Desenvolvimento de transdutor LVDT e módulo de instrumentação para ajuste da posição de refletores em rastreadores solares
The main methods for generating solar energy, renewable and clean, are photovoltaic systems and solar thermal energy systems. A low-cost option due to the simplicity is the Fresnel Linear Reflector (LFR) technology this is one of the thermal systems that have room for improvement, and mechanisms for...
| Autor principal: | Pelegrin, Juliano de |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2021
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25615 |
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riut-1-256152021-07-23T06:03:51Z Desenvolvimento de transdutor LVDT e módulo de instrumentação para ajuste da posição de refletores em rastreadores solares Development of LVDT transducer and instrumentation module for adjusting the position of reflectors on solar trackers Pelegrin, Juliano de Bertotti, Fabio Luiz https://orcid.org/0000-0002-9402-0824 http://lattes.cnpq.br/4739401775990139 Lafay, Jean Marc Stephane https://orcid.org/0000-0001-8911-6891 http://lattes.cnpq.br/3161422723738649 Vargas, Diogo Ribeiro http://lattes.cnpq.br/5260249217149507 Bertotti, Fabio Luiz https://orcid.org/0000-0002-9402-0824 http://lattes.cnpq.br/4739401775990139 Sousa, Kleiton de Morais https://orcid.org/0000-0003-0060-3875 http://lattes.cnpq.br/5409590007366145 Kerschbaumer, Ricardo https://orcid.org/0000-0002-9677-0856 http://lattes.cnpq.br/5304374284779760 Energia solar Energia - Fontes alternativas Transformadores elétricos Geração de energia fotovoltaica Solar energy Renewable energy sources Electric transformers Photovoltaic power generation CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Engenharia/Tecnologia/Gestão The main methods for generating solar energy, renewable and clean, are photovoltaic systems and solar thermal energy systems. A low-cost option due to the simplicity is the Fresnel Linear Reflector (LFR) technology this is one of the thermal systems that have room for improvement, and mechanisms for solar tracking are used to increase the efficiency of these systems. This work proposes the instrumentation of a Linear Variable Differential Transformer, LVDT, to control the position in a solar tracking system applied in linear Fresnel reflectors. The LVDT can be used to control and adjust the angular position when the reflector is subjected to external disturbances. Also, the sensor can adjust position errors caused by inaccuracies in the mechanical structure of the tracking system. An LVDT is a simple and robust linear transducer. It can provide the position of reflectors in solar tracking systems. The development of a low-cost linear displacement sensor with digital communication interfaces to be applied to solar trackers was carried out. The transducer was built and, its instrumentation module was produced based on the Texas Instruments® PGA970 integrated circuit. The prototype characterization was carried out and, performance analysis was developed, allowing the detailing operation and performance of the linear displacement sensor. From the LVDT response, a calibration procedure became possible. The measurement results showed a measurement uncertainty of ± 0.0687mm for the entire measurement range and ± 0.0274mm in the region of better linearity. Finally, to validate the results, the proposed instrumentation was implemented in an LVDT transducer already characterized with another instrumentation module, obtaining an uncertainty five times lower, showing that the proposed instrumentation presented a good performance. Os principais métodos para geração de energia solar, renovável e limpa, são os sistemas fotovoltaicos e os sistemas de energia solar térmica. Os sistemas térmicos apresentam margem para melhorias, principalmente na tecnologia do tipo Refletor Fresnel Linear (LFR) que é uma opção de baixo custo pela simplicidade do sistema. Para o aumento da eficiência desses sistemas, mecanismos para o rastreamento solar são utilizados. Buscando-se controlar a posição do espelho refletor de sistemas de rastreamento solar do tipo Fresnel linear, esse trabalho propõe a instrumentação de um sensor do tipo LVDT (do inglês Linear Variable Differential Transformer), para controle da posição angular e correção da posição do espelho refletor, quando esse for submetido a perturbações externas como vento, chuva, granizo ou para corrigir possíveis erros de posição causados por imprecisões na estrutura mecânica do sistema de rastreamento. Um LVDT é um simples e robusto transdutor linear e em sua aplicação pode propiciar a posição de refletores em sistemas seguidores solares. O desenvolvimento de um sensor de deslocamento linear de baixo custo com interfaces de comunicação digital para ser aplicado em seguidores solar foi realizado. Um transdutor LVDT foi construído e o seu módulo de instrumentação foi produzido baseado no circuito integrado PGA970 da Texas Instruments® que é um condicionador de sinal de sensores LVDT com recursos avançados de processamento de sinal. Foi realizada a caracterização do protótipo construído e uma análise da performance foi desenvolvida, efetuando-se um detalhamento do funcionamento e desempenho do sensor de deslocamento linear. Da resposta do LVDT tornou-se possível um procedimento de calibração. Os resultados de medição apresentaram uma incerteza de ±0,0687 mm para toda a sua faixa de medição e de ±0,0274 mm na região de maior linearidade. Por fim, para validação dos resultados, foi realizada implementação da instrumentação proposta em um transdutor LVDT já caracterizado com outro módulo de instrumentação obtendo-se uma incerteza 5 vezes menor, evidenciando que a instrumentação proposta apresentou um bom desempenho. 2021-07-22T14:35:55Z 2021-07-22T14:35:55Z 2021-05-06 masterThesis PELEGRIN, Juliano de. Desenvolvimento de transdutor LVDT e módulo de instrumentação para ajuste da posição de refletores em rastreadores solares. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25615 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Energia solar Energia - Fontes alternativas Transformadores elétricos Geração de energia fotovoltaica Solar energy Renewable energy sources Electric transformers Photovoltaic power generation CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Engenharia/Tecnologia/Gestão |
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Energia solar Energia - Fontes alternativas Transformadores elétricos Geração de energia fotovoltaica Solar energy Renewable energy sources Electric transformers Photovoltaic power generation CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Engenharia/Tecnologia/Gestão Pelegrin, Juliano de Desenvolvimento de transdutor LVDT e módulo de instrumentação para ajuste da posição de refletores em rastreadores solares |
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The main methods for generating solar energy, renewable and clean, are photovoltaic systems and solar thermal energy systems. A low-cost option due to the simplicity is the Fresnel Linear Reflector (LFR) technology this is one of the thermal systems that have room for improvement, and mechanisms for solar tracking are used to increase the efficiency of these systems. This work proposes the instrumentation of a Linear Variable Differential Transformer, LVDT, to control the position in a solar tracking system applied in linear Fresnel reflectors. The LVDT can be used to control and adjust the angular position when the reflector is subjected to external disturbances. Also, the sensor can adjust position errors caused by inaccuracies in the mechanical structure of the tracking system. An LVDT is a simple and robust linear transducer. It can provide the position of reflectors in solar tracking systems. The development of a low-cost linear displacement sensor with digital communication interfaces to be applied to solar trackers was carried out. The transducer was built and, its instrumentation module was produced based on the Texas Instruments® PGA970 integrated circuit. The prototype characterization was carried out and, performance analysis was developed, allowing the detailing operation and performance of the linear displacement sensor. From the LVDT response, a calibration procedure became possible. The measurement results showed a measurement uncertainty of ± 0.0687mm for the entire measurement range and ± 0.0274mm in the region of better linearity. Finally, to validate the results, the proposed instrumentation was implemented in an LVDT transducer already characterized with another instrumentation module, obtaining an uncertainty five times lower, showing that the proposed instrumentation presented a good performance. |
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2021 |
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PELEGRIN, Juliano de. Desenvolvimento de transdutor LVDT e módulo de instrumentação para ajuste da posição de refletores em rastreadores solares. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021. |
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