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Relatório Climatizador 2011

Projeto para Climatização Eletrônica

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FACULDADE CARLOS DRUMMOND DE ANDRADE ACÁCIO SILVA DO NASCIMENTO AMÉRICO CARVALHO ANDRÉ LUIZ ANDRADE SILVA ÉRICA FREIRE MARCELO DE PAULA RENATO BONFIM WILLIAM SILVA BATISTA WILSON DIAS CLIMATIZADOR ELETRÔNICO Trabalho orientado pelo professor Fábio Henrique Pimentel, no curso de Engenharia Eletrônica apresentado à Faculdade Carlos Drummond de Andrade SÃO PAULO, NOVEMBRO DE 2011. SUMÁRIO CAPÍTULO 1 1 – Introdução.................................................................. ....................................3 1.1 - Objetivo.................................................................... ....................................3 1.2 - Justificativas.............................................................. ...................................4 1.3 – Motivação................................................................... .................................5 CAPÍTULO 2 2 – Revisão Bibliografica............................................................... ......................6 2.1- Efeito Peltier..................................................................... ..........................10 2.1.1 - Aplicações de dispositivos com efeito Peltier.........................................14 CAPÍTULO 3 3 – Materiais................................................................... ...................................16 3.1- Métodos..................................................................... .................................22 3.2 - Esquema Elétrico.................................................................... ...................25 3.3 – Software.................................................................... ................................26 3.4 – Algoritmo................................................................... ................................26 3.5 – Fluxograma.................................................................. .............................27 3.6 – Português Estruturado................................................................. .............28 3.7 – Linguagem de Programação................................................................. ....28 3.8 – Simulação Virtual..................................................................... .................30 CAPÍTULO 4 4 – Conclusão................................................................... .................................31 CAPÍTULO 1 1 - Introdução Este projeto visa à melhoria no segmento de climatizadores de ambientes, tendendo a diminuir os efeitos negativos de sua utilização e um menor impacto ambiental. 1.1- Objetivo Este projeto tem como objetivo desenvolver um sistema de climatização automotivo, buscando novas alternativas para o seguimento, visando um baixo custo e consumo energético. Com isso alcançar um maior desenvolvimento profissional e técnico de seus projetistas. Seu principal componente que substitui todo sistema mecânico do ar- condicionado atual são as pastilhas termoelétricas, chamadas também de células de Peltier. Essas células são constituídas por duas placas quadradas de cerâmica paralelas, entre elas há um conjunto de semicondutores agrupados que fazem a transferência de calor de uma placa para a outra, criando um diferencial de temperatura que torna possível a criação e o desenvolvimento desse projeto. O controle automático da placa e do sistema de ventilação será feito por comparadores LM741, o sinal do sensor de temperatura LM35 dentro da caixa irá se comparar constantemente ao potenciômetro de controle do usuário, essas informações são trabalhadas em níveis lógicos (0 ou 1), juntamente a parte de potência para acionamento dos ventiladores. O sistema desenvolvido não é um ar condicionado e sim um climatizador, que faz o aquecimento ou o resfriamento do ambiente de acordo com a necessidade. Palavras-chave: Peltier, sensor de temperatura, controle, ar condicionado. 1.2- Justificativa A cada dia aumenta a preocupação da humanidade com o meio ambiente. Buscando-se projetos com sustentabilidade, o conforto de um ar-condicionado utilizado em carros hoje, faz com que as pessoas sintam-se cômodas ao conforto e não as ideias sustentáveis e econômicas. Os climatizadores hoje são grandes, consomem muita energia e possuem muitos componentes: compressores, mangueiras, tubos além de trabalhar com gases refrigerantes tóxicos e que atacam a atmosfera terrestre quando disperso no ar. No caso do ar condicionado, seu compressor retira uma potencia muito significativa do motor (relação W/cv) para funcionar, isso gera um alto consumo de combustível e consequentemente uma maior emissão de poluentes na atmosfera. Os carros e outros veículos liberam diferentes poluentes atmosféricos, como monóxido de carbono, dióxido de azoto, partículas ultra finas e compostos orgânicos voláteis que podem ter efeito negativos não apenas sobre o meio ambiente, mas também sobre a saúde humana. Estudos recentes revelam que a poluição provocada no trânsito perto das escolas tem impacto significativo no desenvolvimento das crianças.( Jornal Folha de São Paulo, colunista Gilberto Dimenstein edição do dia 15 de setembro de 2011) Estes estudos mostram que as crianças, em escolas localizadas em ambientes de alto tráfego, tiveram 45% maior risco de desenvolver asma. Foi também relatado que o risco associado à exposição a poluição relacionada com o trafego nas escolas é quase tão alta quanto a exposição residencial. Outro interessante estudo constatou que a poluição atmosférica relacionada com o tráfego pode estar ligada a uma maior taxa de morte entre as pessoas que sobreviveram inicialmente a problemas respiratórios. A poluição causada pelo tráfego é responsável por mais de 250.000 novos casos de bronquite crônica e mais de 500.000 ataques de asma a cada ano na Europa. O projeto em desenvolvimento será voltado a área automotiva, será um climatizador que não retira potência do motor ( por não haver compressor), além disso é 100% ecológico por não necessita de nenhum gás refrigerante somente o ar ambiente. Não é ar-condicionado e sim climatizador, quando frio aquece o ambiente e quando quente resfria o local. 1.3- Motivação Desenvolver um sistema diferente, moderno e sustentável tornando uma nova alternativa para um determinado seguimento. De acordo com a revista "AUTO Esporte publicação de Agosto de 2011 com tema (Como reduzir o consumo de combustível de seu veiculo) escrito pelo colunista Danie Messeder "Dirigir com o ar-condicionado ligado consome mais combustível, devido o sistema operacional do mesmo (compressor) exigir uma maior potencial para seu funcionamento". Esse componente tem a função de comprimir o gás refrigerante, juntamente com os ventiladores que jogam a circulação por todo o sistema". O que é bem diferente de um ar-condicionado residencial, onde o compressor liga e desliga controlando a temperatura e pressão do gás. O que contribui para o consumo tornar-se maior, pois o compressor precisa de força para comprimir o gás, e essa potencia é retirada do motor através de uma correia. Se a potência do motor diminuir, uma maior quantidade de combustível é injetada para compensar a perda, fato esse perceptível em veículos de menor potência. Segundo a matéria o aumento pode chegar a 10% dependendo do veiculo. Se o dispositivo automotivo é um conforto que ninguém abre mão e que todos que podem usam o sistema, mesmo que ele aumente o consumo de combustível e a emissão de gases poluentes. A ideia é criar um protótipo com maiores benefícios, entre elas a ideia de redução de consumo e de poluentes derivados da gasolina e outros combustíveis de automóveis. CAPÍTULO 2 2- Revisões Bibliográficas O conceito de condicionamento de ar era já aplicado na antiga Roma, (http://pt.wikipedia.org/wiki/Condicionamento_de_ar) onde a água de aquedutos era feita circular através das paredes de certas casas, para arrefecê-las. Figura 1 – Ar Condicionado doméstico O inventor chinês do século II Ding Huan inventou um ventilador rotativo para condionamento de ar. Este ventilador era constituído por sete rodas com 3 m de diâmetro e operado manualmente. Em 747, o Imperador Xuanzong, da dinastia Tang mandou construir, no seu palácio, o Salão Fresco (Liang Tian) que é descrito como tendo ventiladores, acionados a água, para condicionamento de ar, bem como esguichos de água a partir de fontes. Durante a subsequente dinastia Song, as fontes escritas mencionam uma utilização crescente de ventiladores rotativos de ar condicionado. Badgirs no atual Irã. Na Pérsia medieval existiam edifícios que usavam cisternas e torres de vento (badgirs) para o seu arrefecimento nas épocas quentes. As cisternas abertas - semelhantes a piscinas - recolhiam a água da chuva. As torres de vento dispunham de aberturas que captavam o vento e de cata-ventos que direcionavam o fluxo de ar para o interior do edifício, normalmente passando sobre a cisterna e saindo por uma torre de arrefecimento situada a jusante da direção do vento. As torres e outros captadores de vento foram amplamente usados no mundo islâmico medieval, onde eram usados para o condicionamento de ar em muitas cidades. No Egipto medieval, foram inventados ventiladores, usados em muitas casas do Cairo. A maioria destes ventiladores estavaorientada na direção da Qibla, seguindo a orientação geral da cidade. Na década de 1600, o inventor holandês Cornelius Drebbel fez a demonstração "transformando o verão em inverno", perante o Rei Jaime I de Inglaterra, através da adição de sal à água. Em 1758, o norte-americano Benjamin Franklin e o britânico John Hadley conduziram uma experiência para explorar o princípio da evaporação como meio de arrefecer rapidamente um objeto. Franklin e Hadley confirmaram que a evaporação de líquidos altamente voláteis - como o alcool e o éter - poderiam ser usados para diminuir a temperatura de um objeto até ser inferior ao ponto de congelação da água. Os dois conduziram a sua experiência com o bolbo de um termómetro de mercúrio até aos - 13,8 ºC, enquanto que a temperatura ambiente se mantinha nos 18,3 °C. Benjamin Franklin notou que, logo depois de se passar o ponto de congelamento da água 0 °C, uma fina película de gelo formava-se à superfície do bolbo do termómetro e que a massa de gelo tinha uma espessura como cerca de 6 mm quando a experiência era parada ao atingir-se os 13,8°C. Franklin concluiu que "Com esta experiência, pode-se ver a possibilidade de se gelar um homem até à morte num dia quente de verão". Em 1820, o cientista britânico Michael Faraday descobriu que comprimir e liquefazer a amónia poderia resfriar o ar, quando a amónia liquefeita fosse permitida evaporar.Em 1842, o médico norte-americano John Gorrie usou a tecnologia de compressor para criar gelo, o qual usava para arrefecer o ar para os pacientes do seu hospital em Apalachicola, Flórida. Ele esperava, eventualmente, usar a sua máquina fazer gelo para regular a temperatura dentro dos edifícios. Ele até visionou futuros sistemas de ar condicionado central que pudessem arrefecer cidades inteiras. Apesar de seu protótipo ter vazamentos e funcionamento irregular, em 1851, foi concedida uma patente a Gorrie, pela sua máquina de fazer gelo. A primeira unidade moderna de ar condicionado foi inventada em 1902 por Willis Carrier, em Buffalo, nos EUA. Depois de se formar em engenharia mecânica na Universidade Cornell, Carrier foi trabalhar para a empresa metalúrgica Buffalo Forge Company. Ali, Carrier iniciou experiências com o condicionamento de ar, como forma de resolver um problema prático para a empresa gráfica Sackett-Wihelms Lithographing and Publishing de Nova Iorque. A Sackett-Williams deparava-se com o seu trabalho prejudicado no verão, estação em que o papel absorvia a umidade do ar e se dilatava. Por outro lado, as cores impressas nos dias úmidos não se alinhavam nem se fixavam com as cores impressas em dias mais secos, o que gerava imagens borradas e obscuras.Carrier teorizou que poderia retirar a umidade da gráfica pelo resfriamento do ar. Segundo aquele princípio, projetou e construindo o primeiro aparelho de ar condicionado, que iria iniciar a sua operação a 17 de julho de 1902. Projetado para melhorar o controlo do processo de produção na gráfica, a invenção de Carrier controlava, não apenas a temperatura, mas também a umidade. Carrier usou o seu conhecimento em aquecimento de objetos com vapor e reverteu o processo. Em vez de enviar ar através de serpentinas quentes, enviou-o através de serpentinas frias, cheias com água fria. O ar, soprado através das serpentinas frias, era arrefecido e podia-se assim controlar assim a quantidade de umidade nele contida. Por sua vez, a umidade na sala poderia ser também controlada. Os baixos níveis de calor e umidade destinavam-se a manter constantes as dimensões do papel e do alinhamento da tinta. Mais tarde, a tecnologia de Carrier foi aplicada para aumentar a produtividade nos postos de trabalho e a crescente procura daquela tecnologia levou à criação da empresa Carrier Air Conditioning Company of America, ainda hoje existente como o maior fabricante de equipamentos de AVAC do Mundo. Com o passar do tempo, o ar condicionado veio a ser usado também para o conforto interior em residências e em automóveis. Na década de 1950, a utilização de ares condicionados domésticos expandiu-se de forma dramática. Em 1906, outro norte-americano, Stuart W. Cramer estava a explorando formas de adicionar umidade ao ar, na sua fábrica têxtil. Cramer criou o termo "condicionamento de ar" - usando-o num pedido de patente efetuado naquele ano - em analogia com o termo "condicionamento de água", então um bem conhecido processo para tornar os texteis mais fáceis de processar. Combinou a umidade com a ventilação para condicionar e alterar o ar das fábricas, controlando a umidade tão necessária na indústria têxtil. Willis Carrier adaptou também o termo e incorporou-o no nome da sua empresa. Este tipo de evaporação de água no ar, para produzir um efeito de arrefecimento, é agora conhecido como ("arrefecimento evaporativo"). Os primeiros ares condicionados e frigoríficos empregavam gases tóxicos ou inflamáveis como a amónia, o clorometano e o propano, o que poderia resultar em acidentes fatais de houvesse um vazamento. Para substituí-los, Thomas Midglev Junior criou o freon em 1928. O nome "freon" constitui uma marca comercial detida pela multinacional DuPont, aplicando-se a qualquer refrigerante dos tipos clorofluorcarboneto (CFC), CFC hidrogenado (HCFC) ou hidrofluorcarboneto (HFC). O nome específico de cada um indica a sua composição molecular (ex.: R-11, R-12, R-22 e R-134A). A mistura mais utilizada no ar condicionado de conforto de expansão direta é um HCFC conhecido como "clorodifluorometano" ou "R-22". Deixou de ser utilizado em equipamentos novos em 2010 e completamente descontinuado em 2020. O R-12 constituía uma mistura muito utilizada em ares condicionados de automóveis, tendo sido subsituído pelo R-134A. Têm sido desenvolvidos vários tipos de refrigerantes menos prejudiciais para a camada de ozono - como o R-410A - que têm vindo a substituir os antigos refrigerantes mais nocivos.A inovação em termos de tecnologia de ar condicionado tem melhorado, agora com uma ênfase colocada no aumento da eficiência energética e na melhoria da qualidade do ar interior convencionais, têm sido propostas alternativas naturais como o CO2 (R-744). 2.1 Efeitos Peltier O efeito de Peltier, como o próprio nome indica, foi descoberto em 1834 pelo físico francês Jean Charles Athanase Peltier. O efeito consiste num fenômeno de libertação ou absorção de calor, na junção de dois metais ou semicondutores diferentes, produzido quando uma corrente elétrica passa através dela. Este efeito surge devido à existência de uma força eletromotriz na junção, originada pela diferente composição de cada um dos lados da junção. Os primeiros metais a serem investigados foram o bismuto e o cobre; se a corrente se desloca do bismuto para o cobre a temperatura aumenta. Se o sentido da corrente é invertido a temperatura diminui. Figura 1.1- Demonstração do efeito Peltier Assim, a quantidade de calor trocada depende do tipo de materiais utilizados e da direção da corrente. A natureza da mudança (libertação ou absorção de calor) depende do sentido da corrente. O efeito de Peltier é o efeito inverso ao efeito de Seebeck e tem sido utilizado recentemente para refrigeração em pequena escala. O efeito Peltier é a produção de gradiente de temperatura em duas junções de dois condutores (ou semicondutores) de materiais diferentes quando submetidos a uma tensão elétrica em um circuito fechado (consequentemente, percorrido por uma corrente elétrica). É também conhecido como Força eletromotriz de Peltier e é o reverso do efeito Seebeck em que ocorre produção de diferença de potencial devido à diferença de temperatura neste mesmo tipo de circuito. Estes dois efeitos podem ser também considerados como um só e denominado de efeito Peltier-Seebeck ou efeito termelétrico. Na verdade, são dois efeitos que podem ser considerados como diferentes manifestações do mesmo fenômeno físico. O efeito Peltier é o inverso do termopar: uma corrente elétrica é forçada a passar por junções de metais diferentes, resultando em aquecimento de uma e resfriamento de outra. Os termopares usam metais para as junções e os valores de tensão e corrente são bastante baixos. Mas isso não é muito importante pois a finalidade é apenas medição. Os dispositivos práticos de efeito Peltier usam semicondutores para uma maior densidade de corrente e, assim, de potência. Figura 1.2- Esquema de funcionamento Em geral o material semicondutor é telureto de bismuto altamente dopado para criar semicondutores tipo P e tipo N. Ao circular corrente pelas junções o calor é transferido de uma para outra e o dispositivo funciona como um refrigerador sem partes móveis. O mesmo efeito também é utilizado para produzir temperaturas próximas de 0 K onde o terminal aquecido é refrigerado por Nitrogênio líquido cuja temperatura de ebulição é de 77,35 K (-196,15 °C). Tal procedimento é conhecido como ultra resfriamento termoelétrico sendo capaz de produzir temperaturas próximas ao zero absoluto no terminal refrigerado, O ultra resfriamento por termopar é utilizado para o estudo de supercondutores e do comportamento de matérias na temperatura do espaço interestelar, onde as temperaturas são próximas a 0 K. Combinações práticas: Figura 1.3- Demonstração das Junções Na prática não é usado apenas um par de junções, mas uma série delas para maximizar a potência de resfriamento. Na Figura 1.2 as junções são eletricamente ligadas em série e termicamente em paralelo. E várias séries são agrupadas em forma de matriz, formando um conjunto ou módulo de aspecto conforme Figura 1.3. Comercialmente os módulos são disponíveis em uma variedade de formatos, tensões, correntes, capacidades térmicas. Um módulo típico pode proporcionar diferenças de temperaturas de algumas dezenas de graus Celsius. Diferenças maiores podem ser obtidas com associações em cascata conforme Figura 1.4 Figura 1.4- Camadas da placa de Peltier 2.1.1 Aplicações de dispositivos, com efeito, Peltier O conjunto tradicional de refrigeração (compressor, condensador, evaporador) é pouco adequado para equipamentos pequenos. Ocupa razoável espaço e tem partes móveis, a manutenção é especializada. Os dispositivos Peltier são pequenos, confiáveis, não têm partes móveis e podem ser usados em aplicações de pequena capacidade de refrigeração e pouco espaço, como pequenas geladeiras para automóveis, equipamentos de laboratório, refrigeração de processadores para aumentar o desempenho (overclock). A potência dissipada por unidade de área é relativamente alta e, em muitos casos, há necessidade de ventilação forçada na junção quente conforme Figura 1.5 e o conjunto fica parecido com um cooler comum de processador com um módulo Peltier intercalado. Figura 1.5- Potência dissipada por unidade de área Se o conjunto é instalado no interior de algum equipamento, provavelmente será necessária a instalação de ventilação adicional para evitar aquecimento de outras partes. Em caso de defeito, o dispositivo a resfriar fica isolado do dissipador e proteções devem existir se o superaquecimento não for tolerado. Outro aspecto a considerar é a possibilidade de condensação de água. Isso pode ser evitado pela correta seleção do tipo, evitando superdimensionamentos. Uma boa opção seria o uso de sistemas de controle para evitar excesso de resfriamento e, por consequência, a indesejável condensação. O efeito Peltier foi utilizado para a climatização do ar ambiente, partindo dos princípios desenvolvidos, nosso trabalho usa a pastilha de Peltier para a customização ambiente do ar, não envolvendo sistema de gases refrigerantes e uso de compressores. CAPÍTULO 3 3- Materiais O projeto visa à ideia ecologicamente correta, até chegarmos ao objetivo do Climatizador Eletrônico, pensamos nas mais variadas possibilidades de soluções em energia sustentável. A tecnologia Peltier é limpa e com baixo custo em relação a sistemas de condicionamento de ar veicular e com esse fundamento iniciamos a projeção deste trabalho. Coolers e Dissipador Dissipador é usado para ajudar na transferência de calor de superfícies aquecidas, como por exemplo, no processador de computadores. O Cooler faz a retirada do calor para a atmosfera. Na figura 1.6 vemos a utilização de ambos: Figura 1.6 – Conjunto cooler e dissipador 01 Caixa Ambiente 45x25x25 Acrílico ou polimetil-metacrilato (PMMA) é um material termoplástico rígido, transparente e incolor; também pode ser considerado um dos polímeros (plásticos) mais modernos e com maior qualidade do mercado, por sua facilidade de adquirir formas, por sua leveza e alta resistência. É também chamado vidro acrílico ou simplesmente acrílico. A caixa de acrílico será utilizada para simular o ambiente a ser resfriado ou aquecido pelo sistema. A caixa tem espessura de 10 mm. Foto 1.6.1 – Caixa Ambiente de Acrílico. Válvulas Borboleta Revestida Válvula usada para controle de fluxo de ar, através de um comando externo (válvula solenoide ou atuadores pneumáticos e hidráulicos) a borboleta gira 90° realizando a abertura ou fechamento do canal. Figura 1.6.2 Figura 1.6.2 – Válvula Borboleta Revestida Tubo de PVC 3" Criado para condução de fluídos, foi utilizada para fazer a circulação de ar entre a placa Peltier, a caixa ambiente e a atmosfera. Figura 1.6.3- Tubo para circulação do ar climatizado. Solenoide Utilizada para acionamento eletromecânico do sistema de abertura e fechamento da válvula borboleta. Figura 1.6.4 – Solenoide Placa Peltier Principal componente do projeto esta placa fará o aquecimento ou resfriamento da caixa ambiente, seu principio de funcionamento é a retirada de calor de um dos lados e transferência para o outro lado da superfície, fenômeno conhecido como Força eletromotriz de Peltier, reverso do efeito Seebeck (http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/termo/efeito_termoeletrico/) em que ocorre produção de diferença de potencial devido à diferença de temperatura neste mesmo tipo de circuito. Figura 1.6.5 – Placa Peltier 400 x 400 mm – 91,2W – 15,2Vmax Sensor de precisão LM 35 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. Figura 1.6.6 – Sensor de Temperatura LM35 com encapsulamento TO-92 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 LM35 é apresentado com vários tipos de encapsulamentos, sendo o mais comum e usado no projeto o TO-92, que mais se parece com um transistor, e oferece ótima relação custo benefício, por ser o mais barato dos modelos e propiciar a mesma precisão dos demais. A grande diversidade de encapsulamentos se dá devido à alta gama de aplicações deste integrado. PIC 16F877A Processamento das informações do circuito analógico e digital obtidas pelo CI LM741 fará o controle de informações exibidas no Display LCD. Figura 1.6.7 – Microcontrolador PIC 16F877A fará a conversão da tensão para informações exibidas no display LCD, para ajuste de temperatura do usuário. LM741 Componente importante para a automatização do projeto controlará os relés de acionamento dos ventiladores. Figura 1.6.8 – LM741 com encapsulamento MDIP. Potenciômetro Faz o ajuste de temperatura pelo usuário, com precisão de ±0,5ºC, essa precisão foi alcançada com o seguinte cálculo, baseado na característica do Sensor de Temperatura 10mV. O valor 0,333V será convertido em Graus Celsius pelo PIC16F877A. Figura 1.6.9 – Potenciômetro Linear Display LCD Componente utilizado diretamente com o PIC16F877A, será exibida em seu visor o nome da empresa na linha superior e abaixo, a temperatura selecionada pelo usuário dentro do ambiente. Figura 1.7 – Display LCD 3.1 Métodos O projeto do Climatizador Eletrônico consiste em utilizar a placa de Peltier, que é responsável pela troca de calor entre as suas extremidades. Utilizando internamente semicondutores a placa retira o calor do ambiente de um lado e o transfere para o lado oposto, esse fenômeno é chamado de Peltier devido ao processo de produção de diferença de potencial. Figura 1.7.1 – Testes iniciais da placa Peltier A placa fará parte de um mecanismo de ventilação e exaustão de ambiente fechado, sendo esse mecanismo composto por 1 ventilador puxando o ar da atmosfera e transferindo-o para a caixa ambiente, o ventilador será acoplado junto ao dissipador de calor. O controle e distribuição do mecanismo de ventilação serão atribuídos à válvula borboleta, onde a partir dela o fluxo de ar vindo dos ventiladores será distribuído para a caixa ou a atmosfera. A válvula borboleta atuará em conjunto de uma solenoide, onde o mesmo receberá informação do circuito para atuar no mecanismo ou não. Envolvendo a parte eletrônica do projeto, destacamos o LM741 para realizar todo o processamento de sinais recebidos pelo usuário. Figura 1.7.2 – Primeiro teste com LM741 Figura 1.7.3 – Teste de configuração do LM741, simulando por LEDs. Sinais aqueles que vão desde a apuração de temperatura da caixa ambiente até o comando para modificar e/ou desligar o circuito pelo usuário. Tecnicamente a captação de temperatura e sensoriamento do circuito será utilizada pelo sensor LM35 esse componente transmitira ao Módulo de Comparação do sistema, informações em tensão elétrica, a função do Módulo de Comparação será trabalhada juntamente com um potenciômetro de mesma característica elétrica. Figura 1.7.4 – Teste entre PIC, Display e Sensor de Temperatura LM35 A interação das informações processadas pelo PIC será exibida pelo Display de LCD composto no projeto, na exibição de temperatura regulada pelo potenciômetro. Figura 1.7.5 – Simulação com a parte de potência envolvendo relés. Figura 1.7.6 - Diagrama de blocos do funcionamento do projeto. 3.2 – Esquema Elétrico Figura 1.7.7 – Esquema Elétrico O hardware foi projetado de modo que o conhecimento técnico dos projetistas alcançasse o objetivo. O esquema tem a comparação em ponte realizada pelo LM741, e sua saída é conectada a um resistor e logo ao transistor. Esse chaveamento será dedicado ao sistema de ventilação do projeto. O sensor LM35 estará em "paralelo" ao potenciômetro. O PIC irá ler o ADC e seguir as funções da programação, convertendo a tensão elétrica em Graus Celsius. 3.3 Software O software de desenvolvido utilizado é o PIC CCS, buscamos este software por ser simples e com amplo manual técnico. Figura 1.7.8 – Programa PIC CCS 3.4 Algoritmo Ler Setup Verificar se Setup é menos que a temperatura do ambiente Imprima Se está resfriando ou aquecendo 3.5 Fluxograma 3.6 – Português Estruturado Inicio Ler Setup Se (Setup < Ambiente) Entao Imprima ("resfriando") Se nao Imprima ("aquecendo") Fim - se Fim 3.7 – Linguagem de Programação #include "main_LM35+PIC.h" // Biblioteca de configuração #include "mod_lcd.c" // Biblioteca para LCD void main() { int16 valor_anal, valor_temp; // Variáveis do programa // Fusiveis de configuração do sistema setup_adc_ports(AN0_AN1_VSS_VREF); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); setup_psp(PSP_DISABLED); setup_spi(SPI_SS_DISABLED); setup_timer_0(RTCC_INTERNAL"RTCC_DIV_1); setup_timer_1(T1_DISABLED); setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1); set_adc_channel(1); // Canal do ADC delay_us(10); // Tempo lcd_ini(); // inicializa o display lcd_escreve ("\f ENG. DRUMMOND"); // Nome do Projeto no LCD delay_ms(100); while (true) { valor_anal = read_adc(); // Lê o LM35 valor_temp = 5.0 * valor_anal * 100.0 / 1024.0; // Converte em graus celsius lcd_pos_xy (1, 2); // Posiciona o cursor no display printf (lcd_escreve, " Temp: %2.0f%cC", (float)valor_temp, 0b11011111); // Define quantos números serão usados após a virgula delay_ms (100); // Tempo } } Figura 1.7.9 – Compilação no PIC CCS 3.8 - Simulação Virtual Figura 1.8 – Proteus realizando a simulação do projeto. A simulação e desenvolvimento virtual foram realizados no Proteus. CAPÍTULO 4 4- Conclusão O Climatizador Eletrônico tem como finalidade, além de informar ao operador a temperatura ambiente, possibilitar a alteração da temperatura por meios de comandos eletrônicos, tendo a interação do equipamento com o meio ambiente externo para a obtenção de resultados mais precisos, levando em consideração, um meio de fácil utilização, visando uma possível comercialização do mesmo. Durante o desenvolvimento, analisamos que as maiores dificuldades do grupo estavam relacionadas diretamente com o nível de conteúdo do aprendizado específico que tínhamos para poder por em prática na idealização do projeto, informações obtidas durante o curso, sanando assim nossas dificuldades dentro do tempo estimado. Por fim, alcançamos os resultados inicialmente esperados, a placa Peltier, item fundamental do projeto, que foi um desafio ao grupo, onde que para o seu funcionamento fosse enquadrado ao idealizado, levantamos várias alternativas, o que nos deu além de experiência, a perspectiva de como superar os imprevistos. ----------------------- Atuadores dos defletores de ar (borboletas) Bateria Placa Peltier Coolers Microcontrolador PIC Comparadores Display Digital Sensor de temperatura interna com display Sensor de Temperatura interna Ambiente Climatizado Ambiente Refrigerado/aquecido Processo em andamento Dados DISPLAY Entrada de dados Manter Temp. Ambiente Unidade de Controle Sensor de Temperatura