Termostato Simple (ART502S)

   Uno de los problemas que el proyectista de termostato enfrenta es el amplio rango de operación que estos aparatos deben tener y que ç depende de la temperatura deseada. Así pues, mientras que una corredera debe operar alrededor de 30 grados, una cámara de secado debe, ir más allá de los 70 grados y un pequeño horno mucho más que 100.

   Los sensores usados poseen cierta inercia, que debe ser considerada en cualquier proyecto; y el problema de las oscilaciones alrededor de la temperatura elegida.

   Si lo que el lector necesita no es un valor exacto de temperatura, pero un rango de cierta anchura, un circuito como el que mostramos en este artículo sirve perfectamente.

   El proyecto que describimos tiene por características principales su simplicidad, pues se utilizan pocos componentes, de bajo costo, incluso el sensor que es un diodo común.

   Recuerde, sin embargo, que los diodos comunes no deben usarse a temperaturas superiores a 125 °C, lo que es una limitación para este proyecto.

CARACTERÍSTICAS

Tensión de alimentación: 110 o 220 V c.a.

Carga máxima: 3 A

Rango de temperatura del sensor: -40 .a + 125 °C

   La potencia aplicada a un elemento resistivo de calefacción como, por ejemplo, una lámpara infrarroja o un hilo de nicromo, a partir de la red de

La corriente alterna depende del ángulo de conducción de un SCR conectado en serie.

   Si el pulso se aplica al principio de cada semiciclo tenemos la aplicación de mayor potencia y si se aplica al final tenemos menor potencia.

   (Recordamos que el SCR, como el utilizado en este proyecto, son controles de media onda).

   Para controlar el instante de la aplicación del reloj, usamos un circuito que tiene como base un transistor unijuntura.

   Los semiciclos rectificados por D1 de la corriente alterna se utilizan para cargar C1 vía P1 y R5.

   Si P1 está en la posición de menor resistencia la carga de C1 es rápida y el disparo del transistor unijuntura ocurre al inicio del semiciclo.

    Esto significa que el SCR también se dispara al principio del semiciclo y la potencia aplicada al elemento de calentamiento es máxima.

   Si P1 está en la posición de mayor resistencia, la carga de C1 es más lenta y ocurre en algún punto del semiciclo que corresponde a un disparo con retardo.

   La potencia aplicada a la carga es menor y por lo tanto menor su calentamiento.

   Podemos usar P1 para fijar la temperatura de funcionamiento promedio del medio en que está instalado.

   Para actuar sobre la temperatura a partir de un sensor, conectamos un transistor en paralelo con el capacitor (Q2).

   Este transistor, conduciendo la corriente, deriva la corriente de carga del condensador, retardando así el disparo del unijuntura y consecuentemente del SCR.

   En la base del transistor se conecta el sensor, un diodo de silicio y un potenciómetro de ajuste.

   El sensor actúa por la corriente de fuga en la polarización inversa. Para los diodos comunes esta corriente depende de la temperatura del empalme y del orden del microampères.

   Así, si la temperatura sube por encima del valor preajustado en P1, el diodo conduce más corriente y con ello se eleva también la corriente de base del transistor Q2 y esta corriente desvía la carga de C1 que tarda más tiempo, para llegar al punto de disparo de Q1.

   De esta forma, se reduce la potencia en el elemento de calentamiento y la temperatura cae, compensando así el calentamiento adicional.

   P2 sirve para ajustar la acción del sensor, determinando así el rango de operación del sistema.

   Para el sector de baja tensión la alimentación viene de un divisor formado por R1 y R2.

   Como necesitamos referencia de los semiciclos para el disparo, después de la rectificación, no hay filtrado de la señal.

   En la figura 1 tenemos el diagrama completo de nuestro termostato.

Figura 1 - Diagrama del termostato

En la figura 2 tenemos la disposición de los componentes en una placa de circuito impreso.

Figura 2 - Placa para el montaje

El SCR debe estar dotado de un buen radiador de calor, en función de la potencia del elemento de calefacción.

   El SCR debe ser sufijo B si la red es de 110 V y sufijo D si la red es de 220 V.

   Los resistores son todos de 1/8 W excepto R1 que debe ser 5 W y tiene valores diferentes conforme la alimentación de 110 V o 220 V.

   C1 puede ser cerámico o poliéster y su valor quedará en el rango indicado.

   El valor se obtendrá experimentalmente para lograr el ajuste de potencia a través de P1.

   P1 y P2 son trimpots comunes.

   Como el circuito no y de mucha precisión de nada había adelantado usar los trimpots multivoltas. El sensor (D2) puede ser un diodo de silicio como el 1N4148, 1N914 o BC315.

   El fusible de entrada debe ser dimensionado de acuerdo con la corriente máxima en la carga.

   El valor 1 A sugerido y para cargas de potencia máxima.

   Se observa que el circuito opera con media onda, lo que quiere decir que el elemento de calentamiento debe calentar hasta la mitad de su temperatura máxima.

   Esto debe tenerse en cuenta en el proyecto de invernaderos, chocadores, etc.

  El ajuste requiere paciencia ya que la inercia del sensor hace que el sistema se estabilice según una curva que oscila alrededor de una temperatura en intervalos relativa mente largos.

   Sin embargo, la prueba de funcionamiento es simple: basta con colocar una bombilla incandescente común en lugar de X1 (5 a 40 W), y calentar el sensor con la aproximación de la punta de un soldador.

   Ajuste P1 para que la lámpara quede con su brillo medio y P2 en la máxima resistencia.

   Cuando el diodo (sensor) se calienta, el brillo de la lámpara debe reducirse. Al enfriarse, la lámpara vuelve a su brillo normal.

   Comprobado el funcionamiento es sólo instalar el aparato, recordando que el sensor debe estar posicionado de modo a recibir el calor del medio donde debe controlar la temperatura y no directamente del elemento de calentamiento.