A Microchip (www.microchip.com) disponibiliza os sensores de temperatura de estado sólido TC620 e TC621, Estes sensores possuem como destaque o fato de poderem ser programados externamente e interfacear diretamente equipamento de controle. Neste artigo, baseado em Application Note da empresa, focalizamos alguns circuitos de aplicação para estes componentes. Ao realizar um projeto usando este componente, verifique sua disponibilidade. Esta é a recomendação a ser acrescentada na nossa revisão do artigo em 2012.
A diferença entre os sensores TC620 e TC621 é mínima. Enquanto o TC620 possui o sensor interno, o TC621 utiliza um termistor externo. No entanto, o diagrama de blocos dos dois componentes é semelhante, conforme podemos ver pela figura 1.
A saída normal é a C em que temos o acionamento no modo de refrigeração, com o acionamento no nível alto. A saída H, por outro lado é a opção de aquecimento, com o acionamento no nível baixo. O leitor poderá obter informações detalhadas sobre o funcionamento destes componentes no datasheet DS21429.
No caso do TC620, como ele utiliza um sensor interno, para que o próprio componente não aqueça com a corrente consumida e de excitação, alterando assim a medida, ela deve ser limitada a 1 mA. Já o TC621 pode fornecer ou drenar correntes até 10 mA, e como o sensor é externo, esta corrente não vai alterar a temperatura do dispositivo, introduzindo erros. Na figura 2 temos então um controle de aquecimento ou refrigeração utilizando um TC620 e um TC4469, Driver CMOS quádruplo.
Para obter a faixa desejada, é preciso utilizar um potenciômetro que forneça uma variação de 22º C (29º C - 7º C = 22º C). Para obter a resistência desejada para o potenciômetro multiplica-se esta temperatura pela relação resistência versus temperatura:
782 x 22 = 17.2 k?
Um potenciômetro de 20 ou 22 k ? se ajusta a esta aplicação. O passo seguinte é calcular cada resistor de programação. O valor mínimo será dado por:
RTRIP = 0.783 x T + 91 ... RTRIP = 96.5 k?
T = 7ºC(45ºC)
Considerando-se o valor de 20 k ? para o potenciômetro temos:
96.5 k? + 20 k? = 116.5 k? (resistência total)
Colocando de volta este calor no cálculo da resistência verificamos que a máxima variação de temperatura é maior do que a faixa desejada:
T = (RTRIP - 91) / 0,783
T = 32ºC
Para programar uma histerese para o termostato, o resistor que fixa o limite baixo deve ser menor em valor que o resistor que fixa o limite alto. Uma relação de resistência x temperatura de 782 ?/ ºC para temperaturas abaixo de 70º C serve de padrão para o cálculo da histerese. Para uma histerese de 5º C temos que a diferença de resistências deve ser:
RDIFF = 782 x 5 ... RDIFF = 391 k?
Subtraindo 3,91 k ? de 96,5 ?, obtemos o valor do resistor que fixa o limite inferior do ajuste.
96,5 k? - 3,91 k? = 92,6 k?
Podem então ser utilizados os valores mais próximos dos calculados com tolerância de 1%:
RHIGHSet = 95,3 k?
RLOWSet = 93,1 k?
Com a ajuda do potenciômetro pode-se então ajustar dentro da faixa desejada de temperaturas a ação do circuito.
A etapa de potência conta com um quádruplo driver CMOS que pode fornecer até 300 mA de corrente para acionamento direto de relés ou outros dispositivos de potência. Os TC620/621, por outro lado, podem operar com tensões de alimentação de 4,5 V a 18 Vdc.
Termostato de 24 VAC
O circuito que apresentamos a seguir foi projetado para operar com uma fonte de alimentação de 24 Vac obtida do secundário de um transformador ligado à rede de energia. Este circuito excita relés de 24 V para o controle de potência. Neste circuito, os relés de 24 VAC são excitados por Triacs. Esta configuração visa minimizar os custos do projeto. Com a utilização de uma chave adicional, pode-se ter uma linha de 5 fios para o controle doméstico de sistemas de ventilação.
Neste circuito, o princípio de operação é o mesmo do anterior, observando que os mesmos resistores para fixar o limite superior e inferior da faixa de atuação são utilizados. A regulagem da tensão de 15 V que alimenta o circuito é feita por um diodo zener, e a redução da tensão por um resistor de 750 ?. A etapa de potência é a mesma do circuito anterior com um driver CMOS TC4469. O circuito é mostrado na figura 3.
Controlador para aquecimento solar de piscina
O circuito apresentado utiliza como sensor um NTC com uma resistência nominal de 100 k? a 25º C. No entanto, a disponibilidade de uma saída complementar no TC621 possibilita o uso de um PTC. Evidentemente, com novos cálculos, pode-se empregar termistores com outras características. A finalidade deste circuito é detectar quando o sol está aquecendo os painéis solares e então acionar a bomba que faz a circulação da água. Quando o tempo se torna encoberto, a temperatura do sensor baixa e com isso a bomba é desligada, parando a circulação da água. A histerese do circuito nesta aplicação é alistada em 20º F. Essa histerese é importante para que a bomba não fique ligando e desligando de modo intermitente no limiar da temperatura ajustada. Na figura 4 temos o circuito proposto.
Conclusão
Os sensores de temperatura utilizados nos projetos apresentados têm uma grande versatilidade, podendo ter sua gama de aplicações bastante estendida. O que vimos neste artigo são apenas algumas das possíveis aplicações para eles. Sugerimos que o leitor consulte a literatura disponível no site da Microchip para obter mais informações.
