ESP32 - Sistema de Resfriamento usando Sensor de Temperatura DS18B20

Este tutorial ensina como fazer um sistema de resfriamento usando o ESP32, o sensor de temperatura DS18B20 e um ventilador. Em detalhes:

Se a temperatura lida do sensor DS18B20 estiver acima de um limite, o ESP32 liga automaticamente o ventilador de resfriamento.
Se a temperatura lida do sensor DS18B20 estiver abaixo de outro limite, o ESP32 desliga automaticamente o ventilador de resfriamento.

Hardware Necessário

1	×	38-pin ESP32 ESP-WROOM-32 Dev Module - Narrow
1	×	(Alternativa) 38-pin ESP32 ESP-WROOM-32 Dev Module - Wide
1	×	(Alternativa) 30-pin ESP32 ESP-WROOM-32 Dev Module - Wide
1	×	(Alternativa) ESP32 Uno-form board
1	×	(Alternativa) ESP32 S3 Uno-form board
1	×	Cabo USB Tipo-A para Tipo-C (para PC com USB-A)
1	×	Cabo USB Tipo-C para Tipo-C (para PC com USB-C)
1	×	Sensor de Temperatura DS18B20 (con Adaptador)
1	×	Sensor de Temperatura DS18B20 (sin Adaptador)
1	×	4.7 kΩ Resistor
1	×	Relé
1	×	12V DC Ventoinha de Refrigeração
1	×	(Alternativa) 5V DC Ventoinha de Refrigeração
1	×	Fonte de Alimentação 12V
1	×	Protoboard
1	×	Fios Jumper
1	×	(Opcional) Conector de Alimentação DC
1	×	(Recomendado) Placa de Expansão com Bornes de Parafuso para ESP32
1	×	(Recomendado) Breakout Expansion Board for ESP32
1	×	(Recomendado) Divisor de Alimentação para ESP32

Or you can buy the following kits:

1	×	DIYables ESP32 Starter Kit (ESP32 included)
1	×	DIYables ESP32 S3 Starter Kit (ESP32 S3 included)
1	×	DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays)

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Buy Note: Many DS18B20 sensors available in the market are unreliable. We strongly recommend buying the sensor from the DIYables brand using the link provided above. We tested it, and it worked reliably.

Sobre o Ventilador de Resfriamento e o Sensor de Temperatura DS18B20

Temos tutoriais específicos sobre o sensor de temperatura DS18B20 e o ventilador. Cada tutorial contém informações detalhadas e instruções passo a passo sobre a pinagem do hardware, o princípio de funcionamento, a ligação com o ESP32, o código ESP32... Saiba mais sobre eles nos links a seguir:

Diagrama de Ligação

Diagrama de ligação com protoboard

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

Se você não sabe como alimentar o ESP32 e outros componentes, veja as instruções no tutorial a seguir: Como alimentar o ESP32.

Diagrama de ligação com adaptador (recomendado)

Diagrama de ligação do DS18B20 e ventilador com ESP32

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

Para facilitar a ligação, é recomendável comprar um sensor DS18B20 que vem com um adaptador de ligação equipado com um resistor embutido, o que elimina a necessidade de um resistor adicional na ligação.

Como o Sistema Funciona

O ESP32 lê a temperatura do sensor de temperatura DS18B20
Se a temperatura estiver acima de um limite superior, o ESP32 liga automaticamente o ventilador
Se a temperatura estiver abaixo de um limite inferior, o ESP32 desliga automaticamente o ventilador

O ESP32 continua verificando a temperatura infinitamente.

O limite inferior e o limite superior podem ter o mesmo valor.

Código ESP32

/* * Este código de ESP32 foi desenvolvido por pt.newbiely.com * Este código de ESP32 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição. * Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite: * https://pt.newbiely.com/tutorials/esp32/esp32-cooling-system-using-ds18b20-temperature-sensor */ #include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h> #define TEMP_UPPER_THRESHOLD 30 // upper temperature threshold #define TEMP_LOWER_THRESHOLD 15 // lower temperature threshold #define SENSOR_PIN 23 // ESP32 pin GPIO23 connected to DS18B20 sensor's DQ pin #define RELAY_FAN_PIN 18 // ESP32 pin GPIO18 connected to relay OneWire oneWire(SENSOR_PIN); DallasTemperature DS18B20(&oneWire); void setup() { Serial.begin(9600); // initialize serial DS18B20.begin(); // initialize the DS18B20 sensor } void loop() { DS18B20.requestTemperatures(); // send the command to get temperatures float temperature = DS18B20.getTempCByIndex(0); // read temperature in Celsius if (temperature > TEMP_UPPER_THRESHOLD) { Serial.println("Turn the fan on"); digitalWrite(RELAY_FAN_PIN, HIGH); // turn on } else if (temperature < TEMP_LOWER_THRESHOLD) { Serial.println("Turn the fan off"); digitalWrite(RELAY_FAN_PIN, LOW); // turn off } delay(500); }

O código ESP32 acima liga o ventilador automaticamente se a temperatura estiver acima de 30°C e mantém o ventilador ligado até a temperatura ficar abaixo de 15°C

Passos Rápidos

Se esta é a primeira vez que você usa o ESP32, veja como configurar o ambiente para o ESP32 na Arduino IDE.
Faça a ligação como na imagem acima.
Conecte a placa ESP32 ao seu PC com um cabo USB Type-C
Abra a Arduino IDE no seu PC.
Selecione a placa ESP32 correta (por exemplo, ESP32 Dev Module) e a porta COM.
Clique no ícone Libraries na barra esquerda da Arduino IDE.
Pesquise “DallasTemperature” na caixa de pesquisa e procure a biblioteca DallasTemperature de Miles Burton.
Clique no botão Install para instalar a biblioteca DallasTemperature.

Biblioteca Dallas Temperature para ESP32

Será pedido que você instale a dependência. Clique no botão Install All para instalar a biblioteca OneWire.

Copie o código acima e cole na Arduino IDE.
Compile e faça upload do código para a placa ESP32 clicando no botão Upload na Arduino IDE
Deixe o sensor mais frio ou mais quente. Por exemplo, coloque o sensor perto de uma xícara de café quente
Verifique o estado do ventilador

Conhecimento Avançado

O algoritmo usado no tutorial acima para controlar a temperatura é chamado de controlador liga-desliga (on-off), também conhecido como controlador "bang-bang" ou sinalizador. Este algoritmo é simples de implementar e funciona bem no controle de temperatura.
Uma alternativa ao algoritmo acima é o controlador PID. O controlador PID deixa a temperatura desejada mais estável. No entanto, ele é muito difícil de entender e de implementar. Por isso, o controlador PID não é muito usado no controle de temperatura.

Vídeo

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