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Material didática didáctica didáticas
Tipologia: Teses (TCC)
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Não perca as partes importantes!
Trabalho de Conclusão de Curso de graduação apresentado à disciplina de Trabalho de Diplomação, do Curso de Tecnologia em Automação Industrial da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Campus Pato Branco, como requisito parcial para obtenção do título de Tecnólogo. Orientador: Prof. César R. Claure Torrico.
Dedicamos esse trabalho de diplomação aos nossos familiares, aos nossos professores, que nos apoiaram nesta longa jornada que até aqui chegamos. Com a satisfação de nos tornamos pessoas melhores e mais qualificadas para a sociedade.
Nossos sinceros agradecimentos aos nossos familiares, que sempre nos apoiaram, acreditaram que íamos conseguir chegar até o final, mesmo sabendo que o caminho percorrido era longo e complicado. Muito obrigado a todos que acreditaram que conseguiríamos atingir nossos sonhos. Agradecemos o professor César R. Claure Torrico, pela dedicação, pelo empenho e total compreensão, disponibilizando assim o tempo necessário para nos orientar. Fazendo como possível a realização de mais uma etapa de nossas vidas. Agradecemos a todos os professores que souberam transmitir seus valores em conhecimentos, fazendo que se tornasse possível o entendimento das matérias aplicadas. Formando assim pessoas habilitadas para o mercado de trabalho e para o convívio com a sociedade.
BIONDO, Diego; FORNASARI JOSÉ, Adriano; ROANI SALDANHA, Luan; Sistema de controle de temperatura de ar condicionado automotivo, 2013. Trabalho de Diplomação (Graduação em Tecnologia em Automação Industrial) – Programa de Graduação em Tecnologia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Pato Branco, 2013.
Este trabalho apresenta o desenvolvimento do protótipo de um sistema de controle de temperatura de ar condicionado automotivo que tem como função controlar temperatura interna de um veículo através de um sensor de temperatura. Um sistema microcontrolado é responsável pela aquisição do sinal do sensor de temperatura, pela apresentação do valor da temperatura obtida em um display de LCD ( display de cristal líquido ) e pelo controle e tratamento dos valores de resposta obtidos. O sistema funciona com um motor CC( corrente continua ) operado para aumentar ou diminuir fluxo de ar e um motor de passo que controla aletas de mistura de ar quente com frio, permitindo atingir a temperatura solicitada pelo usuário.
Palavras-chave : Controle de temperatura. Microcontrolador. Aquisição de sinal.
BIONDO, Diego; FORNASARI JOSE, Adriano; ROANI, Luan, system climate control air conditioning automotive, 2013. Completion of course work (undergraduate Technology in Industrial Automation) - Graduate Program in Technology, Federal Technological University of Paraná. Pato Branco, 2013.
This paper presents the development of a prototype system for temperature control automotive air conditioning which is designed to control temperature inside a vehicle through a temperature sensor. A system microcontroller is responsible for acquiring the signal of the temperature sensor, the presentation of the temperature value obtained on an LCD display (liquid crystal display) and the treatment and control of response values obtained. The system works with a DC motor current (Continued) operated to increase or decrease airflow and a stepper motor that controls flaps mixing hot air with cold, allowing the temperature requested by the user.
Keywords: closed loop control; microcontroller; temperature.
Tabela 1 – Materiais utilizados .................................................................................. 27 Tabela 2 – Correção de temperatura ....................................................................... 32
LCD - LIQUID-CRYSTAL DISPLAY (display de cristal líquido) CFC - CLOROFLUOROCARBONETO ECM - ELETRONIC CENTRAL MODULE (modulo central eletrônico) LED - DIODO EMISSOR DE LUZ CC - CORRENTE CONTINUA A/D – ANALOGICO – DIGITAL CPU - CENTRAL PROCESSING UNIT ( unidade de processamento central ) PWM - PULSE-WIDTH MODULATION ( modulação de Largura de Pulso ) RISC – REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER (Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções )
A necessidade de conforto do ser humano se estende desde os tempos antigos até os dias de hoje. Quanto mais a tecnologia avança menor é o esforço por parte do ser humano, a evolução tecnológica contínua, torna cada vez mais fácil e tranquila a vida. Se focar somente na evolução do setor automotivo, percebe-se muito fácil que a cada dia surgem novas tecnologias embarcadas, tornando a condução do automóvel mais tranquila e segura. Todo esse avanço tecnológico possui um preço, se for aplicar toda a tecnologia em um único modelo ele vai se tornar algo muito seleto focando em uma área de mercado especifico assim a indústria cria diversas linhas de automóveis cada um com sua particularidade para atender o potencial cliente. A particularidade de cada produto tem um nome itens opcionais e dentre estes o mais procurado no momento é o ar condicionado, principalmente em nosso país que é tropical onde esse item automotivo se faz cada vez mais desejado. Os carros populares em sua maioria possuem ar condicionado manual como opcional, onde este pode selecionar apenas temperaturas fixas que devem ser alteradas pelo usuário se a temperatura ambiente alterar ou se a interna não o agradar. O ar condicionado digital possui um controle de temperatura, não necessitando que o usuário altere a temperatura interna se a externa alterar, somente com a seleção de temperatura feita pelo usuário o sistema do veiculo trabalha para atendê-la. Esse sistema está presente somente em carros de alto nível, ou seja, carros mais luxuosos e com seu valor consideravelmente maior devido seu padrão e categoria entre os demais, a linha popular de veículos não possui este controle visando reduzir custos. Neste trabalho propõe-se criar um sistema de baixo custo, pela utilidade e eficácia do mesmo, esse foi embasado em conhecimentos adquiridos ao longo do curso de Tecnologia em Automação Industrial, pesquisas, estudos teóricos e práticos na área automobilística bem como na área de eletrônica. Contou ainda, com resultados decorrentes de ensaios práticos e montagem do protótipo.
Desenvolver um protótipo de controle de temperatura de ar condicionado automotivo.
Os objetivos específicos consistem em quatro principais pontos: Elaboração de um sistema de condicionamento de sinal para um sensor de temperatura; Desenvolvimento de um sistema de acionamento que comande um motor elétrico 12V e um motor de passo; Elaboração de um circuito microcontrolado para interface com o usuário. Elaborar o software do microcontrolador.
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Geralmente em países tropicais a temperatura no interior do veículo é mais alta que a externa. O conjunto de condicionamento do ar atua retirando calor do habitáculo do veículo para transferi-lo ao ambiente (FIAT, 2008). A maioria dos sistemas de refrigeração trabalham removendo o calor do ar que passa sobre os tubos e aletas da unidade de evaporação. À medida que o calor é retirado, é provocada uma queda gradual da temperatura no interior do veículo (FIAT, 2008).
iniciada a compressão. Quando comprimido, o fluído sofre um rápido aumento de pressão e a temperatura chega a cerca de 80 a 100°C. As válvulas de descarga se abrem e o fluído é impulsionado para dentro do condensador, com pressão e temperatura altas. Ali será resfriado, até aproximadamente 60°C, passando ao estado líquido e cedendo calor para o ambiente (figura 1). Na saída do condensador o fluído passa pelo filtro acumulador secador, onde é desumidificado e filtrado. Após ser liquefeito e comprimido, vai até a válvula de expansão. Essa irá regular a expansão do fluído, provocando queda de pressão e temperatura, que chega até -15°C. O fluído então entra no evaporador, que estará sendo atravessado pelo fluxo de ar que vem do interior do habitáculo (ou externo), enviado pelo eletroventilador do evaporador. O fluído absorve calor desse fluxo de ar, aquecendo-se até uma temperatura entre 6 a 12°C, quando então se evapora (RENAULT, 2012). O ar cedeu calor ao fluído, tornando-se mais frio. Além disso, se condensa em contato com as aletas do evaporador, perdendo umidade. O fluído que sai do evaporador frio e de baixa pressão vai ser aspirado pelo compressor. Então, começa um novo ciclo (figura 2).
Figura 1 – Ciclo de refrigeração Fonte: Apostila treinamento Fiat, 2008.
Figura 2 – Fluxograma do ciclo de refrigeração Fonte: Autoria própria
Para serem usados em circuitos de condicionamento de ar, os fluídos refrigerantes devem ter baixo ponto de ebulição, passando ao estado gasoso com temperatura baixa, e baixo ponto de congelamento para evitar a solidificação. Deve ainda absorver muito calor com pequena quantidade de refrigerante e possuir baixa temperatura crítica (acima da qual o gás não pode ser liquefeito, independentemente da pressão). Essa não pode ser atingida durante o ciclo. Além disso, o fluído não deve ser explosivo, inflamável, tóxico, nocivo, oxidante nem corrosivo para não danificar o sistema e nem poluir o meio ambiente. O fluído ideal em termos de estabilidade precisa se misturar facilmente com lubrificante e ser inerte à maior parte dos metais, esse fluído é o diclorodifuormetano (CCl2F2), também chamado R-12 ou Freon 12.
O evaporador está localizado na caixa de ar, com o eletroventilador de climatização. Ambos fazem parte do chamado grupo condicionador, junto com os comandos para regulagem do sistema. É o segundo trocador de calor do sistema, composto de tubos de cobre em forma de serpentinas e aletas de alumínio para aumentar a área de troca de calor. Está ligado à válvula de expansão, por meio dos tubos de entrada e saída. O pressostato de três níveis está localizado junto ao filtro secador, na linha de alta pressão. Tem a função de ligar o eletroventilador do condensador para resfria-lo e baixar sua temperatura protegendo assim o compressor. O sensor de pressão linear atua como o pressostato, porém, em vez de abrir e fechar contatos, o sensor envia sinais elétricos lineares para ECM ( Eletronic Central Module ), e esta por sua vez comanda o acionamento do eletroventilador e da embreagem eletromagnética do compressor, proporcionando a mesma lógica de funcionamento que o pressostato (RENAULT, 2012). Em alguns veículos, o sistema condicionador de ar utiliza um termostato anticongelamento. Nesse caso o termostato é fixado na saída do evaporador, na caixa de ar. Esse evita que o evaporador se congele impedindo a passagem de ar pelo mesmo, desligando a embreagem eletromagnética do compressor. Central de comando auxiliar tem a função de através de seus comandos, iniciar ou cessar o funcionamento do compressor. Porém, ativar o eletroventilador para resfriar o condensador e inserir a embreagem eletromagnética do compressor em algumas situações típicas do sistema, não depende do usuário. Um sistema auxiliar controla estas funções em alguns veículos. A escolha da central é feita de acordo com a motorização do veículo. A central de comando age diretamente da seguinte forma: Quando o pressostato de três níveis atinge uma pressão pré-determinada a central comanda o eletroventilador de resfriamento do condensador para baixar sua temperatura e reduzir sua pressão. A central também impede o funcionamento do sistema se o termostato estiver com uma temperatura inferior a 0°C. O compressor é o principal componente do sistema. Tem a função de receber o fluído refrigerante em estado gasoso e comprimi-lo, aumentando rapidamente sua pressão e temperatura para enviá-lo ao condensador, sob a forma gasosa. O compressor é acoplado ao motor por meio de uma correia, que liga a
polia do eixo de manivelas à polia da embreagem de engate eletromagnético, que é montado no eixo do compressor e acionado por uma tensão 12 Volts.
Quando o condicionador de ar é colocado em funcionamento, o motor perde potência, diminuindo o número de rotações, principalmente em marcha lenta, devido à entrada do compressor no sistema. A central de injeção/ignição recebe um sinal informando que o condicionador foi ativado e faz aumentar o número de rotações em marcha lenta, antes que o compressor seja inserido. No caso de aumento na demanda de potência do motor, ou queda de rotações de marcha lenta abaixo de um limite, a central atua interrompendo o funcionamento do compressor.
O microcontrolador é um pequeno componente eletrônico, dotado de uma tecnologia programável, utilizado no controle de processos lógicos. É pequeno porque em uma única pastilha de silício encapsulada existem todos os componentes necessários ao controle de um processo. Dotado de “inteligência” programável porque possui uma unidade lógica aritmética, onde todas as operações matemáticas e lógicas são executadas. E toda essa lógica é estruturada na forma de um programa e gravada dentro do componente, então, toda vez que o microcontrolador for alimentado o programa interno será executado. Utilizado no controle de processos, que deve ser entendido como o controle de periféricos como led, displays , relés, sensores, etc. São chamados de controles lógicos porque a operação do sistema baseia-se nas ações lógicas que devem ser executadas, dependendo do estado dos periféricos de entrada e saída. (PEREIRA, 2003)
