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São Carlos 2016
Universidade de São Paulo - USP
Escola de Engenharia de São Carlos
Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação
WÉLERSON CASADEI
FILTRO PASSA-FAIXA PARA REJEIÇÃO DE RUÍDO E
TRIGGER PARA AQUISIÇÃO DE SINAIS DE MEDIDAS
ACÚSTICAS PROVENIENTES DE DESCARGAS PARCIAIS
São Carlos 2016
WÉLERSON CASADEI
FILTRO PASSA-FAIXA PARA REJEIÇÃO DE RUÍDO E
TRIGGER PARA AQUISIÇÃO DE SINAIS DE MEDIDAS
ACÚSTICAS PROVENIENTES DE DESCARGAS PARCIAIS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
ao Programa de Engenharia Elétrica da Escola de
Engenharia de São Carlos como parte dos requisitos
para a obtenção do título de Engenheiro Eletricista.
Área de concentração: Sistemas Elétricos de Potência
Orientador: Prof. Tit. Ruy Alberto Corrêa Altafim
Dedico este trabalho à minha família e amigos.
Agradecimentos
Agradeço à Deus, pela saúde e presença em todos os passos decisivos que
sempre me direcionaram ao melhor caminho.
À minha família, pelo apoio incondicional, segurança e força, sem a qual essa
graduação não seria possível, em especial aos meus pais, Arnaldo e Adélia e ao meu
irmão, Eduardo.
À minha avó Rosa, pela fé inabalável e por sempre acreditar no meu sucesso.
Agradeço à Camila Moreira, por toda a cumplicidade, amor, incentivo e sua
grande fé em todos os inúmeros momentos difíceis deste caminho que e esteve ao meu
lado.
Aos meus amigos, que foram essenciais e que guardo a bela amizade e parceria
construída, em especial ao Arthur Lunardi (grande CH), Caio Fanti (saudoso Palmito),
Gabriel Cacciatore (o Virjão) e Renê Bonfá (o velho Bônfa). Gostaria também de
agradecer ao Álvaro Augusto Volpato, pelo seu conhecimento técnico e prático.
Pelo suporte, atenção e transmissão do conhecimento científico e acadêmico do
M.Sc. Daniel Augusto Pagi Ferreira, registro aqui meu saudoso reconhecimento e
sinceros agradecimentos.
Finalmente agradeço à Universidade de São Paulo pelas oportunidades
concedidas e à todos mestres que muito me ensinaram, com destaque ao Prof. Tit. Ruy
Alberto Corrêa Altafim, profissional com conhecimento além da teoria que muito admiro
e que me acompanhou neste projeto.
“A verdadeira viagem de descobrimento não consiste em procurar
novas paisagens, mas em ter novos olhos”.
(Marcel Proust)
Resumo
Casadei, Wélerson Filtro passa-faixa para rejeição de ruído e trigger para
aquisição de sinais de medidas acústicas provenientes de descargas parciais.
62 p. Trabalho de Conclusão de Curso – Escola de Engenharia de São Carlos,
Universidade de São Paulo, 2016.
Este trabalho apresenta uma sucinta revisão bibliográfica sobre descarga parcial
(DP), passando desde os conceitos básicos, condições de ocorrência e alguns tipos de
descargas até formas de detecção e medição. Uma vez introduzido o conceito do
fenômeno e sua contextualização no setor elétrico brasileiro, é proposto um filtro passa-
faixa utilizado para filtragem na detecção de DPs a partir de medidas realizadas com o
uso do método acústico através de um sensor de efeito piezoelétrico. Este circuito foi
projetado em softwares de simulação, como o LTSpice XVII. O presente trabalho faz
parte de um projeto maior que desenvolve um sistema de detecção de descargas
parciais pelo método acústico e será usado para rejeição de ruído e acionamento de um
sistema de aquisição de dados, mais conhecido como trigger.
Palavras-Chave: Descargas Parciais, Filtro, Método acústico, Microfone, Passa-faixa,
Piezoeletreto, Termoformado, Trigger.
Abstract
Casadei, Wélerson Bandpass filter for noise rejection and trigger for
acquisition of acoustic signals from partial discharges. 62 p. Monograph – São
Carlos School of Engineering, University of São Paulo, 2016.
This work presents a brief review on partial discharge (PD) activity regarding
basic concepts, how it occurs in dielectrics, types of PD and its detection methods.
Furthermore, piezoelectrets sensors used in this work are also presented. Once both
concepts are reviewed and inserted in brazilian power systems, an electronic circuit for
filtering the signal picked up in the detection of PD using the acoustic method is
presented. This circuit was designed and simulated using LTSpice XVII. This work is part
of a larger project regarding PD detection system and will be used for noise rejection and
to trigger a signal acquisition system.
Keywords: Acoustic Method, Bandpass, Filter, Microfone, Partial Discharges,
Piezoelectret, Thermoformed, Trigger.
Sumário
1 Introdução ....................................................................................... 19
1.1 Objetivos .............................................................................. 20
1.2 Estrutura do Trabalho ............................................................ 21
2 Descargas Parciais ......................................................................... 23
2.1 Conceitos básicos ................................................................. 23
2.2 Condições de ocorrência ....................................................... 25
2.3 Métodos de detecção ............................................................ 26
2.3.1 Método elétrico .......................................................... 27
2.3.2 Método químico ......................................................... 30
2.3.3 Método óptico ............................................................ 30
2.3.4 Método acústico ......................................................... 31
2.4 Microfone de piezoeletreto ..................................................... 32
2.5 Sinal de referência ................................................................ 35
3 Circuito eletrônico .......................................................................... 37
3.1 Metodologia ........................................................................... 37
3.2 Circuito eletrônico .................................................................. 38
3.2.1 Filtro passa-faixa ........................................................ 38
3.2.2 Detector de envoltória ................................................ 43
3.2.3 Comparador de tensão ............................................... 45
3.2.4 Alimentação ............................................................... 47
3.3 Resultados ............................................................................ 49
3.3.1 Filtros ........................................................................ 49
3.3.2 Detector de envoltória ................................................ 55
4 Conclusão ...................................................................................... 57
4.1 Considerações finais .............................................................. 57
4.2 Sugestão para trabalhos futuros ............................................. 58
Referências Bibliográficas ........................................................................ 59
19
Capítulo 1 Introdução
Este trabalho consiste em parte integrante das pesquisas desenvolvidas pelo
Grupo de Alta Tensão e Materiais (GATM) na produção de uma nova metodologia
acústica com transdutores por piezoeletretos (projeto P&D ELEKTRO – ANEEL – USP),
onde aqui se busca desenvolver um circuito eletrônico capaz de filtrar o sinal provindo
de uma descarga parcial em meio à diversos outros sinais e/ou ruído captados pelo
sensor acústico.
Partindo da premissa de que a indústria de potência, não restringindo às
fabricantes de equipamentos elétricos mas também empresas de equipamentos de
medição e as próprias distribuidoras que os utilizam, participa de um cenário mais
focado à eficiência, dá-se a produção deste e de outros trabalhos que vem sendo
desenvolvidos pela comunidade científica. Considerando que existem indicadores de
referência de qualidade e interrupção do fornecimento de energia e que estes estão
aliados a qualidade de entrega de energia e menor interrupção do fornecimento, fortes
tendências no sentido de gerar mais confiabilidade dos equipamentos elétricos de
potência vêm sendo procuradas. Isto tem provocado mudanças na infraestrutura de
medição e obtenção de dados que convergem para ações mais precisas e direcionadas
considerando o custo - benefício destas aplicações no sistema de distribuição brasileiro,
de grandes dimensões territoriais.
Expandir redes de serviços, como diagnóstico, medições remotas e
monitoramento, leva a uma melhor qualidade de operação, maior vida útil dos
componentes do sistema e a redução nos custos de manutenção dos equipamentos,
este último muito desejado pelas empresas concessionárias pois tem a finalidade de
melhorar sua confiabilidade e reduzir o número de paradas não programadas e
eventuais, ações bastante custosas para estas empresas.
Os níveis de manutenção se tornaram indicadores de reestruturação e qualidade
gerencial nas empresas concessionárias de energia elétrica. A redução da manutenção
a níveis ótimos é o desafio que as empresas têm que buscar continuamente. Para este
propósito, estender o tempo de serviço (vida útil) e o tempo entre manutenções dos
equipamentos de alta tensão (geradores, transformadores, etc.) são imposições para
novas condições de serviço [1].
20
Com o aumento da demanda de energia elétrica, verificado nas últimas décadas,
as novas condições de serviço citadas no parágrafo anterior podem estar vinculadas à
trabalho em sobrecargas dos equipamentos de potência por longos períodos de tempo
– já que não há muitos recursos para identificação do problema – aumentando assim,
juntamente com outros fatores, a possibilidade de ocorrência de falhas e, por fim,
contribuindo para ocorrência de descargas parciais e consequente perda econômica.
Descargas parciais podem ser sintetizadas como sinais elétricos pulsantes
incompletos, intermitentes e rápidos, da ordem dos nanosegundos, que ocorrem pela
proximidade entre duas partes condutoras de eletricidade e o meio isolante, através do
efeito de ionização em cavidades gasosas, no interior dos materiais isolantes e nas
interfaces condutor-isolante ou isolante-isolante [2].
Os futuros problemas de isolação e consequentes falhas nos equipamentos vêm
dos efeitos após a ocorrência das descargas, pois a intensidade e constância dessas
descargas parciais podem originar carbonizações dos dielétricos e criar trilhas
condutoras reduzindo a suportabilidade das isolações elétricas. O conhecimento prévio
da evolução deste fenômeno tem feito com que as concessionárias dediquem
considerável atenção ao monitoramento e detecção dessas descargas parciais em
transformadores de potência, cabos de alta tensão, transformadores, capacitores e
disjuntores.
1.1. Objetivo do trabalho
Neste trabalho são realizadas revisões de bibliografias referentes à descargas
parciais, no que compete ao fenômeno físico, assim como técnicas que vem sendo
utilizadas e estudadas atualmente para detecção das descargas, buscando uma ênfase
no método acústico, que será apresentado na seção 2.3.4. Conectado à bagagem
teórica gerada sobre descargas parciais é desenvolvido um estudo de um circuito para
filtragem do sinal gerado por um microfone – sugerindo o método acústico – seguido de
um circuito usado para disparar a aquisição de dados, mais conhecido na engenharia
elétrica como Trigger, sinalizado com um LED aceso a captura de um sinal com boa
probabilidade de ser proveniente de uma descarga parcial.
21
1.2. Estrutura deste trabalho
O trabalho prossegue com o capítulo 2, que será responsável por introduzir o
conceito de descargas parciais, exibindo as condições de ocorrência, alguns tipos de
descargas e os métodos utilizados para detecção e medição. Além disso é apresentado
o microfone utilizado para aquisição do sinais, citando seu funcionamento e composição.
No capítulo 3 é apresentada a metodologia para o projeto e confecção do circuito
eletrônico para rejeição de ruídos e liberação do sinal de trigger, dividindo o circuito
completo em blocos para melhor entendimento. Por fim, no capítulo 4 são consolidadas
as considerações finais e conclusões do trabalho.
22
23
Capítulo 2 Descargas Parciais
Neste capítulo, no intuito de contextualizar a produção deste projeto, assim como
fornecer ferramentas para entendimento da conexão do circuito eletrônico – que será
exibido no capítulo 3 - são apresentados os conceitos básicos de descargas parciais,
assim como as condições de ocorrência, métodos de detecção existentes e técnicas de
medição utilizadas.
2.1. Conceitos básicos
O termo descarga parcial (DP) é definido como sendo uma descarga elétrica
localizada que provoca um curto circuito parcial em um meio isolante entre dois meios
condutores, podendo ou não ocorrer adjacentemente ao eletrodo, ou a outra parte de
isolação, segundo as normas International Electrotechnical Commission - IEC [3] e
Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT [4]. Ainda, podem ser consideradas
como rupturas elétricas que podem ocorrer em falhas existentes em uma isolação sólida
ou líquida e que normalmente são preenchidos por gases (a exemplo do ar), quando
estes são submetidos à intensos campos elétricos não uniformes IEC - [3], [5].
Utilizando-se de tópicos, é válido ressaltar alguns pontos importantes sobre o
fenômeno físico das DPs, tais como:
- são descargas internas que ocorrem nos espaços vazios ou cavidades dentro
dielétricos sólidos ou líquidos. Porém, o ambiente onde se desenvolvem é de natureza
gasosa;
- possuem o efeito de impulsos como fontes muito íngremes e discretas no tempo
sobre os circuitos elétricos, dado sua característica intermitente;
- são de curta duração e caracterizados em elevadas frequências (relacionado
ao padrão brasileiro de 60 Hz).
Conforme mencionado, as cavidades gasosas favorecem a ocorrência
das DPs e, dessa forma, são responsáveis pelas falhas mais comuns dos materiais
dielétricos. Descargas parciais são consequências de imperfeições em materiais
isolantes, tais como bordas afiadas no ar ambiente e vazios gasosos em dielétricos
24
líquidos e sólidos [6], e são, na maioria das vezes, introduzidas durante as várias etapas
de fabricação dos materiais isolantes e também dos equipamentos de alta tensão, tais
como transformadores, cabos, geradores, motores, etc., além de sucessivas
solicitações exigentes durante o envelhecimento dos equipamentos. Essas imperfeições
levam a uma concentração de campo elétrico local que pode exceder a força dielétrica
do material isolante.
A tensão inicial em que acontecem as descargas parciais é definida como sendo a
tensão aplicada, a partir da qual começa a ocorrer repetitividade de DPs. Analogamente,
a tensão na qual ocorre a extinção das DPs é definida como sendo aquela em que a
repetitividade da descarga parcial é interrompida. Procedem dessas tensões, esforços
de campos elétricos, sobre o dielétrico, que podem ser definidos como campos iniciais
e de extinção [7], [8]. Em sistemas isolantes, as DPs resultam em uma grande variedade
de fenômenos físicos, podendo ser de baixa, média ou alta intensidade [8].
Existem alguns fenômenos de DPs, que ocorrem em ar ambiente, como o glow, o
streamer, treeing e a leader discharge, porém também podem acontecer em
compartimentos gasosos fechados. A figura 1 mostra fotografias da descarga streamer
no ar, leader discharge em óleo e treeing em PMMA (acrílico).
Figura 1: Fotografias de a) descarga streamer no ar; b) leader discharge em óleo; c) treeing em PMMA (acrílico)
Fonte: [6].
25
2.2. Condições de ocorrência
Há uma visão errada e bastante comum sobre DP que enxerga a ocorrência
deste fenômeno apenas em eletrodos metálicos, seja ponta-ponta ou ponta-plano –
muito provavelmente por serem as mais utilizadas em laboratórios de alta tensão.
Descargas parciais podem ocorrer em qualquer ponto do material dielétrico; na junção
de dois materiais dielétricos diferentes ou adjacentes ao eletrodo, seguidamente em
vários pontos do dielétrico e até mesmo sem eletrodos, em uma cavidade do material
dielétrico. Podem ocorrer também entre dois isolantes agindo como eletrodos; essas
descargas sem eletrodos são problemáticas em alguns veículos espaciais, por exemplo.
O termo descargas parciais envolve um amplo grupo de fenômenos de descarga tal
como descargas internas, superficiais e descargas corona [3].
A ocorrência de uma descarga parcial depende, a princípio, que duas condições
sejam satisfeitas. Uma delas, é que haja um campo elétrico intenso o suficiente para
acelerar as cargas livres com energia necessária para iniciar um processo de avalanche.
E a outra, é que haja cargas livres (elétrons e/ou íons positivos) em um vazio preenchido
com algum tipo de gás [9].
A condição de que o campo elétrico local deve ultrapassar certo valor de campo
elétrico crítico pode ser vista de forma similar ao caso de descargas entre eletrodos
metálicos, dada pela curva de Paschen [10], ilustrada na figura 2. Nesse caso, a
ocorrência da descarga depende do produto entre a pressão (𝑝) e a separação dos
eletrodos (𝑑) para um determinado gás e material, bem como da temperatura, geometria
e tamanho da cavidade e do mecanismo específico da descarga [11], [12], [13], [14],
[15].
Satisfeita a condição do campo elétrico, a segunda condição para ocorrência das
descargas é a disponibilidade de elétrons livres na região da cavidade onde o campo
elétrico local está acima do campo elétrico crítico. Estes elétrons são necessários para
dar início à formação de uma avalanche eletrônica e, consequentemente, o início do
processo de descarga. Existem dois mecanismos de geração de elétrons inicias, são
eles: a fotoionização do gás no interior da cavidade e a emissão de elétrons a partir da
superfície interna da cavidade.
26
Figura 2: Curva de Paschen: relação tensão x pd
Fonte: Adaptado de [10].
2.3. Métodos de detecção
Conforme tratado até agora, é nítido que a ocorrência de descargas parciais
apontam para diversos problemas que podem já estar ocorrendo nos equipamentos
assim como indicar futuras falhas e/ou danos. Porém, para que isso ocorra é necessário
detectar, medir e localizar os fenômenos.
Há diferentes técnicas de detecção de descargas parciais, sendo que diferem
pelo fenômeno físico originado na ocorrência das descargas como radiação
eletromagnética, aquecimento, emissão de sinais acústicos e ópticos e transformações
químicas [16]. Portanto, DP podem ser detectadas através da análise desses sinais. As
técnicas de detecção de DP podem ser classificados de acordo com seu método de
detecção, assim sendo surgem quatro maiores categorias, que são:
a) Método elétrico;
b) Método Químico;
c) Método Óptico;
d) Método Acústico.
27
Normalmente, os métodos de detecção são categorizados em elétricos e não
elétricos [9]. O método elétrico é o único onde é possível medir e calibrar a carga
aparente da DP. No caso dos outros métodos, estes podem fornecer informações sobre
o local da fonte da DP e não são sensíveis à radiação eletromagnética [16].
A figura 3 mostra, após a ocorrência de uma descarga parcial, os efeitos físicos
derivados deste fenômeno, seus métodos de medição e detecção. As seções seguintes
devem apresentar brevemente cada método de detecção de DP, suas vantagens e
desvantagens. Será dada uma explicação mais detalhada sobre o método acústico, uma
vez que é o método de detecção de DP mais relevante para este trabalho.
Figura 3: Métodos de detecção de descargas parciais
Fonte: Adaptado de [9].
2.3.1. Método elétrico
Pode-se afirmar, sem questionamentos ou incertezas, que o método elétrico é o
mais utilizado para quantificar descargas parciais em geradores, transformadores,
cabos de alta tensão, capacitores, entre outros [17]. As normas IEC [3] e Institute of
Electrical and Electronics Engineers - IEEE [18] buscam unificar e consolidar
28
procedimentos para medição de DPs. Ademais, elas fornecem várias alternativas de
circuitos de ensaio e terminologia apropriada para realizar medição de DPs.
Como consequência da ocorrência da DP, uma determinada quantidade de
carga elétrica é transferida em uma corrente impulsiva através do vazio onde ocorreu a
descarga. Este impulso é detectado através de um processo de recarga a partir de uma
capacitância de acoplamento [16], [19].
A norma IEC [3] recomenda os circuitos básicos para medição de DP pelo
método elétrico, os quais são mostrados na figura 4. Analisando estes circuitos é
possível notar que a diferença entre eles está na disposição da impedância de medição
Zm. No circuito (a), Zm está conectado em série com o capacitor de acoplamento Ck e no
circuito (b) Zm está conectado em série com a ligação à terra do objeto de teste. Para
todos os circuitos de medição mostrados, a indutância AT é um filtro de bloqueio de
ruído destinado à rejeição de ruídos eletromagnéticos provenientes da alimentação de
teste AT. O ruído eletromagnético externo pode ser eliminado a uma certa extensão se
uma ponte equilibrada é empregada, como mostrado no circuito (c). Ajustando as
impedâncias Zm1 e Zm2 a ponte pode ser balanceada adequadamente e os ruídos
externos são rejeitados por um amplificador diferencial. Apesar dos benefícios da
supressão de ruído no último circuito, o circuito (a) é o mais comumente utilizado na
prática [21].
29
Figura 4: Circuitos para medição de DP de acordo com IEC - [3]
Fonte: Adaptado de [20].
30
2.3.2. Método químico
A detecção de descargas parciais por métodos químicos baseia-se na análise
cromatográfica dos subprodutos gerados durante um impulso de DP. Detecção de
substâncias químicas é predominantemente utilizada em aplicações com materiais
isolantes, líquido ou gasoso, que é o caso de transformadores, máquinas, subestações
isoladas a gás (Gas Insulated Substations - GIS) e linhas isoladas a gás (Gas Insulated
Lines - GIL) [16]. A análise química pode também ser usada para estimar a degradação
do isolamento causada pela ocorrência de DPs [1].
A Análise de Gás Dissolvido (DGA) é o método químico mais importante para
detectar não só DP, mas também um número de possíveis falhas em equipamentos de
alta tensão. De acordo com [22], cada tipo de falha gera gases-chave e, por sua análise,
é possível identificar o tipo de falha. Dentro dos gases gerados em transformadores os
mais importantes que são utilizados para avaliar sua condição são:
a) Gases combustíveis: H2 (hidrogénio), CH4 (metano), C2H6 (Etano), C2H4
(Etileno) e C2H2 (acetileno);
b) Gases não combustíveis: O2 (oxigénio), N2 (azoto), CO (monóxido de carbono)
e CO2 (dióxido de carbono).
2.3.3. Método óptico
Como vantagens do método óptico pode-se citar que toda a medição é isolada
galvanicamente, ou seja, não há influência eletromagnética nas medições e todo o
sistema de detecção óptica é quase imune a sinais indesejados. Quanto às
desvantagens, menciona-se a possibilidade de perda de calibração, a área de cobertura
limitada e os problemas com acessibilidade [16].
Para a detecção óptica de DP são utilizados geralmente dois métodos
fundamentais, são eles: óptico direto e opto-acústico. O método óptico direto consiste
na detecção visual dos sinais que são produzidos durante um impulso de DP. Já o
método opto-acústico, baseia-se nos efeitos ópticos e acústicos causados por uma DP.
Neste caso, as ondas acústicas, causadas pela DP, influenciam as fibras ópticas que
estão localizadas no interior do equipamento. Assim, o sinal óptico que é transmitido
31
através da fibra, é comparado com um sinal de referência de modo que se torne possível
a obtenção do sinal de DP [16].
2.3.4. Método acústico
Baseada no ruído audível ou ultrassônico gerado por DPs, a técnica acústica
identifica o ruído no ar ou vibrações em materiais adjacentes à fonte de descarga.
Consiste na utilização de sensores ou transdutores piezoelétricos, que podem ser
instalados dentro ou fora dos equipamentos, de preferência em ambientes com baixo
nível de ruído. Sensores acústicos, corretamente projetados, são imunes a ruídos
eletromagnéticos e, por esta razão, são bastante úteis para a verificação da existência
de uma descarga elétrica. A possibilidade de localizar a fonte da DP é uma grande
vantagem do método acústico [23].
O método acústico trata-se de uma técnica de teste não destrutiva que pode ser
usada para avaliar a atividade da DP em equipamentos de alta tensão [16], [23]. Além
disso, pode tornar-se imune a interferências eletromagnéticas, o que é uma vantagem
para o método elétrico em que as interferências externas podem comprometer as
leituras de DP [23].
Os sistemas de detecção acústica podem ser classificados em duas categorias:
sistemas internos e externos. No primeiro, são colocados sensores no interior do
equipamento para detectar a onda sonora diretamente enquanto os sistemas externos
os sensores são instalados fora dele [24]. Para detectar estes sinais acústicos, os
sensores piezoelétricos podem ser utilizados como transdutores. Um sistema de
detecção acústica geral é mostrado na figura 5. A forma que envolve os dois primeiros
blocos do diagrama representa o encapsulamento do microfone utilizado, dentro do qual
contempla o sensor de efeito piezoelétrico e o pré-amplificador, ambos resultado do
trabalho desenvolvido pelo GATM em vários anos de pesquisa. O bloco sugerido como
“Filtro” é o objeto deste trabalho, o qual receberá o sinal enviado pelo microfone,
responsável pela captação e pré-amplificação do sinal da DP.
32
Figura 5: Sistema para detecção acústica de DP
Fonte: O Autor.
Apesar da imunidade eletromagnética, um ruído pode ser adicionado ao sinal de
som devido a reflexões de ondas dentro de um equipamento de potência, vibrações
mecânicas e ruído externo. O sinal acústico pode ser atenuado: por distribuição
geométrica da onda, divisão de ondas entre caminhos múltiplos, perdas de transmissão
na propagação de um meio para outro e em descontinuidades no meio ou estrutura e
absorção em materiais [23].
De acordo com [16], em contraste com o método elétrico, a carga aparente em
pico-Coulomb (pC) não pode ser determinada pelo método acústico, uma vez que não
pode ser calibrada. No entanto, se ambos os métodos são utilizados em conjunto, pode
haver uma melhoria da precisão e o método elétrico pode ser usado para disparar a
medição acústica.
2.4. Microfone de piezoeletreto
As ondas sonoras (mecânicas) geradas pelas descargas parciais ou por ruídos
mecânicos atingem o microfone (responsável pela aquisição do sinal acústico), que
convertem essas ondas sonoras em pulsos elétricos, os quais são devidamente
amplificados e transmitidos para serem filtrados pelo circuito eletrônico. O microfone
usado nos projetos recentes do GATM é construído usando um piezoeletreto
termoformado como elemento transdutor e um invólucro metálico com pré-amplificador
33
integrado. A figura 6 mostra o desenho dos componentes que formam o microfone em
uma vista explodida. Na figura 7 são apresentadas fotografias do transdutor.
O invólucro metálico é responsável pela blindagem elétrica do dispositivo e pelo
acondicionamento do amplificador e sensor piezoelétrico, dos eletrodos metálicos e da
placa do circuito pré-amplificador. O conector do tipo Mike de quatro vias foi utilizado
como um canal para alimentação do circuito eletrônico e para a saída do sinal elétrico,
proporcional ao campo acústico. O material de retaguarda, fabricado em nylon,
compreende a camada subjacente ao elemento piezoelétrico e é responsável pelo
amortecimento da vibração do filme eletromecânico, o que impede reflexões na parte
de trás do elemento ativo e, consequentemente, evita gerar interferência no sinal de
recepção do transdutor. Complementa o transdutor acústico outro compartimento
metálico, responsável por alojar a alimentação do pré-amplificador e fazer a interface da
conexão Mike e BNC (Bayonet Neil Concelman) [9].
O piezoeletretos de canais tubulares é o resultado de anos de pesquisas do
GATM, e seu processo de fabricação e principais características tanto de funcionamento
como de seus materiais, podem ser encontrados com maiores detalhes em [33], [39].
Figura 6: Projeto do microfone a base de sensor de piezoeletreto termoformado
Fonte: Adaptado de [9].
34
Figura 7: Fotografias do (a) microfone em alumínio com sensor de efeito piezoelétrico e pré-amplificador encapsulados e (b) caixa plástica com o microfone embutido
Fonte: O Autor.
O circuito de pré-amplificação utilizado no transdutor ultrassônico tem como base
a operação de um amplificador de instrumentação modelo INA129P. Esse circuito
integrado (CI) foi escolhido, principalmente, por apresentar características de baixo
ruído e uma resposta em frequência “plana” (amplificação constante) até 500kHz.
Adicionalmente ao CI INA129P foi implementado um primeiro estágio de controle do
sinal para propiciar um melhor casamento de impedância entre a amostra piezoelétrica
e a entrada do circuito integrado [9]. Uma fotografia do circuito do pré-amplificador é
ilustrada na figura 8.
Figura 8: Circuito eletrônico do amplificador embutido no encapsulamento do microfone
Fonte: [9].
35
2.5. Sinal de referência
O sinal de DP utilizado para referência deste projeto foi gerado em laboratório,
com amplitude de descarga de 6 kV, captação do sinal utilizando o transdutor de
piezoeletreto e aquisição de dados com o osciloscópio como mostrado na figura 9. O
sinal captado possui diversas frequências em seu espectro, porém o interesse deste
trabalho se restringe à uma pequena faixa apenas, compreendida entre 130 a 170 kHz,
aproximadamente.
Figura 9: FFT do sina de DP com um sinal de 6 kV gerado em laboratório
Fonte: O Autor.
O sensor utilizado comercialmente é o R15I-AST, com frequência de operação
entre 70 e 200kHz, com pré-amplificador integrado e são fabricados de cristal
piezoelétrico, com pré-amplificador de 40 dB, cuja sensibilidade se situa na faixa de
frequência entre 100 e 400 kHz e tem o seu pico de resposta, ou seja, tem ressonância,
na frequência de 150 kHz. A curva de calibração do transdutor é apresentada na figura
10, onde pode-se observar a ressonância da resposta na mesma frequência de
interesse deste trabalho, ou seja, entre 130 e 170 kHz.
36
Figura 10: Curva de calibração do transdutor R15i-ast
Fonte: disponível em http://www.physicalacoustics.com/content/literature/sensors/Model_R15I-AST.pdf
Acesso em 05 de Dez. 2016
37
Capítulo 3 Circuito eletrônico
Neste capítulo será introduzido o circuito eletrônico atuando como filtro passa-
faixa e acionamento para captação de dados, alvo deste trabalho, apresentando a
metodologia de desenvolvimento, circuitos testados e análises envolvidas.
3.1. Metodologia
O arranjo no qual este trabalho se insere faz parte de diversas outra linhas de
pesquisa que compõem o GATM e que encontram-se em cada processo do diagrama
de blocos apresentado na figura 11. Este projeto considerou requisitos para seu
desenvolvimento que consideram sua futura conexão com outros projetos que atuam na
captação de descargas parciais utilizando o método acústico.
A aquisição do sinal acústico, entrada para o circuito em questão, foi realizada
por meio de dados coletados com o microfone, abordado na seção 2.4, perante uma DP
real gerada pelo método desenvolvido por [9] e inseridas nos simuladores LTSpice e
MATLAB para fins de teste do circuito durante o seu desenvolvimento.
Figura 11: Diagrama de blocos exibindo a metodologia desde a geração até avaliação de DPs.
Fonte: Adaptado de [9].
38
3.2. Circuito eletrônico
Nesta seção é apresentado o circuito final para seleção de sinais provindos do
microfone de piezoeletreto. A figura 12 ilustra o circuito obtido, sendo o sinal enviado
pelo microfone representado pela fonte de tensão V1.
Figura 12: Circuito detector de sinal de DP
Fonte: O Autor.
Para simplificar a explicação das partes que compõe o circuito bem como
entendimento geral, segue a figura 13 que corresponde a função de cada bloco
pontilhado na imagem do circuito elétrico apresentado na figura 12.
Figura 13: Diagrama de blocos referenciando cada parte do circuito detector
Fonte: O Autor.
3.2.1. Filtro passa-faixa
De uma forma geral, filtros são circuitos cujo ganho ou atenuação podem ser
ajustados para selecionar uma determinada frequência ou uma faixa de frequências,
dependendo do tipo, configuração e especificação do projetista. Existem quatro tipos
básicos de filtros, sendo eles:
39
a) Filtro passa-baixa: Permite que os sinais com frequência abaixo de um
determinado valor passem para a saída, eliminando os sinais com
frequências superiores.
b) Filtro passa-alta: Funciona de maneira inversa ao passa-baixa. Deixando
passar para a saída apenas os sinais cujas frequências estejam acima de
um certo valor estabelecido em projeto.
c) Filtro passa-faixa: Permite a seleção uma faixa de frequências, ou seja, o
intervalo de frequência selecionado passará para a saída do filtro.
d) Filtro rejeita-faixa: Atua de forma inversa ao filtro passa-faixa, atenuando os
sinais contidos em um determinado intervalo de frequências definido.
Uma assimilação simples de filtro é o procedimento de sintonizar a frequência
da estação de rádio desejada, onde a antena capta todos os sinais emitidos pelas
emissoras dentro da área de cobertura e um filtro é utilizado para selecionar a estação
(frequência) desejada.
Existem ainda duas outras categorias, os filtros passivos e ativos. O primeiro
utiliza somente de componentes passivos, como resistores, capacitores e indutores; já
o segundo inclui em seus projetos elementos ativos, como amplificadores operacionais,
transistores, etc. Desse modo, ao passar pelo filtro o sinal pode ser amplificado,
apresentando um ganho com relação à entrada.
O projeto do circuito eletrônico usará um filtro ativo do tipo passa-faixa, como
ilustrado na figura 14. Para que se tenha uma melhor ideia de como cada filtro funciona,
é interessante estudar seus comportamentos através de gráficos que relacionam
frequência e ganho, chamados Digramas de Bode. Nesses gráficos a linha contínua
representa o comportamento do filtro real, enquanto a linha tracejada representa o
comportamento de um filtro ideal. O filtro passa-faixa pode ser compreendido como um
filtro passa-baixa em composição com um filtro passa-alta como é ilustrado no Diagrama
da figura 15.
40
Figura 14: Circuito de um filtro passa-faixa de um estágio
Fonte: Adaptado de [37].
Figura 15: Diagramas de Bode exemplificando composição do filtro passa-faixa
Fonte: Adaptado de [37].
As equações para confecção do projeto deste filtro são apresentadas a seguir:
𝐴𝑣 =−𝑅3
2𝑅1
𝑄 = 0,5√𝑅3
𝑅1||𝑅2
𝑓0 =1
2𝜋𝐶√(𝑅1||𝑅2)𝑅3
41
Em que: Av refere-se ao ganho obtido pelo circuito, ou seja, trata-se de quanto a
amplitude do sinal de saída do filtro será maior que sua entrada; Q é o fator de qualidade
da resposta do filtro, ele remete à largura da curva de ressonância e é definido como a
razão entre a frequência de ressonância e a largura de banda; f0 é a frequência central
da faixa a qual é amplificada após a passagem pelo filtro que, neste projeto foi
considerado 140 kHz, valor este de acordo com as faixa de operação do microfone e a
faixa na qual pretende-se ler o sinal proveniente da DP propriamente dito [38].
Para o projeto do filtro do detector, foi utilizado o amplificador operacional modelo
TL051, além dos seguintes valores de componentes comerciais:
R1 = 390 Ω
R2 = 1k Ω
R3 = 3,3k Ω
C = 1 nF
Desta forma, obtemos os seguintes parâmetros para o filtro:
𝐴𝑣 =−3,3𝑘
2 ∗ 390= −4,23
𝑄 = 0,5√3,3𝑘
390||1𝑘= 1,72
𝑓0 =1
2𝜋(1𝑛𝐹)√(1𝑛𝐹)||1𝑘 ∗ 3,3𝑘= 140,3 𝑘𝐻𝑧
O circuito do filtro projetado, conforme os dados e equações anteriores é
ilustrado no primeiro e segundo blocos da figura 13. Para que o fator de qualidade Q do
filtro fosse maior, assim como o ganho obtido com a filtragem do sinal na faixa
especificada, optou-se pela implementação de um filtro de segunda ordem, que nada
mais é do que a duplicação do circuito do filtro de primeiro estágio estudado até agora
e ilustrado na figura 14 e conexão em série, como apresentado nos dois primeiros blocos
do circuito final apresentado na figura 12.
Como é possível verificar pelo resultado das equações, a frequência central
resultou em 140,3 kHz. Este valor foi adequado em projeto pois de acordo com os testes
realizados com o circuito foi possível constatar que para um melhor desempenho na
faixa de frequências escolhida esta seria a melhor configuração, considerando a
composição para segunda ordem e o uso de valores comerciais - disponíveis facilmente
em lojas especializadas - de componentes eletrônicos. Para o caso de adotar-se a
42
frequência central em 150 kHz, basta realizar a troca do resistor R1 para 330 Ω, ou seja,
é de fácil ajuste conforme necessidade de adaptação do projeto. Na figura 16 é
apresentado o comportamento de ambos os filtros pela resposta em frequência gerada
pelo simulador Multisim 11.0, onde a curva na cor verde se refere à saída do filtro de
primeiro estágio e a curva na cor preta ao segundo estágio, ilustrando o ganho e fator
de qualidade Q superiores para o filtro de segunda ordem.
Figura 16: Resposta em frequência dos filtros
Fonte: O Autor.
O gráfico da figura 17 ilustra a saída do filtro projetado considerando-se o sinal
de captação de uma descarga real pelo microfone de piezoeletreto mencionado na
seção 2.5. É possível verificar que a faixa de interesse para este projeto foi amplificada
na faixa de 130 a 170 kHz conforme pretendido anteriormente, além de ficar clara a
amplificação e qualidade do sinal com o uso do filtro de segundo ordem.
43
Figura 17: Espectro de frequências na saída dos filtros com o sinal real de DP carregado no MATLAB
Fonte: O Autor.
3.2.2. Detector de envoltória
Além da filtragem dos sinais para a faixa de frequência especificada, sentiu-se a
necessidade – para uma melhor seleção do sinal da DP – de alguma função que
permitisse a leitura apenas dos sinais com tensão acima de 20 mV, para uma melhor
filtragem do sinal e/ou regulagem adicional para o funcionamento do circuito de trigger.
Então, após vários testes com circuitos do tipo Schmitt Trigger, comparadores em
configuração com histerese dentre outros, optou-se por um comparador de tensão em
configuração de janela de tensão, ou window voltage detector.
Para que o comparador conseguisse ler os sinais de tensão da forma correta,
após a filtragem, foi necessária a inclusão do circuito detector de envoltória, mostrado
isoladamente na figura 18.
44
Figura 18: Detector de envoltória projetado
Fonte: O Autor.
A função do detector de envoltória é extrair a informação que chega em sua
entrada, ou seja, a informação da DP (que passou pelos filtros) em forma de um sinal
composto por várias frequências. O sinal de saída é sempre igual ao sinal de pico das
ondas de entrada, ou seja, que envolve as ondas de diversas frequências (envoltória da
informação), como pode ser entendido pela figura 19, referente às simulações com o
software LTSpice XVII e MATLAB com o sinal da descarga real captada pelo microfone
de piezoeletreto utilizado como entrada.
Figura 19: Atuação do detector de envoltória perante o sinal de saída dos filtros
Fonte: O Autor.
45
3.2.3. Comparador de tensão
Neste ponto, é pretendido realizar uma seleção do sinal baseado em seu valor
de tensão. Como mencionado na seção 3.2.2, o sinal de informação considerado
referente à DP neste projeto está acima de 20 mV. O comparador foi projetado para
atuar como uma janela, parecido com a atuação dos filtros selecionando uma faixa de
frequência, ou seja, dentre vários níveis de tensão, entre zero e 9 V, por exemplo,
pretende-se liberar a passagem apenas de valores de tensão acima de 20 mV e abaixo
3 V, conforme será comentado a seguir.
Em princípio, apenas filtrando sinais com tensão menor que 20 mV seria
suficiente, porém como este projeto tem conexão com outros em desenvolvimento no
GATM, antecipadamente pretendeu-se solucionar alguns possíveis problemas nos
circuitos de entrada de outros projetos, onde o sinal de saída deste detector é inserido
na entrada de uma placa eletrônica do tipo Arduino Due que possui uma limitação
máxima de 3,3 V para os sinais em seus pinos de entrada. Para o projeto deste
comparador utilizou-se do circuito integrado (CI) LM319, o qual possui dois
comparadores em sua composição e possui uma rápida resposta, além de trabalhar
confortavelmente em frequências mais altas.
Considerando o ganho do blocos de filtro e detector de envoltória anteriores a
entrada do comparador, os níveis de tensão utilizados para comparação são outros,
pois já consideram esta amplificação. Assim, para o valor mínimo na entrada de 20 mV,
no comparador a correspondência é de 360 mV e para limitação de 2,5 V (considerando
uma margem de segurança de 0,8 V para o máximo permitido na entrada do Arduino)
na saída, tem-se 138 mV na entrada do primeiro filtro. Dentro das faixas especificadas,
ou seja, entre aproximadamente 20 e 138 mV a saída do circuito detector é fixa, no nível
de 5V, alimentando um LED, para referência visual da ocorrência de aquisição de dados
provenientes de uma DP, similar a um trigger. Os dados de funcionamento do
comparador seguem resumidos na tabela 1.
46
Tabela 1: Referências de tensão para o funcionamento do comparador
Fonte: O Autor.
O gráfico da figura 20 mostra o acionamento do LED durante a leitura da
descarga parcial mencionada na seção 2.5, ou seja, a ocorrência do sinal de trigger para
dar início a aquisição de dados. Indica-se assim, a ocorrência de uma DP e evita-se, por
exemplo, a coleta de uma grande quantidade de dados quando não há a ocorrência de
uma DP e que não serão aproveitados, sobrecarregando o funcionamento de um
possível circuito utilizado para detecção de descargas parciais.
Figura 20: Presença de corrente no LED indicando acionamento do circuito de trigger
Fonte: O Autor.
47
3.2.4. Alimentação
Para alimentação dos componentes eletrônicos, bem como referências de
tensão para o comparador (CI LM319) foi necessária a utilização de vários níveis de
tensão, ora pela especificidade da janela de tensão do comparador, ora pelo requisito
dos componentes. Porém, o circuito completo possui apenas uma entrada de
alimentação que, segue parâmetros de projetos já em desenvolvimento pelo GATM e
utiliza uma fonte de tensão simétrica de 9 V - usualmente composta por duas baterias
alcalinas de 9 V comumente encontradas nos comércios, dada a necessidade de
portabilidade e baixo custo do circuito.
Para que se conseguisse as tensões desejadas, foram utilizadas referências de
tensão programáveis, com circuitos integrados do modelo TL431, os quais apresentam
um nível de tensão fixo de 2,5 V na saída para uma faixa de tensão de entrada que pode
chegar a 36 V. Para os ajustes finos divisores resistivos, como o da figura 21 foram
empregados.
Figura 21: Circuito geral para divisor de tensão resistivo
Fonte: O Autor.
A equação para calcular os valores dos resistores para confecção do divisor na
tensão deseja é dada por:
𝑉𝑠𝑎í𝑑𝑎 =𝑅2
𝑅1 + 𝑅2 𝑉𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
Portanto, para a fonte de tensão de 360 mV (referência inferior para o
comparador), temos os seguintes valores de resistores:
R1 = 3,3 kΩ
R2 = 560 Ω
48
Completando a equação obtém-se:
𝑉𝑠𝑎í𝑑𝑎 =560
3,3𝑘 + 560 9 = 363 𝑚𝑉
O circuito da figura 22 ilustra o resultado. O resistor de 1 kΩ é utilizado como
segurança, limitando a corrente no regulador TL431.
Figura 22: Referência de tensão de 360 mV para o comparador
Fonte: O Autor.
Para obtenção dos 2,5 V para a referência superior do comparador o circuito
torna-se mais fácil, pois já é característica do regulador TL431 uma saída fixa neste
nível de tensão na configuração padrão recomendada no manual do componente. A
fonte de 2,5 V é mostrada na figura 23.
Figura 23: Referência de tensão de 2,5 V para o comparador
Fonte: O Autor.
49
No caso da fonte de 5 V, foi necessário acrescentar o LM317, um regulador de
tensão variável com saídas na faixa de 1,25 a 37 V, como ilustra a figura 24.
Figura 24: Regulador de tensão com saída de 5 V
Fonte: O Autor.
3.3. Resultados
Nesta seção serão apresentados os resultados obtidos com o circuito eletrônico,
apresentado na seção 3.2. Pretende-se ilustrar o que foi apresentado ao longo do
capítulo 3, com maior ênfase ao funcionamento doa filtros, assim como comprovar a
eficácia do circuito com gráficos de alguns pontos. Foram gerados alguns gráficos
estratégicos, mostrando a eficácia do circuito perante diferentes situações.
3.3.1. Filtros
Com relação aos filtros, foram introduzidas as respostas do circuito captadas
com o osciloscópio variando-se a frequência de entrada e mantendo a tensão constante
com 100 mV de pico, considerando a saída do filtro de segunda ordem. Nas imagens
desta seção, utilizando a frequência de entrada – ilustradas pela forma de onda na cor
amarela – como referência é possível analisar o comportamento dos filtros baseando-
se nos valores de tensão pico-a-pico da entrada com relação à saída, na cor verde.
50
Figura 25: Entrada com frequência de 80 kHz
Fonte: O Autor.
Na figura 25, com uma entrada na frequência de 80 kHz, observa-se a pequena
atuação do filtro no sinal de saída, ainda acontecendo uma amplificação do sinal, porém
com ganho pequeno relacionado à frequência de interesse.
Figura 26: Entrada com frequência de 100 kHz
Fonte: O Autor.
Na figura 26, o sinal de saída começa a ser amplificado por aproximar-se da faixa
de frequência pré-determinada. É valido ressaltar que quanto mais a frequência se
aproxima dos valores de projeto, a defasagem entre as duas ondas vai diminuindo,
quase ficando em fase na frequência de 140 kHz.
51
Figura 27: Entrada com frequência de 120 kHz
Fonte: O Autor
Na figura 27, o ganho de tensão começa a ser maior e na eminência de entrar
na faixa requerida.
Figura 28: Entrada com frequência de 130 kHz
Fonte: O Autor.
Na figura 28, já dentro da faixa projetada, pode-se verificar a grande amplificação
do sinal, com o ganho se aproximando de 16 vezes a tensão de entrada e com
defasagem menor do que a figura 26, que mostra uma defasagem quase três vezes
maior.
52
Figura 29: Entrada com frequência de 140 kHz
Fonte: O Autor.
Na figura 29, verifica-se a maior amplificação do sinal e a menor defasagem entre
as formas de onda, praticamente estão em fase. O ganho de tensão fica um pouco maior
que 19 vezes.
Figura 30: Entrada com frequência de 150 kHz
Fonte: O Autor.
Na figura 30, ainda dentro da faixa estabelecida em projeto, o ganho de tensão
da saída mantém-se alto, próximo de 19. A diferença mais notável neste ponto para a
frequência anterior (de 140 kHz) mostra-se na defasagem entre as ondas, com 37,6º de
diferença.
53
Figura 31: Entrada com frequência de 160 kHz
Fonte: O Autor.
Na figura 31, ainda dentro da faixa, o comportamento do sinal não se mostra
muito diferente da figura 30, apesar da defasagem um pouco maior, o ganho na saída
fica próximo de 16 vezes a tensão na entrada.
Figura 32: Entrada com frequência de 180 kHz
Fonte: O Autor.
A partir da figura 32, o sinal de entrada já não se encontra mais dentro da faixa
de frequência e o sinal começa a diminuir consideravelmente seu ganho e defasagem.
Aqui o ganho de tensão fica em torno de 10 vezes.
54
Figura 33: Entrada com frequência de 200 kHz
Fonte: O Autor.
Neste ponto, a figura 33 mostra uma considerável atenuação do sinal, ainda
menor em comparação aos limites inferiores de mesma proporção em distância as
frequências centrais, porém plausível para o funcionamento do circuito, que ainda
considera uma janela de tensão com possibilidade de regulagem fina de acordo com a
especificações de projeto.
Para concluir a análise dos testes realizados em bancada com o filtro de segunda
ordem, realizou-se um sweep (emissão de sinais durante um período de tempo com
crescentes valores, e neste caso a variação foi da frequência) no gerador de funções, o
qual foi adicionado à entrada do circuito eletrônico (filtro).
Figura 34: Saída do filtro de segunda ordem para o sweep de frequências
Fonte: O Autor.
55
3.3.2. Detector de envoltória
Conforme mencionado na seção 3.2.2, foi necessária a implementação de um
detector de envoltória para o correto funcionamento do comparador, abaixando a
frequência e mantendo-se um nível DC para melhor interpretação do sinal pelo
comparador.
Figura 35: Comportamento do detector de envoltória nos teste em bancada
Fonte: O Autor.
Observa-se o incremento na tensão pelo carregamento dos capacitores durante
os picos de onda da saída dos filtros, estabilizando a tensão para posterior leitura do
comparador de tensão mencionado na seção 3.2.3.
56
57
Capítulo 4 Conclusões
4.1. Considerações finais
A proposta deste trabalho inicialmente consistiu em demonstrar o conhecimento
do fenômeno de descargas parciais por meio de uma revisão bibliográfica sucinta,
caracterizando primeiramente o cenário elétrico e econômico em que elas estão
inseridas e os conceitos básicos como tempo de duração, frequência e meios que
favorecem a ocorrência, além de especificar os tipos, como o glow, streamer, treeing e
a leader discharge, e ilustrar três deles. Prosseguindo com as condições de ocorrência
e métodos de detecção. Neste foram apresentados os quatro métodos mais utilizados,
salientando a ênfase aplicada neste trabalho para o método acústico. Posteriormente
foi introduzido o microfone com sensor de piezoeletreto utilizado para detecção dos
sinais, informando sua procedência e explicando o funcionamento, aplicações e
geometria interna.
Terminada a contextualização do fenômeno da DP, foi iniciada a proposta
principal, que atua no sinal proveniente da ocorrência de uma DP, captado pelo método
acústico. O circuito eletrônico é constituído por um filtro do tipo passa-faixa de segunda
ordem que amplifica uma faixa de passagem entre 130 e 170 kHz. A frequência
escolhida está de acordo com as características ótimas de funcionamento do transdutor
apresentado na seção 2.4. Ainda, após a filtragem, foi implementado um comparador
de tensão com a função de permitir a passagem de sinais com uma tensão
compreendida entre 0,02 V e 2,5 V, sendo esta última uma limitação de tensão para a
entrada do Arduino Due, utilizado nos projetos em desenvolvimento do GATM. Os níveis
de tensão de referência podem ser ajustados de acordo com a necessidade de projeto.
De acordo com a seção 3.3.3, há uma pequena variação com relação aos limites
estabelecidos em projeto, porém de uma maneira geral o comportamento do circuito
eletrônico foi satisfatório, podendo inclusive ser ajustado.
Por fim, o objetivo central deste trabalho, o filtro passa-faixa e trigger para
aquisição de sinais provenientes de descargas parciais, mostraram-se satisfatórios,
tanto na rejeição de ruído quanto no acionamento de um sistema de aquisição de dados,
58
além de proporcionar todo o contexto teórico no qual aponta sua aplicabilidade prática
e conexão com outros projetos em desenvolvimento.
4.2. Sugestão para trabalhos futuros
Com o aprendizado desenvolvido durante a confecção deste trabalho, algumas
ideias surgiram e inclusive começaram a ser desenvolvidas, como é o caso da
implementação do circuito eletrônico em placas de circuitos impresso, conferindo
robustez ao circuito assim como facilitando sua introdução em invólucros blindados.
Sugere-se também, dada a visualização da possibilidade pelos dados coletados, a
inclusão de um circuito para detectar a defasagem entre as formas de onda de entrada
e saída, permitindo mais uma regulagem para o circuito e favorecendo uma melhor
filtragem do sinal, inclusive diminuindo ainda mais a faixa de frequências.
59
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