Utilizando um circuito integrado especialmente projetado para controles de potência este circuito pode ser de grande utilidade na manutenção de temperatura de estufas, câmaras de secagem e em outros ambientes em que se deseja manter a temperatura constante. A potência máxima controlada do elemento de aquecimento depende apenas do Triac escolhido. Os poucos componentes usados e a performance deste circuito tornam-no ideal para aplicações profissionais.
O circuito integrado TDA1023 foi especialmente desenvolvido para controlar o ângulo de condução de Triacs em função da resistência apresentada por um sensor. Se este sensor for um NTC (Negative Coefficient Resistor) teremos um eficiente controle de temperatura para um elemento de aquecimento usado como carga.
O que propomos com este projeto é uma aplicação prática sugerida pela própria fábrica do circuito dedicado, e que portanto tem toda a confiabilidade possível.
Nesta aplicação é possível controlar um elemento de aquecimento a partir de um sensor resistivo, mantendo-se assim a temperatura de um ambiente constante.
Deve-se lembrar que neste tipo de aplicação existe a histerese dada pela resposta do elemento sensor, tanto em função de seu tipo (capacidade térmica, etc.) como em função de sua localização. Assim, a manutenção da temperatura será sempre mantida dentro de certa faixa e não num valor, conforme sugere a figura 1.
Faixa de temperatura obtida de um sistema que liga e desliga um aquecedor
A largura desta faixa, ou seja, as temperaturas entre as quais o ambiente vai oscilar depende então de diversos outros fatores além do próprio desempenho do circuito.
COMO FUNCIONA
O elemento sensor é um NTC que deve ter uma resistência de aproximadamente 10 k ? nas proximidades da temperatura que se deseja manter no ambiente.
O potenciômetro P1 faz o ajuste da potência que será aplicada no elemento de aquecimento na temperatura desejada, ou seja, permite ajustar a temperatura no ambiente no valor desejado.
D1 e R2 proporcionam a alimentação do circuito integrado diretamente a partir da rede de energia de 220 volts. Os valores podem ser alterados se a rede for de 110 volts.
O sinal de controle para o triac é obtido a partir do pino 3, havendo um resistor de limitação de corrente em série com a comporta.
O triac usado pode ser o TIC226 para 8 ampères que serve para a maioria das aplicações em que elementos de aquecimento de média potência devam ser controlados.
Os capacitores ligados no circuito integrado servem tanto de desacoplamento como filtragem.
MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo do termostato.
Diagrama do termostato
A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.
Placa de circuito impresso do termostato
O Triac é do tipo TIC226D para a rede de 220 volts e deve ser dotado de um bom radiador de calor. Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de 15 volts ou mais.
Os resistores devem ter potências de acordo com a lista de material com atenção para R3 que deve ser de fio com pelo menos 5 watts de potência.
O sensor é um NTC de pequena capacidade térmica com 10 k ? na temperatura ambiente. Este sensor pode ser ligado longe do circuito, mas se o cabo for muito longo deve ser blindado.
P1 é o potenciômetro de ajuste que pode tanto ficar no painel de controle como também pode ser um trimpot embutido na própria montagem se o equipamento for usado em uma única temperatura.
Como o circuito está diretamente ligado à rede de energia todos os cuidados devem ser tomados com as conexões principalmente do sensor que não deve ficar exposto. Choques perigosos ou curtos podem ocorrer se não forem tomadas precauções com isolamentos.
PROVA E USO
Para ajustar o aparelho, deve-se ter um termômetro como referência e atuar sobre p1 até se obter a temperatura desejada no ambiente em que o sistema vai ser utilizado.
Lembre-se que existe um bom tempo de resposta para que o NTC equilibre sua temperatura com o ambiente o que exige uma boa dose de paciência neste ajuste. Também é preciso lembrar que dependendo das características do ambiente e do sensor não será possível obter uma faixa estreita de oscilações da temperatura.
Se esta faixa for muito larga para sua aplicação (digamos uns 5 graus centígrados) e o leitor desejar menos (2 graus ou menos) será preciso re-estudar o posicionamento do sensor.
Uma vez feito o ajuste é só usar o aparelho.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - TDA1023 - circuito integrado
TRIAC - TIC226D - Triac para 8 ampères x 400 V
D1 - 1N4007 - diodo retificador de silício
Resistores:
R1 - 10 k ? 1/2 W
R2 - 180 ? x 1/2 W
R3 - 6,8 k ? x 5 W
R4 - 100 ? x 1/2 W
P1 - 22 k ? - potenciômetro ou trimpot
NTC - NTC de 10 k ? - ver texto
Capacitores:
C1 - 220 uF/25 V - eletrolítico
C2 - 100 nF - poliéster
C3 - 47 uF/25V - eletrolítico
Diversos:
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, fios, solda, botão para o potenciômetro, radiador de calor para o triac, etc.
