Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ENGENHARIA DE ALIMENTOS (33002010209P6)
Simulação, controle e automação de um forno tipo túnel utilizando tecnologia embarcada
GUSTAVO VOLTANI VON ATZINGEN
TESE
22/03/2017

Baseado na grande evolução dos dispositivos eletrônicos nos últimos 35 anos e dos novos hardwares de baixo custo e alto poder computacional, esta tese tem como objetivo testar a seguinte hipótese: É possível o controle e automação de um forno em escala piloto com informações de sensores e simulação em tempo real utilizando computação embarcada de baixo custo. Para isto, modelagem matemática e simulação do perfil de temperatura do forno e do alimento foram realizadas para que o sistema de controle possa ter informação da temperatura no alimento em tempo real, contando apenas com os sensores fixos no forno. A informação desta simulação alimenta o controle PID, garantindo que o perfil de temperatura desejado para o aquecimento/cozimento do alimento seja obedecido, melhorando a qualidade do produto final. O sistema de controle possui duas unidades, a escrava que é localizada na lateral do forno é composta de um Arduino mini, da instrumentação para o controle dos sensores e atuadores do forno e a unidade mestre, que utiliza um Raspberry pi onde o software de controle com interface gráfica realiza as simulações, o controle PID e a comunicação via bluetooth com a unidade escrava. Experimentos foram realizados para testar e validar a simulação do perfil térmico do forno, do alimento e o controlador PID. Concluiu-se que é possível um controle de um forno industrial em escala piloto com simulação em tempo real utilizando computação de baixo custo.

Arduino;CFD;Diferenças Finitas;Raspberry Pi
Based on the dramatic evolution of electronic devices in the last 35 years and the recent advent of low cost computational hardware, embedded sensors have become a cost-e ective solution for real time machine monitoring and simulation. The objective of this thesis is to present both software and hardware intended for the real-time simulation and control of a conveyor belt tunnel oven using low cost embedded hardware, to ensure high quality food production. For this purpose, mathematical modelling and simulation of the temperature profile inside the oven was performed in order to supply the control system with the calculated temperature of the food in real time, using only the fixed sensors inside the oven. This simulation information is passed to the PID controller, ensuring that the desired temperature profile for heating the food is achieved, improving the quality of the final product. The system has two units, a slave that is located on the main body consisting of an Arduino mini and the instrumentation for controlling the sensors and actuators. The second unit is the master unit, which utilises a Raspberry pi to host the control software, the graphical user interface the PID controller and manages the Bluetooth connection with the slave unit. Experiments were performed in order to test and validate the thermal profile simulation of the oven and the food, as well as to test the PID controller. It was concluded that it is possible to control a prototype scale industrial oven using real time simulation with a low-cost computation unit.
Finite Diference;CFD;Raspberry Pi;Arduino
1
139
PORTUGUES
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

CIÊNCIAS DA ENGENHARIA DE ALIMENTOS
ENGENHARIA DE PROCESSOS, BIOTECNOLOGIA E MICROBIOLOGIA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
DESENVOLVIMENTO DE SENSORES DE REDE SEM FIO USANDO O PROTOCOLO DE BASE FLUTUANTE.

Banca Examinadora

ERNANE JOSE XAVIER COSTA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
EDUARDO DO VALLE SIMOES Participante Externo
ROGERS RIBEIRO Participante Externo
MARCIO KASSOUF CROCOMO Participante Externo
LUCIANO CASSIO LUGLI Participante Externo

Vínculo

Servidor Público
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim