Projeto e controle de uma câmara termoelétrica para o ensino de engenharia.

Abstract

Para a formação de um engenheiro, é de fundamental importância o contato prévio com uso prático das ferramentas das disciplinas de controle apresentadas na graduação. Diversas bancadas de testes foram implementadas em oportunidades semelhantes para fins didáticos. Um dos principais interesses é a multidisciplinaridade da ferramenta para o estudante, que permite o aprendizado em diversas áreas simultaneamente. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma câmara térmica didática para estudantes de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Ouro Preto, utilizando placas Peltier como atuadores. Foi desenvolvido um circuito eletrônico composto por um Arduino Uno e sensores de temperatura e corrente para a implementação das leis de controle. Para as trocas de calor das placas, foi elaborado um circuito de resfriamento com uma bomba e dissipador, que circula o líquido por blocos de água fixados juntos às placas. A câmara permite o estudo de técnicas de modelagem, identificação de sistemas e estratégias de controle, proporcionando uma experiência abrangente quanto ao currículo acadêmico. O objetivo principal foi construir e controlar a câmara termoelétrica, com instrumentos de medição e sistema de resfriamento e, em seguida, aplicar leis de controle para verificar o desempenho da planta. Para isso, empregando uma técnica de identificação, um modelo autorregressivo com entradas exógenas em espaço de estados foi obtido e, na sequência, foi projetado um controlador proporcional integral, que, ao ser aplicado no sistema, foi capaz de controlar a temperatura interna da caixa; atingindo a referência desejada.