Sistemas embarcados utilizando FPGA: estudo de caso no controle de temperatura na etapa de brassagem

Abstract

Os sistemas embarcados são amplamente difundidos nos ambientes residenciais e industriais. Essa alta demanda torna necessário a busca por alternativas que sejam versáteis e flexíveis, como os circuitos FPGA. Essa tecnologia tem a principal característica de ser um circuito programável, o que permite um bom aproveitamento dos recursos, aliado ao alto desempenho. Dado o grande potencial de aplicação dos FPGAs, o controle de temperatura é um processo importante em vários segmentos, e que pode usufruir das suas capacidades. Na produção de cerveja, esse tipo de controle representa um importante papel, e influência diretamente nas características da bebida, como na conversão de amido em açúcares fermentáveis. Com base nisso, este trabalho propôs a construção de um sistema embarcado baseado em FPGA para o controle de temperatura na etapa de brassagem no processo de produção de cerveja. Para tal foi utilizada uma placa FPGA de prototipação, juntamente com a linguagem de descrição VHDL para implementar o modo de controle proporcional derivativo, que a partir da aferição da temperatura por meio de um sensor, realizava o ajuste do sistema de aquecimento por controle de fase. Também foi desenvolvido uma aplicação desktop para ser utilizada com interface humano máquina, e que realizava a troca de informações com o protótipo por comunicação serial. Foram realizados três testes de produção de cerveja com o protótipo, em que foram obtidos os dados referentes a temperatura e a transformação do amido para que fosse possível avaliar seu desempenho. Com base nos resultados alcançados, se concluiu que os objetivos propostos foram atingidos.