Circuitos de Controle de Temperatura: Design, Construção e Aplicações Reais

Circuito de Controle de Temperatura

Aplicações de controle oferecem muitas ideias de projetos. Mas, na verdade, você pode controlar vários dispositivos e eletrodomésticos com o circuito certo. Então, talvez a pergunta que você precise de resposta seja: O que posso fazer com um circuito controlador de temperatura?

Um controlador de temperatura pode fazer muitas coisas além de ligar e desligar um termostato.

Felizmente, este artigo guiará você na construção de um circuito de controle de temperatura e o que pode fazer com ele.

Vamos começar!

O que é um Dispositivo de Controle de Temperatura?

Como o nome implica, dispositivos de controle de temperatura podem controlar aquecedores ou outros dispositivos baseados na temperatura enquanto lidam com exposição a frio ou calor.

Aquecedor

Você pode definir um limite de temperatura e configurar um controlador de temperatura para ligar ou desligar qualquer dispositivo que anexar a ele.

Também, estes dispositivos oferecem controle de temperatura preciso e exato enquanto funcionam em várias aplicações industriais, domésticas e até médicas.

Por exemplo, um dispositivo de controle de temperatura será perfeito para dispositivos sensíveis à temperatura, como incubadoras.

Como Funciona um Interruptor Controlador de Temperatura?

Um interruptor de controle de temperatura funciona de acordo com um valor definido (limite de temperatura). Curiosamente, ele faz isso medindo as condições ambientais do ambiente ou dispositivo e comparando ao limite de temperatura.

Então, o controlador de temperatura usa a diferença entre os dois valores para determinar a ação a tomar. No final, decidiria se o dispositivo precisa de aquecimento ou resfriamento.

Quando o dispositivo termina seus cálculos, envia um sinal de potência de saída. Este sinal de saída realiza as mudanças necessárias. Também, o elemento de controle final (aquecedor, ventilador ou outros dispositivos) é o que recebe o sinal e resfria ou aquece o dispositivo anexado.

Imagine um forno com aquecedor, termopar e controlador para entender melhor como funciona. O controlador mede a temperatura do termopar do forno e compara ao limite definido.

Forno

Fonte: Wikimedia Commons

Também, o controlador calcula por quanto tempo o aquecedor continuaria rodando para manter as condições ambientais do forno.

Circuito de Controle de Temperatura

Você pode construir vários sistemas de circuito de controle de temperatura como:

• Circuito de relé controlado por temperatura
• Circuito controlador de temperatura 555
• Relé controlado por temperatura com Arduino
• Ventilador DC controlado por temperatura

Agora vamos ver como fazer estes circuitos e como funcionam.

Circuito de Relé Controlado por Temperatura

Primeiro, temos este circuito de controle de temperatura que é fácil de trabalhar. É um dos circuitos de temperatura mais fáceis de criar, mas isso não o torna um sistema menos eficaz. Em resumo, é bem prático para aplicações de controle automático de temperatura.

Relé Miniatura

Este controlador de temperatura controla um relé conectado ao circuito. Utiliza sensor de temperatura de chip único LM35DZ para esta tarefa.

Quando a temperatura cruza as configurações de temperatura, o relé começa a operar. Mas, se a temperatura vai abaixo do ponto, o relé para de funcionar.

Componentes Necessários

• LM35DZ (IC1)
• TL431 (IC2)
• LM358 (1C3)
• D1-2: Diodo 1N4148 (2)
• D3-4: Diodo 1N400X (2)
• Diodo zener (13v, 400mW)
• Transistor PNP (Q1)
• Preset trim pot: 2.2k Limite de temperatura
• Resistores 1-6 (10k, 4.7M, 1.2K, 1K, 1K, e 33Ω)
• C1- Capacitor cerâmico ou mylar (0.1 uF)
• C2- Capacitor eletrolítico (470 uF ou 680 uF)
• Relé pequeno

Como Funciona

O sensor de temperatura LM35DZ é a unidade central deste circuito. Ele trabalha com escala Celsius e usa conversão grau-volt para fornecer controle preciso.

Também, o LM35DZ muda sua tensão de saída de potência de acordo com a temperatura medida. Além disso, a temperatura máxima pode estar entre zero graus (0V) a 100 graus celsius (1000mV).

O R3 (resistor) e VR1 (preset) deste circuito são responsáveis pelas configurações de temperatura do circuito de 0V a 1.62V. Adicionalmente, o amp-op diminui a tensão de referência para prevenir sobrecarga do VR1 e R3.

Então, o comparador entra e compara a tensão de saída do LM35DZ com as configurações de temperatura. Também decide se o relé precisa ser ligado ou desligado.

Relé Controlado por Temperatura com Arduino

Este circuito de controle de temperatura faz ótimo trabalho no controle de relés de ventilador DC. A parte divertida é que o circuito usa uma placa Arduino, não limitado a ventilador DC. Então você pode trocar o ventilador DC por lâmpada ou outros dispositivos elétricos.

Este circuito liga automaticamente o ventilador ou dispositivo quando atinge o limite máximo de temperatura e desliga quando vai abaixo.

Aqui está o que você precisa para este projeto:

• Sensor de temperatura (LM35)
• Arduino UNO
• 16 x 2 LCD (1)
• Bateria 9v (1)
• Módulo relé (1)
• Fios jumper
• Ventilador DC 9v/12v

Aqui estão os passos necessários.

Passo Um: Faça Suas Conexões

Use os esquemáticos abaixo para conectar todo seu hardware:

Conexões Arduino e LCD

Conexões Relé

Conexão Ventilador DC

Passo Dois: Hora do Software

Após configurar seu hardware, aqui está o sketch Arduino para a parte de software:

Sketch Arduino

Fonte: Captura de tela do Arduino

Agora você tem um sensor de temperatura digital feito com Arduino. Mas, se seu ventilador ainda não funcionar, verifique as conexões GND do Arduino e bateria.

Também, se não obter nada no seu LCD após fazer upload do código, modifique o potenciômetro do LCD. Então, continue fazendo ajustes até o LCD responder.

Ventilador DC Controlado por Temperatura

Ao contrário do projeto Arduino que só liga um dispositivo, este circuito controla um ventilador DC para manter a temperatura de qualquer dispositivo anexado a ele.

Ventilador Brushless DC

Como os outros projetos, este circuito liga o ventilador quando a temperatura do núcleo excede seus presets e desliga quando fica mais baixa. Também é totalmente automático.

Aqui está o que você precisa para este projeto:

• Termistor (4.7k NTC)
• Comparador de tensão (IC uA 741)
• Ventilador DC Brushless 12V (1)
• VR (500K)
• 1N4007
• T1 (BD140)
• R1 (4.7K)
• R2 (47 Ω)

Como Funciona

O circuito usa um termistor NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo) que diminui a resistência conforme a temperatura sobe. Quando o circuito normaliza, o ventilador desliga. Mas quando esquenta além do ponto máximo de temperatura, ativa T1 no circuito.

Neste ponto, o ventilador DC ligará para resfriar a temperatura crescente. Quando tudo volta ao normal, o ventilador desligará automaticamente. Também, você pode usar energia elétrica ou baterias para alimentar este circuito.

Aqui estão os esquemáticos abaixo para ajudar a construir este circuito:

Esquemáticos do Circuito

Circuito Controlador de Temperatura 555

Trabalhando junto com o CI 555 está um divisor de resistor termistor.

CI 555

Com este circuito, você não precisará regular nenhuma fonte de alimentação. A rede divisora do circuito é capaz de lidar com essa tarefa. Além disso, a rede inclui um resistor ajustável (R3) e termistores (R4 e R5)

Como Funciona

Como o projeto anterior, algo acontece quando a temperatura aumenta ou diminui. Neste caso, uma diminuição de temperatura ativa um aquecedor controlado e um ciclo de tempo.

Se a temperatura do núcleo cruzar o limite antes do ciclo de tempo terminar, o circuito desligará o aquecedor. No entanto, o aquecedor permanecerá ativo se não atingir a temperatura máxima devido à exposição ao frio.

Você pode obter os componentes necessários e construir este circuito seguindo os esquemáticos abaixo:

Esquemáticos do Circuito

Palavras Finais

Um circuito de controle de temperatura é uma ótima maneira de controlar aplicações sensíveis à temperatura automaticamente sem sair do seu conforto. Você pode até evitar os vários efeitos da temperatura.

Na verdade, o circuito é fácil de construir, não requer peças caras, e é similar a um sensor de calor.

Então, o que você acha sobre construir um circuito de controle de temperatura? Se precisar de ajuda, não hesite em nos contatar.