62ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

CONTROLE DE TEMPERATURA EM UM AMBIENTE FECHADO UTILIZANDO MICROCONTROLADOR

Eizo Yabusame Matsumoto 1 Alexandre Poltronieri 1 Bruno Sarante Faria 1 Daniel Sampaio Brazil 1 Flávio Palmiro 1 Luiz Fernando Tadashi Abe 1

1. Departamento de Engenharia Elétrica, CCET / UFMS

INTRODUÇÃO:

O foco do projeto é o desenvolvimento de um sistema de controle de temperatura que consiga refrigerar um ambiente fechado de maneira precisa. O sistema desenvolvido possui um termômetro que obtém a temperatura em certo ponto do ambiente, e o controlador trabalha de maneira a refrigerar e manter a temperatura desejada para este ponto. Este tipo de controle é aplicável em situações em que se necessita manter uma determinada temperatura constante, como é o caso de um baú de um caminhão frigorífico, de um local que abriga um centro de processamento de dados (CPD), ou até mesmo de um quarto refrigerado por um condicionador de ar residencial. O método de controle de temperatura de ambientes é diferente dos sistemas de controle clássicos tal como o PID, pois a planta é variável e não-linear. Foi desenvolvida uma interface para que o usuário possa ajustar a temperatura desejada e acompanhar o resfriamento do ambiente.

METODOLOGIA:

O resfriamento da maquete de um sistema fechado é feito através de um condicionador de ar. O condicionador de ar é composto por um tubo de cobre onde uma bomba d'água faz a água circular a uma temperatura próxima a zero grau Celsius, e um cooler que circula o ar refrigerado. O controle de temperatura do sistema fechado é feito através do controle da velocidade do cooler (Motor Brushless DC). O controle da velocidade do cooler é feita através de um sistema de controle que utiliza a idéia da lógica Fuzzy implementada em um microcontrolador PIC 16F877A que utiliza Pulse Width Modulation (PWM), variando o duty cycle da onda quadrada de tensão que alimenta o cooler. O sistema de controle possui como entradas a temperatura atual e a temperatura desejada, as quais são mostradas em uma tela de LCD, juntamente com o duty cycle atual. A temperatura desejada pode ser ajustada através de dois botões, um para aumentar e o outro para diminuir a temperatura desejada.

RESULTADOS:

Foram realizados ensaios onde foi observada a queda de temperatura no interior da maquete. Notou- se que através do bombeamento da água pelo tubo de cobre, houve troca de calor da água com o ar, o que diminuía consideravelmente a temperatura do ar. A freqüência do PWM foi ajustada em 1 kHz para o controle do cooler. Citando um exemplo, em um experimento onde a temperatura ambiente inicial era de 37,9 ºC e a temperatura desejada era 24 ºC, o sistema se estabilizou no valor desejado após um período de aproximadamente 12 minutos e 30 segundos. O duty cycle, dependendo da temperatura externa, variava de 100% até um valor onde a temperatura se estabilizava. O LCD funcionou corretamente mostrando a temperatura atual, temperatura desejada e duty cycle. A atualização de dados foi mostrada no LCD conforme programado, e foi útil para acompanhar a estabilização da temperatura.

CONCLUSÃO:

O sistema construído possui um bom desempenho, em função do controle preciso da temperatura do ambiente, da alta capacidade de refrigeração do protótipo construído, e da interface criada entre o usuário e o controlador. O desenvolvimento deste sistema de controle possibilitou aos integrantes do grupo grande aprendizagem e aumentou o conhecimento em áreas como termodinâmica, sistemas de controle e automação, eletrônica analógica e digital, e também ajudou a compreender melhor como funcionam os passos para a execução de um projeto, desde a parte teórica até a implementação.

Palavras-chave: Microcontroladores, Controle e Automação, Ar Condicionado.