PROCESSAMENTO DE SINAIS DE VIBRAÇÃO EM AEROGERADORES DE PEQUENO PORTE E INTEGRAÇÃO COM COMUNICAÇÃO LORA

PROCESSING OF VIBRATION SIGNALS IN SMALL WIND GENERATORS AND INTEGRATION WITH LORA COMMUNICATION  

Resumo

O presente estudo apresenta os detalhes do desenvolvimento um sistema de monitoramento da vibração de um aerogerador de pequeno porte. O sensoriamento foi obtido utilizando um acelerômetro MPU 6050, responsável por captar o deslocamento físico proveniente da vibração. O processamento dos dados ocorreu em uma placa de desenvolvimento modelo CubeCell AB01 Dev-Board (V2), responsável por receber os dados do sensor e aplicar a Transformada Rápida de Fourier, com o objeto de analisar os diferentes espectros de frequências provenientes do sinal de vibração. Por meio dessa análise foi possível determinar as frequências com as maiores magnitudes e enviar as informações através de uma rede LoRa para um Wireless Stick Lite (V3). Esses dados foram então retransmitidos através de uma rede Wi-Fi para um banco de dados e apresentados em uma página na LAN (Rede Local). Os ensaios foram realizados no laboratório de energias renováveis do grupo de pesquisa SUSTENTARE – Católica SC e foram executados acionando o aerogerador através de um ventilador industrial a 300, 500 e 700 rpm. Através dos dados de vibração analisados, notou-se que a magnitude das frequências de vibração aumenta ou diminui conforme a rotação do aerogerador varia. Os ensaios foram validados através de um software de cálculo numérico e todos os valores apresentados na página LAN, permitindo a análise do espectro e identificação de frequências específicas decorrentes da vibração. De modo geral, apesar de algumas limitações de hardware, foi possível desenvolver uma ferramenta consistente para a análise da vibração em aerogeradores de pequeno porte.

ABSTRACT

The present study presents the details of the development of a vibration monitoring system for a small wind turbine. The sensing was obtained using an MPU 6050 accelerometer, responsible for capturing the physical displacement resulting from vibration. Data processing took place on a development board model CubeCell AB01 Dev-Board (V2), responsible for receiving data from the sensor and applying the Fast Fourier Transform, with the aim of analyzing the different frequency spectrums coming from the vibration signal. . Through this analysis, it was possible to determine the frequencies with the highest magnitudes and send the information through a LoRa network to a Wireless Stick Lite (V3). This data was then relayed via a Wi-Fi network to a database and presented on a page on the LAN (Local Network). The tests were carried out in the renewable energy laboratory of the SUSTENTARE – Católica SC research group and were carried out by activating the wind turbine through an industrial fan at 300, 500 and 700 rpm. Through the analyzed vibration data, it was noted that the magnitude of the vibration frequencies increases or decreases as the wind turbine rotation varies. The tests were validated using numerical calculation software and all values ​​presented on the LAN page, allowing spectrum analysis and identification of specific frequencies arising from vibration. In general, despite some hardware limitations, it was possible to develop a consistent tool for analyzing vibration in small wind turbines.