Controle de Temperatura com Arduino

Projeto interdisciplinar (2º semestre de 2014)

No projeto deste semestre apresentaremos a utilização da placa Arduino no controle liga/desliga de temperatura. Testaremos o projeto em um modelo reduzido de baixo custo. O Arduino controlará o acionamento de atuadores (resistências de aquecimento e exaustores/coolers) buscando alcançar a temperatura de referência.

Desenho de referência para desenvolvimento do protótipo:

1  Arduino

Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica criado com o objetivo de permitir o desenvolvimento de controle de sistemas interativos, de baixo custo e acessível a todos. Além disso, todo material (software, bibliotecas, hardware) é open-source, ou seja, pode ser reproduzido e usado por todos sem a necessidade de pagamento de direitos autorais. Sua plataforma é composta essencialmente de duas partes: O Hardware e o Software.

1.1  Hardware

1.2  Software

Quando tratamos de software na plataforma do Arduino, podemos referir-nos: ao ambiente de desenvolvimento integrado do Arduino e ao software desenvolvido por nós para enviar para a nossa placa. O ambiente de desenvolvimento do Arduino é um compilador gcc (C e C++) que usa uma interface gráfica construída em Java. Basicamente se resume a um programa IDE muito simples de se utilizar e de estender com bibliotecas que podem ser facilmente encontradas. As funções da IDE do Arduino são basicamente duas: Permitir o desenvolvimento de um software e enviá-lo à placa para que possa ser executado.

2  LM35

O sensor LM35 é um sensor de precisão, fabricado pela National Semiconductor (www.national.com), que apresenta uma saída de tensão linear relativa à temperatura em que ele se encontrar no momento em que for alimentado por uma tensão de 4-20Vdc e GND, tendo em sua saída um sinal de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura, sendo assim, apresenta uma boa vantagem com relação aos demais sensores de temperatura calibrados em “KELVIN”, não necessitando nenhuma subtração de variáveis para que se obtenha uma escala de temperatura em Graus Celsius.

O LM35 não necessita de qualquer calibração externa ou “trimming” para fornecer com exatidão, valores temperatura com variações de ¼ºC ou até mesmo ¾ºC dentro da faixa de temperatura de –55ºC à 150ºC. Este sensor tem saída com baixa impedância, tensão linear e calibração inerente precisa, fazendo com que o interfaceamento de leitura seja especificamente simples, barateando todo o sistema em função disto.

Este sensor poderá ser alimentado com alimentação simples ou simétrica, dependendo do que se desejar como sinal de saída, mas independentemente disso, a saída continuará sendo de 10mV/ºC. Ele drena apenas 60μA para estas alimentações, sendo assim seu auto-aquecimento é de aproximadamente 0.1ºC ao ar livre.
O sensor será alimentado pelo Arduino que fornece 5V, como as entradas analógicas têm uma resolução de 10 bits, ou seja, 2^10 = 1024 e cada grau corresponde a 10 mV então a expressão da temperatura em função do valor lido na entrada analógica do Arduino será:

temperatura = (valor lido * (5/1023))*100 temperatura = 0,0048875855*valor lido

Transmissor FM

1. Introdução

No projeto deste semestre, iremos apresentar um conjunto de transmissor e receptor FM. A princípio, o circuito desenvolvido será apenas o do transmissor. O circuito elaborado será para um pequeno transmissor com um raio de alcance de aproximadamente 50 metros. Os sinais gerados pelo transmissor poderão ser sintonizados em qualquer aparelho de som que sintonize a faixa FM.

1. Breve Histórico da Radiodifusão em FM

A demonstração teórica da existência de ondas eletromagnéticas por James Maxwell, em 1863 e a apresentação do princípio da propagação eletromagnética por Heinrich Hertz (cujo sobrenome batizou a unidade de freqüência, ciclos/segundo), em 1887, abriu-se um amplo espaço para o desenvolvimento das telecomunicações através do espaço livre. Guglielmo Marconi, que ampliou as distâncias de transmissão de ondas eletromagnéticas, percebeu a importância comercial e apresentou o telégrafo sem fio, em 1896. Segundo alguns autores, a tecnologia de transmissão de som por ondas de rádio foi desenvolvida pelo italiano Guglielmo Marconi, no fim do século XIX, mas a Suprema Corte Americana concedeu a Nikola Tesla o mérito da criação do rádio, tendo em vista que Marconi usara 19 patentes de Tesla em seu projeto.

No Brasil, o pioneirismo das telecomunicações é atribuído ao padre- cientista Landell de Moura, cujos inventos foram patenteados em 1901. Com o advento das técnicas de modulação, tornou-se possível fazer com que as ondas eletromagnéticas carregassem informações de áudio, sendo que a primeira estação/estúdio de radiodifusão é inaugurada em 1916, nos EUA. O início da história do rádio foi marcado pelas transmissões radiofônicas, sendo a transcepção utilizada quase na mesma época. Consideram alguns que a primeira transmissão radiofónica do mundo foi realizada em 1906, nos Estados Unidos por Lee de Forest experimentalmente para testar a válvula tríodo, as primeiras transmissões para entretenimento regulares, começaram em 1920 na Argentina e nos Estados Unidos.

Em 7 de setembro de 1922, no centenário da Independência do Brasil, o presidente Epitácio Pessoa, acompanhado pelos reis da Bélgica, Alberto I e Isabel, abriu a Exposição do Centenário da Independência no Rio de Janeiro. O discurso de abertura de Epitácio Pessoa foi transmitido para receptores instalados em Niterói, Petrópolis e São Paulo, através de uma antena instalada no Corcovado.

No mesmo dia, à noite, a ópera O Guarani, de Carlos Gomes, foi transmitida do Teatro Municipal para alto-falantes instalados na exposição, assombrando a população ali presente. Era o começo da primeira estação de rádio do Brasil: a Rádio Sociedade do Rio de Janeiro. Fundada por Edgar Roquette-Pinto, a emissora foi doada ao governo em 1936 e existe até hoje, mas com o nome de Rádio MEC. Essa transmissão é tida como a pioneira, no âmbito oficial. Porém a emissão radiofônica pioneira deu-se no Recife, em 1919, através da Rádio Clube de Pernambuco. Em abril de 1923, a Rádio Sociedade do Rio de Janeiro é inaugurada, sob a direção de Edgar Roquette Pinto, e é reconhecida como a primeira rádio do Brasil, no entanto, em fevereiro de 1923, a Rádio Clube de Pernambuco, já operava com um transmissor de 10 watts.

A técnica de modulação em freqüência (FM) é apresentada pela primeira vez em 1933 por Edwin Armstrong e em 1942 são produzidos os primeiros aparelhos comerciais de FM, que permitem uma transmissão de áudio com maior fidelidade. Atualmente, o rádio ainda é o meio de comunicação mais popular no mundo, apesar da forte concorrência com os televisores. No Brasil, de acordo com o Censo de 2000 do IBGE, 87,4% dos domicílios possuem pelo menos um aparelho de rádio (a televisão está presente em 87% dos domicílios).

 

 

Rádio de 1936, em madeira, AM e Ondas Curtas

 

1. O circuito

3.1 Oscilador

Um oscilador de alta frequência (circuito LC), constitui-se num transmissor elementar. Ligado à uma antena, ele produz sinais eletromagnéticos que se propagam pelo espaço (Circuito 1).

 

Circuito 1

Na teoria, quanto mais simples for o circuito, mais limitações ele possuirá. Como por exemplo a potência, a estabilidade e a própria frequência máxima que pode ser produzida, em um transmissor mais elaborado gera-se o sinal em pequena potência, e depois amplifica-se este sinal em diversas etapas e até mesmo multiplica-se sua frequência para se obter os efeitos desejados. O resultado é um transmissor potente, de maior estabilidade e também maior alcance.

3.2 O circuito LC

Num oscilador básico, quem determina a frequência de operação é o conjunto LC (Circuito 2), formado normalmente por uma bobina fixa e um capacitor variável.

Circuito 2

As características deste circuito é que vão determinar em que frequência o transmissor vai operar. Os demais componentes são praticamente consequência destes dois.

3.3 Etapa de amplificação

Na etapa de amplificação utilizaremos o transistor BF494, que com uma alimentação de 3 V, pode transmitir a uma distância de até 50 metros.

Segue abaixo o circuito do transmissor FM.

 

 

 

 

 

Simulação do Circuito

Conclusão do Projeto!

Pessoal, boa noite!!

Para concluirmos nosso projeto, estamos postando a simulação em que podemos observar o momento no qual ocorre o disparo do circuito de proteção. Nele, notamos que no momento em que o sensor detecta o surto na rede a tensão na saída do circuito (carga) tem a interrupação da tensão de alimentação. Devido as dificuldades de ajuste e a limitação no circuito de disparo o tempo entre a detecção e interupção no dia da apresentação estava longo demais para aplicações reais, ponto em aberto para melhorias futuras e aprimoramento do projeto.  Mesmo apesar das dificuldades, nós como grupo concluimos mais esta etapa satisfeitos com os resultados obtidos. Com as devidas melhorias necessárias, o circuito desenvolvido possui larga aplicação na área da engenharia elétrica, sendo extremamente usado nas área da industria e residencial.

Desde já, agradecemos a todos que acompanharam este blog.

 

Project Overview – Over and Under Voltage Sensor

The design of the sensor and undervoltage About arose from the idea of developing a circuit that nowadays has wide applications in the industrial and residential. With the use of basic components is possible to develop a device capable of protecting from large equipment (electric motors, inverters) as appliances present in our daily lives.

Motivações Para Escolha do Tema

Boa Noite a todos,

Já apresentamos aqui no Blog a Equipe do Projeto, algumas informações e detalhes sobre o funcionamento do Projeto, mas ainda não haviamos comentado em relação as motivações para criar esse tipo de Projeto.

Muitos devem saber que diversos aparelhos eletrônicos sensiveis sofrem diversos problemas quando interligados a uma rede elétrica com diversos surtos de Sobretensão e Subtensão, principalmente em relação a Sobretensão, já que a mesma atinge direto a parte responsavel pela fonte desses equipamentos, destruindo capacitores, diodos, etc. E é ai que entra um sensor/chave de Sobre/Subtensão, o seu papel é evitar os danos causados por esse problema ou ao menos minimizar os problemas causados.

Além dessa importancia como uma boa aplicação,tinhamos o desafio dado de apresentar um Projeto que envolve-se algum tipo de sensor e que é claro tivesse uma boa base didática, isto é, uma uma relação clara com as disciplinas que estamos cursando no momento, ou até mesmo as que já cursamos.

Detalhes do Circuito Gerador de Tensão

Boa noite,

Para o teste do nosso projeto, usaremos um circuito de Dimmer, muito aplicado em Controle de Lâmpadas do tipo incandescente em Edifícios Residenciais e Comerciais, o uso do dimmer permite Inserir uma Tensão Média Variável devido ao ponto de Disparo (Condução/Aberto) do TRIAC ser variável conforme a Constante RC do arranjo Potenciômetro e Capacitor.

Esquema Elétrico Básico de um  Dimmer.

Representação da Forma de Onda.

Segue um vídeo de interessante do uso do Dimmer, o mesmo pode ser usado para o Controle de Motores, Ferros de Solda, etc.

Esquema Elétrico Inicial do Comparador

Bom pessoal, vamos ao que interessa!

Coloquei acima a Imagem com esquema elétrico inicial e vou descrever as funções de forma simplificada (Em novo Post, farei uma descrição detalhada de cada um dos componentes)

(Redução de Tensão) T1, Transfomador responsavel pela redução da tensão para facilitar a analise das Sobre/Subtensões.

(Retificação) D1,D2,D3 e D4, Ponte de Diodo para retificação do sinal em onda completa para fornecimento de energia para o circuito e é claro para a analise em si da tensão.

(Comparação) Z1, R1,R2,R3,P1 e CI1, Aqui acontece a mágica do circuito, através de um arranjo de comparador, o Circuito integrado Amplificador Operacional.

(Fonte de Corrente) Q1,R4… Etapa de aumento da Corrente, já que o sinal vindo da etapa de comparação através do amplificador operacional não está preparado para fornecer corrente suficiente para acionamento do Relê.

(Chaveamento) K1, D5 Responsaveis pela comutação do sinal AC que será protegido dos surtos de Alta/Baixa Tensão.

 

Em breve mais novidades do Projeto.

 

Apresentação do Grupo do Projeto

Olá,

Antes de qualquer coisa, vamos as apresentações.

O nosso grupo é composto dos seguintes integrantes do Curso de Eng. Elétrica:

 

Foto “Zumbi” da equipe do Projeto, rs.

Da esquerda para direita Walter Macena, David Cardoso Sacco, Filipe P. Marcato, Bruno Guirau e ilgo Bonato.

 

Em breve mais novidades do Projeto.

 

Filipe P. Marcato