Controlador de Temperatura Microcontrolado para Aquário

RECURSO DO PROJETO

 

No projeto foi utilizado um pequeno aquário para demostra o funcionamento , fiz a montagem dos componentes que adquirimos para montar o circuito. O  projeto é resfriar um áquario utilizando uma célula de peltier e controlar sua temperatura utilizando um microcontrolador PIC16F877A.

 O objetivo do projeto e criar um sistema automatizado digital para o controle de temperatura de água de um aquários de médio e pequeno porte. O circuito funciona de maneira simples , através de um sensor térmico (LM35) ira enviar dados analógicos para o microcontrolador onde vão ser comparados e calculados assim checando a temperatura da água ,após o processo a temperatura da água será exibida no display de LCD após ser exibida o usuário poderá através de botões simples (+,-) escolher o limite da temperatura para a água , após a temperatura ser estabelecida  no display  o circuito ira realizar  o calculo de comparação entre as temperatura ( max é a atual)  é acionara a pastilha até a temperatura ficar abaixa da max.


DIAGRAMA DE FUNCIONAMENTO 

 

 

PERIFÉRICOS UTILIZADOS


-PIC16F877A

-LM358

-Divisor de tensão

-LM35

-Resistências carbono 0,6w

-Pastilha Peltier

-Capacitores Cerâmicos

-Transistor BC548

-Relé 5v-10A  

-Bomba se sucção interna para aquários

-Dissipador de calor + cooler ( para pastilha peltier )

-LEDs

-Cristal gerador de clock

-Chaves push-botton

DESCRIÇÃO DOS PERIFÉRICOS 

 

PIC16F877A:

fabricados pela Microchip, que processam dados de 8 bits. Seu nome é oriundo de "Programmable Interface Controller". Contam com extensa variedade de modelos e periféricos internos. Possuem alta velocidade de processamento devido a sua arquitetura haverd e conjunto de instruções RISC (conjuntos de 35 instruções), com recursos de programação por Mémoria flash.

Características:

-Sua frequência de operação (clock) vai até 20MHz, resultando em uma velocidade de processamento de 5 MIPS.

-Possui memoria (flash) de programa com 8192 palavras de 14 bits, RAM com 368 bytes e memória EEPROM com 256 bytes.

-Seu conjunto de instruções RISC se compõe de 35 instruções.

-Pode funcionar com alimentação de 2V a 5,5V.

-Sua pinagem DIP tem 40 pinos.

-A versão mais recente do PIC16F877A contém um módulo de 2 comparadores analógicos (CMCON) e um módulo gerador de voltagem de referência (VRCON).

Como periféricos ele possui:

-5 conjuntos de portas de entrada e saída (total de 33 portas)

-Conversor analógico-digital de 10 bits de resolução e 8 canais de entrada

-Periférico de comunicação paralela e serial 

-2 Módulos CCP 

-3 Timers (1 de 16 bits e 2 de 8 bits)

-Watchdog timer

Em nosso projeto o PIC faz todo o processamento de informação e direciona os dados processados para os periféricos.

 

LM358:

Este é um chip que possui dois amplificadores operacionais que podem ser alimentados por uma fonte simples (não simétrica) que pode ir de 3 a 32 volts.    Sua saída fica sempre em uma faixa de voltagens que se estende de um valor um pouco acima de zero até cerca de 2 volts abaixo da tensão de alimentação +V.

 Em nosso projeto esse amplificador operacional e usado como um buffer ou seja o sinal de entrada espelhado na saída , ele e usado para normalizar o valor da tensão do divisor de tensão.

 

Divisor de tensão:

O divisor de tensão e a combinação de 2 resistências para reduzir a tensão no ponto comum entre ambas este efeito acontece pelo fato de haver uma queda de tensão de cada resistência.

 

Em nosso projeto o divisor de tensão serve para mandar um sinal de referencia de aproximadamente 2v para o PIC , serve para fazer um ajuste fino de temperatura.

 

LM35:

  

O sensor LM35 é um sensor de precisão, fabricado pela National Semiconductor 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.

 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 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.

 

Algumas aplicações para o LM35:

• Termômetros para aquários ,câmeras frias, chocadeiras etc;

• Controles de temperatura de máquinas;

• Aquisição de dados para pesquisas;

• Proteção para dispositivos industriais (motores, inversores, fontes);

 

Utilizado no projeto para medir a temperatura e transformar em um sinal de referencia relativa à temperatura a cada grau existe uma variação de 1mV que e tratada pelo PIC.


Pastilha Peltier:  

 

Plastilhas Termopares são dispositivos que geram corrente elétrica a partir de duas junções de metais diferentes em diferentes temperaturas. Por isso são usados para indicação e controle de temperatura em muitos processos industriais.

 

 

figura 1

 

 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. Em geral o material semicondutor é telureto de bismuto altamente dopado para criar semicondutores tipo P e tipo N. A Figura 01 acima dá o esquema de funcionamento.Ao circular corrente pelas junções calor é transferido de uma para outra e o dispositivo funciona como um refrigerador sem partes móveis.


 

figura 2

 

 

Na prática não é usado apenas um par de junções, mas uma série delas para maximizar a potência de resfriamento.
Na figura acima 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 mostrado abaixo.

 

figura 3

 

O conjunto tradicional de refrigeração (compressor, condensador, evaporador) é pouco adequado para equipamentos pequenos. Ocupa razoável espaço, 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).

 

figura 4


A potência dissipada por unidade de área é relativamente alta e, em muitos casos, há necessidade de ventilação forçada na junção quente conforme Figura 4 e o conjunto fica parecido com um cooler comum de processador com um módulo Peltier intercalado.
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 conseqüência, a indesejável condensação.

 

 

O funcionamento consiste no funcionamento de um célula peltier: Pastilhas termoelétricas operam utilizando o efeito Peltier, a teoria de que há um efeito aquecedor ou resfriador quando uma corrente elétrica passa por dois condutores. A tensão aplicada aos pólos de dois materiais distintos cria uma diferença de temperatura. Graças a essa diferença, o resfriamento Peltier faz o calor mover de um lado ao outro. Uma típica pastilha de Peltier contem uma série de elementos semicondutores do tipo-p e tipo-n, agrupados como pares, que agirão como condutores dissimilares.

 

figura 6

 

Essa série de elementos é soldada entre duas placas cerâmicas, eletricamente em série e termicamente em paralelo. Quando uma corrente DC passa por um ou mais pares de elementos de tipo-n a tipo-p, há uma redução na temperatura da junta ("lado frio") resultando em uma absorção do calor do ambiente. Este calor é transferido pela pastilha por transporte de elétrons e emitido no outro lado ("quente") via elétrons que movem de um estado alto para um estado baixo (ver Figura 6). A capacidade de bombeamento de calor de um resfriador é proporcional à corrente e o número de pares de elementos tipo-n e tipo-p.O acionamento dessa celula será feito através de uma lógica com o recurso do pic16f877A. Será medido a temperatura d’água usando o componente LM35 que  se presciso for  a célula será acionada para esfriar a água.

 


Capacitores Cerâmicos:

É um componente constituído por dois condutores separados por um isolante: os condutores são chamados armaduras (ou placas) do capacitor e o isolante é o dielétrico do capacitor.

Geralmente são constituídos de um suporte tubular de cerâmica, em cujas superfícies interna e externa são depositadas finas camadas de prata às quais são ligados os terminais através de um cabo soldado sobre o tubo. Às vezes, os terminais são enrolados diretamente sobre o tubo. O emprego deste tipo de componente varia dos circuitos de alta freqüência, com modelos compensados termicamente e com baixa tolerância, aos de baixa freqüência, como capacitores de acoplamento e de filtro. Além dos tubulares, podem ser encontrados capacitores na forma de disco e de placa quebrada ou retangular.

Em nosso projeto o capacitor e usado apenas como um filtro para alguns pelifericos.

 

 

 

BC548:

Transistor de baixo sinal para uso geral, trabalha em baixa frequência geralmente para chavear.

VCE máx Tensão máxima entre coletor e emissor com base aberta 30V

VCBO máx Tensão máxima entre coletor e base com emissor aberto 30V I

Cmáx(Pico) Corrente máxima de coletor ( valor de pico ) 200mA

 ICmáx(dc) Corrente máxima contínua de coletor 100 mA

Pcmáx Potência máxima de dissipação à 25º Celsius 500mW

hFE Ganho de corrente CC para sufixo B e com Ic=1mA e VCE=5V 275

Ft Freqüência de transição com Ic = 1mA e VCE = 5V 120MHz

O principio do transístor é poder controlar a corrente. Ele é montado numa estrutura de cristais semicondutores, de modo a formar duas camadas de cristais do mesmo tipo intercaladas por uma camada de cristal do tipo oposto, que controla a passagem de corrente entre as outras duas. Cada uma dessas camadas recebe um nome em relação à sua função na operação do transístor, As extremidades são chamadas de emissor e colector, e a camada central é chamada de base

 

Relé:

 Um relé é um  interruptor acionado eletricamente. A movimentação física deste "interruptor" ocorre quando a  conrrente  percorre as espiras da bobina do relé, criando assim um campo magnetico que por sua vez atrai a alavanca responsável pela mudança do estado dos contatos. O relé é um dispositivo  eletromecanico  ou não, com inúmeras aplicações possíveis em comutação de contatos elétricos. Servindo para ligar ou desligar dispositivos.

 

No  projeto ele e usado para fazer a interface com os dispositivos de potencia do projeto ( pastilha peltier).

 

FLUXOGRAMAS

 

 


 

 

MONTAGEM

A montagem foi realizada de acordo com o diagrama elétrico no qual este apresentado abaixo:

 


CÓDIGO DO PROGRAMA COMENTADO

Bem eu fiz td em asm msm por falta de ñ conhecer mt bem das bibliotecas do mickoC apesar de ter demorado 10x mais acho q valeu.pelo menos funciona kk.
codigo anexado abaixo o segundo arquivo e uma extenção como se foce uma biblioteca de C (para quem ñ intende asm ).

 

TERMOMETRO.ASM

LCD_4LINHAS.INC


 

Video do projeto funcionando:

 

http://www.youtube.com/watch?v=dISjmwFMb68

 

 

OBS: a pastilha como no projeto final ficou abaixo da calha ou seija ele esfriava a calha que esfriava a água ,

e no lado quente da pastilha um cooler + dicipador de pentium II.Outra coisa e que o programa não esta com defeito
o defeito q mostra no video e do display ,alguns pixels estavam com defeito e o LM35 ussado estava com mal contato
em breve posto um video melhor.

 

 

Espero  que vcs tenham gostado esse foi meu projeto do 3° modulo do técnico em eletrônica ,

qualquer duvida e só perguntar ,em breve vou postar outros projetos que eu fiz esse ano.



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Comentário de João Pedro Samarino em 23 outubro 2013 às 22:35

O projeto esta completo, referente aos arquivos de codigo , estão em assembler é não em C , para utiliza-los vcs dever usar o MPLab da propria microchip , o codigo está totalmente comentado caso alguem queira entender.

Comentário de Caroline Commandeur em 23 outubro 2013 às 13:21

Olá!! Estou querendo executar este projeto mas este arquivo em anexo da linguagem C nao esta compilando, poderia me mandar um outro!

Obrigado.

Comentário de Fernando Ovídio de Carvalho em 18 junho 2013 às 0:13

Projeto show de bola !!! Tem como me mandar ele completo ou ele já está em sua totalidade? Obrigado desde já !!!

Comentário de Marcelo Silva em 29 março 2013 às 21:53

Parabéns pelo projeto.e fiquei muito interessado em fazer se você puder me enviar este projeto completo? 

Comentário de Fredman Carlos de Moraes em 3 março 2012 às 10:19

Amigo tem como vc me enviar este projeto completo?

Abraços

Comentário de valter soares em 21 outubro 2011 às 10:54
quero fazer um projeto que ligue um ventilador,a partir da temperatura ambiente mas to com muitas duvidas para programar pic 16F877A, se alguem poder me ajudar desde já agradeço
Comentário de Leonardo Tavares em 20 outubro 2011 às 23:08

eu particularmento gostei muito desse seu projeto , muito bem detalhado .

Eu fiz um com o 18f452 + só que a linguaguem é C  em breve vou ver se documento direitinho pra postar aqui tambem

vlw....e parabens.

Comentário de wagner em 11 agosto 2011 às 10:10
muito bacana amigo, meus parabens.

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