Controle de Temperatura com ESP8266 e PID para Fornos

Índice🔗

2. Componentes e Materiais Necessários

3. Princípios de Funcionamento e Teoria do Controle PIDSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética.

4. Projeto de Hardware e Diagramas de Conexão

5. Programação do ESP8266Monitor de nível de água com ESP8266 para reservatóriosAprenda a monitorar e gerenciar reservatórios com sensores, ESP8266 e integração IoT em aplicações agrícolas e residenciais, de forma prática e precisa. e Implementação do PID

6. Interface Web para Controle RemotoSistema de controle de persianas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar persianas com ESP8266 em um guia prático, unindo eficiência energética, segurança e integração IoT para automação da sua casa.

7. Calibração, Testes e Validação

8. Segurança, Otimizações e Considerações Práticas

9. Conclusão

Introdução🔗

Controlar a temperatura de fornos com precisão é essencial em aplicações culinárias, cerâmicas e industriais. Este artigo combina teoria e prática para construir um sistema de controle de temperatura baseado em ESP8266Sistema de automação residencial com ESP8266 e controle de luzesEste tutorial aborda a implementação de automação residencial com ESP8266, destacando segurança, eficiência energética, integração MQTT e interface web., integrando IoT para monitoramento remoto via Wi-Fi. Exploraremos desde a seleção de componentesMonitor de vibração com ESP8266 para máquinas industriaisDescubra como implementar um sistema IoT com ESP8266 para monitorar vibrações em máquinas industriais e prever falhas com precisão e segurança. e algoritmos de controle PID até a implementação de interfaces web e medidas de segurança. O projeto visa eficiência energética, estabilidade térmica e adaptabilidade a diferentes cenários, como fornos de pizza, cerâmicos ou processos industriais.

Componentes e Materiais Necessários🔗

Nota:

• O DS18B20Monitor de qualidade da água com ESP8266 para piscinasAprenda a montar um sistema IoT completo com ESP8266 para monitorar pH, cloro e temperatura em piscinas, garantindo segurança e eficiência. é recomendado para temperaturas moderadas (até 125°C), enquanto o termopar com MAX6675 é ideal para altas temperaturas (até 1024°C).
• Opte por relésSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética. SSR (Solid State Relay) para maior durabilidade em aplicações de alta frequência.

Princípios de Funcionamento e Teoria do Controle PID🔗

Estágios de Operação

1. Leitura da Temperatura:

O sensor captura a temperatura do forno e a converte para um sinal digital. Para termopares:

• Onde \( S \) é a sensibilidade do termopar (ex: 41 µV/°C para Tipo K).

2. Controle por Feedback (PIDSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética.):

O ESP8266Sistema de automação residencial com ESP8266 e controle de luzesEste tutorial aborda a implementação de automação residencial com ESP8266, destacando segurança, eficiência energética, integração MQTT e interface web. compara a temperatura medida com o setpoint e ajusta o ciclo de trabalho do relé usando um algoritmo PIDSistema de controle de temperatura com ESP8266 para fermentaçãoAprenda a manter a temperatura ideal em fermentações e pães sourdough com um sistema IoT baseado em ESP8266, controle PID e integrações avançadas.:

• Kp: Resposta proporcional ao erro atual (ex: 2.0).
• Ki: Elimina erro residual acumulado (ex: 0.5).
• Kd: Reduz oscilações (ex: 1.0).

3. Atuação no Forno:

O reléSistema de controle de bomba de água com ESP8266 para fontes decorativasAprenda a automatizar bombas de água usando ESP8266, com isolamento seguro, controle PID e integração IoT via web, MQTT e API para automação residencial. SSR controla a resistência do forno via PWM, mantendo a temperatura estável.

Vantagens do PID vs. Controle On/Off

• Menos oscilações: O PIDSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética. ajusta suavemente a potência, evitando picos de temperatura.
• Eficiência energéticaSistema de controle de persianas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar persianas com ESP8266 em um guia prático, unindo eficiência energética, segurança e integração IoT para automação da sua casa.: Reduz o consumo em até 30% comparado ao liga/desliga.
• Resposta rápida: Adapta-se a mudanças na carga térmica (ex: abertura da porta do forno).

Projeto de Hardware e Diagramas de Conexão🔗

Diagrama de Conexão (Termopar + MAX6675)

Diagrama Simplificado (DS18B20)

Atenção:

• Use optoacopladores para isolar circuitos de baixa (3.3V) e alta tensão (110V/220V).
• Fios de silício são obrigatórios próximo ao forno.

Programação do ESP8266 e Implementação do PID🔗

Exemplo 1: Controle com Termopar e MAX6675

#include <MAX6675.h>
#include <PID_v1.h>
double Setpoint = 180.0, Input, Output;
PID pid(&Input, &Output, &Setpoint, 2.0, 0.5, 1.0, DIRECT);
void setup() {
  pid.SetMode(AUTOMATIC);
  pid.SetOutputLimits(0, 100); // Saída em %
}
void loop() {
  Input = thermocouple.readCelsius();
  pid.Compute();
  analogWrite(SSR_PIN, Output * 2.55); // Conversão para PWM (0-255)
}

Exemplo 2: Controle com DS18B20 e Wi-Fi

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PID_v1.h>
PID myPID(&inputTemp, &outputControl, &setPoint, 2.0, 5.0, 1.0, DIRECT);
void setup() {
  WiFi.begin("SSID", "SENHA");
  myPID.SetMode(AUTOMATIC);
  myPID.SetOutputLimits(0, 255);
}
void loop() {
  inputTemp = lerDS18B20(); // Função personalizada para leitura
  myPID.Compute();
  analogWrite(relayPin, outputControl);
}

Ajuste de Parâmetros:

• Use o método Ziegler-Nichols para calibrar \( K_p \), \( K_i \), e \( K_d \).
• Monitore oscilações via serial ou interface webSistema de controle de persianas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar persianas com ESP8266 em um guia prático, unindo eficiência energética, segurança e integração IoT para automação da sua casa..

Interface Web para Controle Remoto🔗

Servidor Web com ESPAsyncWebServer

#include <ESPAsyncWebServer.h>
AsyncWebServer server(80);
server.on("/set", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
  Setpoint = request->getParam("temp")->value().toFloat();
  request->send(200, "text/plain", "OK");
});
server.on("/", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
  String html = "<input type='range' min='50' max='300' onchange='fetch(\"/set?temp=\" + this.value)'>";
  request->send(200, "text/html", html);
});

Funcionalidades:

• Ajuste de setpoint via slider HTML.
• Exibição de temperatura em tempo real (use WebSocket ou atualizações periódicas).

Calibração, Testes e Validação🔗

1. Calibração do SensorSistema de controle de luzes com ESP8266 e sensor de luminosidadeDescubra como automatizar a iluminação residencial com ESP8266 e sensor LDR, economizando até 30% na conta de energia com um sistema inteligente.:

• Para termopar: mergulhe em água fervente (100°C) e ajuste o offset no código.
• Para DS18B20Monitor de qualidade da água com ESP8266 para piscinasAprenda a montar um sistema IoT completo com ESP8266 para monitorar pH, cloro e temperatura em piscinas, garantindo segurança e eficiência.: use um banho de gelo (0°C) para verificação.

2. Testes de Estabilidade:

• Defina o setpoint para 180°C e monitore oscilações (±2°C é aceitável).
• Ajuste \( K_i \) para eliminar erro residual.

3. Eficiência EnergéticaSistema de controle de persianas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar persianas com ESP8266 em um guia prático, unindo eficiência energética, segurança e integração IoT para automação da sua casa.:

• Compare o consumo com PWMSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética. (ex: 50% de ciclo de trabalho) vs. liga/desliga.

Segurança, Otimizações e Considerações Práticas🔗

Medidas de Segurança

• Termostato Mecânico: Instale em série com o SSRSistema de automação residencial com ESP8266 e controle de luzesEste tutorial aborda a implementação de automação residencial com ESP8266, destacando segurança, eficiência energética, integração MQTT e interface web. (limite: 250°C).
• Watchdog Timer:

void setup() {
  ESP.wdtEnable(8000); // Reinicia após 8s de travamento
}

• Isolamento ElétricoSistema de controle de bomba de água com ESP8266 para fontes decorativasAprenda a automatizar bombas de água usando ESP8266, com isolamento seguro, controle PID e integração IoT via web, MQTT e API para automação residencial.: Use PCBs revestidas e barreiras físicas entre circuitos.

Otimizações

• Atualização OTA: Adicione suporte a Over-The-Air para atualizar o firmware sem acesso físico.
• Log de Dados: Integre com plataformas IoTSistema de controle de luzes de Natal com ESP8266Descubra como automatizar e controlar luzes de Natal usando ESP8266, com Wi-Fi, programação avançada, e economia energética. Transforme sua decoração com IoT. (ex: Blynk, ThingsBoard) para monitoramento histórico.

Conclusão🔗

Este projeto demonstra como transformar um ESP8266 em um controlador de temperatura preciso e conectado à IoT. Combinando algoritmos PIDSistema de controle de temperatura com ESP8266 para incubadorasDescubra como construir um sistema IoT com ESP8266 para controlar incubadoras, usando PID, OTA, MQTT e estratégias de eficiência energética., hardware robusto e interfaces web, o sistema oferece flexibilidade para aplicações domésticas e industriais. A calibração cuidadosa, testes rigorosos e medidas de segurança garantem operação confiável. Experimente ajustar os parâmetros para seu forno específico e explore funcionalidades adicionais, como notificações por e-mail ou integração com assistentes virtuais. Com criatividade e atenção aos detalhes, você terá uma ferramenta poderosa para controle térmico inteligente.