CONTROL AUTOMATICO DE TEMPERATURA - …

1 70 ELECTRONICA y servicioCONTROLAUTOMATICO DETEMPERATURACONTROLAUTOMATICO DETEMPERATURAO scar Montoya y Alberto FrancoEn este art culo presentamos uncircuito de CONTROL autom tico detemperatura, el cual, como es obvio,permite controlar la temperaturadentro de un rango m s o menosconstante para sistemas que as lorequieran. Aprovecharemos laoportunidad para revisar algunosaspectos de la operaci n de loscomparadores (utilizandoamplificadores operacionales) y de lostermistores, que permiten convertir loscambios de TEMPERATURA en cambios devoltaje. En este proyecto utilizamos uncircuito multivibrador monoestablepara activar un relevador, que es elque finalmente activa o desactiva a losdispositivos externos (ventilador,calefactor etc.)

2 Introducci nEl circuito se puede utilizar en una gran varie-dad de aplicaciones; entre ellas podemos men-cionar el CONTROL de un ventilador com n, endonde controla sus tiempos de encendido y apa-gado dependiendo de la TEMPERATURA mecanismo se puede ajustar, incluso, entodo un sistema de aire podr encontrar muchas m s aplicacio-nes de este circuito de las que aqu podemosmencionar; lo importante es entender su opera-ci n completa, y es por ello que empezaremosexplicando los bloques funcionales de maneraindependiente, para finalmente observar la ope-raci n general de dicho y servicioAn lisis de los bloques funcionalesLa figura 1 muestra el diagrama a bloques delcircuito de un CONTROL autom tico de temperatu-ra; las partes que lo forman son: Detector de TEMPERATURA (nivel alto y nivelbajo).

3 Comparadores. Referencia de TEMPERATURA (para ajuste de en-cendido y apagado del circuito). Generador de impulso para activar el controlde encendido. Amplificador de salida (para el correcto mane-jo del dispositivo de CONTROL de salida). Dispositivo de CONTROL de salida, el cual se en-carga de activar o desactivar el elemento o sis-tema a controlar (el ventilador por ejemplo).TermistoresAntes de continuar con la descripci n de nues-tro circuito, es importante hacer un par ntesispara describir un dispositivo en el cual es la basepara hacer autom tico el CONTROL de temperatu-ra: el termistor es un tipo de semiconductor dedos terminales que funciona como un transduc-tor de tipo TEMPERATURA -resistencia (el transduc-tor es un dispositivo que convierte fen menosf sicos, como presi n, TEMPERATURA , luz etc.)

4 , ense ales el ctricas). Es realmente muy sencillo yf cil de aplicar; y aunque no es tan popular comootros dispositivos semiconductores, es igual deeficiente si se le sabe componente tiene una amplia gama deaplicaciones que abarca desde el CONTROL y la me-dici n de TEMPERATURA , hasta la regulaci n decircuitos electr nicos, como en el caso que tra-tamos. Para comprender mejor c mo se logra elcontrol por medio de este dispositivo, haremoslas siguientes consideraciones:1) La corriente que circula por cualquier conduc-tor est afectada, de uno u otro modo, por ) As , en un voltaje determinado, la corrienteque circula por alg n conductor a una tem-peratura de por ejemplo 100 grados cent gra-dos, ser apenas tres cuartas partes de la co-rriente que fluir a por el mismo conductor a25 grados cent ) Con esto podemos afirmar que un aumentode 75 grados cent grados, origina un incremen-to de 1.

5 3 veces la resistencia del ) Debido a esto, todo material conductor tieneuna constante llamada coeficiente de tem-peratura de resistencia , que indica qu tantocambia la resistencia del material con la va-riaci n de la altoDetector de TEMPERATURA (transductor)ComparadorGenera dor depulsos de disparoAjuste de temperaturaAmplificadorde salidaDispositivo decontrol externoDetector de TEMPERATURA (transductor)Nivel BajoDiagrama a bloques del sistema de CONTROL autom tico de temperaturaFigura 172 ELECTRONICA y servicioUna de las formas en que se puede utilizar untermistor es como divisor de voltaje, ya quela variaci n de voltaje es inmediata con la va-riaci n de la resistencia del termistor; y es pre-cisamente este principio el que se utiliza eneste ya comentamos, este dispositivo es rela-tivamente sencillo.

6 La resistencia var a en unvalor conocido (dato proporcionado por el fa-bricante). La mayor a de los termistores tienenun coeficiente negativo de TEMPERATURA (NTC:negative temperature coefficient), pero tambi nhay los que tienen coeficiente positivo de tem-peratura (PTC).Aun cuando el termistor se considera comouna resistencia, lo que lo distingue de estos dis-positivos es el material del cual est resistencias normalmente contienen car-b n, mientras que los termistores est n hechosa partir de elementos como el cobalto, n quel, utilizar este tipo de componentes y po-der incorporarlos en nuestro circuito, debemosconocer las caracter sticas del termistor quemarca el fabricante.

7 Esto no siempre es posible,debido a que en los sitios donde se venden es-tos componentes, o no tienen estas hojas, o losvendedores no se toman la molestia de buscarentre sus cat logos la informaci n; as que esmejor tomar un camino la figura 2 se muestra el s mbolo del termis-tor en sus dos posibilidades, las de caldeo indi-recto y de caldeo directo; estos ltimos son losque encontramos normalmente en el sticas del termistor Resistencia en fr o. Indica la resistencia medi-da a una TEMPERATURA ambiente normal (25 gra-dos cent grados por ejemplo).

8 Pero si se va atrabajar a una TEMPERATURA distinta, entoncesdeber medirse la resistencia que presenta estedispositivo a esa TEMPERATURA . Resistencia en caliente. Podemos determinaresta resistencia al generar una variaci n detemperatura mediante alg n elemento calefac-tor. Para un dispositivo NTC, la resistencia encaliente es menor que la resistencia en fr o,mientras que para un elemento PTC, la resis-tencia en caliente es mayor que la resistenciaen fr o. Resistencia en funci n de la TEMPERATURA . Es lacaracter stica que presenta normalmente el fa-bricante, en forma de una gr fica como la mos-trada en la figura mbolo de un termistora) De caldeo directob) De caldeo indirectoTermistorElemento calefactorSe le llama de caldeo directo , porque la TEMPERATURA queincide sobre el termistor es la del medio le llama de caldeo indirecto , porque el caldeo (aplicaci n de calor)

9 Es producido principalmente por un elemento calefactor el ctrico incorporadodentro del 210M1M100K10K1K100101-100 0 100 200 300 Gr fica caracter stica t pica de resistencia-temperaturaen un termistor ( ) TEMPERATURA ( C)Figura 373 ELECTRONICA y FdR11R10+ 12VA la carga(RL)+-R19R20D5Q2BC547 Relevador2 P2T 12 VDiagrama esquem tico general3555+-VCCTR2(NTC)+12V+-TR1(NTC)+ R7R1R247K 47K 47K VR110K 47K 47K 47K ,B: LM324R14R15R16R18R17VR210K47K 47K 474 ELECTRONICA y servicioOperaci n del circuitoCon las ideas b sicas sobre la operaci n de loselementos ya descritos podemos analizar demanera completa el la figura 4 se muestra el circuito propues-to para el CONTROL autom tico de TEMPERATURA ,donde podemos identificar con facilidad los di-ferentes bloques que se proponen en el diagra-ma que se present antes.

10 Este circuito requierede una alimentaci n de 12 volts regulados (estose puede lograr mediante un regulador 7812).La primera etapa del circuito, constituida porlos divisores de voltaje formados por las resis-tencias de R1 a R4; por el potenci metro VR1 yel termistor, componen el detector de tempera-tura. En la figura 5A se muestra esta etapa aisla-da junto con el comparador para una mejor com-prensi podemos apreciar, las resistencias R1a R4 son del mismo valor, dejando la posiblevariaci n en el valor de salida (hacia los compa-radores) al potenci metro y al potenci metro VR1 sirve, como se podr darcuenta, para ajustar el valor de referencia paraque el termistor funcione con su TEMPERATURA enfr o.