Circuitos simples de termostato eletrônico faça você mesmo

O cumprimento do regime de temperatura é uma condição tecnológica muito importante não só na produção, mas também na vida cotidiana. De tamanha importância, este parâmetro deve ser regulado e controlado por alguma coisa. Um grande número desses dispositivos é produzido, possuindo muitos recursos e parâmetros. Mas fazer um termostato com as próprias mãos às vezes é muito mais lucrativo do que comprar um análogo de fábrica pronto.

Crie seu próprio termostato

Conceito geral de controladores de temperatura

Dispositivos que fixam e regulam simultaneamente o valor definido da temperatura são mais comuns na produção. Mas eles também encontraram o seu lugar na vida cotidiana. Para manter o microclima necessário na casa, costumam ser usados ​​​​termostatos de água. Com as próprias mãos, eles fazem dispositivos para secar vegetais ou aquecer uma incubadora. Esse sistema pode encontrar seu lugar em qualquer lugar.

Neste vídeo aprenderemos o que é um controlador de temperatura:

Na verdade, a maioria dos termostatos são apenas parte do esquema geral, que consiste nos seguintes componentes:

1. Um sensor de temperatura que mede e fixa, além de transmitir as informações recebidas ao controlador. Isso acontece devido à conversão da energia térmica em sinais elétricos que são reconhecidos pelo aparelho. Um termômetro de resistência ou um termopar podem atuar como sensores, que em seu design possuem um metal que reage às mudanças de temperatura e altera sua resistência sob sua influência.
2. O bloco analítico é o próprio regulador. Ele recebe sinais eletrônicos e reage dependendo de suas funções, após o que transmite um sinal ao atuador.
3. Atuador é uma espécie de dispositivo mecânico ou eletrônico que, ao receber um sinal da unidade, se comporta de determinada maneira. Por exemplo, quando a temperatura definida for atingida, a válvula desligará o fornecimento de refrigerante. Por outro lado, assim que as leituras ficarem abaixo dos valores ajustados, a unidade analítica dará um comando para abrir a válvula.

Estas são as três partes principais do sistema para manter os parâmetros de temperatura definidos. Embora, além deles, outras peças, como um relé intermediário, possam participar do circuito. Mas eles desempenham apenas uma função adicional.

Princípio da Operação

O princípio de funcionamento de todos os reguladores é a retirada de uma grandeza física (temperatura), a transferência dos dados para o circuito da unidade de controle, que decide o que precisa ser feito em um determinado caso.

Se você fizer um relé térmico, a opção mais simples terá um circuito de controle mecânico. Aqui, com a ajuda de um resistor, é definido um determinado limite, ao atingir o qual um sinal será dado ao atuador.

Para obter funcionalidades adicionais e a capacidade de trabalhar com uma faixa de temperatura mais ampla, você terá que incorporar um controlador. Isso também ajudará a aumentar a vida útil do dispositivo.

Neste vídeo você pode ver como fazer você mesmo um termostato para aquecimento elétrico:

Controlador de temperatura caseiro

Na verdade, existem muitos esquemas para fazer você mesmo um termostato. Tudo depende da área em que tal produto será utilizado. É claro que criar algo muito complexo e multifuncional é extremamente difícil. Mas um termostato que pode ser usado para aquecer um aquário ou secar vegetais para o inverno pode ser criado com um mínimo de conhecimento.

O circuito mais simples

O circuito de relé térmico mais simples do tipo faça você mesmo possui uma fonte de alimentação sem transformador, que consiste em uma ponte de diodo com um diodo zener conectado em paralelo, que estabiliza a tensão em 14 volts, e um capacitor de extinção. Você também pode adicionar um estabilizador de 12 volts aqui, se desejar.

Todo o circuito será baseado em um diodo zener TL431, que é controlado por um divisor composto por um resistor de 47 kΩ, uma resistência de 10 kΩ e um termistor de 10 kΩ atuando como sensor de temperatura. Sua resistência diminui com o aumento da temperatura. É melhor selecionar um resistor e uma resistência para obter a melhor precisão de operação.

O processo em si é o seguinte: quando se forma uma tensão superior a 2,5 volts no contato de controle do microcircuito, ele fará uma abertura, que ligará o relé, aplicando uma carga ao atuador.

Como fazer um termostato para uma incubadora com as próprias mãos, você confere no vídeo abaixo:

Por outro lado, quando a tensão diminuir, o microcircuito fechará e o relé será desligado.

Para evitar trepidação dos contatos do relé, é necessário selecioná-lo com corrente de retenção mínima. E em paralelo com as entradas, é necessário soldar um capacitor de 470 × 25 V.

Ao usar um termistor NTC e microcircuitos já em uso, você deve primeiro verificar seu desempenho e precisão.

Por isso, acaba por ser o dispositivo mais simples controle de temperatura. Mas com os componentes certos, tem um desempenho excelente numa ampla gama de aplicações.

Dispositivo interno

Esses termostatos com sensor de temperatura do ar "faça você mesmo" são ideais para manter os parâmetros microclimáticos especificados em salas e contêineres. É totalmente capaz de automatizar o processo e controlar qualquer emissor de calor, desde água quente até elementos de aquecimento. Ao mesmo tempo, o interruptor térmico possui excelentes dados operacionais. E o sensor pode ser integrado e remoto.

Aqui, o termistor, indicado no diagrama R1, atua como sensor de temperatura. O divisor de tensão inclui R1, R2, R3 e R6, cujo sinal é alimentado ao quarto pino do microcircuito amplificador operacional. O quinto pino DA1 recebe um sinal do divisor R3, R4, R7 e R8.

A resistência dos resistores deve ser selecionada de forma que na temperatura mais baixa possível do meio medido, quando a resistência do termistor for máxima, o comparador esteja saturado positivamente.

A tensão de saída do comparador é de 11,5 volts. Neste momento, o transistor VT1 está na posição aberta e o relé K1 liga o atuador ou mecanismo intermediário, iniciando o aquecimento. Como resultado, a temperatura ambiente aumenta, o que diminui a resistência do sensor. Na entrada 4 do microcircuito, a tensão começa a subir e, com isso, ultrapassa a tensão no pino 5. Como resultado, o comparador entra em uma fase de saturação negativa. Na décima saída do microcircuito, a tensão passa a ser de aproximadamente 0,7 Volts, que é um zero lógico. Como resultado, o transistor VT1 fecha e o relé desliga e desliga o atuador.

No chip LM 311

Esse termocontrolador "faça você mesmo" foi projetado para funcionar com elementos de aquecimento e é capaz de manter os parâmetros de temperatura definidos entre 20 e 100 graus. Esta é a opção mais segura e confiável, pois seu funcionamento utiliza isolamento galvânico do sensor de temperatura e circuitos de controle, o que elimina completamente a possibilidade de choque elétrico.

Como a maioria dos circuitos semelhantes, é baseado em uma ponte CC, em um braço da qual está conectado um comparador e no outro - um sensor de temperatura. O comparador monitora a incompatibilidade do circuito e reage ao estado da ponte quando ela passa pelo ponto de equilíbrio. Ao mesmo tempo, ele também tenta equilibrar a ponte com o auxílio de um termistor, alterando sua temperatura. E a estabilização térmica só pode ocorrer em um determinado valor.

O resistor R6 define o ponto no qual um equilíbrio deve ser formado. E dependendo da temperatura do ambiente, o termistor R8 pode entrar nesse equilíbrio, o que permite ajustar a temperatura.

No vídeo você pode ver uma análise de um circuito simples de termostato:

Se a temperatura definida por R6 for inferior à necessária, a resistência em R8 é muito alta, o que reduz a corrente no comparador. Isso fará com que a corrente flua e abra o semistor VS1 que ligará o elemento de aquecimento. Isto será indicado por um LED.

À medida que a temperatura aumenta, a resistência R8 diminuirá. A ponte tenderá ao ponto de equilíbrio. No comparador, o potencial da entrada inversa diminui suavemente e na entrada direta aumenta. Em algum momento a situação muda e o processo ocorre na direção oposta. Assim, o termocontrolador faça você mesmo ligará ou desligará o atuador, dependendo da resistência R8.

Se não houver LM311 disponível, ele poderá ser substituído por um chip doméstico KR554CA301. Acontece um termostato simples do tipo faça você mesmo, com custo mínimo, alta precisão e confiabilidade.

Materiais e ferramentas necessários

Por si só, a montagem de qualquer circuito do controlador elétrico de temperatura não exige muito tempo e esforço. Mas para fazer um termostato, você precisa de conhecimento mínimo em eletrônica, um conjunto de peças de acordo com o diagrama e uma ferramenta:

1. Ferro de soldar por pulso. Você pode usar o normal, mas com uma picada fina.
2. Solda e fluxo.
3. Placa de circuito impresso.
4. Ácido para gravar as faixas.

Vantagens e desvantagens

Mesmo um termostato simples do tipo faça você mesmo tem muitas vantagens e aspectos positivos. Não é necessário falar sobre dispositivos multifuncionais de fábrica.

Os controladores de temperatura permitem:

1. Mantenha uma temperatura confortável.
2. Economize recursos energéticos.
3. Não envolva ninguém no processo.
4. Acompanhar o processo tecnológico, melhorando a qualidade.

Entre as deficiências está o alto custo dos modelos de fábrica. Claro, isso não se aplica a dispositivos caseiros. Já os de produção, necessários ao trabalhar com meios líquidos, gasosos, alcalinos e outros similares, têm um custo elevado. Principalmente se o dispositivo precisar ter muitas funções e capacidades.