Relatório_Bolsa_Cnpq_1

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Unipampa – Campus Alegrete: Avenida Tiarajú, 810 – Bairro Ibirapuitã 
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CAMPUS ALEGRETE 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
RELATÓRIO FINAL BOLSA DE PESQUISA CNPq-PIBIT 
 
Orientador: Jumar Luis Russi 
 
 
 
 
 
 
 
OTIMIZAÇÃO DA TÉCNICA DE MODULAÇÃO DE POTÊNCIA POR CICLOS 
INTEIROS PARA ATENUAÇÃO DO EFEITO FLICKER 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bolsista: 
Paulo Cezar Piovesan Vianna 
 
 
Alegrete, 11 de Setembro de 2015. 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1 
2 EMBASAMENTO TEÓRICO ............................................................................................ 1 
2.1 Da qualidade de energia ............................................................................................... 2 
2.2 Flicker .......................................................................................................................... 2 
2.3 Chuveiro Elétrico ......................................................................................................... 3 
2.4 Chuveiro Eletrônico ..................................................................................................... 3 
2.5 Técnicas de Modulação de Potência ............................................................................ 4 
2.6 Otimização da Técnica de Ciclos Inteiros ................................................................... 6 
3 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................... 8 
3.1 O flutuador de tensão ................................................................................................. 10 
4 RESULTADOS ................................................................................................................. 11 
4.1 Ciclos Inteiros ............................................................................................................ 11 
4.2 Ciclos Inteiros com Período T Dimensionável .......................................................... 13 
4.3 Semiciclos Inteiros com Período T Dimensionável ................................................... 15 
5 CONCLUSÃO .................................................................................................................. 17 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESUMO 
 
As técnicas de modulação de potência são a forma mais apropriada para o controle da energia 
disponibilizada a elementos aquecedores, e dentre elas, destaca-se a modulação por Ciclos 
Inteiros. O maior problema desta técnica são os grandes períodos entre condução e bloqueio, 
os quais originam flutuações de tensão a faixas de frequência ideais para ocorrência de flicker. 
Esse trabalho busca apresentar os resultados de duas técnicas distintas de modulação de 
potência baseadas no dimensionamento dos períodos de comutação da carga a nível de ciclos 
e semiciclos, partindo da otimização da técnica tradicional por Ciclos Inteiros. O principal 
objetivo do estudo é reduzir os efeitos de cintilação luminosa provocados pelo uso do 
chuveiro eletrônico. Para isso foram utilizados diferentes dispositivos, como um circuito 
flutuador de tensão, duas placas Arduino®, um suporte para lâmpada conectado ao circuito de 
simulação de flutuação de tensão, além de um circuito LDR responsável pela detecção de 
variação de iluminância. Nove diferentes níveis de potência para cada técnica foram 
ensaiados, sendo os mesmos adquiridos diretamente no computador a fim de obter gráficos de 
iluminância em função do tempo. Os resultados preliminares mostraram que ambas as 
técnicas otimizadas de modulação foram eficazes na atenuação do efeito flicker, com destaque 
para a técnica de Semiciclos Inteiros. 
 
Palavras-chave: Modulação de potência; Flicker; Ciclos; Semiciclos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ABSTRACT 
 
The power modulation techniques are the most appropriate way to control energy available to 
heating elements, among which stands out the modulation cycles integers. The biggest 
problem of this technique are the long periods between driving and blocking, which originate 
voltage fluctuations the ideal frequency bands for the occurrence of flicker. 
This study aims to present the results of two different power modulation techniques based on 
the design of the periods of load switching to the level of half cycles and cycles, based on the 
optimization of the traditional technique Cycles integers. The main objective of the study is to 
reduce the effects of light flicker caused by the use of electronic shower. For this they used 
different devices, such as a float voltage circuit Arduino® two plates, a support connected to 
the lamp voltage fluctuation simulation circuit, and an LDR circuit responsible for detecting 
variation in illuminance. Nine different power levels for each technique are tested, the same 
being acquired directly on the computer to obtain illuminance versus time graphs. Preliminary 
results showed that both optimized modulation techniques have been effective in mitigating 
the flicker effect, highlighting the half cycles whole technique. 
 
Keywords: Power modulation; Flicker; Cycles; Half cycles. 
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1 INTRODUÇÃO 
 
O emprego de cargas não-lineares na rede elétrica impacta diretamente no 
decrescimento da Qualidade de Energia Elétrica. Um dos principais exemplos de carga não-
linear facilmente identificada nas instalações residenciais é o chuveiro eletrônico. Apesar da 
maior comodidade e da redução no desperdício de água, a ampla faixa de temperaturas 
entregue pelo mesmo é resultado da intensa comutação de chaves semicondutoras presentes 
em seu circuito. Nas situações em que encontra-se ativo, o chuveiro eletrônico introduz 
inúmeros distúrbios na rede, sendo o efeito de cintilação luminosa, também conhecido como 
efeito flicker, a forma mais perceptível. O flicker na maioria dos casos resulta no desconforto 
a nível fisiológico do cérebro humano, prejudicando assim, a qualidade de vida dos usuários. 
Inicialmente é realizada uma abordagem teórica a cerca do assunto, desenvolvendo os 
principais conceitos que são essenciais ao entendimento das propostas e resultados 
encontrados nesse trabalho. Em um segundo momento são especificados todos os 
equipamentos utilizados durante os ensaios, bem como a rotina seguida no processo de 
carregamento dos algoritmos e leitura dos dados de iluminância. Em sequência apresentam-se 
os resultados obtidos através de gráficos construídos a partir dos dados adquiridos. Ao final, 
uma conclusão é realizada, a fim, de reiterar as vantagens das técnicas otimizadas frente à 
técnica tradicional por ciclos inteiros. 
 
2 EMBASAMENTOTEÓRICO 
 
O elevado crescimento na utilização de dispositivos constituídos por elementos 
passivos semicondutores como os Diodos, Tiristores, Transistores, Triacs, IGBT´s e 
MOSFET´s proporcionou uma verdadeira revolução no controle do fluxo energético dos 
sistemas elétricos ao final do século XX. Grande parte da aplicação desses elementos se dá na 
constituição de circuitos que permitem o intercambio de energia entre dois ou múltiplos 
sistemas como, por exemplo, nos Conversores Estáticos. Não somente os grandes Sistemas de 
Elétricos de Potência foram contemplados com tamanha finalidade dos elementos passivos, 
mas também alguns dispositivos de uso residencial, como no caso do chuveiro eletrônico. Sua 
ligação direta as instalações elétricas da baixa tensão tem se tornado uma realidade em 
substituição ao chuveiro elétrico. Muito em razão de sua maior comodidade ao usuário, já que 
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o alcance da temperatura ideal torna-se mais rápida sem a necessidade do aumento da vazão 
de água. O uso de dispositivos baseados em chaves semicondutoras tem demonstrado grande 
avanço, já que a dissipação de energia é reduzida em seus atuadores. O uso destas chaves 
requer o emprego de técnicas específicas de modulação de potência [2]. 
 
2.1 Da qualidade de energia 
 
A Qualidade de Energia tem sido talvez uma das maiores preocupações tanto para as 
concessionárias como para os consumidores, principalmente nas últimas décadas, quando 
acompanhamos a evolução de dispositivos comandados eletronicamente, e que assim 
passaram a representar o aumento na quantidade de cargas não-lineares acopladas as redes de 
distribuição. Cargas não-lineares operam segundo picos de corrente ou tensão, conforme a 
topologia de dispositivo semicondutor empregado. O grande problema do uso de cargas não-
lineares são suas consequências frente ao sinal senoidal da rede, muitas vezes traduzidos por 
meio de distúrbios como, transitórios, interrupções, elevações ou afundamentos de tensão, 
IEM, harmônicas e flicker [3]. Esses fatores contribuem para a diminuição da Qualidade de 
Energia e por isso necessitam serem adequados a níveis aceitáveis conforme normas 
preestabelecidas. Assim, buscar a harmonia entre o conforto e a não poluição da rede, tem 
sido um grande desafio. As técnicas de modulação de potência ensaiadas nesse trabalho visam 
justamente aumentar tanto a Qualidade de Energia, como o bem-estar dos consumidores. 
 
2.2 Flicker 
 
O efeito flicker, também conhecido como "cintilação luminosa", é o fenômeno de 
variação luminosa a frequências que são perceptíveis ao olho humano, sendo decorrente da 
flutuação da tensão de alimentação, tanto em amplitude, como em frequência. As causas desse 
efeito são resultado da introdução de distúrbios na rede elétrica e também pelo chaveamento 
de cargas com potência elevada quando conectadas ao mesmo circuito das luminárias. Essa 
variação reproduz um grande desconforto a nível fisiológico ao cérebro humano, e por isso, 
seu efeito deve ser atenuado [1]. 
 
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2.3 Chuveiro Elétrico 
 
Apesar da grande semelhança no nome, os chuveiros elétricos e eletrônicos são 
bastante distintos, seja do ponto de vista econômico, ou dos elementos que compõem seus 
circuitos internos. A grande maioria das residências ainda utilizam chuveiros elétricos, muito 
em razão do custo menor do produto, mas também pela evolução da potência dos mesmos nas 
últimas décadas. Atualmente os chuveiros elétricos trabalham com potências médias em torno 
dos 7500 W, acarretando em um grande acréscimo na parcela de consumo de energia das 
residências, principalmente no horário em que a curva de carga atinge seu pico. 
O circuito básico compõe-se apenas de resistores, elementos passivos, que em contato 
com água circulante, dissipam energia na forma de calor através do efeito Joule. Assim, a 
resistência elétrica é o principal elemento dos chuveiros elétricos e suas características como 
comprimento, área de seção transversal e resistividade afetam diretamente a variação de 
temperatura da água. Mais importante do que conhecer o princípio de troca de calor do 
chuveiro elétrico é buscar seu potencial de economia de energia. Alguns trabalhos como em 
[1] revelaram que o aumento do número de opções de temperatura proporciona um melhor 
aproveitamento da energia, já que a diferença entre a potência real consumida e a potência 
ideal consumida é menor. 
 
2.4 Chuveiro Eletrônico 
 
Cada vez mais presente nas residências, o chuveiro eletrônico combina conforto, 
economia e tecnologia em um só produto. Muito desses atributos são em função dos 
elementos passivos semicondutores essenciais à composição do circuito interno do mesmo. 
Sua grande vantagem frente ao chuveiro elétrico se dá pelo controle mais preciso da 
temperatura, além do menor desperdício de água. 
Os elementos encontrados na composição do circuito são o DIAC (DIode for 
Alternating Current) e o TRIAC (TRIode for Alternating Current), também conhecidos como 
tiristores bidirecionais, já que podem conduzir corrente em ambos os sentidos. O DIAC 
comporta-se como uma chave bidirecional que entra em condução apenas após a tensão de 
disparo ser atingida, bloqueando no momento em que a queda de corrente ultrapassar o valor 
de corte. O TRIAC funciona mediante a ativação de seu gate, e seu comportamento é 
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semelhante ao de uma chave bidirecional. Seu disparo pode ser dado tanto por uma corrente 
positiva, como negativa. Uma de suas principais características é a de condução de corrente 
até valores abaixo do corte. Em conjunto com esses dispositivos são usados resistores e 
capacitores. O circuito RC é responsável pelo adianto ou retardo do disparo do DIAC a cada 
semiciclo senoidal da rede. Além disso, para regular o tempo de carga do capacitor, um 
potenciômetro é ajustado. Dependendo da regulagem, o disparo do DIAC pode ocorrer tanto 
ao início, como ao final do semiciclo. Para valores baixos a carga no capacitor é adiantada, 
realizando o disparo com facilidade do DIAC, e por conseqüência a condução pelo TRIAC, 
fornecendo assim maior potência. Para altos valores do potenciômetro, o disparo é atrasado, e 
por conseqüência menor potência é entregue. Perceba que o funcionamento baseia-se na 
comutação de chaves condutoras [1]. 
O chuveiro eletrônico apresenta maior número de faixas de temperatura em razão do 
uso de técnicas de modulação de potência. A comutação de chaves nos circuitos é uma das 
maneiras mais eficientes de se realizar o controle de potência, uma vez que a mesma esteja no 
estado de condução ou bloqueio, durante a comutação não haverá perdas de energia, 
aumentando assim a eficiência energética de todo o conjunto [1]. Contundo, existem técnicas 
específicas de modulação de potência, que dependendo do comportamento da comutação das 
chaves irão reproduzir efeitos distintos nos circuitos. A Figura 1 mostra um exemplo de 
circuito eletrônico aplicável para o aquecimento resistivo. 
 
TRIAC
DIAC
R2
RPOT
vIN
R3
R1
C1 C2
C3
Chuveiro
 
Figura 1. Circuito eletrônico para chuveiro. (Fonte: ISERHARDT, 2014) 
 
2.5 Técnicas de Modulação de PotênciaAs três técnicas de modulação de potência para corrente alternada mais empregadas 
são: Controle por Ciclos Inteiros, Controle de Fase e AC Chopper. 
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O Controle por Ciclo Inteiros parte do chaveamento síncrono através do uso de 
tiristores que atuem como interruptores. Assim, os intervalos de condução e bloqueio se 
estabelecem dentro muitos ciclos dentro um sinal de tensão (semiciclos). Para evitar que os 
semiciclos sejam interrompidos, os tiristores devem conduzir quando a tensão for nula, 
enquanto que o bloqueio no momento em que a corrente for nula. Essa possibilidade de 
controle diante da condução e do bloqueio permite que os períodos de comutação sejam pré-
estabelecidos. Muitos trabalhos como em [1], demonstram que essa técnica aponta para uma 
redução na quantidade de harmônicas e IEM (Interferência Eletromagnética). Em 
contrapartida, a intensa energização e desenergização da carga provocam flutuações na tensão 
da rede, e por consequência o surgimento do efeito flicker. A figura a seguir expressa o 
comportamento de um sinal de tensão aplicado a uma carga. 
 
 
Figura 2. Controle por Ciclos Inteiros. (Fonte: ISERHARDT, 2014) 
 
O Controle de Fase consiste na ativação de uma chave conforme o ângulo pré-
determinado. Assim, a alimentação da carga se dá em intervalos de tempo menores que um 
semiciclo. A cada passagem do sinal de tensão por zero, um novo ângulo de disparo inicia sua 
contagem para o acionamento da carga. Cada tipo de carga envolvida nesta técnica, seja ela 
resistiva, indutiva ou capacitiva, reproduz diferentes efeitos na forma de onda resultante. A 
presença de cargas de elevada capacitância e indutância resultam no surgimento de 
componentes espectrais em baixa frequência, aumentando assim, a probabilidade de geração 
de harmônicas. Por outro lado, o nível de flutuação de tensão é reduzido, se levarmos em 
consideração a técnica citada anteriormente [1]. 
 
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Figura 3. Controle de Fase. (Fonte: ISERHARDT, 2014) 
 
A técnica de modulação AC Chopper diferencia-se das demais pela execução de 
diversas comutações em um semiciclo. Tão logo, o valor de potência entregue a carga irá 
variar dentro de cada intervalo de comutação. Para acionamentos próximos ao início, ou ao 
fim de cada semiciclo, menores são as quantidades de energia entregues a carga. Em razão da 
elevada frequência de chaveamento, a rede fica susceptível ao surgimento de distúrbios como 
IEM e harmônicas. Porém, a alta frequência de operação desta técnica restringe quase que por 
completo o aparecimento de flicker [1]. 
 
 
Figura 4. AC Chopper. (Fonte: ISERHARDT, 2014) 
 
2.6 Otimização da Técnica de Ciclos Inteiros 
 
Se fizermos uma simples comparação entre as três técnicas clássicas de modulação de 
potência, levando em consideração a geração de IEM, harmônicas e flicker, é possível eleger 
a técnica de Controle por Ciclos Inteiros como melhor escolha dependendo da aplicação. 
Mesmo assim, o fenômeno de cintilação luminosa, evidencia-se ainda como grande problema, 
já que é facilmente perceptível. Assim, o ajuste nos períodos de comutação é a principal 
alternativa para a atenuação de flicker, já que os mesmos podem ser pré-determinados na 
técnica de Ciclos Inteiros. A resposta para resolver esse problema é dada pela proposta da 
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técnica de modulação de potência por Ciclos Inteiros com Período T Dimensionável. Nela os 
períodos de comutação devem ser reduzidos ao máximo, procurando alcançar o nível de 
potência ideal a ser entregue a carga. Segundo [1], apenas cargas resistivas devem ser 
recomendadas para esta técnica. Mas qual a relação entre a redução dos períodos de 
comutação com o efeito flicker? Fazendo uma fácil relação, sabemos que o período é 
inversamente proporcional à frequência, logo, elevadas frequências dependem de curtos 
períodos. A medida mais eficaz a atenuação de flicker se dá pelo aumento da frequência de 
operação do circuito, característica essa que pode ser proporcionada pela nova técnica. 
Para o sucesso desta técnica, os intervalos de condução e bloqueio não devem superar 
um ciclo. Conforme o exemplo de [1], a diferença para a técnica de Ciclos Inteiros está na 
subdivisão de um único ciclo (1/60), para dois ciclos (2/60) sendo 50% conduzindo e 50% em 
bloqueio. O valor de frequência resultante torna-se impercebível à visão humana, diminuído 
assim o efeito flicker. A técnica de Ciclos Inteiros com Período T Dimensionável prevê seu 
efeito final, passando por diferentes etapas, estabelecidas através de algoritmos específicos 
desenvolvidos por [1]. Duas importantes etapas ocorrem durante a modulação, primeiramente 
o sinal de tensão aplicado é reduzido ao menor período T, sem alterar o valor de potência a 
qual a carga necessite ser alimentada. É nessa etapa que também o ciclo é divido em período 
de condução e bloqueio. A segunda etapa diz respeito à intercalação e a divisão dos períodos 
de condução e bloqueio, mantendo o mesmo valor de potência. Note que ao mesmo tempo em 
que os intervalos de operação são diminuídos, a frequência aumenta, atenuando o efeito 
flicker. 
A técnica de Ciclos Inteiros com Período T Dimensionável proporciona uma grande 
redução no efeito flicker, mas a possibilidade na redução dos períodos em nível de semiciclo 
pode aumentar ainda mais a atenuação da cintilação luminosa e dos níveis de potência. Surge 
assim a técnica de modulação de potência por Semiciclos com Período T Dimensionável. As 
etapas de funcionamento são semelhantes à técnica anterior. A grande vantagem desta técnica 
é o aumento da frequência de operação. Contudo, seu sucesso depende da garantia de 
alternância entre semiciclos positivos e negativos. 
É importante ressaltar que as etapas descritas para as técnicas são implementadas a 
nível de programação em linguagem C conforme [1]. 
 
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3 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Aplicando os conhecimentos adquiridos teoricamente, as técnicas de modulação de 
potência foram ensaiadas utilizando de equipamentos e dispositivos específicos presentes nas 
dependências do laboratório de eletrotécnica da Universidade Federal do Pampa, bem como 
também na sala do grupo de pesquisa EIRE (Exploração Integrada de Recursos Energéticos). 
A Tabela 1 traz com detalhes quais materiais de uso geral foram importantes para os ensaios 
dos algoritmos de modulação de potência: 
 
Tabela 1. Materiais e equipamentos de uso geral. 
 
USO GERAL 
EQUIPAMENTO OU MATERIAL QUANTIDADE 
Flutuador de Tensão 01 
Placa Arduino® UNO ® 01 
Placa Arduino® MEGA ® 01 
Cabo USB 02 
Protoboard 01 
Lâmpada Incandescente 01 
Suporte para Lâmpada 01 
Notebook 01 
Condutores de Cobre ** 
 
Esses materiais ou equipamentos foram separados em uso geral e específico, pois alguns não 
listados na Tabela 1 são próprios da construção do circuito na protoboard, e são especificados 
na Tabela 2. O flutuador foi desenvolvido segundo o trabalho de [1], enquanto que as placas 
Arduino® foram adquiridascomercialmente. 
 
Tabela 2. Equipamento ou material de uso específico. 
 
USO ESPECÍFICO – PROTOBOARD 
EQUIPAMENTO OU MATERIAL QUANTIDADE 
LDR 01 
RESISTOR 01 
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Além disso, bancadas, multímetros e soldas também foram utilizados para o caso de 
reparos dos dispositivos empregados. A sala do grupo de pesquisa EIRE forneceu a câmara 
escura para o ambiente de testes, a qual foi essencial aos resultados finais. Para a rotina de 
ensaios seguiu-se sempre a mesma ordem, indicada na Figura 5. Primeiro antes do início da 
montagem dos circuitos, todos os dispositivos e equipamentos eram previamente conferidos. 
Em seguida, o circuito flutuador de tensão conectava-se a uma das placas Arduino®, na qual 
estabeleciam-se as ligações junto as entradas analógicas. Por meio de cabos USB, ambos os 
circuitos eram acoplados a um computador pessoal, para os procedimentos de leitura e 
aquisição de dados. Para o segundo circuito, foi necessário o uso de uma protoboard, para 
realizar a ligação série do circuito LDR. A fim de aplicar a tensão eficaz da rede junto ao 
simulador de flutuação de tensão, um condutor com isolamento plástico contendo uma chave 
interruptora ligava-se ao circuito. Com os softwares de apoio da plataforma Arduino® e 
CollTerm®, pode-se determinar um meio de conexão entre as variáveis lógicas desenvolvidas 
em C e as variáveis elétricas de tensão e corrente do circuito simulador. Os códigos 
empregados foram criados por [1] com o propósito de simular os diferentes níveis de potência 
para cada técnica de modulação de potência. Para cada ensaio foram simulados 9 diferentes 
algoritmos, totalizando 27 resultados, contemplando assim, as três diferentes técnicas de 
modulação de potência. Nos instantes de ativação dos circuitos, cada nível de potência foi 
aplicado a uma lâmpada incandescente de potência nominal 60 W por intervalo de tempo de 
15 segundos, assegurando a leitura de em média 2000 dados por parte do LDR (Light 
Dependent Resistor). É importe ressaltar que os valores foram corrigidos para dados reais de 
iluminância em Lux, utilizando o valor de 1,07587 como fator de correção. Esse valor foi 
determinado por meio de dados experimentais desenvolvidos por [1]. 
 
 
Figura 5. Rotina de ensaios. (Fonte: ISERHARDT, 2014) 
Simulador de 
Flutuação de 
Tensão
ARDUINO LEONARDO
ARDUINO UNO
ALIMENTAÇÃO 220V
LDR
10 
 
 
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3.1 O flutuador de tensão 
 
A aplicação das técnicas de modulação de potência somente passa a ganhar sentido se 
puder simular uma condição real de funcionamento, ou seja, por meio de um chuveiro 
eletrônico. Contudo, seria quase que inviável realizar os ensaios e obter uma grande 
quantidade de dados se a técnica fosse introduzida diretamente aos terminais de um circuito 
residencial. Assim, a proposta de [1] foi de implementar um circuito eletrônico, do qual seria 
possível desenvolver os algoritmos de modulação diretamente ao mesmo. O circuito do 
flutuador de tensão é expresso pela Figura 6, nele é fácil detectar a presença dos elementos 
passivos semicondutores, característicos de um circuito eletrônico. Cada componente cumpre 
uma função específica para o pleno funcionamento dos algoritmos quando carregados a partir 
do microcontrolador da placa Arduino®. O uso em conjunto de todos esses elementos, 
permite que grandes quantidades de potência possam ser de certo modo, dosadas antes de 
alimentar diretamente uma carga. 
As entradas definidas como Dimmer 1 e 2, remetem aos sinais enviados pelo 
Arduino® ao circuito flutuador de tensão. Quando Dimmer 1 é ativada a tensão eficaz 
nominal da rede é aplicada a carga, enquanto que, no acionamento de Dimmer 2, a mesma 
tensão aplicada a carga sofre uma queda, devido ao resistor variável em série no circuito. A 
alternância entre as alimentações por Dimmer 1 e 2, reproduz o fenômeno de cintilação 
luminosa, observado na lâmpada. 
 
 
Figura 6. Simulador de Flutuação de Tensão (Fonte: ISERHARDT, 2014) 
 
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4 RESULTADOS 
 
Após a aplicação da sequência de atividades durante os ensaios, diferentes dados 
foram obtidos. Para cada ensaio de potência, os valores adquiridos por meio do software 
CollTerm® foram salvos em arquivos .txt para a construção de gráficos da amplitude de 
iluminância em função do tempo. Para entender melhor a divisão dos ensaios em função nível 
de potência, é importante compreender o significado do nível para cada ciclo. A exemplo, 
para um nível de potência 5, considerando 10 ciclos completos, a comutação na carga irá 
variar entre 5 ciclos de condução e 5 ciclos de bloqueio em alternância. O esboço dos gráficos 
reproduzem os resultados para as três técnicas de modulação ensaiadas. Em razão da grande 
quantidade de dados lidos, os valores utilizados são produto de uma amostra contida num 
conjunto total de 2000 valores, recolhidos durante um intervalo total de 15 segundos para 
cada nível. Para os gráficos a escala de tempo foi limitada em torno de 1,3 segundos, levando 
em conta 200 valores de leitura, proporcionando assim um bom resultado visual e 
representativo de cada nível. 
 
4.1 Ciclos Inteiros 
 
Para a técnica tradicional de Ciclos Inteiros foram obtidos os seguintes resultados, 
considerando 9 níveis de potência distintos. 
 
Nível de potência 1 e 2: 
 
Figura 7. Variação de luminosidade, nível 1 e 2 de potência. 
 
Nível de potência 3 e 4 
892.00
894.00
896.00
898.00
900.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
884.00
889.00
894.00
899.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
12 
 
 
Unipampa – Campus Alegrete: Avenida Tiarajú, 810 – Bairro Ibirapuitã 
Alegrete, RS – CEP: 97546-550. Fone/fax: (55) 3426-1052 
http://porteiras.unipampa.edu.br/alegrete/ 
 
Figura 8. Variação de luminosidade, nível 3 e 4 de potência. 
 
Nível de potência 5 e 6: 
 
Figura 9. Variação de luminosidade, nível 5 e 6 de potência. 
 
Nível de potência 7 e 8: 
 
Figura 10. Variação de luminosidade, nível 7 e 8 de potência. 
 
Nível de potência 9: 
884.00
886.00
888.00
890.00
892.00
894.00
896.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
865.00
870.00
875.00
880.00
885.00
890.00
895.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
860.00
865.00
870.00
875.00880.00
885.00
0
.0
0
0
.0
6
0
.1
3
0
.1
9
0
.2
5
0
.3
1
0
.3
8
0
.9
5
1
.0
1
1
.0
7
1
.1
3
1
.2
0
1
.2
6I
lu
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
855.00
860.00
865.00
870.00
875.00
880.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4I
lu
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
855.00
860.00
865.00
870.00
875.00
880.00
0
.0
0
0
.0
6
0
.1
3
0
.1
9
0
.2
5
0
.3
1
0
.3
8
0
.9
5
1
.0
1
1
.0
7
1
.1
3
1
.2
0
1
.2
6Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
860.00
865.00
870.00
875.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
13 
 
 
Unipampa – Campus Alegrete: Avenida Tiarajú, 810 – Bairro Ibirapuitã 
Alegrete, RS – CEP: 97546-550. Fone/fax: (55) 3426-1052 
http://porteiras.unipampa.edu.br/alegrete/ 
 
 Figura 11. Variação de luminosidade, nível 9 de potência. 
 
4.2 Ciclos Inteiros com Período T Dimensionável 
 
Seguindo a mesma linha de raciocínio, foram gerados novamente os gráficos para os 9 
níveis de potência. Conforme a seguir: 
 
Nível de potência 1 e 2: 
 
Figura 12. Variação de luminosidade, nível 1 e 2 de potência. 
 
Nível de potência 3 e 4: 
 
Figura 13. Variação de luminosidade, nível 3 e 4 de potência. 
860.00
865.00
870.00
875.00
0
.0
0
0
.0
6
0
.1
2
0
.1
8
0
.2
3
0
.2
9
0
.3
5
0
.4
1
0
.9
8
1
.0
3
1
.0
9
1
.1
5
1
.2
1
1
.2
7
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
858.00
863.00
868.00
873.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
850.00
855.00
860.00
865.00
0
.0
0
0
.0
6
0
.1
3
0
.1
9
0
.2
5
0
.3
1
0
.3
8
0
.9
5
1
.0
1
1
.0
7
1
.1
3
1
.2
0
1
.2
6
il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
840.00
845.00
850.00
855.00
0
.0
0
0
.0
6
0
.1
3
0
.1
9
0
.2
5
0
.3
1
0
.3
8
0
.9
5
1
.0
1
1
.0
7
1
.1
3
1
.2
0
1
.2
6
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
838.00
840.00
842.00
844.00
846.00
848.00
0
.0
0
0
.0
6
0
.1
3
0
.1
9
0
.2
5
0
.3
1
0
.3
8
0
.9
5
1
.0
1
1
.0
7
1
.1
3
1
.2
0
1
.2
6
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
14 
 
 
Unipampa – Campus Alegrete: Avenida Tiarajú, 810 – Bairro Ibirapuitã 
Alegrete, RS – CEP: 97546-550. Fone/fax: (55) 3426-1052 
http://porteiras.unipampa.edu.br/alegrete/ 
Nível de potência 5 e 6: 
 
Figura 14. Variação de luminosidade, nível 5 e 6 de potência. 
 
Nível de potência 7 e 8: 
 
Figura 15. Variação de luminosidade, nível 7 e 8 de potência. 
 
Nível de potência 9: 
 
 Figura 16. Variação de luminosidade, nível 9 de potência. 
 
834.00
835.00
836.00
837.00
838.00
839.00
840.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4I
lu
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
824.00
826.00
828.00
830.00
832.00
834.00
836.00
0
.0
0
0
.0
6
0
.1
3
0
.1
9
0
.2
5
0
.3
1
0
.3
8
0
.9
5
1
.0
1
1
.0
7
1
.1
3
1
.2
0
1
.2
6I
lu
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
818.00
820.00
822.00
824.00
826.00
828.00
830.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
810.00
812.00
814.00
816.00
818.00
820.00
822.00
824.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
804.00
809.00
814.00
819.00
0
.0
0
0
.0
6
0
.1
2
0
.1
8
0
.2
3
0
.2
9
0
.3
5
0
.4
1
0
.9
8
1
.0
3
1
.0
9
1
.1
5
1
.2
1
1
.2
7
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
15 
 
 
Unipampa – Campus Alegrete: Avenida Tiarajú, 810 – Bairro Ibirapuitã 
Alegrete, RS – CEP: 97546-550. Fone/fax: (55) 3426-1052 
http://porteiras.unipampa.edu.br/alegrete/ 
4.3 Semiciclos Inteiros com Período T Dimensionável 
 
Levando em consideração a mesma quantidade de níveis de potência, seguem abaixo 
os gráficos referentes à última técnica de modulação de potência testada. 
 
Nível de potência 1 e 2: 
 
Figura 17. Variação de luminosidade, nível 1 e 2 de potência. 
 
Nível de potência 3 e 4: 
 
Figura 18. Variação de luminosidade, nível 3 e 4 de potência. 
 
Nível de potência 5 e 6: 
 
Figura 19. Variação de luminosidade, nível 5 e 6 de potência. 
886.00
887.00
888.00
889.00
890.00
0
.0
3
0
.1
0
0
.1
7
0
.2
4
0
.3
1
0
.3
8
0
.9
6
1
.0
3
1
.1
0
1
.1
8
1
.2
5
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
) 
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
886.50
887.50
888.50
889.50
0
.0
0
0
.0
8
0
.1
5
0
.2
3
0
.3
0
0
.3
8
0
.9
6
1
.0
3
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
6
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
878.00
880.00
882.00
884.00
886.00
0
.0
0
0
.0
8
0
.1
5
0
.2
3
0
.3
0
0
.3
8
0
.9
6
1
.0
3
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
6
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
876.00
877.00
878.00
879.00
0
.0
0
0
.0
8
0
.1
5
0
.2
3
0
.3
0
0
.3
8
0
.9
6
1
.0
3
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
6
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
815.00
817.00
819.00
821.00
823.00
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
874.50
875.50
876.50
877.50
878.50
879.50
0
.0
0
0
.0
8
0
.1
5
0
.2
3
0
.3
0
0.3
8
0
.9
6
1
.0
3
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
6
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
16 
 
 
Unipampa – Campus Alegrete: Avenida Tiarajú, 810 – Bairro Ibirapuitã 
Alegrete, RS – CEP: 97546-550. Fone/fax: (55) 3426-1052 
http://porteiras.unipampa.edu.br/alegrete/ 
 
Nível de potência 7 e 8: 
 
Figura 20. Variação de luminosidade, nível 7 e 8 de potência. 
 
Nível de potência 9: 
 
 Figura 21. Variação de luminosidade, nível 9 de potência. 
 
Pela sequência dos gráficos apresentados é possível observar que a variação nos níveis 
de potência dentro de cada técnica de modulação não reproduziram comportamentos muito 
distintos. Contudo, quando comparadas entre si às técnicas ensaiadas, verifica-se visivelmente 
a diferença tanto nos valores de amplitude de iluminância, quanto nos intervalos de 
comutação. A técnica tradicional apresenta maiores intervalos entre condução e bloqueio, 
assim consequentemente, a freqüência de operação é reduzida, ficando susceptível ao 
surgimento de flicker. À medida que os períodos de comutação passam a oferecer a 
possibilidade de dimensionamento, como na proposta apontada pelas técnicas de otimização, 
a frequência de operação pode então ser modificada, logo, os intervalos entre condução e 
bloqueio agora podem também ser alterados. Os níveis de potência não estão somente 
relacionados aos possíveis resultados obtidos nos ensaios, mas também na possibilidade da 
866.50
867.50
868.50
869.50
870.50
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Varianção de Luminosidade
863.50
864.00
864.50
865.00
865.50
866.00
866.50
0
.0
0
0
.0
7
0
.1
3
0
.2
0
0
.2
7
0
.3
3
0
.4
0
0
.9
8
1
.0
4
1
.1
1
1
.1
8
1
.2
4
Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
857.00
858.00
859.00
860.00
861.00
862.00
863.00
0
.0
0
0
.0
5
0
.1
1
0
.1
6
0
.2
2
0
.2
7
0
.3
3
0
.3
8
0
.9
4
1
.0
0
1
.0
5
1
.1
0
1
.1
6
1
.2
1
1
.2
7Il
u
m
in
â
n
c
ia
 (
L
u
x
)
Tempo (s)
Variação de Luminosidade
17 
 
 
Unipampa – Campus Alegrete: Avenida Tiarajú, 810 – Bairro Ibirapuitã 
Alegrete, RS – CEP: 97546-550. Fone/fax: (55) 3426-1052 
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entrega de maior energia aos elementos de dissipação por efeito Joule presentes no chuveiro 
eletrônico. É importante reforçar a idéia, de que o aumento da frequência de operação aliada a 
menor quantidade de harmônicas geradas pela técnica tradicional de ciclos inteiros fornece a 
possibilidade de atenuação do flicker. 
 
5 CONCLUSÃO 
 
A princípio o uso da técnica de modulação de potência por ciclos inteiros esbarrou na 
sensibilidade da ocorrência de cintilação luminosa em razão dos grandes períodos de 
comutação da carga não-linear. As propostas de dimensionamento dos períodos de comutação 
da carga, apresentadas pelas duas técnicas de modulação de potência mostraram-se eficazes 
na atenuação do efeito flicker, em função da elevação da frequência de operação. Pela análise 
dos gráficos pode-se perceber que as técnicas de modulação por Ciclos Inteiros e Semiciclos 
Inteiros com Período T Dimensionável apresentam intervalos de alternância entre condução e 
bloqueio reduzidos se comparadas a técnica tradicional. Apesar da aplicação de diferentes 
níveis de potência, a grande maioria dos gráficos apresentou comportamento semelhante para 
a mesma técnica de modulação utilizada, assim os diferentes níveis de potência serviram 
como referência para aplicações relacionadas a maiores quantidades de energia entregues aos 
elementos resistivos do circuito eletrônico de um chuveiro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] ISERHARDT, M. R. Modulação de potência por ciclos inteiros: Técnicas de 
atenuação de flicker. 2014. 88 f. Dissertação de Mestrado em Engenharia Elétrica, 
Universidade Federal do Pampa, Alegrete. 2014. 
 
[2] I. Barbi, Eletrônica de Potência, Florianópolis: Editora da UFSC, 1986. 
 
[3] S. M. DECKMANN, J. A. POMILIO. Curso Avaliação da Qualidade de Energia. 
UNICAMP, Campinas-SP, 2002. Disponível em: < 
http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/qualidade/a3.pdf>. Acesso em: 12/08/15, às 
23h30min. 
 
[4] Instituto Newton C. Braga. Chuveiro Eletrônico. Disponível em: < 
http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/qualidade/a3.pdf>. Acesso em: 19/08/15, às 
22h30min.