Controle PID para temperatura e umidade

[Jorje Messias]

Bom dia, 

 

sou novo no clube e preciso de ajuda para criação de um sistema PID para controle de temperatura e umidade. Alguém pode me dar algumas sugestões?

[Visitante]

Ainda não tentei esse tipo de abordagem de atenuação da curva de um sinal para ele seguir uma valor a ser fixado. Mas pela pequena leitura que fiz dá para você fazer isso através de amplificador operacional, se você procurar do google por "pid circuit amplifier" você acha alguns exemplos...

 

Dá para fazer isso através de código também se eu entendi bem, sem parte de hardware através de um microcontrolador e se o sinal  não for próprio para o micro controlador dá para usar um conversor A/D para ver isso também.

 

Basicamente você tem que controlar o presente, o passado e futuro (as três funções) através do erro entre o que se deseja e o que está sendo indicado no sensor.

 

Para eu te ajudar teria que fazer o circuito T_T mas, você pode tentar simular e ver os valores que saem e ver se consegue tirar alguma lógica, seja por amplificador, seja por programa ou comprando mesmo um PID que vendem por ai, tem alguns baratos além daqueles industriais.

adicionado 0 minutos depois

Se você se explicar melhor, falar a tua dúvida, mostrar um circuito quem sabe mais gente ajuda ^^

adicionado 5 minutos depois

Arduino PID Library, por exemplo, software.

[MOR_AL]

Tem um procedimento para se controlar uma variável (temperatura, umidade, posição, velocidade, ângulo, etc.) já tradicional. É o controle "Ziegler-Nichols".

Quanto à umidade, não sei, mas quanto à temperatura, o controle é bem chato de fazer. Explico.

Imagine que você tem uma caixa fechada e quer controlar a temperatura dentro dela.

Lógico que forçosamente terá que haver um aquecedor e um sensor de temperatura dentro dela, ok?

Também terá o que você quer que fique com a temperatura controlada. A carga. Ela tem massa, peso.

Suponha que a posição do aquecedor ocupe uma região menor que a caixa, o que seria o normal.

A localização do sensor é crítica:

1 - Se o sensor estiver longe do aquecedor, então a temperatura do aquecedor será maior que a junto ao sensor, pois há um gradiente de temperatura desde o aquecedor até o sensor. Se o sensor mandar desligar o aquecedor quando a temperatura no sensor chegar ao valor esperado, pode ocorrer que a temperatura na caixa se eleve antes de começar a cair, devido a inércia térmica. 

2 - Se o sensor estiver próximo ao aquecedor, então assim que o aquecedor alcançar a temperatura desejada, o sensor mandará a ordem de desligar o aquecedor. Pode ocorrer, que o restante do interior da caixa ainda não tenha alcançado essa temperatura desejada.

Para piorar as coisas, a temperatura na carga, que você deseja controlar, vai depender da sua massa, peso e também da velocidade com que a temperatura é transmitida para o interior da carga. Imagine os seguintes extremos de carga. Um bloco de um quilo de cobre ou um cubo de 10 cm de lado de isopor.  

 

Então as principais variáveis que participam no seu controle são:

1 - Temperatura ambiente (externa à caixa).

2 - Temperatura desejada no interior da caixa.

3 - Potência do aquecedor. 

4 - Formato geométrico da caixa.

5 - Medidas físicas da caixa.

6 - localização do aquecedor. 

7 - localização do sensor de temperatura.

8 - Material de que é feita a carga.

9 - Dimensões da carga.

10 - Massa da carga. 

 

Sugestões:

 

1 - Procure distribuir o aquecedor pela caixa, para que a temperatura se eleve mais ou menos uniformemente.

2 - Coloque o sensor próximo a carga. Assim você vai controlar melhor a temperatura na carga. 

3 - A potência do aquecedor deve ser tal, que a elevação da temperatura seja lenta. Em outras palavras, de tempo da temperatura se elevar dentro da carga, quase que junto ao aquecedor. Com isso você evita, ou reduz bastante, a possibilidade de ocorrer uma sobre temperatura no interior da caixa.

4 - Se necessário, inclua um ventilador no interior da caixa. Isso vai ajudar a manter a temperatura igual em toda a caixa. 

 

O teste:

Aplique um degrau de temperatura no interior da caixa. Imagine que a temperatura da caixa pode ser ajustada entre um valor mínimo Tmin e um valor máximo Tmax.

Aplique um degrau de temperatura desde 10% acima de Tmin (Tmin + 0,1 * [Tmax - Tmin]) até 10% abaixo de Tmax (Tmin + 0,9 * [Tmax - Tmin]). 

Uma forma de se conhecer como se comporta a variação da temperatura no interior da caixa é esta. 

 

Por fim, há um outro método usado para se controlar uma variável. É utilizando-se a lógica "Fuzzi". 

Bons projetos.

MOR_AL

 

 

[Renato.88]

Esta análise do @MOR sobre controlar a temperatura em uma caixa, me fez lembrar que uma vez eu tive a ideia de fazer uma chocadeira. 

Para tal façanha ia usar um micro ondas velho como caixa e duas lâmpadas incandescentes como elemento aquecedor. 

Então projetei um circuito de pwm para alterar a tensão nas lâmpadas de acordo com a temperatura. 

O circuito consistia em um termômetro com o ICL7107, um oscilador com o 555 que tinha o sinal aplicado em um triac e um circuito transistorizado que convertia temperatura em tensão. 

O funcionamento era instantâneo, era uma lâmpada de cada lado e o sensor no meio. Quando abria a porta a lâmpada ia clareando devagar até o brilho máximo tentando manter a temperatura em 37 ºC. 

Sobre umidade me lembrei daqueles sensores que tinham nos vídeo K7 antigos, a medida que a temperatura aumentava diminuia a resistência.