ESP32 - Sistema de Aquecimento

Neste guia, vamos aprender como fazer um sistema de aquecimento que controla a temperatura do ambiente usando um ESP32, um sensor de temperatura DS18B20 e um elemento de aquecimento. É simples assim: quando o ambiente estiver frio demais, ligamos o elemento de aquecimento e, quando ele esquentar, nós o desligamos. Você pode ajustar o código para funcionar com outros sensores de temperatura, como o DHT11, o DHT22 ou o LM35, então você tem a flexibilidade de escolher o sensor que preferir.

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	×	Elemento de Aquecimento
1	×	Fonte de Alimentação 12V
1	×	(Opcional) Conector de Alimentação DC
1	×	Protoboard
1	×	Fios Jumper
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 Elemento de Aquecimento e o Sensor de Temperatura DS18B20

O elemento de aquecimento que estamos usando neste tutorial funciona com uma fonte de alimentação de 12 volts. Quando ele recebe energia, gera calor. Para que o ESP32 possa controlar o elemento de aquecimento, precisamos usar um relé. Esse relé funciona como a chave que permite ao ESP32 ligar ou desligar o elemento de aquecimento conforme necessário.

Se você não conhece o sensor de temperatura e o elemento de aquecimento (pinagem, como funcionam, como programar...), aprenda sobre eles nos tutoriais 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 sensor de temperatura controlando o sistema de aquecimento com ESP32

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

Como o Sistema Funciona

O ESP32 lê a temperatura do sensor de temperatura
Se a temperatura cair abaixo de um limite inferior, o ESP32 liga o elemento de aquecimento
Se a temperatura subir acima de um limite superior, o ESP32 desliga o elemento de aquecimento

O processo acima é repetido infinitamente no loop.

Código ESP32 para Sistema de Aquecimento com sensor DS18B20

/* * 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-heating-system */ #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_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 heating element on"); digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // turn on } else if (temperature < TEMP_LOWER_THRESHOLD) { Serial.println("Turn the heating element off"); digitalWrite(RELAY_PIN, LOW); // turn off } delay(500); }

No código acima, o ESP32 liga o elemento de aquecimento quando a temperatura cai abaixo de 15°C e mantém o elemento de aquecimento ligado até a temperatura ficar acima de 20°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 abra na Arduino IDE
Clique no botão Upload na Arduino IDE para fazer upload do código para o ESP32
Deixe o ambiente ao redor do sensor mais quente ou mais frio
Verifique a temperatura do elemento de aquecimento e do seu ambiente

Conhecimento Avançado

O método de controle acima é o controlador liga-desliga (on-off), também conhecido como sinalizador ou controlador "bang-bang". Este método é muito simples de implementar.

Existe um método alternativo chamado controlador PID. Com o controlador PID, a temperatura desejada fica mais estável, mas ele é muito difícil de entender e de implementar. Por isso, o controlador PID não é popular no controle de temperatura.

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