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Título: Projeto de um sistema de controle térmico aplicado a uma célula de medição ultrassônica.
Autor(es): Alves, Welbert Henrique
Orientador(es): Tiago, Marcelo Moreira
Souza, Igor Dias Neto de
Membros da banca: Tiago, Marcelo Moreira
Souza, Igor Dias Neto de
Braga, Márcio Feliciano
Eras Herrera, Wendy Yadira
Palavras-chave: Controladores elétricos
Controladores PID
Controle de temperatura
Modelagem
Sistemas de tempo discreto
Ultrassom
Data do documento: 2023
Referência: ALVES, Welbert Henrique. Projeto de um sistema de controle térmico aplicado a uma célula de medição ultrassônica. 2023. 71 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) - Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas, Universidade Federal de Ouro Preto, João Monlevade, 2023.
Resumo: 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.
Resumo em outra língua: The application of low intensity ultrasound techniques can be used to characterize liquids based on the dependence between temperature and acoustic properties. Thus, it becomes necessary to establish a precise thermal control for the analysis of liquid samples, since small temperature variations influence the acoustic properties of the material. For this work, a practical error at steady state of 0.1°C was adopted, which is based on the maximum reading resolution of the PT 100 sensor when used in conjunction with the MAX31865 integrated circuit. The results obtained throughout the work show that, for the PI controller designed to operate in heating mode, considering a reference of 32°C and a temperature variation of 5°C, it was possible to reach a steady-state error smaller than 0.02°C in a total time interval of 19 minutes, and for the PI controller designed to operate in cooling mode considering a reference of 24.5°C and a temperature variation of 5.5°C, it was possible to reach a steady-state error of less than 0.01°C over a total time interval of 39 minutes. In reference tracking mode, in which some points of a given reference signal are sent, the designed controller started up after 30 minutes for sinusoidal and triangular reference. For the sinusoidal reference, the controller presented a steady-state error of 0.05°C, and for the triangular reference, a steady-state error of 0.17°C. In addition, in the tests carried out with an inductive filter, an increase in the efficiency of the system in open-loop cooling mode was observed, since, considering the initial temperature, with inductors there was a reduction of 3.33°C, and without inductors a reduction of 0.46°C was observed. This result indicates that the use of these devices, added to the design of a current control system, can be more effective than a voltage control system.
URI: http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/5134
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