e (24) apresentadas a seguir.
Inserindo G(s), forma-se:
Substituindo a Equação (26) em (25), tem-se:
Substituindo Kp por 2, obtém-se:
Assim, com a inclusão do Controlador Proporcional, é possível reduzir o erro em regime permanente, embora não seja suficiente para eliminá-lo completamente.
Com o Controlador Proporcional Integral
Ao adicionar um Controlador Integral com \( K_i = 1 \), em conjunto com um Controlador Proporcional de ganho \( K_p = 2 \), o regime permanente para uma entrada em degrau, em malha fechada, pode ser calculado utilizando as Equações (26) e (25), conforme descrito por Nise (2013).
Com a inclusão do Controlador Integral, que introduz um polo na origem do sistema, o erro em regime permanente é eliminado, tornando-se igual a zero. Dessa forma, confirma-se a eliminação completa do erro em regime permanente.
A importância da modelagem de sistemas
Para controlar um sistema de maneira eficaz, é fundamental, segundo Ogata (1994), determinar a função de transferência correspondente. De acordo com o autor, essa função possibilita: (i) identificar o tempo de acomodação e o tempo de subida do sistema, permitindo avaliar se ele é subamortecido, criticamente amortecido ou sobreamortecido; (ii) verificar a existência de overshoot (sobressinal), determinar seu valor e o momento em que ocorre; (iii) analisar se há erro permanente, calcular seu valor, caso exista, e definir os parâmetros ideais do controlador para eliminá-lo; e (iv) avaliar a estabilidade do sistema, identificando se é estável ou instável e, no caso de instabilidade, quais ajustes no ganho do controlador são necessários para estabilizá-lo.
Ao modelar o conversor e determinar a função de transferência do sistema, conforme descrito por Nise (2013), é possível identificar os parâmetros de funcionamento e implementá-los no código do microcontrolador para alcançar os objetivos de controle desejados. Ainda de acordo com Nise (2013), essa modelagem é realizada utilizando equações diferenciais derivadas das leis físicas que regem o comportamento dos componentes que integram o sistema.
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS E MÉTODOS
Conforme exposto na fundamentação teórica deste trabalho, os conversores CC/CC apresentam diversas vantagens, mas também possuem limitações e desafios. Parâmetros como frequência de comutação, valor da indutância e capacitância são cruciais para o funcionamento eficiente de um conversor. Com isso em mente, este estudo propõe o desenvolvimento e implementação de um sistema baseado em um conversor CC/CC microcontrolado, equipado com sensores de corrente e luminosidade. Para atingir esse objetivo, foram estabelecidas 9 etapas de projeto, a saber: (i) definição dos requisitos de projeto; (ii) análise dos datasheets; (iii) seleção do microcontrolador; (iv) escolha do módulo Bluetooth e do sensor de luz; (v) cálculo dos parâmetros do controlador PI; (vi) simulação; (vii) realização de testes em bancada; (viii) análise das condições do ambiente; e (ix) construção do protótipo final. É importante estacar que as etapas de 1 a 5 concentram-se no desenvolvimento do projeto do conversor, as etapas de 6 a 8 envolvem a validação e correções necessárias, enquanto a etapa 9 é dedicada à construção do protótipo final do sistema.
Requisitos de projeto
A pesquisa em questão tem como principais requisitos e parâmetros o controle de potência de um LED de 10 W. Este LED possui uma tensão nominal de 52 VCC e uma corrente nominal de 170 mA. A tensão de entrada foi definida como 24 VCC, enquanto a frequência de chaveamento do conversor foi estabelecida em 62,5 kHz. Esses valores foram escolhidos levando em consideração a frequência padrão do microcontrolador utilizado, o Arduino, além de garantir que o ruído da comutação do MOSFET fique fora da faixa de frequência auditiva humana, que varia de 20 Hz a 20 kHz, conforme Santos (1999) e Mello (2011). Para uma melhor compreensão, a Tabela 1 apresenta um resumo dessas informações.
Como a tensão de saída deve ser ora menor que a tensão de entrada ora maior, a topologia que utilizada foi a BUCK-BOOST.
Leitura de datasheets
Para a realização desta pesquisa, foi essencial estudar o comportamento de todos os componentes utilizados, por meio dos datasheets fornecidos pelos fabricantes. Isso se deve ao fato de que cada componente possui características, tolerâncias e faixas de aplicação específicas. Conforme Catsoulis (2005), os datasheets contêm informações cruciais para o bom funcionamento do circuito eletrônico, como corrente máxima, tensão máxima, temperatura de operação, tensão mínima para funcionamento, capacitância parasita, componentes auxiliares e exemplos de aplicações. Essas informações facilitam significativamente o desenvolvimento de projetos. A partir da análise e interpretação desses documentos, deu-se início ao projeto físico do sistema.
A escolha do microcontrolador
O microcontrolador escolhido para este estudo foi o Arduino Nano, devido ao seu baixo custo e à capacidade de atender às necessidades técnicas do projeto. Ele oferece uma série de vantagens, como um grande número de pinos para comunicação com os sensores, conversores digitais para analógicos (D/A) internos de 10 bits e a capacidade de realizar modulação de frequência dentro da faixa de operação do conversor. Além disso, um aspecto relevante dessa escolha foi sua dimensão compacta, medindo apenas 43,2 mm por 17,8 mm.
Módulo Bluetooth e do sensor de luz
O módulo Bluetooth utilizado neste estudo é o HC-05, que possui 6 pinos: State, Rx, Tx, GND, VCC e Key. Este módulo pode ser configurado tanto como mestre quanto como escravo, permitindo sua utilização em redes de comunicação com outros dispositivos. Sua alimentação é de 3,3 V, e ele suporta uma variedade de taxas de baud, incluindo 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400 e 460800. Para este trabalho, optou-se pela taxa de 9600, pois é uma velocidade adequada para a quantidade de informações transmitidas do microcontrolador para o módulo, sendo que a comunicação ocorre por meio de strings de até 20 bytes.
O sensor de luz selecionado para este estudo foi o Light Dependent Resistor (LDR). Este componente é um resistor cuja resistência varia de acordo com a intensidade da luz que incide sobre ele. A saída do LDR é um sinal analógico, que é lido pela porta analógica do Arduino Nano, gerando um valor de 0 a 1023, correspondente a uma resolução de 10 bits.
Cálculos dos parâmetros do controlador PI
Devido à natureza do sistema e à sua aplicação, é indispensável que o controlador possua algumas características específicas, entre elas: (i) a controlabilidade do sistema; (ii) a ausência de sobressinal, uma vez que uma sobrevoltagem poderia danificar o LED; (iii) a correção do erro em regime permanente; e (iv) um tempo de acomodação de 3 segundos, conforme especificado na Tabela 1. Além disso, outros aspectos relevantes incluem: (v) a taxa de variação da tensão de entrada fornecida pela bateria, que, devido às características de fabricação, apresenta pouca oscilação em curtos períodos; e (vi) a estabilidade do set-point, que não sofre mudanças bruscas, eliminando a necessidade de ajustes frequentes no ciclo de trabalho do conversor em curtos intervalos de tempo. Com base nessas condições, o controlador PI foi selecionado para o desenvolvimento do protótipo, pois atende a todos os requisitos mencionados.
Com base na função de transferência do conversor Buck-Boost, representada pela Equação (4), ao substituir os valores de projeto e considerar um ciclo de trabalho de 0,6, obtém-se o seguinte resultado:
Por meio do software MATLAB, utilizando a ferramenta sisotools, foi realizada a análise da estabilidade da planta em malha aberta, o que possibilitou determinar os ganhos adequados para o controlador PI, atendendo aos requisitos de controle. Além disso, com o suporte da toolbox PID Tuner do MATLAB, foi possível ajustar os parâmetros de ganho do controlador PI. A Figura 8 apresenta os resultados dessa análise, sendo que o gráfico (a) exibe a resposta do sistema a uma entrada degrau, enquanto o gráfico (b) ilustra os parâmetros ajustados do controlador, considerando um tempo de amostragem de 15 ms.
Observou-se que, ao configurar os ganhos com Kp=6,52*10^{-6} e Ki=0,0087, o sistema apresentou comportamento conforme os parâmetros do projeto. Nesse cenário, o sistema demonstrou estabilidade, ausência de overshoots, margem de ganho de 21 dB e margem de fase de 89,2 graus.
Adicionalmente, foi realizado um teste para avaliar o impacto da variação do ganho Ki no desempenho do sistema. A Figura 9 exibe a resposta ao degrau da planta em malha fechada, mantendo Kp=0,0002 fixo e variando Ki entre os valores de 0,005, 0,015, 0,025 e 0,035.
Com base em todas as análises realizadas, os ganhos selecionados para o sistema foram Kp=0,0002 e Ki=0,015. Esses valores foram determinados considerando os requisitos do projeto e a equação do controlador no domínio da frequência, conforme representado pela Equação (15).
Simulação
Após a definição do microcontrolador, do controlador e dos demais componentes, foi realizada a simulação do circuito do conversor. Utilizando os softwares Proteus e PSIM, foi possível prever possíveis falhas, validar hipóteses de funcionamento e testar a implementação do programa do microcontrolador diretamente no Proteus.Com o PSIM, simulou-se não apenas o circuito eletrônico, abrangendo controle e potência (Figura 10), mas também a lógica completa de operação do microcontrolador. Assim, as técnicas de controle aplicadas nesta pesquisa foram devidamente analisadas em ambiente simulado.Destaca-se que a tensão na carga não possui referência direta com a entrada. Por isso, foi necessário ajustar o sinal da carga em relação ao ground, utilizando um amplificador operacional configurado como subtrator. Adicionalmente, foi inserido um capacitor na saída do amplificador para filtrar o sinal. O capacitor selecionado, de pequena capacitância (1 µF), foi escolhido para não interferir no comportamento natural do sistema.
A etapa inicial da simulação envolveu a inserção de todos os componentes eletrônicos que compõem a topologia Buck-Boost. Em seguida, foram realizados testes variando o Duty Cycle para verificar se a tensão de saída correspondia ao comportamento previsto pela Equação (3). Além disso, a simulação incluiu ensaios com diferentes tipos de entradas no sistema, analisando também o desempenho diante de variações na tensão de entrada, como quedas e carregamentos na tensão de alimentação. Os resultados dessas análises estão detalhados na Seção 4.1 deste estudo. Por fim, implementou-se o código do microcontrolador em formato hexadecimal no software Proteus, permitindo controlar o conversor e analisar o processo de forma mais próxima à realidade prática.
A simulação, portanto, teve um papel fundamental no desenvolvimento deste trabalho,já que, ao se obter bons resultados na simulação, aumentou-se a confiabilidade no desenvolvimento das próximas etapas da pesquisa.
Testes em bancada
Para a realização dos testes no simulador, foram utilizados diversos equipamentos eletrônicos, como multímetros, fontes de energia, osciloscópios, protoboard, prensa térmica e fios. Após a conclusão da simulação e a definição dos componentes, iniciou-se a fase de testes em bancada. Nesta etapa, cada componente foi avaliado de forma individual e em conjunto, garantindo sua funcionalidade e operabilidade. Além disso, verificou-se se os valores obtidos durante a simulação e apresentados na Tabela 1 poderiam ser alcançados na prática antes de avançar para a etapa de prototipagem.
Destaca-se que, para a elaboração da placa de circuito eletrônico onde o sistema foi montado, foi utilizado o software Eagle. Por meio desse ambiente, foi possível criar um esquemático eletrônico, inserindo todos os componentes necessários. A partir do circuito esquemático, desenvolveu-se o traçado completo das trilhas, responsáveis por conduzir os sinais eletrônicos essenciais para o funcionamento do protótipo.
ANÁLISE DOS RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nesta seção, em consonância com o objetivo geral desta pesquisa — desenvolver e implementar um sistema baseado em um conversor CC/CC microcontrolado, com sensores de corrente e luminosidade, que (i) gerencie a iluminação LED utilizando baterias, a fim de automatizar e supervisionar LEDs de alta potência, e (ii) controle, de forma local ou remota, a intensidade da luz e o consumo de energia —, são apresentadas as principais discussões sobre os resultados obtidos, tanto na fase de simulação quanto na utilização do protótipo.
Resultados da simulação
Para validar o controle e a potência do sistema desenvolvido no PSIM, conforme ilustrado na Figura 10, foram testadas diversas situações. O Gráfico 2 mostra a fase transitória do controle até atingir a estabilidade, utilizando os ganhos Kp=0,0002 e Ki=0,015, com uma entrada de 24 V. A partir desse gráfico, observa-se que o regime transitório dura cerca de 3,0 segundos, após os quais o sistema atinge um estado estacionário.
Com o objetivo de avaliar o comportamento do sistema diante de variações na tensão de alimentação entre 16 e 24 V, foi gerado o Gráfico 3. Essa oscilação ocorre com uma frequência de 0,2 Hz. Apesar dessa variação, observa-se que a tensão na carga permanece próxima da faixa de 52 V, embora apresente um offset. Esse comportamento é atribuído ao fato de que o controlador PI apresenta um erro em regime permanente quando há uma entrada em rampa.
Como mencionado anteriormente, a resistência interna do indutor desempenha um papel crucial no projeto do conversor. Quanto maior for a dissipação de energia no indutor, menor será a capacidade do conversor Buck-Boost de elevar a tensão. Isso ocorre porque a perda de energia no indutor reduz a eficiência do sistema, impactando diretamente a capacidade do conversor de fornecer a tensão desejada.
Conclusão
O sistema de gerenciamento de energia desenvolvido surge como uma nova solução para o controle de energia dos LEDs, com o objetivo de resolver dois problemas principais: o consumo excessivo de energia das baterias, que podem sofrer descarga profunda, e a entrega fixa de energia para os LEDs, independentemente das condições de luminosidade do ambiente. Esse sistema permite otimizar o uso da energia, ajustando a potência conforme as necessidades reais de iluminação, aumentando a eficiência e prolongando a vida útil das baterias.
O sistema desenvolvido é composto por um conversor Buck-Boost, que se mostrou uma excelente escolha entre as diversas topologias de conversores CC/CC disponíveis. O microcontrolador Arduino Nano revelou-se uma opção custo-benefício vantajosa, uma vez que é capaz de realizar leituras analógicas e digitais, além de oferecer uma ampla gama de frequências de chaveamento para o MOSFET.
Com a presença do sensor LDR, foi possível detectar a intensidade da luz no ambiente e, assim, gerenciar de forma eficiente o fornecimento de potência para os LEDs. Além disso, o uso do módulo Bluetooth HC-05 tera um ganho significativo na operabilidade do sistema, permitindo que ele seja supervisionado e acionado remotamente por meio de um dispositivo móvel, proporcionando maior praticidade para os usuários.
Para trabalhos futuros, recomenda-se a realização de pesquisas detalhadas com o objetivo de aprimorar o desempenho do conversor, considerando que o sistema é destinado a LEDs de alta potência e depende do uso de baterias para o fornecimento de energia. Isso inclui o estudo das perdas de chaveamento do MOSFET, o efeito Miller e a necessidade de adicionar snubbers em paralelo ao MOSFET para melhorar a eficiência e a proteção do sistema. Outra sugestão é o desenvolvimento de um aplicativo com uma interface voltada para o gerenciamento do sistema, o que facilitaria a interação do usuário. Além disso, um estudo de viabilidade sobre o uso de microcontroladores que já possuem comunicação Wi-Fi e Bluetooth integrados, como o Raspberry Pi, poderia ser útil. Isso agilizaria a prototipagem e ampliaria as possibilidades de comunicação do sistema com outros dispositivos e plataformas.
Referências
. Conversores de energia elétrica CC/CC para aplicações em eletrônica de potência . conceitos, metodologia de análise e simulação. São Paulo: Érica, 2014 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuito . 6. ed. Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 1996 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Designing Embedded Harware . 2. ed. Sebastopol: O'Reilly, 2005 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Citação direta : diferença entre citação curta e citação longa nas normas da ABNT . Blog Mettzer . Florianópolis , 2021 . Disponível em: https://blog.mettzer.com/citacao-direta-curta-longa/ . Acesso em: 10 mai. 2021 .
. Conclusão de trabalho: : um guia completo de como fazer em 5 passos . Blog Mettzer . Florianópolis , 2020 . Disponível em: https://blog.mettzer.com/conclusao-de-trabalho/ . Acesso em: 10 mai. 2021 .
. Introdução: : aprenda como fazer para seu trabalho acadêmico . Blog Mettzer . Florianópolis , 2021 . Disponível em: https://blog.mettzer.com/introducao-tcc/ . Acesso em: 10 mai. 2021 .
. Cadernos metodológicos : diretrizes da metodologia científica . 5 ed . Chapecó : Argos , 2001 . 123 p .
. Sistema de Controle para Engenharia . 6. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Projetos de fontes chaveadas . São Paulo: Érica, 2011 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
Mettzer . O melhor editor para trabalhos acadêmicos já feito no mundo . Mettzer . Florianópolis , 2016 . Disponível em: http://www.mettzer.com/ . Acesso em: 21 ago. 2016 .
. TCC pronto em apenas 5 passos : do início à defesa . 2019 . Disponível em: https://blog.mettzer.com/tcc-pronto/ . Acesso em: 11 mai. 2021 .
. Microcontrolador 8051: Detalhado . 9. ed. São Paulo: Érica, 2013 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Engenharia de sistemas de controle . 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Discrete-Time Control Systems . 2. ed. New Jersey: Prentice-Hall, 1994 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Fontes Chaveadas . Universidade Estadual de Campinas. São Paulo. 2017 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Eletrônica de Potência . dispositivos, circuitos e aplicações. 4. ed. São Paulo: Makron Books, 2014 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. [Engenharia Sanitnitária e Ambiental] . Destinatário: São Paulo, v. 20, n. 4, p. 595-602, out./dez. 2015. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/esa/v20n4/1413-4152-esa20-04-00595.pdf. Acesso em: 15 nov. 2019. . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Ruído riscos e prevenção . São Paulo: Hucitec, 1999. 3-6 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. A Quarta Revolução Industrial . 1. ed. São Paulo: Edipro, 2016 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. LED: A luz dos novos projetos . ed. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2012 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Arquitetizze . 15 abr. 2016. Disponivel em: https://arquitetizze.com.br/saiba-quais-sao-as-vantagens-de-utilizar-lampadas-led/. Acesso em: 5 dez. 2018 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
. Projeto e construção de um conversor Boost controlado em modo de tensão . Orientador: Heverton Augusto Pereira. 2011. 68 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Departamento de Engenharia Elétrica, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2011 . Disponível em: . Acesso em: 10 dez. 2024 .
