Desenvolvimento de um Sistema Embarcado com ESP32 para Aquisição de Sinais de Qualidade de Energia

Resumo

Título: Desenvolvimento de um Sistema Embarcado com ESP32 para Aquisição de Sinais de Qualidade de Energia

Introdução Este trabalho detalha o desenvolvimento de um sistema embarcado de baixo custo, componente essencial de um projeto de pesquisa colaborativo entre a Unoesc (Engenharia de Computação e Elétrica) e o Vellore Institute of Technology (VIT), Chennai, Índia, focado em Smart Grids, qualidade de energia e eficiência energética. O projeto está alinhado aos assuntos da Indústria 4.0. O microcontrolador ESP32 foi selecionado por sua capacidade de processamento e conectividade, sendo responsável por simular, armazenar e preparar os dados de formas de onda para transmissão. O desenvolvimento deste firmware é a contribuição da equipe brasileira para a arquitetura de monitoramento remoto.

Objetivo Desenvolver e validar um firmware para o microcontrolador ESP32 capaz de simular formas de onda de tensão com distorções harmônicas, armazená-las localmente de forma não volátil e prepará-las para transmissão a uma plataforma em nuvem.

Método O protótipo utiliza um microcontrolador ESP32-WROOM-32 programado na IDE Arduino. Para validar a lógica de aquisição, uma forma de onda senoidal de 60 Hz (fundamental) com uma sobreposição de 180 Hz (terceira harmônica) é gerada matematicamente via programa, simulando um sinal elétrico distorcido por uma carga não linear. Os pontos desta forma de onda são então armazenados na memória Flash interna do dispositivo utilizando o sistema de arquivos SPIFFS, garantindo que os dados persistam entre reinicializações. O firmware encapsula essa lógica, criando um "data logger" autônomo que serve como a camada de hardware do sistema de monitoramento geral.

Resultados Esperados Validar o ESP32 como um dispositivo de aquisição de dados de baixo custo, capaz de gerar e armazenar de forma consistente e confiável os dados de formas de onda simuladas. O protótipo deverá demonstrar a viabilidade da utilização da memória Flash interna (SPIFFS) para o armazenamento não volátil de grandes volumes de dados de série temporal. O sistema embarcado deverá servir como um nó de aquisição de dados robusto, para ser integrado com plataformas de comunicação em nuvem.

Conclusão Espera-se concluir que o ESP32 é uma plataforma de hardware e software viável para a criação de nós de monitoramento distribuídos e de baixo custo para aplicações em Smart Grids. A capacidade de gerar, processar e armazenar localmente os dados de sinais complexos valida o dispositivo como uma ferramenta poderosa para a digitalização e análise da qualidade da rede elétrica, sendo o primeiro passo para um sistema de monitoramento completo.