Controlador de temperatura para estufa de laboratório e incubadora: chegar ao setpoint sem passar do ponto

O controlador de temperatura para estufa de laboratório tem um trabalho diferente do forno de fábrica: chegar ao setpoint sem passar do ponto, segurar a temperatura por horas ou dias e mostrar a leitura em décimo de grau. Um pico na chegada atinge justamente as amostras. Na West, os CAL 3300 (1/32 DIN) e CAL 9300 (1/16 DIN) trazem a função dAC, que freia a subida antes do setpoint. O Pro-16 entra quando a estufa pede PT100 a 3 fios, programa de ciclo ou mais saídas.

O que cada estufa de laboratório pede do controlador?

A estufa industrial de secagem e cura não é o assunto desta página. Para tipos, sensores e saídas em geral, veja o guia do controlador de temperatura.

Por que a estufa passa do ponto na chegada, e como o dAC freia?

Na partida, a resistência trabalha a 100%. Quando o sensor chega ao setpoint, ainda há calor a caminho nas paredes e no ar, e a temperatura passa do ponto. Nos CAL 3300, 9300 e 9400, a função dAC decide em que ponto da subida a ação derivativa começa a frear. O ajuste vai de 0,5 a 5 vezes a banda proporcional: valor maior faz o freio começar mais cedo e reduz o sobressinal na chegada. O de fábrica, 1,5, é o que a West chama de ajuste médio para sobressinal mínimo. Se a resistência é forte para o volume da estufa, o PL.1 limita a potência da saída 1 na subida.

A própria West publica uma aplicação do CAL 3300 numa câmara de incubação de 37 °C acoplada a microscópio, para estudo de células vivas, com a temperatura mantida em ± 0,1 °C por longos períodos. A explicação completa, com a pré-sintonia da série Plus, está no post sobre overshoot (sobressinal) no controlador de temperatura.

Qual autotune usar com a estufa vazia?

O autotune do CAL tem dois modos:

• tunE em on, com a estufa perto da temperatura ambiente: a 75% do setpoint, o controlador provoca um sobressinal de propósito para ajustar o dAC. A West avisa que esse pico precisa ser seguro para o processo: rode sem amostras.
• tunE em At.SP (Tune at Setpoint): o manual recomenda quando o setpoint está abaixo de 100 °C, quando o processo já está no setpoint e controla mal, depois de uma grande mudança de setpoint e em aquecimento e resfriamento. Ele não reajusta o dAC.

Numa incubadora de 37 °C, o At.SP é o recomendado, e o dAC fica no valor de fábrica ou no que você ajustou. Se ainda passa do ponto na chegada, o ajuste é o próprio dAC, no nível 1, para cima.

Para segurar o décimo de grau, a resistência costuma ser ligada por relé de estado sólido (SSR), comandado pela saída SSd. O manual recomenda ciclo mínimo de 0,1 s nessa saída e de 10 s no relé interno. A SSd é um sinal de 5 V CC e 15 mA, sem isolação: ela comanda o SSR, nunca a resistência. O SSR vai num dissipador dimensionado para a corrente da resistência, com fusível no circuito da carga, como no diagrama do manual. Veja como dimensionar o relé de estado sólido e o dissipador.

Estável não quer dizer exato: como acertar a leitura

Segurar ± 0,1 °C é estabilidade; mostrar a temperatura certa é exatidão:

• Exatidão do CAL: ±0,25% do máximo do sensor, ±1 °C. No PT100 (até 400 °C no CAL), dá até 2 °C na condição de referência do manual.
• PT100 a 2 fios: o CAL lê só a 2 fios, e o cabo entra na leitura: cada ohm de cabo, somando ida e volta, vale cerca de 2,6 °C. Use cabo curto.
• PT100 a 3 fios: o Pro-16 lê a 3 fios, com até 30 Ω de cabo e exatidão de até 1 K no PT100. O manual da série Plus (6100+) recomenda 3 fios e aceita 2 só com cabo de menos de 3 m.
• Alinhar com o termômetro de referência: no CAL, pelo ZEro e pelo SPAn, feitos para alinhar a leitura com outro instrumento; no Pro-16, pela correção de offset ou de 2 pontos (Corr, com o ajuste no nível CAL). Veja o passo a passo do offset e da calibração do controlador de temperatura.
• Lembrete de recalibração: no Pro-16, ao fim das horas de operação ajustadas pelo BlueControl, aparece a mensagem Inf.1.
• Décimo de grau no display: no CAL, o dI.SP passa a resolução para 0,1.
• Onde fica o sensor: no ar, na região onde o ar circula mais, como pede o manual da série Plus.

Estufa BOD: quando a estufa também resfria

• No CAL 9300, a saída 2 pode ser a de resfriamento (SP2.A em Cool). Com o CyC.2 em on.oFF, ela trabalha em liga-desliga, com a histerese no bnd.2, e o compressor não segue o ciclo curto do PID. O relé do CAL é de 2 A em carga resistiva: o compressor entra por contator, nunca direto no relé. Com as duas saídas ocupadas, não sobra saída para alarme.
• No Pro-16, aquecimento e resfriamento têm PID separados, e a autossintonia calcula os parâmetros de resfriamento à parte. Com até 6 saídas, sobra saída para alarme e ventilação.

O tempo mínimo entre partidas do compressor é do fabricante da refrigeração: confira antes de ajustar a histerese.

Alarme, trava e o corte que não depende do controlador

• Alarme de desvio: no CAL, a saída 2 vira alarme de desvio alto (dV.hi), baixo (dV.Lo) ou de banda (bAnd). O hoLd impede o alarme na partida, até a estufa chegar ao setpoint; o LtCh trava o alarme até alguém rearmar, depois que a condição passou.
• Sensor rompido: o CAL pisca inPt FAiL, e o burn (uP.SC ou dn.SC) define a reação das saídas; o manual avisa que esse ajuste muda o estado seguro. Na estufa que só aquece, mantenha o uP.SC, de fábrica: o sensor rompido é tratado como leitura alta, e o aquecimento desliga. No Pro-16, a falha do sensor pode desligar as saídas de controle ou levá-las a um valor seguro.
• Ajuste travado: no CAL, o SP.LK trava o setpoint, e o LoCK (LEV.3, LEV.2 ou ALL) trava a configuração. No Pro-16, os níveis de operação podem ter senha.
• Corte independente: o manual do CAL pede que a saída 2 não seja o alarme exclusivo onde uma falha possa ferir alguém ou danificar o equipamento. Se a estufa não pode passar de uma temperatura, instale um segundo aparelho com sensor próprio, como o 6700+, que tem relé de limite de 5 A com trava, de série. Esse relé corta a alimentação da resistência antes do SSR, por contator quando a corrente passa de 5 A: um SSR que queima em curto deixa a resistência ligada, mesmo com o controlador desligando a saída. Veja quando usar controlador de limite.

Onde fica o registro da estufa?

Nem os CAL nem o Pro-16 trazem registrador: o histórico fica fora do aparelho. Nos CAL, com a placa RS232 ou RS485, o software CALgrafix, da West, registra e arquiva os dados no PC, com tela de registrador gráfico. No Pro-16, a RS485 com Modbus RTU leva a temperatura ao supervisório ou ao registrador da planta. Se o registro precisa ficar no próprio controlador, com data e hora, a opção é o Pro-EC44 com registrador, de 96 x 96 mm.

Qual West escolher para a estufa de laboratório?

Na dúvida, o seletor de controlador de temperatura faz as perguntas uma a uma. Os controladores West têm garantia de 3 anos. A Comander é distribuidora oficial da West, e a equipe confere o código e a aplicação antes da cotação. O envio é em até 24 h para produtos em estoque.

O que mandar para cotar o controlador da estufa

• o tipo de estufa (cultura, BOD, bancada com ciclo, câmara de ensaio) e o setpoint de trabalho;
• o sensor (PT100 a 2 ou 3 fios, termopar) e o comprimento do cabo;
• o que cada saída aciona: resistência por SSR ou contator, compressor, ventilador, alarme;
• se precisa de registro, e para onde ele vai (PC ou supervisório);
• o furo do painel (1/32 ou 1/16 DIN), a tensão de alimentação e a quantidade.

Mande os dados da lista acima, ou a foto do controlador que está na estufa hoje, pelo WhatsApp ou pelo formulário desta página.