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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Desenvolvimento de um dispositivo para medição de vibrações baseado em acelerômetros MEMS
Autor(es): Romanssini, Marcelo
Primeiro Orientador: Girardi, Alessandro Gonçalves
Resumo: Medidores de vibrações são muito utilizados na manutenção preditiva de máquinas elétricas rotativas. Uma das principais técnicas da manutenção preditiva consiste no monitoramento de vibrações, já que os problemas que manifestam-se nas máquinas geralmente modificam os seus padrões de vibração. Existem equipamentos e sistemas capazes de realizar medições de vibração no mercado. Esses equipamentos utilizam diversos tipos de transdutores. No entanto, os acelerômetros piezoelétricos são amplamente utilizados devido a sua precisão, porém apresentam custo elevado. Diante disso, propomos neste trabalho o projeto e desenvolvimento de um medidor de vibrações baseado em acelerômetros MEMS, uma vez que a tecnologia de fabricação e a precisão dos acelerômetros MEMS tem sido tema de muita pesquisa e tem evoluído muito nos últimos anos. O sistema proposto é composto por dois acelerômetros, sendo um acelerômetro digital de três eixos, no qual é possível medir a aceleração nas coordenadas x, y e z e um acelerômetro uniaxial analógico, sendo que o acelerômetro analógico será implementado em uma placa de circuito dedicada e poderá ser conectado e desconectado do medidor de vibração conforme necessidade. O sistema ainda conta com alimentação via bateria de íon de lítio. Para a leitura dos dados, controle do sistema, processamento e envio de dados para um dispositivo final utilizou-se o microcontrolador ESP32-WROOM-32, o qual possui uma unidade de processamento, memória, módulo Wi-Fi e Bluetooth em um mesmo dispositivo, o que facilitou a implementação do medidor de vibrações proposto. Os dados de aceleração fornecidos pelos acelerômetros depois de digitalizados são lidos pelo microcontrolador através do protocolo de comunicação SPI e depois são enviados para o dispositivo final através de Wi-Fi, onde realiza-se a análise, dispensando qualquer tipo de conexão física entre os dispositivos de medição e de análise. Para o sistema proposto, projetou-se circuitos de controle de carga, condicionamento de sinal, condicionamento de tensão e por fim implementou-se o protótipo do medidor de vibração. Com a placa de aquisição em protótipo fez-se a gravação do software no microcontrolador e realizou-se testes para validação dos circuitos implementados, e também testou-se a captura de dados de aceleração através do sensor embarcado. Por fim realizou-se teste de leitura de vibração em um motor elétrico instalado em bancada. Com os testes realizados, conseguimos bons resultados, comprovando o funcionamento dos circuitos projetados e do sistema proposto.
Abstract: Vibration meters are widely used in predictive maintenance on rotating electrical machines. One of the main techniques of predictive maintenance is vibration monitoring. The problems that manifest themselves in machines usually change their vibration patterns. There are equipment and systems capable of performing vibration measurements on the market. These devices use different types of transducers. The piezoelectric accelerometers are widely used due to their accuracy, but they have a high cost. Therefore, in this work we propose the design and development of a vibration meter based on MEMS accelerometers, since the manufacturing technology and accuracy of MEMS accelerometers has been the subject of much research and has evolved a lot in the last few years. The proposed system consists of two accelerometers, a three-axis digital accelerometer, in which it is possible to measure acceleration in x, y and z axis, and a uniaxial analog accelerometer. The analog accelerometer will be implemented on a dedicated circuit board and it can be connected and disconnected from the vibration meter as needed. The system is power supplied by a lithium ion battery. For data reading, system control, processing and sending data to a final device, the ESP32-WROOM-32 microcontroller was used. It has a processing unit, memory, Wi-Fi and Bluetooth module in the same device, which facilitated the implementation of the device. The acceleration data provided by the accelerometers after being digitized are read by the microcontroller through the SPI communication protocol and then sent to the final device through Wi-Fi, where the analysis is carried out, eliminating any type of physical connection between the devices, measurement and analysis. For the proposed system, circuits for load control, signal conditioning, voltage conditioning were designed and, finally, the prototype of the vibration meter was implemented. With the acquisition board in prototype, the software was written in the microcontroller and tests were carried out to validate the implemented circuits. The acceleration data captured through the embedded sensor was also tested. Finally, a vibration reading test was performed on an electric motor installed on a bench. With the tests carried out, we achieved good results, proving the operation of the designed circuits and the proposed system.
metadata.dc.subject: Acelerômetros
MEMS
Vibração - Medição
Manutenção preditiva
Accelerometer
Vibration - Measurement
Predictive maintenance
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
metadata.dc.identifier.citation: ROMANSSINI, Marcelo. Desenvolvimento de um dispositivo para medição de vibrações baseado em acelerômetros MEMS. Orientador: Alessandro Gonçalves Girardi. 2021. 71p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de Elétrica) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Elétrica, Alegrete, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/5989
metadata.dc.date.issued: 27-Sep-2021
???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.appears???Engenharia Elétrica

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Marcelo Romanssini - 2021.pdf14.33 MBAdobe PDF???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.view???


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