Bancada de transferência de calor para práticas de teoria de controle.

Abstract

Este trabalho consiste no desenvolvimento e aperfeiçoamento de uma bancada didática de baixo custo para auxiliar os alunos no processo de aprendizagem na disciplina de Teoria de Controle. O sistema é constituído de um túnel de ventilação, construído de acrílico, com 4 sensores de temperatura e uma lâmpada em seu interior, cuja intensidade pode ser alterada de forma manual. Na entrada do túnel, a ventilação é forçada com o auxílio de um miniventilador, resfriando o sistema, que pode ter sua rotação alterada de forma manual ou automática. Uma placa Arduino realiza a aquisição, o processamento e a transmissão dos dados para um sistema de supervisão, que permite visualizar as variáveis, alterar a intensidade da lâmpada, a rotação do miniventilador e ajustar os parâmetros do controlador Proporcional Integral (PI). O sistema possui dois modos de operação: manual e automático. No modo manual, o usuário pode selecionar os níveis de tensão aplicados na lâmpada e no miniventilador, por meio de duas barras de rolagem do sistema supervisório. Esse modo foi utilizado na construção da curva de reação de Ziegler-Nichols, que foi a abordagem utilizada na identificação do sistema, possibilitando o projeto do controlador PI nos quatro métodos de sintonia utilizados (Ziegler-Nichols, Cohen-Coon, Chien, Hrones e Reswick e Modelo de controle interno). No modo automático, o controlador PI é ativado e ajusta automaticamente o nível de tensão aplicado no miniventilador, que atua regulando a temperatura do sistema. Neste trabalho realizou-se o desenvolvimento de uma plataforma didática de fácil manuseio, de código e hardware abertos para que o estudante possa explorar conceitos de Engenharia de Controle por meio de atividades práticas. O preço médio gasto com o material utilizado na construção da bancada didática foi de aproximadamente 130 reais, logo foi possível construí-la com um preço muito menor e com função bastante similar ao sistema proposto pela empresa Quanser.