Caracterização de Cerâmicas Piezoelétricas de Baixo Custo para Sensores IoT de Emissão Acústica aplicados na Indústria 4.0

• Processo: 24/13409-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 15 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica
• Pesquisador responsável: Fábio Romano Lofrano Dotto
• Beneficiário: Henrique Alves Della Coletta
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/01374-6 - Desenvolvimento e Aplicação de Sensor de Emissão Acústica Baseado em Internet das Coisas para Monitoramento de Processos Industriais, AP.R
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/07849-9 - Aprimoramento de Circuitos de Condicionamento de Sinais para Sensores Piezelétricos de Emissão Acústica de Baixo Custo em Sistemas da Indústria 4.0 Baseados em IoT, BE.EP.IC
• Assunto(s): Técnica de emissão acústica Indústria 4.0 Manufatura em nuvem
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aquisição de Dados em Processos Industriais | emissão acústica | Industria 4 | Internet da Coisais Industrial (IIoT) | Manufatura em Nuvem | Sensores IoT | 0 | Monitoramento de Processos de Manufatura

Resumo

O avanço das tecnologias referentes à Indústria 4.0 e a integração crescente de sensores baseados na Internet das Coisas (IoT) trouxeram consigo um aumento na produtividade e sustentabilidade da indústria. Tradicionalmente, a identificação do estado das ferramentas e máquinas utilizadas nas fábricas é realizado por um operário treinado, que é sujeito a erros e não consegue fornecer informações em tempo real de todas as ferramentas, tornando o processo demorado. Assim, a utilização de sensores acústicos, de vibração, força e pressão, instalados diretamente nas máquinas, para o monitoramento contínuo dos processos industriais surgem como soluções para esse problema. No entanto, a taxa de adoção dessas tecnologias ainda é baixa, especialmente em pequenas e médias empresas, devido à falta de conhecimento técnico e ao alto custo associado. Frequentemente são utilizados materiais piezoelétricos no desenvolvimento dos sensores, em especial o de emissão acústica, que captam as ondas acústicas mecânicas emitidas no processo e convertem-nas em energia elétrica, possibilitando a análise do sinal. Apesar das vantagens promissoras ainda existe uma lacuna no que se refere à viabilidade da utilização deste tipo de sensor em ambientes industriais. Por isso, a avaliação de cerâmicas piezoelétricas de baixo custo surge como necessidade para desenvolvimento de sensores de emissão acústicos baseados em IoT, especialmente para indústrias de pequeno e médio porte, onde o custo é um fator limitante. Este projeto de Iniciação Científica propõe realizar a avaliação e a caracterização detalhada destas cerâmicas através de análises no tempo e na frequência, de forma a atender essa demanda. Além disso, deve realizar o encapsulamento dessas cerâmicas em corpos metálicos, além de analisar a interface mecânica dos sensores em processos ativos, e desenvolver circuitos eletrônicos de condicionamento de sinais a fim de aumentar a portabilidade e a aplicação em sensores embarcados. Em seu término o projeto visa estabelecer o elemento sensor e possível circuito de condicionamento de sinais mais adequado para compor o sensor de emissão acústica IoT em desenvolvimento por meio do projeto de auxílio regular atualmente financiado pela FAPESP, coordenado pelo professor orientador.