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Controle PID de Potência em Corrente Alternada - Arduino e TRIAC - Parte I

Este post é o primeiro de uma série de seis que escrevi tratando de controle de potência e PID (controle proporcional, integral e derivativo...

domingo, 26 de outubro de 2014

Controle PID e Medição de Corrente Alternada com o Arduino

Eu ajudei alguns alunos que montaram um controle de temperatura usando PID. Já falei sobre isso antes, nos outros posts sobre PID que existem nesse blog.

Esse trabalho rendeu e ainda vai render bons posts.

Aqui algumas imagens do projeto:


Aqui a parte de controle. É um circuito de controle por ângulo de fase, como os descritos nos posts sobre PID desse blog, usado para controlar a temperatura de um tubo de cobre aquecido por uma resistência de ferro de solda.

Usa-se o teclado de membrana à direita para informar o set point e a seguir o sistema tenta controlar a temperatura em torno da temperatura especificada, com uma curva dependendo de KpKi e Kd.

Abaixo, os circuitos de ângulo de fase (parte de baixo da proto e a parte de saída na parte superior.

Hoje o que eu quero descrever é que instalamos um medidor de corrente no circuito. Esse sensor é um sensor "invasivo", quer dizer, eu tenho que interromper a corrente de modo a fazê-la passar pelo sensor. Aí vai uma imagem dele:



A potência é controlada por um circuito por ângulo de fase, como descrito antes.



Esse é um ACS712, que pode ser usado com até 30A de corrente.

A conexão dele ao circuito é óbvia, a entrada é à esquerda e a saída à direita. Ele é um sensor de CC, que dá uma saída linear de tensão no pino OUT confirme pode-se ver na figura abaixo:



Como utilizá-lo em corrente alternada?
Bom, uma alternativa, claro, é retificar a corrente e passar a trabalhar com CC. Vai funcionar, claro, e vai dar uma ótima precisão. Ocorre que não faz muito sentido retificar e estabilizar corrente com o único motivo de medi-la.

A outra alternativa é medir por amostragem e "integrar" a medição, ou seja, pegar a tensão em vários momentos diferentes da onda e obter uma média. Não é tão preciso, mas é a alternativa.

Para isso, também temos duas alternativas: uma é fazer a amostragem considerando a forma da onda, ou seja, usarmos o circuito de disparo de zero para indicar o início da senoide e colher amostras considerando a forma desta. É uma maneira de obter uma precisão semelhante ao do medidor quando usado em CC.

A outra forma é simplesmente fazermos uma amostragem "aleatória", sem nos preocuparmos com a sincronização com a onda. Se colhermos um conjunto de amostras suficiente, teremos uma aproximação do valor real.

Até por ser esse tipo o mais fácil de ser implementado, foi o que fizemos. Nesse caso, sugerimos que vc instale um amperímetro CA em série para calibrar o bicho.