DETEM
Se inscreva
Entre em contato pelo email e saiba como enviar seu projeto!
2019 /1
Projeto de um microtribômetro
Equipe integrante: Tarsis Prado Barbosa¹; Rina Mariane Alves Dutra¹; Júlio Bezerra de Faria²; Rafael Novais Lacerda de Oliveira².
¹Professor(a) do Departamento de Engenharia de Telecomunicações e Mecatrônica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno(a) de Graduação em Engenharia Mecatrônica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: rina@ufsj.edu.br.
“Ciência e tecnologia de superfícies que interagem entre si através de movimento relativo, envolvendo o estudo de atrito, desgaste e lubrificação” [1]. Este é o conceito de tribologia, criado por H. Peter Jost que se tornou uma área importante no meio da tecnologia. Considerando estes 3 pilares da tribologia, de acordo com [2], 23% do consumo de energia global tem origem em contatos tribologicos, dos quais 20% são, geralmente, para superar a ação do atrito e os outros 3% na fabricação de peças para substituir componentes desgastados.
A investigação dos fenômenos que ocorrem nos contatos tribologicos são complexos visto que as interações são sistêmicas, irreversíveis e evoluem com o tempo [3]. Assim sendo, o estudo dos mecanismos de desgaste em geral é realizado através de equipamentos chamados tribômetros, que permitem testes com movimento relativo entre corpos, procurando reproduzir as condições de trabalho em que os componentes testados são submetidos.
Tribômetros, porém, são aparelhos que possuem um custo elevado devido a necessidade de precisão de seus componentes. O presente projeto pretende construir um microtribômetro que possua um custo relativamente menor com precisão e confiabilidade semelhante aos existentes, utilizando materiais e técnicas de manufatura mais acessíveis.
Definindo chapas de aço 1020 como o material para fazer o pórtico, foi utilizado o software SolidWorks para projetá-lo, sempre levando em conta o processo de manufatura que seria utilizado para a fabricação das peças, processo esse conhecido como corte laser.
Com a estrutura pronta, foi necessário projetar dois mecanismos: um para fazer o movimento alternativo da mesa em que seria colocada a amostra e um para produzir a força necessária sobre a amostra. Analisando os esforços que ambos os mecanismos iriam sofrer, optou-se por utilizar a manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, para a fabricação destes mecanismos, permitindo uma maior liberdade de criação nesses projetos.
Para realizar o movimento alternativo, foi projetado um sistema conhecido como biela-manivela, em que uma extremidade de uma barra rígida, a biela, foi conectada na mesa e a outra extremidade foi conectada a manivela, que se trata de um elemento ligado ao eixo de um motor, de tal forma que ao girar a manivela, a biela se vê obrigada a retroceder e avançar, gerando assim o movimento desejado.
Para produzir a força necessária sobre a amostra, foi desenvolvido um atuador linear cujo o sistema é constituído por duas engrenagens e duas peças que servem de suporte para as duas células de carga e para o motor de passo. Uma das engrenagens foi conectada ao eixo do motor e a outra foi travada em uma barra roscada. Um suporte é então ligado a essa barra roscada através de porcas, permitindo que, ao girar a barra através do acionamento do motor, este suporte se desloque verticalmente, pressionando assim a amostra localizada na mesa. A figura 1 mostra o projeto final do protótipo.
Figura 1. Projeto do protótipo de um Microtribômetro.
Nos testes realizados no software, todas as funções do equipamento funcionaram como esperado, não havendo nenhum tipo de colisão entre componentes durante o ensaio.
Para realizar o controle e a aquisição de dados, foi escolhido o dispositivo Arduino, por se tratar de uma plataforma de prototipagem eletrônica open-source e por possuir uma fácil comunicação, através de módulos, com os dispositivos utilizados no projeto, como os motores e as células de carga.
A interação com o usuário será feita através de um programa no qual o usuário insere o valor da força desejada sobre a amostra e o ensaio será iniciado automaticamente após ser alcançado este objetivo. Será possível interromper o processo do ensaio durante a execução a qualquer momento utilizando um simples comando na tela do monitor serial. A tabela 1 mostra os valores individuais de cada componente necessário para a montagem e o valor total.
Tabela 1 – Lista de componentes com os devidos preços.
O projeto do microtribômetro foi desenvolvido e revisado e, a primeira impressão, é que irá funcionar conforme o esperado. Foi cumprido o objetivo inicial de possuir um baixo custo em relação aos existentes, restando agora realizar a montagem e a validação como etapas seguintes.
Referências:
[1] JOST, H. P. Lubrication (Tribology) Education and Research - A Report on the Presente Position and Industry's Needs. Departamento de Educação e Ciência. Londres, p.79. 1966.
[2] HOLMBERG, K.; ERDEMIR, A. Influence of tribology on global energy consumption, costs and emissions. Friction, v. 5, n.3, p. 263-284, September 01 2017. ISSN 2223-7704.
[3] DOS SANTOS, M. B.; COSTA, H. L.; DE MELLO, J. D. B. Potentiality of triboscopy to monitor friction and wear. Wear, v. 332-333, p. 11341144, 2015/05/01/ 2015. ISSN 00431648.
2018
/2
Análise da eficiência energética de transmissões com Múltiplas antenas em redes de sensores sem fio com nó sink Móvel
Equipe integrante: Marcos Tomio Kakitani¹; Romaísa Lopes Cabral².
1Professor do Departamento de Engenharias de Telecomunicações e Mecatrônica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
2Aluna de Graduação em Engenharia de Telecomunicações da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil. Bolsista PIBIC UFSJ/CNPq.
Endereço para correspondência: marcos.kakitani@ufsj.edu.br.
As Redes de Sensores Sem Fio são redes formadas por nós sensores que são equipados por uma ou múltiplas antenas, que serão responsáveis pela transmissão e pela recepção de informações entre os nós, assim, diferentes esquemas de transmissão podem ser adotados de acordo com o número de antenas. Neste trabalho, para nós equipados com uma única antena, foram adotados os métodos de transmissão cooperativos, IDF (Incremental Decode-and-Foward) e SDF (Selective Decode-and Foward), os quais utilizam nós intermediários (relays) para auxiliar, com retransmissões, a comunicação entre uma fonte e um destino. Já para nós equipados com múltiplas antenas, foram explorados casos em que o transmissor estava equipado com um duas antenas e o receptor com apenas uma, e vice-versa, além do caso em que ambos estavam equipados com duas antenas. Para cada um desses casos foram utilizadas técnicas de transmissão diferentes, sendo elas: TAS (Transmit Antenna Selection), MRC (Maximium Ratio Combining) e TAS+MRC, respectivamente. As técnicas TAS e MRC realizam as transmissões de diferentes formas, sendo a técnica TAS+MRC uma combinação delas, mas ambas possuem um princípio em comum, o uso da diversidade espacial como forma de economia de energia. Já nos esquemas que utilizam transmissões cooperativas, apesar de possuir uma única antena, também obtém-se diversidade espacial com o auxílio de um relay, por isso, um dos objetivos deste trabalho é analisar se o uso efetivo de múltiplas antenas nos proporciona uma maior eficiência energética do que seu uso virtual. Para realizar essa análise, um cenário foi modelado considerando restrições de probabilidade e desvanecimento Rayleigh, nele nós foram dispostos aleatoriamente e um nó sink foi fixado. Nesse cenário, buscando uma eficiência energética, o relay para as transmissões foi escolhido de forma a minimizar a potência, assim obtivemos a potência e a energia necessária para transmissão de todos os nós para o destino com todos os tipos de transmissão com uma antena e também múltiplas antenas. Por fim, comparando os resultados obtidos, pode-se perceber que transmissões cooperativas só são mais efetivas para distâncias pequenas, de forma que o uso de múltiplas antenas se mostra uma importante forma de obtenção de um sistema energeticamente eficiente para distâncias maiores.
Palavras-chave: Eficiência Energética, Redes de Sensores sem fio, Múltiplas Antenas..
2018
/1
Linguagem: uma abordagem sob a ótica de Sistemas Complexos e Teoria da Informação
Equipe integrante: Leonardo Carneiro de Araujo¹; Lucas José Lima Ribeiro².
¹Professor do Departamento das Engenharias de Telecomunicações e Mecatrônica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno de Graduação em Engenharia de Telecomunicações da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: leolca@ufsj.edu.br.
O projeto pretende abordar as línguas naturais, mais especificamente o Português Brasileiro, sob a óptica de sistemas complexos utilizando a teoria da informação e a estatística, buscando através desta desvendar padrões e aspectos ligados a fenômenos linguísticos e descritos pela linguística quantitativa.
A linguagem é provavelmente a faculdade que nos torna uma espécie distinta dentre as demais, sendo o alicerce para a habilidade de trocar e armazenar informação sob uma forma altamente estruturada. A linguagem falada pode ser interpretada como uma concatenação de elementos formando um contínuo acústico. Entretanto a fala é proveniente de uma representação mental discreta, símbolos que se sucedem em uma cadeia apresentando um delicado balanço entre ordem e desordem, diversidade e similaridade. Para se entender melhor os padrões da linguagem, deve se realizar um estudo estatístico sobre a língua falada e escrita e, o objetivo desse trabalho é realizar esse estudo estatístico da linguagem. Essa modelagem estatística preocupa-se com as probabilidades de ocorrência de palavras, sequência de palavras, sílabas, fonemas e sequência de estruturas linguísticas.
Portanto, o estudo tem por objetivo analisar a linguagem escrita sob o ponto de vista de sistemas complexos e teoria da informação. Uma língua pode ser modelada como um processo estocástico formando uma cadeia de Markov e também podemos compreendê-la como um sistema simbólico utilizado para codificação de informação na comunicação entre dois ou mais indivíduos. A entropia é utilizada como medida de informação associada a uma mensagem. A noção de tipicidade pode ser utilizada para investigar a ocorrência de certos padrões e investigar a relação da sequência de símbolos observadas nas línguas naturais e o aparecimento de padrões como a lei de Zipf e lei de Heaps (ou Herdan), dentre outras leis da linguística quantitativa.
Inicialmente foi necessário a aquisição de um corpus extenso para ser utilizado nas análises. Esse corpus é uma espécie de dicionário da linguagem estudada. Foi proposta então, uma forma de realizar busca automática neste corpus linguístico, através de algoritmos, para recuperar os padrões mais relevantes. Critérios baseados em teoria da informação foram utilizados para garantir uma alta consistência estatística e tomar decisões no processo de seleção de sequência de forma a otimizar o processo com relação a perplexidade da língua. Através da análise do corpus podem ser verificadas algumas das leis da linguística quantitativa, como a leide Zipf, lei de Heaps, e lei de Menzerath, dentre outras. Sendo assim, podem ser estimadas as probabilidades dos símbolos, probabilidades de sequência de símbolos e probabilidades condicionais. Pode-se então, analisar a entropia da língua em diversos níveis organizacionais, os conjuntos típicos em diferentes estratos, e as relações com as leis da linguística quantitativa.
Usualmente a motivação para este tipo de análise é o desenvolvimento de sistemas de reconhecimento de fala modernos, entretanto este tipo de abordagem tem-se demonstrado importante para muitas outras aplicações, tais como recuperação de informação, tradução automática, reconhecimento de caracteres, correção ortográfica, classificação automática de documentos, extração de informação, criptografia, bioinformática, além do próprio entendimento da linguagem quanto a um sistema de comunicação e codificação de informação.
Palavras-chave: linguística quantitativa, teoria da informação.
2017
/2
Projeto de Extensão – Curso de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Aberto para a Comunidade
Equipe integrante: Tarsis Prado Barbosa ¹; Rone César da Silva Fonseca ²
¹Professor do Departamento das Engenharias de Telecomunicações e Mecatrônica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno do curso de Graduação em Engenharia Mecatrônica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: tarsisbarbosa@ufsj.edu.br.
Na região de Congonhas, Ouro Branco e Conselheiro Lafaiete existem inúmeras indústrias metalomecânicas, em especial relacionadas a produção de aço, nas quais a maioria das máquinas são constituídas por acionamentos hidráulicos. Sendo assim, o Curso de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos tem por objetivo fornecer uma visão ampla de como os fluidos (ar ou óleo) pressurizados podem transmitir força e realizar trabalho mecânico em aplicações industriais. Este curso é aberto para a comunidade e é uma oportunidade de capacitar e formar melhor os trabalhadores que eventualmente estarão atuando na manutenção de máquinas e equipamentos que utilizam esta tecnologia. O projeto é uma iniciativa do Departamento das Engenharias de Telecomunicações e Mecatrônica da Universidade Federal de São João Del-Rei e está sob a orientação do professor Tarsis Prado Barbosa. Espera-se através desta iniciativa ampliar a cooperação entre a UFSJ/Campus Alto Paraopeba, a população e as indústrias locais.
Palavras-chave: indústrias metalomecânicas, sistemas hidráulicos e pneumáticos, fluidos pressurizados.