Basándonos en un circuito integrado especial, presentamos un excelente termostato industrial, que usa como sensor un NTC, pero que puede ser modificado para otros tipos de transductores, no sólo de medición e temperatura sino también de otras magnitudes, El triac es disparada directamente por el integrado, obteniendo así una configuración bastante simple, pero de alta confiabilidad, capaz de controlar potencias bastante elevadas. Con el triac recomendado la potencia será de 880 W en la red de 110V y del orden de los 1600W en la red de 220V, pero este valor puede ser ampliado con el uso de triacs de mayor corriente de operación.
La confiabilidad de un termostato u otro control industrial, es normalmente asociada a la complejidad de su circuito. Mientras tanto, gracias al uso de circuitos integrados- especiales, podemos obtener configuraciones de alta confiabilidad y desempeño a la altura de las exigencias de un control industrial sin necesidad de circuitos complejos, de forma bastante económica.
Un circuito integrado especialmente indicado para este tipo de aplicación es el TDA1023, que consiste en un control de potencia con detector de pasaje por cero y recursos adicionales que lo vuelven una verdadera computadora de control.
Alertamos, sin embargo, a los interesados en el montaje de este proyecto, que este integrado no se consigue muy fácilmente en nuestro comercio. El circuito funciona tanto en la red de 110V como 220V (con pequeñas modificaciones) y admite el uso de sensores convencionales (NTC) con resistencias a la temperatura ambiente en la banda de 10k a 30k.
El circuito
El corazón de este proyecto es el circuito integrado TDA1023, que consiste en un control de potencia a partir del sensor, cuyo diagrama en bloques aparece en la figura 1.
En la entrada del transductor tenemos un amplificador que opera a partir de la tensión en un divisor, en que uno de los elementos es el proprio transductor.
La señal de este amplificador es aplicada a un comparador; juntamente con la tensión fijada por un elemento de referencia conectado al pin 9. El comparador es comandado por un generador de rampa, en que el período es dado por el capacitor (en el pin 12) y que también posee un ajuste de banda proporcional en el pin 5.
La serial del comparador es enviada a una puerta de comando que opera a partir de sincronización por la red, dada por un detector de pasaje por cero.
Como muestra la iigura 2, este detector produce pulso de disparo cuando la tensión de la red pasa por el punto de 0V en cada semiciclo.
La serial de comando es llevada a una etapa de amplificación de salida para posibilitar el disparo directo de un triac. El conjunto de elementos del integrado opera de modo de mantener un equilibrio entre la tensión de referencia y la tensión en el divisor en el cual se encuentra el sensor. Así, si la tempertura cae, haciendo que suba la resistencia del NTC el comparador siente la variación de tensión en el sistema y entra en acción con el comando de las etapas siguientes, que pasan a accionar el triac, y en consecuencia, alimentan un calentador.
Está claro que el intervalo de tiempo que existe entre el momento en que se detecta la caída de temperatura y el momento en que, por el calentamiento se restablece la temperatura, determina lo que llamamos histéresis, y que es muy importante en el funcionamiento del sistema.
El TDA1023 posee recursos para el ajuste de la histéresis. En nuestro proyecto la misma es fijada por un resistor de 4k7 en el pin 4, pero nada impide que, en determinadas aplicaciones, sea usado un trimpot de igual valor (ó 10k) para variar esta magnitud según las necesidades.
Por otro lado, si la carga fuera um ventilador, en lugar de un NTC, puede usarse un PTC. En verdad, el cambio de elementos puede hacerse en cualquier caso, recordando la equivalencia dada por la figura 3.
El disparo del triac se hace directamente por la compuerta, sin la necesidad de ningún elemento intermediario no ser un resistor. Vea que el integrado incluye una fuente estabilizadora de 8V, de modo que podemos alimentarlo a partir de la red con un simple reductor, donde tenemos un capacitor y un resistor (conectados al pin 16).
El valor del capacitor debe ser reducido para 220nF si el circuito fuera alimentado por 220V, y la única otra alteración exigida en el proyecto es el aumento del resistor conectado al pin 10 a 220k.
Montaje
En la figura 4 tenemos el diagrama completo del aparato para conexión de 110V (no es el caso de nuestro país pero si el de muchos otros de América Latina). Para 22oV hay que hacer las modificaciones mencionadas.
La placa de circuito impresa aparece en la figura 5.
Teniendo en cuenta el calentamiento del triac en las cargas extremas, se debe usar un disipador de calor de buenas dimensiones. En realidad, sugeri- mos que el disipador de calor quede fuera de la caja donde se instalará la placa de circuito impreso.
El NTC puede ser de cualquier tipo con resistencia entre 10k y 30 k, observándose apenas que R5 debe tener el mismo valor de este componente a la temperatura ambiente. Los resistores R2 y R6 deben tener disipación de 1W.
El capacitor C2 debe ser de poliéster con tensión de trabajo de 250V si la red fuera de 110V o de por lo menos 450 V para red de 220V (TIC226D].
C1 y C3 son electrolíticos para 16V o más, mientras que C4 puede ser tanto cerâmico como de poliéster. En especial C4 es importante si el sensor fuera instalado a alguna distancia del circuito de control, evitando el disparo errático por problemas de captación de ruidos.
El triac recomendado es el TIC226 para 200V si la red fuera de 11OV y para 400V si la red fuera de 220V. Este triac puede controlar hasta 8A de corriente en la carga, pero existen tipos de la misma linea que poseen capacidades mayores de corriente como:
TIC236 - 12 V
TIC246 – 16 A
TIC253 – 20 A
TIC263 – 25 A
P1 es un trimpot común, pero en las aplicaciones en que se exige precisión de ajuste se puede emplear un multivueltas.
Recordamos que las conexiones para la carga deben hacerse con cables gruesos, compatibles con la corriente de la carga a ser controlada.
Ajuste y uso
El ajuste se hace con una carga de menor potencia, por ejemplo con una lámpara de 40 a 100W, que puede ser monitoreada detectándose el instante exacto de su accionamiento.
Se coloca entonces el sensor baja la temperatura en que debe hacer el disparo, o sea, el mínimo de temperatura y se ajusta el trimpot P1 para que ocurra 1a activación de la carga.
Hecho el ajuste sólo queda proceder a la instalación definitiva del sistema.
Las posibles alteraciones del circuito involucran la histéresis y pueden hacerse mediante una observación más prolongada del propio sistema de funcionamiento.
