Componentes do Projeto III

Termostato

O termostato é um instrumento que tem a função de impedir que a temperatura de determinado sistema varie além de certos limites preestabelecidos. Um mecanismo desse tipo é composto, fundamentalmente, por dois elementos: um indica a variação térmica sofrida pelo sistema e é chamado elemento sensor; o outro controla essa variação e corrige os desvios de temperatura, mantendo-a dentro do intervalo desejado. Termostatos controlam a temperatura dos refrigeradores, ferros elétricos, ar condicionado e muitos outros equipamentos.

O primeiro termostato elétrico foi criado em 1883 por Warren S. Johnson.

Tipos de Elementos Sensores:

• Sensor mecânico ou elétrico bimetálico;
• Expandindo pelotas de cera;
• Termistores eletrônicos e dispositivos semicondutores;
• Termopares elétricos.

Estas podem então controlar o aquecimento ou o aparelho de arrefecimento usando:

• Controle mecânico direto;
• Sinal elétrico;
• Sinal pneumático.

Outro exemplo de elemento sensor são as tiras bimetálicas, constituídas por dois metais diferentes, rigidamente ligados e de diferentes coeficientes de expansão térmica. Assim, quando um bimetal é submetido a uma variação de temperatura, será forçado a curvar-se, pois os metais não se dilatam igualmente. Esse encurvamento pode ser usado para estabelecer ou interromper um circuito elétrico, que põe em movimento o sistema de correção.

Tipos de termostato

Termostatos mecânicos
Nessa categoria estão os termostatos que utilização elementos de sensor bimetálicos e o principio de gás de expansão.

Termostatos Digitais
Termostatos digitais operam da mesma maneira, porém utilizam um dispositivo chamado termistor, uma espécie de resistor que varia a resistência conforme a elevação da temperatura, essa variação é interpretada pelo circuito que pode ser configurado para tomar alguma ação como por exemplo acionar um relé.
Termostatos Digitais apresentam uma ligeira vantagem em relação aos mecânicos por oferecerem suporte a programação e a temporização de ações, além de ter durabilidade e confiabilidade maiores.
Em nosso projeto, controlará a temperatura atuando sobre o regador e a ventilação forçada, quando da necessidade da sua diminuição.

Componentes do Projeto II

Sensores Capacitivos

São sensores capazes de detectar a aproximação de objetos sem a necessidade de contato físico, com principio de funcionamento baseado na variação da capacitância.

O fenômeno da capacitância elétrica é utilizado numa grande variedade de sensores devido a algumas características convenientes que ele apresenta.

Basicamente, dois princípios podem ser utilizados para caracterizar uma determinada grandeza variante no tempo:

• O primeiro princípio é baseado na variação da distância entre as placas do capacitor.
• O segundo utiliza a variação do meio dielétrico existente no interior das placas do capacitor.

Principio de Funcionamento

Baseia-se no princípio da mudança de freqüência de oscilação de um circuito ressonante com a alteração do valor de capacitância formada pela placa sensível e o ambiente, devido à aproximação de um corpo qualquer. Esta capacitância pode ser alterada, praticamente por qualquer objeto que se aproxime do campo de atuação do sensor.

A mudança de frequência ocasionada pela alteração da capacitância da placa sensível é enviada a um circuito detector que transforma a variação da freqüência em nível de tensão.

O circuito trigger, trata de receber o sinal de tensão gerado no detector e transformá-lo em onda quadrada adequada a excitar um circuito de comutação o que já é o suficiente para acionar circuitos externos.

Sensor Capacitivo de Detecção de Umidade

Neste exemplo propõe-se a utilização de sensores para medir o potencial de água no solo. Para isso foram construídos alguns sensores, através do uso de placas de cobre e alguns tipos de dielétrico como, por exemplo, gesso e papel.

Utilizando-se um capacitor não lacrado, dotado de um meio dielétrico poroso, a variação da capacitância depende exclusivamente do tipo e da quantidade de matéria presente entre as placas, uma vez que os demais parâmetros que influenciam no valor da capacitância podem ser considerados constantes para este caso. Desta forma, à medida que o solo ao redor do sensor se torna mais úmido, o meio poroso que compõe o dielétrico, absorve uma determinada quantidade de água, proporcional à umidade presente no substrato. Analogamente, quando o solo se torna mais seco, o meio dielétrico perde água em função da umidade presente ao redor do sensor. Este comportamento se deve ao fenômeno de difusão da água através de meios porosos.

Conclui-se que o valor da capacitância do sensor varia linearmente com a permissividade elétrica do meio, uma vez que tanto a distância entre as placas como a área das mesmas são constantes.

Desta forma, a resposta elétrica do sensor depende exclusivamente das variações ocorridas no meio dielétrico.

No caso desse projeto, o sensor será implantado na terra para medir sua umidade e dependendo dos resultados, ligar ou desligar a irrigação que é mandada para aquela determinada área monitorada, cujo objetivo é a redução do consumo de água.

Componentes do Projeto

Válvula Solenóide

A válvula solenoide é um equipamento que tem muitas utilizações, em diversas áreas. Ela é formada por duas partes principais, que são: corpo e a bobina solenóide;

FUNCIONAMENTO DA VÁLVULA SOLENOIDE

A válvula solenóide possui uma bobina que é formada por um fio enrolado através de um cilindro. Quando uma corrente elétrica passa por este fio, ela gera uma força no centro da bobina solenoide, fazendo com que o êmbolo da válvula seja acionado, criando assim o sistema de abertura e fechamento. No caso do nosso projeto, quem energizará a solenoide será o sensor de umidade, assim que identificar a necessidade de água.

Outra parte que compões a válvula é o corpo. Este, por sua vez, possui um dispositivo que permite a passagem de um fluído ou não, quando sua haste é acionada pela força da bobina. Esta força é que faz o pino ser puxado para o centro da bobina, permitindo a passagem do fluído.

O processo de fechamento da válvula solenóide ocorre quando a bobina perde energia, pois o pino exerce uma força através de seu peso e da mola que tem instalado.

TIPOS DE VÁLVULAS SOLENOIDE QUANTO À AÇÃO

As válvulas solenoides podem ser classificas quanto ao seu tipo de ação, que podem ser Ação Direta ou Indireta, sendo determinadas pelo tipo de operação.

Para baixas capacidades e pequenos orifícios de passagem de fluído, devem ser usadas as válvulas de Ação direta. Já a válvula solenoide de ação indireta, que é controlada por piloto, é utilizada em sistemas de grande porte. Como nosso projeto compreende uma maquete, apenas para demonstração e comprovação do funcionamento, utilizaremos a válvula de ação direta.

O Projeto

Este desenho apresenta um Overview do nosso projeto, onde haverá apenas algumas modificações.
A automatização da jardinagem, conforme postagem anterior, nasceu da necessidade de um companheiro de grupo de viajar nas férias e poder ficar tranquilo sobre o cuidado com suas plantas.
Nosso projeto contempla, a rega e ventilação/controle de temperatura, de forma automática.


Isso se dará da seguinte forma:

Um termostato(7) instalado dentro do ambiente fará o controle da temperatura que, conforme programação, acionará a ventilação(5). Para efeito de apresentação do TCC, utilizaremos uma lâmpada incandescente(8) ao lado do sensor do termostato, para que possa haver alteração na temperatura e posterior acionamento da ventilação.

Já a rega será controlada por uma sensor de umidade(6), o qual conta com duas barras e será inserido na terra, fazendo assim a medição da resistência entre as barras. Nesse caso, para terra muito seca, isso significa alta resistência entre as barras e, consequentemente, a energização dos seus contatos NA e NF, alterando a posição de repouso. Ao fechar o contato NA, ele energizará uma válvula solenóide(4), alterando sua posição de repouso NF para NA, liberando assim a água para a rega.
Com o aumento da umidade do solo, haverá a diminuição da resistência entre as barras do sensor de umidade, retornando seus contatos à posição de repouso e desenergizando a válvula solenóide, que consequentemente fechará e interromperá o fluxo de água.

Paralelamente aos sensores, utilizaremos um CLP - Controlador Lógico Programável(1), que conforme programação de tempo fará o controle da ventilação e rega. Por exemplo, algumas plantas precisam ser regadas mais de uma vez ao dia e nem sempre a terra estará seca, neste caso a programação do CLP fará esse papel, acionando a rega ou a ventilação em horários pré-programados.

A montagem desse material se dará em placas de acrílico, onde estará fixado o sensor do termostato, a lâmpada incandescente e o cooler. Contaremos também com uma base de madeira, onde dentro da mesma estarão as réguas de borne e as ligações elétricas.

Nas próximas postagens, traremos fotos e vídeos dos componentes, além do detalhamento da montagem do projeto.

A Ideia

Sabendo a complexidade e a necessidade de um Brainstorm, formatamos nosso grupo do TCC ainda no segundo semestre. Desde então, começamos a discutir as possibilidades de trabalhos e soluções a serem desenvolvidas.

Quando, em uma das reuniões, o Eduardo, um dos membros do grupo, apresentou um problema. Ele sairia de férias e não teria ninguém para cuidar de suas plantas, então começamos a buscar uma solução e de repente nos demos conta que essa solução poderia ser o nosso TCC.

Foi quando surgiu a ideia da Automação Residencial para Jardinagem, a partir daí começamos a lapidar o trabalho e moldá-lo como TCC.