Projeto de um sistema de controle térmico aplicado a uma célula de medição ultrassônica.

Abstract

A aplicação de técnicas de ultrassom em baixa intensidade podem ser utilizadas para caracterizar líquidos com base na dependência entre temperatura e propriedades acústicas. Dessa forma, torna-se necessário estabelecer um controle térmico preciso para análise de amostras líquidas, uma vez que pequenas variações de temperatura exercem influência nas propriedades acústicas do material. Para este trabalho, adotou-se um erro prático em regime permanente de 0,1°C, que é baseado na resolução máxima de leitura do sensor PT-100 quando utilizado em conjunto com o circuito integrado MAX31865. Os resultados obtidos ao longo do trabalho mostram que, para o controlador PI projetado para operar em modo de aquecimento, considerando uma referência de 32°C e uma variação de temperatura de 5°C, foi possível alcançar um erro em regime permanente menor do que 0,02°C num intervalo total de tempo de 19 minutos, e para o controlador PI projetado para operar em modo de refrigeração considerando uma referência de 24,5°C e uma variação de temperatura de 5,5°C, foi possível alcançar um erro em regime permanente menor do que 0,01°C num intervalo total de tempo de 39 minutos. Em modo seguimento de referência, em que são enviados alguns pontos de um dado sinal de referência, o controlador projetado entrou em regime após 30 minutos para a referência senoidal e triangular. Para a referência senoidal, o controlador apresentou um erro em regime permanente de 0,05°C, e para a referência triangular um erro em regime permanente de 0,17°C. Além disso, nos testes realizados com um filtro indutivo, observou-se um aumento na eficiência do sistema em modo de refrigeração em malha aberta, pois, considerando a temperatura inicial, com indutores ocorreu uma redução de 3,33°C, e sem indutores observou-se uma redução de 0,46°C. Esse resultado, indica que a utilização desses dispositivos, somada ao projeto de um sistema de controle por corrente, pode ser mais eficaz do que um sistema de controle por tensão.