Controlador de consumo para aquecedores elétricos

Abstract

Este trabalho visa o desenvolvimento de um equipamento protótipo, compacto e de baixo custo que através métodos de controle realize a gestão da potência dissipada por um aquecedor de passagem, para assim mitigar desperdícios durante seu uso. Como resultado deverá haver redução de gastos de recursos comparado ao uso do equipamento com o acionamento convencional. A ideia foi concebida com foco principal no melhor gerenciamento de recursos, hídrico e elétrico, com a finalidade da diminuição do consumo final sem o comprometimento do conforto do usuário e sem perdas consideráveis ao resultado entregue pelo equipamento. Tal circuito seria responsável pelo gerenciamento da tensão elétrica aplicada nos terminais do equipamento e leitura do volume de água utilizado pelo aquecedor elétrico e o armazenamento de dados recolhidos por sensores instalados na planta. Após a instalação deste módulo no equipamento, ele será capaz, através da sua programação, realizar cálculos com as informações geradas pelo circuito, como o registro do consumo instantâneo dos recursos em questão, e posteriormente calcular o consumo tanto de água como de eletricidade utilizados durante seu uso e cálculo de custo de utilização do chuveiro durante aquele banho, levando em consideração os valores base das empresas responsáveis vigentes na região, além de controlar a temperatura da água configurada previamente pelo usuário, dissipando o mínimo de potência necessária para realizar a atividade. O protótipo é composto basicamente por um circuito integrado (CI) microcontrolador, sensores responsáveis pela leitura de dados reais de partes do circuito, como a temperatura real da água, tornando-se possível identificar perdas presentes no sistema e calcular o tempo de chaveamento do tiristor ideal para que a temperatura final seja igual, ou próxima, à programada, eliminando assim discrepâncias entre temperatura correspondente a saída do controlador e temperatura real. Além de atuadores, capazes de controlar as variáveis de saída do sistema. O componente responsável pelo controle geral do sistema, e tomada de decisões de acordo com os sinais gerados por seus sensores, será o microcontrolador ATMEGA 328P, produzido pela empresa ATMEL, que se destaca pelo baixo custo de aquisição e sua arquitetura interna que atende os requisitos do projeto. Neste trabalho demonstraremos os processos de desenvolvimento do circuito, dificuldades durante implementação, facilidades resultantes da implementação do protótipo e por fim possíveis melhorias para trabalhos futuros.

This work aims at the development of a prototype of equipment, compact and low cost that, through control methods, performs the management of the power dissipated by a passage heater, thus mitigating waste during its use. As a result, there should be a reduction in resource spending compared to using the equipment with the conventional activation. The idea was conceived with a principal focus on better management of resources, hidric and electricity, with the objective of reducing final consumption without compromising user comfort and without considerable losses to the result delivered by the equipment. Such a circuit would be responsible for the management of the electrical voltage applied at the terminals of the equipment and reading of the volume of water used by the electric heater and the storage of data collected by sensors installed in the plant. After installing this module in the equipment, it will be able, through its programming, to perform calculations with the information generated by the circuit, such as recording the instantaneous consumption of the resources in question, and subsequently calculating the consumption of both water and electricity used during its use and calculation of the cost of using the shower during that bath, taking into account the values of the responsible companies in force in the region, besides controlling the water temperature previously configured by the user, dissipating the minimum power required to carry out the activity. The prototype consists basically of a microcontroller integrated circuit (IC), sensors responsible for reading real data of parts of the circuit, such as actual water temperature, making it possible to identify losses present in the system and calculate the time of thyristor switching ideal for the final temperature to be equal, or close to, the programmed, thus eliminating discrepancies between temperature corresponding to the output of the controller and actual temperature. In addition to actuators, capable of controlling the output variables of the system. The component responsible for general control of the system, and decision making according to the signals generated by its sensors, will be the ATMEGA 328P microcontroller, produced by the company ATMEL, which stands out for the low cost of acquisition and its internal architecture that meets the requirements from the project. In this work we will demonstrate the processes of circuit development, difficulties during implementation, facilities resulting from the implementation of the prototype and finally possible improvements for future work.