TERMOSTATO DIFERENCIAL P/ AQUECIMENTO SOLAR (NTC) – C/ PIC 16F688 (REF244)

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Controlando eficazmente a circulação da água no seu aquecedor solar…

O uso de aquecimento solar tem se tornado comum, especialmente em regiões com alto índice de luz solar diário. Com o uso de novas tecnologias, como os modernos ‘tubos a vácuo‘, mesmo em regiões de pouca incidência solar tem se obtido bons resultados.
Para controlar a circulação da água do coletor solar para o reservatório pode ser usado o método termossifão usando um desnível entre o coletor e o reservatório. Outro método é a utilização de um termostato diferencial com 2 sensores, sendo um no coletor solar e outro no reservatório. Quando a temperatura do coletor ultrapassa um valor em relação ao do reservatório, então será acionado uma bomba elétrica para circular a água, levando a água mais fria do reservatório para o coletor e a quente do coletor para o reservatório. A proposta desta montagem experimental é justamente montar um termostato diferencial. Abaixo podemos ver o esquema proposto:

Foi usado 2 termistores do tipo NTC de 10k a 25º e Beta= 3950. Um será colocado dentro do reservatório e o outro no coletor solar. Note que a escolha destes deverá ser condicionado a temperatura máxima de trabalho, em geral, até os 150ºC. Devem ser montados em cápsulas metálicas e isolados da água por meio de massa epóxi ou outro produto apropriado. Podemos comprar estes sensores prontos, para este tipo de aplicação.
Para a programação das temperaturas desejadas, são usados 3 interruptores de aperto momentâneo:
1) Setup – Para entrar em modo de programação e navegar entre telas.
2) Inc – incrementa um ajuste.
3) Dec – Decrementa um ajuste.

Para programar, aperte a botão ‘Setup’ por mais de 5 segundos até aparecer a mensagem na tela do LCD:
‘ Setup Mode’
Solte o botão e aparecerá a mensagem:
‘ Fctr defaults?’
‘No ‘Yes’
Esta tela pede para escolher entre regulagens predefinidas (default) ou entrar com valores diferentes conforme a sua necessidade. Clicando no botão ‘Inc’ irá colocar os valores padrões e sair da rotina.
Mas se clicar no botão ‘Dec’ irá para a próxima tela:
‘New <>On Setup:’
‘4 ºC’
Com a tecla ‘Inc’ aumentamos e com a tecla ‘Dec’ reduzimos o valor deste “Delta On”. Ajustando, por exemplo, um ‘delta on’ para 4ºC, resultará que o coletor terá que aquecer a uma temperatura 4ºC acima do reservatório para que ligue a bomba elétrica e inicie a circulação da água.
Após ajustar o valor desejado, aperte novamente a tecla “setup’ para a nova tela:
‘New <>Off Setup:’
‘1 ºC’
Com a tecla ‘Inc’ aumentamos e com a tecla ‘Dec’ reduzimos o valor deste “Delta Off”. Ajustando, por exemplo, um ‘delta off’ para 1ºC, resultará que o reservatório terá que aumentar sua temperatura até chegar a 1ºC abaixo da tempratura do coletor solar para que desligue a bomba elétrica e pare a circulação da água.
Após ajustar o valor desejado, aperte novamente a tecla “setup’ para a nova tela:
‘New TcMax Setup:’
’85 ºC’
Com a tecla ‘Inc’ aumentamos e com a tecla ‘Dec’ reduzimos o valor deste “TcMax Setup”. Ajustando, por exemplo, um ‘TcMax Setup’ para 85ºC, se a temperatura do coletor solar aumentar para 85ºC ou mais, será impedido de ligar a bomba, para proteger a tubulação de danos por excesso de temperatura. Este valor dependerá do tipo de cano usado. Canos metálicos podem trabalhar com valores superiores enquanto canos plásticos CPVC deverá ser reduzido para 60 a 80 ºC (veja especificações do fabricante).
Após ajustar o valor desejado, aperte novamente a tecla “setup’ para a nova tela:
‘New TcMin Setup:’
‘4 ºC’
Com a tecla ‘Inc’ aumentamos e com a tecla ‘Dec’ reduzimos o valor deste “TcMin Setup”. Ajustando, por exemplo, um ‘TcMin Setup’ para 4ºC, se a temperatura do coletor solar reduzir para 4ºC ou menos, irá acionar a bomba, para proteger a tubulação de danos por congelamento da água.
Após ajustar o valor desejado, aperte novamente a tecla “setup’ para sair do modo de programação. Irá mostrar a seguinte tela:
‘Settings saved!’
Isto indica que foi concluído todos os ajustes com sucesso. E após um segundo, retornará no modo normal de trabalho, mostrando a temperatura do coletor mais a indicação on/off da circulação, na primeira linha do LCD e a do reservatório na segunda linha, além de um arranjo de caracteres especiais para representar a circulação de água.
No esquema foi previsto um interruptor duplo para ligar a bomba em modo manual. Ao fazer isto, ligará um led para avisar e o display se apagará. Certifique-se de que o interruptor suporte a corrente máxima da bomba elétrica. Igualmente, o relé de 5 Volts na bobina deverá ter contatos que suportem a corrente da bomba.
A fonte de 5 Volts poderá ser adquirida pronta, ou montada com um pequeno transformador de 110/220V para 9 Volts, com diodos retificadores, capacitores de filtro, um regulador 7805. Fontes de carregadores de celulares com saída de 5 Volts regulados podem ser utilizados.

Obs. Esta montagem é experimental, sendo de caráter didático, montada apenas em placa experimental (do tipo “Breadboard”), sujeita a “bugs” ainda não detectados. Está sendo fornecido os arquivos para que cada hobista possa alterar o programa segundo suas necessidades.

Segue pasta zipada com os arquivos da montagem:

TERMOSTATO_DIF_FILES

Manuais:
PIC16F688
LCD16X2 WH1602B DATASHEET

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Até o próximo artigo!

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