Artigo Aquecedor Controlado Arduino UNO

8/18/2019 Artigo Aquecedor Controlado Arduino UNO

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Micro controlador P.I. para controle detemperatura em Reservatório de água

Rafael Pacheco, Guilherme Dezan, William Roger, runo !oan

Departamento de "ngenharia "l#trica$aculdade %&'!

!rici(ma ) %anta !atarina, rasilrafael*n*p+hotmail.com, guizuu+hotmail.com, -illiamroger+iest.com.r,

eng.runocoan+/ahoo.com.r

Resumo 0 1 pro2eto consiste em utilizar um&rduino 341 5ue irá a2ustar, controlar emonitorar a temperatura de um reservatório deágua 6a principio controlará um a5uário a 789:atrav#s de um algoritmo PI, o a2uste do erroentre a temperatura dese2ada e a temperatura doli5uido utilizando o controle PWM. 1 protótipo

# composto por um lm;< como sensor detemperatura, resist=ncia de >?-@7Av parasimular o efeito de a5uecimento da amostra,uma fonte chaveada para alimentaBCo geral,al#m do circuito de comando.

Palavras chave ) &rduino 3no, !ontrole de'emperatura, %intonia.

I. INTRODUÇÃO

& evoluBCo da automaBCo em diversossetores da atividade humana, os avanBos da

eletrnica, da informática, dos dispositivos deacionamento el#tricos e mediBCo, faz com 5uetomamos novos parEmetros de 5ualidadeeigidos pelo mercado atual, e aplicarmosnossos conhecimentos nas menores coisas donosso cotidiano, a fim de usufruirmos dee5uipamentos seguros, eficazes, eeconomicamente corretos.

& epectativa do pro2eto # demonstrar 5ueo controle sistema PI aplicado garante umalinearidade de temperatura durante o ciclo.

II. METODOLOGIA

Para o controle de temperatura utilizou0seum Fm;< como sensor, a sua sada # deH?m@H9! o 5ue com uma simples fórmula seintegrou perfeitamente ao micro controlador. 1FM;< tam#m # um componente de aio valor e facilmente encontrado no mercado facilitandoa compra e integraBCo ao &rduino.

4a parte de pot=ncia utilizam0se umoptoacoplador para isolar a parte de pot=ncia dasada PWM do &rduino, um Mosfet de canal n

para chaveamento da carga, uma resist=ncia de

>?W, al#m dos resistores 5ue proporcionavam a5ueda de tensCo ade5uada para o comando.

1 sistema tem origem t#rmica, respostalenta, e nCo estará sofrendo variaBJes ruscas detemperatura, com isso # ideal a utilizaBCo de umsistema PI de forma a oter melhor desempenhono a5uecimento e estailidade da temperatura.Para sintonia dos valores de Kp e ti foi utilizadoo heurstico de Liegler@4ichols.

Tipo deControla

dorKp Ti(s) Td(ms)

P T / L α 0PI 0,9(T / L - 0

PID 1,2(T / L 2× L 0,5×Leurstico Liegler e 4ichols


2/3

LT

K

kp=0,9∗507

0,2=42 ti (s )=

L

0,3=0.66

Por se tratar de um sistema onde hálinearidade na taa de variaBCo de temperatura,o pro2eto se en5uadra a um sistema de primeiraordemN

G ( s )=C (s) R(s)=

1

Ts+1onde !6s: # a transformada de Faplace da sadae R6s: # a transformada da entrada 6refer=ncia:.' # uma constante, conhecida como constantede tempo, e podemos etra0la, com ase aográficoN

&trav#s de medidas práticas com o protótipo aastecido com um litro de água noreservatório, oteve0seN

G ( s )=C (s) R(s)

= 1

431s+1

Dado o modelo matemático, a $unBCotransfer=ncia foi plotada no soft-are Matla.

locos de simulaBCo do simulinK

1 m#todo de sintonia de controladores PIaplicado ao protótipo, seguiram as refer=nciasdos parEmetros otidos atrav#s do heursticosendo aplicados e a2ustados de forma a oter amelhor resposta, visando o menor tempo paraatingir o setpoint e menor erro.

Dados para modelagem da melhor curva resposta

!urva resposta

& teoria dos m#todos e de sintonia doscontroladores # muito importante para uma oa

ase de onde comeBar a a2ustar o PI, mas nConecessariamente dá ao operador os valores deKp, Ki e Kd. Mesmo com todos os m#todosaordados notou0se 5ue um Ofeeling #necessário para a2ustar o PI no melhor valor

para o sistema, 2á 5ue, nem sempre a teoria #totalmente condizente com o real amiente prático encontrado no amiente de traalho.

Tipode

controlador

Kp Ti TdEstabilida

de

P 42 - -Erro aprox

5%

PI 43 05 -Erro

aprox 0%


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III. Protótipo

Retirando dados do comportamento do protótipo ' 69!: t6s:.

3m F!D de H>H foi adicionado para avisualizaBCo dos valores otidos atrav#s do

lm;< e para os a2ustes de Osetpoint do parEmetro de temperatura.

& ilioteca do F!D teve 5ue ser inseridaao programa do &rduino para o funcionamentodo F!D, onde se pode visualizar al#m datemperatura da Qgua e o valor de setpoint do

protótipo.'r=s s-itches de contato normalmente

aerto foram inseridos, duas para alteraBCo dosetpoint caso ha2a testes com outros fluidos outemperaturas, al#m do otCo Oinicia ciclo.

"s5uemático de ligaBCo dos componentes

!om os valores dos parEmetros do PIotidos atrav#s das aplicaBJes dos m#todos,associados aos a2ustes manuais melhoraram aresposta do sistema, deste modo o m#todo deLiegler e 4ichols, foi considerado de grandea2uda e com respostas satisfatórias perante aos

valores reais otidos.1 custo total para a construBCo do protótipo, em como os valores dos principaiscomponentes está representado na taela aaio.

!"a#t$ ompo#e#te &alor' I*40 (mos+et) , 500

'Kit rd"i#o ./(1sio)

,*000

' L35 (se#sor) , 250' I/400 (diodo) , 0'0

'

P*'(optoaoplador

) , '55

' o#te,

5500' Dissipador de alor , '00' esist6#ia 708 , 500

Total I#9estido,

'50'5

REFERÊNCIAS

HS 1G&'&, K. "ngenharia de !ontroleModerno, "ditora Pearson do rasil, 7??;, AediBCo.

7S P"R"IR&, Pedro Ivo Inácio. &nálise'eórico0"perimental De!ontroladores Para %istemas. 7??>. H>; f.DissertaBCo0 Departamento de "ngenhariaMecEnica, 3niversidade $ederal De %anta!atarina, $lorianópolis, 7??>.

;S !&RR&R&, aldemir. &nálise e !ontrole de%istemas Fineares Disponvel em---7.dem.inpe.r@val@cursos*inpe@!arrara* controle*ap.pdf . &cesso em ?; Dez 7?H;.

AS"MIFI&, !ol#gio %anta Disponvel emhttpN@@---.poli.r@Tmarcilio@&rduino@UH87A

VA?0&postila0&rduino.pdf
http://www2.dem.inpe.br/val/cursos_inpe/Carrara_controle_ap.pdfhttp://www2.dem.inpe.br/val/cursos_inpe/Carrara_controle_ap.pdfhttp://www.poli.br/~marcilio/Arduino/71924840-Apostila-Arduino.pdfhttp://www.poli.br/~marcilio/Arduino/71924840-Apostila-Arduino.pdfhttp://www.poli.br/~marcilio/Arduino/71924840-Apostila-Arduino.pdfhttp://www.poli.br/~marcilio/Arduino/71924840-Apostila-Arduino.pdfhttp://www2.dem.inpe.br/val/cursos_inpe/Carrara_controle_ap.pdfhttp://www2.dem.inpe.br/val/cursos_inpe/Carrara_controle_ap.pdf

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