Projeto e Detalhamento de Hardware do Sistema Embarcado para Controle de Vôo de um Aerofólio Cabeado

Abstract

O UFSCKite é um grupo de pesquisa situado no Departamento de Automação e Sistemas da UFSC que se propõe a investigar e desenvolver tecnologias que aproveitem a energia eólica em elevadas altitudes para geração de energia elétrica. Dentro desta área, o grupo tem dirigido seu foco para o estudo de sistemas que utilizam aerofólios flexíveis cabeados para alcançar estes objetivos. Atualmente, o UFSCKite possui um protótipo simples operacional, capaz de controlar a trajetória dos aerofólios em vôo, mas sem a capacidade de gerar energia elétrica. Um segundo protótipo capaz de realizar o controle do sistema com geração de energia elétrica está em fase de projeto. A primeira parte do trabalho aqui apresentado consiste na revisão da primeira versão da placa eletrônica embarcada do primeiro protótipo. Inicialmente, os componentes de hardware e a primeira versão da placa eletrônica embarcada do primeiro protótipo são descritos. Após isso, os problemas apresentados na primeira versão da placa eletrônica embarcada são analisados e a partir dessa análise uma segunda versão é proposta. Em seguida, os esquemáticos e o leiaute da segunda versão são apresentados. A segunda parte do trabalho aqui apresentado consiste no projeto da placa eletrônica embarcada da unidade de Vôo do segundo protótipo. Para a fundamentação deste projeto, um estudo é feito sobre o problema a ser resolvido. Primeiramente, os componentes de hardware do segundo protótipo são descritos. Em seguida, um projeto informacional do sistema embarcado é apresentado, contendo os seus requisitos, uma proposta de modelo funcional, uma tabela de opções de solução e algumas diretrizes a serem seguidas pelo projeto. Partindo deste projeto informacional, um projeto conceitual é proposto, apresentando de forma conceitual a arquitetura do sistema e as suas interfaces. Por fim, os elementos de hardware escolhidos para compor as interfaces são descritos com profundidade e os circuitos que compõem o projeto da eletrônica embarcada são apresentados

UFSCKite is a research group located in the Automation and Systems Department (DAS) of the Federal University of Santa Catarina (UFSC) that aims to investigate and develop technologies that take advantage of the wind power on high altitudes to generate electricity. The group focus have been the study of sistems that use pumping kites to achieve such goals. Currently, the UFSCKite has a simple operational prototype that controls the flight of a kite, but can’t generate electricity. A second prototype capable of both controlling the flight of the kite and generating electricity is being developed. This work consists on a review of the first version of the first prototype’s embedded electronics. First of all, the first prototype’s hardware components and embedded electronics are described. Next, the problems on the first version of the embedded electronics are analysed, and based on that analysis, a second version is proposed. After that, the second version’s electronic schematics and layouts are presented. In addition to that, the embedded electronic project of the second prototype‘s flight unit is proposed. A study is made based on the second prototype’s project. First, the hardware components are described. Then, an informational project of the embedded system is presented, containing a list of requirements, a functional model and some project guidelines. Based on this informational project, a conceptual project is proposed, presenting in a conceptual form the system’s architecture and it’s interfaces. Last, the hardware components of the interfaces are described and the embedded electronic’s circuits are presented.