Utilização de um controle PID de temperatura para estudo de resfriamento termoelétrico

Abstract

A pesquisa por novos materiais, sobretudo os semicondutores, possibilitou o surgimento dos módulos termoelétricos ou células Peltier. Atualmente, é observada sua aplicação em adegas comerciais, bebedouros, mini geladeiras etc. Em virtude disso e sabendo que tais aplicações estão sendo muito difundidas na atualidade, os consumidores de tais produtos comerciais têm ansiado por um controle de temperatura fidedigno. Portanto, esta pesquisa se objetiva a desenvolver um controle de temperatura PID (Proporcional-Integrativo-Derivativo) aplicado ao resfriamento de um protótipo de uma mini geladeira, visando possibilitar melhor entendimento dos efeitos termodinâmicos e garantir confiabilidade do equipamento ao usuário final. Além disso, tal pesquisa busca fornecer ao usuário final garantia de temperaturas estáveis, visto que o uso de controles ON-OFF tem se mostrado inadequados nesse quesito. Logo, para cumprir tais observações, é feito um protótipo de uma caixa de resfriamento termoelétrico, que usa célula Peltier e conjuntos dissipadores-coolers para ambos os lados da célula. Também é feito o uso de um circuito eletrônico com elementos como MOSFET, ligado a uma placa microcontroladora Arduino. Essa placa é responsável por receber e executar uma programação de simples compreensão que fez executar o controle da temperatura interna da caixa, utilizando o MOSFET e sinal PWM. Nessa programação, é possível alterar o setpoint da temperatura que o usuário deseja e verificar para o caso os parâmetros do controle PID. Vale ressaltar que esse tipo de controle é responsável por não executar bruscas inserções de tensão à célula Peltier, fornecendo o necessário para manter a temperatura. Espera-se, portanto, que a temperatura do ambiente refrigerado esteja sempre controlada e monitorada graficamente, analisando a dinâmica de bombeamento de calor e comportamento das características termoelétricas. Sendo assim, espera-se também que esse protótipo seja uma boa comparação a um equipamento, gerando grande impacto no mundo da termoeletricidade, possibilitando também ao usuário o uso da portabilidade.