Controle de um sistema de ventilação em um quadro de comando e controle

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE DEE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ENGENHARIA ELÉTRICA INSTRUMENTAÇÂO ELETRÔNICA Controle de um sistema de ventilação em um quadro de comando e controle ALUNOS: Thiago Oliveira Alves Rocha Franklin Hebert Silva do Nascimento PROFESSOR: Luciano Fontes Cavalcanti Natal RN 13 de setembro 2010

2 Sumário INTRODUÇÃO:... 3 DESENVOLVIMENTO... 4 PROJETO... 5 Sistema industrial... 5 Sensor de temperatura... 6 Amplificador do sinal... 7 Comparadores... 7 Comparador 1:... 7 Comparador 2:... 7 Comparador 3:... 7 CONCLUSÂO... 8 BIBLIOGRAFIA:... 9

3 INTRODUÇÃO: A grandeza física que o instrumento a ser elaborado se propõe a monitorar é a temperatura de um quadro de comando de uma indústria onde de acordo com a temperatura dentro do quadro, ventiladores (coolers) serão acionados para resfriar o sistema. O presente relatório tem por finalidade apresentar, de forma sucinta, algumas etapas a serem seguidas, ao longo da disciplina de Instrumentação Eletrônica, para a construção do processo de medição. O instrumento será elaborado e descrito com maiores detalhes à medida que os conhecimentos das técnicas de construção de instrumentos eletrônicos se solidificarem. Este relatório conta ainda com o roteiro sugerido pelo professor da disciplina, como forma de questionário para orientação inicial da construção do instrumento.

4 DESENVOLVIMENTO Algumas características que esse projeto deve possuir são: - Componentes eletrônicos que possuam isolação adequada às faixas de temperatura que serão submetidos; - Uma razoável precisão, vendo que a temperatura afeta muito em um sistema. - Entre outras; O trabalho será desenvolvido em ambiente laboratorial, com componentes eletrônicos e protoboard. O sinal elétrico deverá ser adaptado em alguns momentos, em função da grandeza que se está medindo, por isso como conformador para o sinal, será utilizado o osciloscópio eletrônico ou digital, conforme as disponibilidades. O sinal elétrico também deverá ser amplificado, pois após passar pelo sensor de temperatura, ou circuito transdutor de temperatura, ele é caracterizado por possuir baixa potência, por isso deverão ser utilizados circuitos amplificadores; em se havendo necessidade de eliminação de ruídos deverá ser utilizado um filtro; deverão ser utilizados ainda conversores analógico-digitais e para que haja uma interação entre homem-instrumento, será inserido um ou mais displays de sete segmentos informando valor da temperatura, sendo estes dois deixados para serem pensados em etapas posteriores do desenvolvimento do sistema vendo que este primeiro relatório tem por objetivo da uma idéia geral sobre o projeto. A seguir será mostrado as partes do projeto.

5 PROJETO O projeto será dividido em 4 partes, que são; a) Sistema industrial; b) Sensor de temperatura; c) Amplificador do sinal; d) Comparadores; Sistema industrial Sensor de Temperatura v1 - v2 Amplificador do sinal V1-V2 C O M P A R A D O R E S Motor 1 Motor 2 Desligamento do sistema Sistema industrial Figura 1 - Representação do sistema Hoje na indústria existem processos dos mais variáveis, tais como fornos, caldeiras entre outros. Muitos deles têm a temperatura como algo importantíssimo para saber se o sistema está ou não funcionando corretamente por uma questão econômica (altas temperaturas danificam os equipamentos) e por uma questão de segurança, tendo que a elevação muito acentuada de temperatura pode levar até inicio de explosões dependendo do processo. Como foi falado na introdução, este projeto será utilizado em um quadro de comando e controle a fim de proteger os equipamentos utilizados no quadro. Nestes quadros são encontrados inversores de freqüência, soft-starts entre inúmeros outros equipamentos que geralmente são muito caros e precisam ser ao máximo protegidos. Um exemplo de um quadro de comando pode ser visto na figura abaixo.

6 Figura 2 - Exemplo de quadro de comando Sensor de temperatura Este sensor irá transformar um sinal térmico em um sinal elétrico. De acordo com a temperatura do ambiente este transdutor irá gerar um sinal de tensão proporcional ao sinal térmico. Para uma temperatura mínima T1 ele irá produzir o sinal v1 e para uma temperatura máxima T2, ele irá produzir o sinal v2.

7 Amplificador do sinal O sinal gerado pelo sensor é de baixa potência, e para estes valores serem usados para acionar os motores seria preciso comparadores com uma alta sensibilidade, ou seja, que sua resolução fosse mínima possível, onde a mínima variação do sinal fosse percebido pelo comparador. Para resolver este problema foi decidido usar um estagio de amplificação do sinal onde o sinal v1 será transformado em V1 e v2 em V2, seguindo uma mesma proporção. Essa proporção será definida pelo ganho do amplificador a ser utilizado. Comparadores Os comparadores têm a função de comparar o valor da temperatura medida com valores definidos. Serão usados três comparadores, sendo a seguir mostrado como cada um irá trabalhar. Comparador 1: Este comparador deverá acionar o motor 1 caso a tensão esteja entre estes dois valores; 1 < < Comparador 2: Este comparador deverá acionar o motor 1 caso a tensão esteja entre estes dois valores; Comparador 3: < < 2 Este comparador deverá desligar o quadro caso a tensão esteja acima de V2. Se o sinal estiver acima de V2 isso irá significar que o quadro estará com uma temperatura maior do que a tolerável. Caso isso ocorra o comparador irá enviar um sinal para os inversores de freqüência e soft-starts para que os mesmos possam desativar seus respectivos motores para a proteção dos equipamentos do quadro.

8 CONCLUSÂO A elaboração deste relatório foi de grande importância para a organização do projeto, pois ao definir os passos do projeto, torna-se mais fácil sua execução. Conhecimentos gerais foram utilizados neste projeto, como: conceitos de amplificadores, adquiridos nas disciplinas de eletrônica I e eletrônica II e de sensores, adquiridos na disciplina de instrumentação eletrônica. Outro fator importante é que o relatório sobre o projeto é muito mais interessante do que uma prova, pois com uma prova iríamos nos preocupar com mesma e deixaríamos o projeto para o final, como acontecia em semestres anteriores.

9 BIBLIOGRAFIA: Alguns livros que serão consultados para auxilio no desenvolvimento do projeto estão listados abaixo: Livro utilizado como roteiro TRANSDUTORES E INTERFACES Autor: Marcelo Martins Werneck. Editora: Livros Técnicos e Científicos Editora. Livro complementar SENSORES INDUSTRIAIS Fundamentos e Aplicações Autores: Daniel Thomazini e Pedro Urbano Braga de Albuquerque. Editora: Érica. SISTEMAS DIGITAIS Princípios e Aplicações Autores: Ronald J. Tocci; Neal S. Widmer e Gregory L. Moss. DIGITAL DESIGN Autor: Frank Vahid

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