Termostato – Controle de temperatura com Relê

Este é um circuito de controle térmico de alta precisão, também chamado de termostato eletrônico, ele tem um  controle automático de temperatura  que ativa um relé de acordo com a temperatura, como sensor ele usa um circuito integrado detector de  temperatura, o  LM35. O funcionamento básico é simples, quando o LM35 detecta uma temperatura superior ao nível padrão, ou seja, um nível definido pelo trimpot VR1, o relê é acionado e quando a temperatura cai abaixo da temperatura pré-estabelecida, o relé é desligado.

Existem várias versões do sensores de temperatura LM35 :

LM35CZ & LM35CAZ (TO-92 ) = 40 C a 110 C
LM35DZ (TO-92) = 0 a 100C
LM35H & LM35AH ( TO-46 ) = 55C a 150C

Funcionamento do Termostato eletrônico com Relê

O coração do circuito é o circuito integrado LM35, a versão usada é a DZ, que vai de 0 a 100C, ele é  sensor de temperatura que está na escala Celsius (ou centígrados) calibrado de fábrica com uma escala linear, função de conversão Volt para Grau.

A tensão de saída (no pino 2) muda linearmente com a temperatura a partir de 0 V (0  C) para 1000mV  (100 o C). Isso simplifica muito o desenho do circuito, já que só precisa ter uma referência de tensão  com precisão que é fornecida pelo circuito integrado TL431 (Ci regulador) e um comparador preciso que no caso foi usado um circuito integrado LM358 (amplificador operacional), a fim de construir um interruptor térmico controlado (termostado).

A pré-seleção do controle de temperatura, e feita pelo trimpot VR1 e o resistor R3 a partir de um divisor de tensão variável que define uma tensão de referência ( Vref ) na forma 0V ~ 1.62V.

O amplificador operacional A2,  isola a tensão de referência, a fim de evitar o carregamento da rede divisora ​​(VR1 e R3). O comparador A1 compara a tensão de referência Vref (definido pelo VR1) com a tensão de saída do LM35 e decide se é para energizar ou desenergizar o relé (LED1 ligado ou desligado, respectivamente) .

A função no circuito de R2 é proporcionar um pouco de histerese, que ajuda a evitar a retransmissão de vibração. A histerese é inversamente proporcional ao valor de R2. Menor valor de R2 dá histerese superior.

Placa de circuito impresso do termostato

Baixe PCI do termostato em  (pdf)

Nota importante sobre a impressão, use uma impressora a laser para imprimir  em papel vegetal  em tamanho real (ou seja,: não aumentar ou diminuir). A  arte impressa pode ser usada para a exposição direta com UV de PCI como o Kinsten PP-1530. ( papel vegetal é muito mais barato do que a transparência OHP)

Lista de Componentes do termostato

IC1 : LM35DZ  sensor de temperatura
IC2 : TL431 regulador
IC3 : Dual Op-amp LM358
LED1 — LED 3mm or 5mm
Q1 — 2SA1015
D1, D2 — Diodo 1N4148 ou 1SS133
D3, D4 —Diodo  1N4001
ZD1 — Zener diode 13V, 400mW
Trimpot 2.2K
R1 —Resistor 10K –  1/4W
R2 —Resistor 4.7M- 1/4W
R3 —Resistor 1.2K- 1/4W
R4 —Resistor 1K- 1/4W
R5 —Resistor 1K- 1/4W
R6 —Resistor 33Ω- 1/4W
C1 —Capacitor 0.1 µF Capacitor  ceramico (# 104 ou 100n)
C2 — Capacitor 470 µF ou 680 µF Capacitor eletrolítico (16Volts min)
Relê– DC 12 x 400 Ω

O circuito do termostato  pode ser alimentado por qualquer fonte DC de 12Volts com no minimo 100 mA. Já  calibração não precisa de nenhum instrumento especial , o acionamento do relé pode ser definido como  em qualquer temperatura de 0 a 100 o C.

Por exemplo: Para definir uma temperatura de  70C :

Conecte um voltímetro digital de precisão ou multímetro através nos pontos de teste “TP1” e “GND”.
Lentamente Ajuste VR1 até obter uma leitura exata de 700 mV (ou 0,7 V) no seu voltímetro ou multímetro. Pronto! Como já falamos é fácil, já que a escala é linear, função de conversão Volt para Grau.

Um exemplo de aplicação prática por exemplo é  em um sistema de controle automático de temperatura, que mantém a temperatura da água em um recipiente de 70 o C,  uma chocadeira, etc