Como montar um termostato em casa?

Neste artigo consideraremos dispositivos que suportam um determinado regime térmico, ou sinalizam o alcance de um determinado valor. Para você, fornecemos instruções sobre como fazer um termostato com suas próprias mãos.

Um pouco de teoria

Os sensores de medição mais simples, inclusive aqueles que respondem à temperatura, consistem em um meio braço de medição de duas resistências, uma referência e um elemento que altera sua resistência dependendo da temperatura que lhe é aplicada. Isso é mostrado mais claramente na imagem abaixo.

Como pode ser visto no diagrama, R1 e R2 são o elemento de medição de um termostato caseiro e R3 e R4 são o braço de referência do dispositivo.

O elemento do termostato que reage a uma mudança no estado do braço de medição é um amplificador integrado no modo comparador. Este modo salta a saída do microcircuito do estado desligado para a posição de trabalho. A carga deste microcircuito é a ventoinha do PC. Quando a temperatura atinge um determinado valor nos ombros R1 e R2, ocorre uma mudança de tensão, a entrada do microcircuito compara o valor nos pinos 2 e 3 e o comparador comuta. Assim, a temperatura é mantida em um determinado nível e o funcionamento do ventilador é controlado.

Visão geral do circuito

A diferença de tensão do braço de medição é alimentada a um transistor emparelhado com alto ganho, um relé eletromagnético atua como comparador. Quando a tensão na bobina é suficiente para retrair o núcleo, ela é acionada e conectada através de seus contatos aos atuadores. Quando a temperatura definida é atingida, o sinal nos transistores diminui, a tensão na bobina do relé cai sincronicamente e em algum momento os contatos são desconectados.

Uma característica desse tipo de relé é a presença de histerese - é uma diferença de vários graus entre ligar e desligar um termostato caseiro, devido à presença de um relé eletromecânico no circuito. A opção de montagem abaixo é praticamente desprovida de histerese.

Diagrama esquemático de um termostato analógico para uma incubadora:

Esse esquema era muito popular para repetição nos anos 2000, mas mesmo agora não perdeu sua relevância e cumpre a função que lhe foi atribuída. Se você tiver acesso a peças antigas, poderá montar um termostato com as próprias mãos por quase nada.

O coração do produto caseiro é o amplificador integrado K140UD7 ou K140UD8. Neste caso, está associado a um feedback positivo e é um comparador. O elemento sensível à temperatura R5 é um resistor do tipo MMT-4 com TKE negativo, é quando sua resistência diminui quando aquecido.

O sensor remoto é conectado através de um fio blindado. Para reduzir interferências e falso funcionamento do dispositivo, o comprimento do fio não deve exceder 1 metro. A carga é controlada através do tiristor VS1 e a potência do aquecedor depende inteiramente de sua classificação. Neste caso, 150 watts, uma chave eletrônica - um tiristor deve ser instalada em um pequeno radiador para remover o calor. A tabela abaixo mostra as classificações dos elementos de rádio para a montagem de um termostato em casa.

O aparelho não possui isolação galvânica da rede de 220 volts, cuidado na hora de configurar, há tensão de rede nos elementos reguladores. O vídeo abaixo mostra como montar um termostato transistorizado:

Termostato transistorizado caseiro

Agora vamos lhe ensinar como fazer um controlador de temperatura para um piso quente. O esquema de trabalho é copiado de uma amostra serial. Útil para quem deseja se familiarizar e repetir, ou como exemplo para solução de problemas.

O centro do circuito é um chip estabilizador, conectado de forma incomum, o LM431 começa a passar corrente com tensão acima de 2,5 volts. É neste valor que este microcircuito possui uma fonte interna de tensão de referência. Com um valor menor, não perde nada. Esse recurso passou a ser utilizado em diversos esquemas de controladores de temperatura.

Como você pode ver, o circuito clássico com braço de medição continua sendo o termistor R5, R4 e R9. Quando a temperatura muda, a tensão muda na entrada 1 do microcircuito e, se atingir o limite, ele liga e a tensão é aplicada posteriormente. Neste projeto, a carga TL431 é o LED de indicação de operação HL2 e o optoacoplador U1, o isolamento óptico do circuito de potência dos circuitos de controle.

Assim como na versão anterior, o dispositivo não possui transformador, mas é alimentado por um circuito capacitor de extinção C1R1 e R2. Para estabilizar a tensão e suavizar as ondulações das rajadas da rede, um diodo zener VD2 e um capacitor C3 são instalados no circuito. Para indicar visualmente a presença de tensão no dispositivo, é instalado um LED HL1. O elemento de controle de potência é um triac VT136 com uma pequena cinta para controle através do optoacoplador U1.

Com essas classificações, a faixa de controle está entre 30-50°C. Com aparente complexidade, o design é fácil de configurar e repetir. Diagrama visual de um termostato em um chip TL431, com fonte de alimentação externa de 12 volts para uso em sistemas de automação residencial:

Este termostato é capaz de controlar um ventilador de computador, relé de energia, indicadores luminosos e alarmes sonoros. Para controlar a temperatura do ferro de soldar, existe um circuito interessante utilizando o mesmo circuito integrado TL431.

Para medir a temperatura do elemento de aquecimento, é utilizado um termopar bimetálico, que pode ser emprestado de um medidor externo em um multímetro. Para aumentar a tensão do termopar até o nível de disparo do TL431, um amplificador LM351 adicional é instalado. O controle é realizado através do optoacoplador MOC3021 e triac T1.

Quando o termostato estiver conectado à rede deve-se observar a polaridade, o negativo do regulador deve ficar no fio neutro, caso contrário a tensão de fase aparecerá no corpo do ferro de soldar, através dos fios do termopar. O ajuste da faixa é feito pelo resistor R3. Este esquema irá garantir o longo funcionamento do ferro de soldar, eliminar o seu sobreaquecimento e aumentar a qualidade da soldadura.

Outra ideia para montar um termostato simples é discutida no vídeo.