Circuito de termostato baseado em termistor

O termostato é formado pela soma de dois termos gregos thermo e statos, thermos significa calor e statos significa estacionário, em pé ou fixo. O termostato é usado para controlar os dispositivos ou eletrodomésticos de acordo com a temperatura, como ligar / desligar o ar condicionado, aquecedores etc. As aplicações comuns do termostato são manter a temperatura ambiente em sistemas de aquecimento centralizado ou sistema de resfriamento, regulando a temperatura do refrigerador, sistema de resfriamento, ferro elétrico, fornos, secadores de cabelo e muito mais. Termostatos programáveis ​​e inteligentes também estão disponíveis no mercado hoje.

Tipos de termostato:

Para sentir a temperatura, diferentes termostatos usam diferentes sensores ou dispositivos e, de acordo com isso, podem ser classificados principalmente em dois tipos

1. Termostato Mecânico
2. Termostato Elétrico / Eletrônico

Termostato Mecânico -

O termostato bimetálico se enquadra no termostato mecânico. Geralmente eles têm um invólucro e um botão como mostrado na imagem abaixo. Ele tem um contato fixo e um fígado móvel que é composto de dois metais diferentes com coeficientes de expansão linear diferentes. A extremidade da alavanca móvel se conecta com um contato fixo quando a temperatura diminui e se desconecta quando a temperatura ambiente está alta. É assim que pode ligar e desligar os aparelhos de acordo com a temperatura.

Alguns exemplos de uso de termostatos bimetálicos - ferro, geladeira, ar condicionado.

Termostato elétrico -

Os sensores eletrônicos de temperatura mais comuns são termopares e termistores usados ​​em termostato. As propriedades elétricas do termistor e do termopar sofrem alterações quando expostas à variação de temperatura.

Termopar é um dispositivo que usa pelo menos duas tiras de metal diferentes que são unidas em uma extremidade para formar duas junções; junção quente e junção fria. Junção quente é uma junção de medição; objeto cuja temperatura deve ser medida é colocado na junção quente, enquanto a junção fria (cuja temperatura é conhecida) é a junção de referência. Devido a esta diferença de temperatura, uma diferença de tensão é gerada, conhecida como tensão termoelétrica, que é usada para medir a temperatura. Os termopares são usados ​​em caldeiras, fornos etc.

O outro tipo de sensor elétrico usado no termostato é o termistor, que estudaremos mais detalhadamente com um exemplo.

O que é um termistor?

Como o nome sugere, um termistor é uma combinação de duas palavras, Thermal e Resistor. É um componente resistivo cuja resistência varia com a mudança de temperatura.

Os termistores são altamente confiáveis ​​e possuem uma ampla faixa de escala para detectar preciosamente pequenas variações de temperatura. Eles são baratos e úteis como sensores de temperatura. O termistor é usado no termostato digital.

Tipos de termistor

Dependendo da variação de sua resistência em relação à temperatura ambiente, existem dois tipos de termistores. Eles são explicados em detalhes abaixo: -

1. PTC - Coeficiente Positivo de Temperatura.

Sua resistência é diretamente proporcional à temperatura, ou seja, sua resistência diminui com a diminuição da temperatura e vice-versa.

2. NTC - Coeficiente de temperatura negativo.

Sua resistência é indiretamente proporcional à temperatura, ou seja, sua resistência diminui com o aumento da temperatura e vice-versa.

Estamos usando termistor NTC em nossa aplicação. 103 está indicando que a resistência do termistor em temperatura normal significa 10k Ohm.

Aplicação do termistor NTC:

Ser capaz de controlar qualquer dispositivo com base na variação da temperatura é uma ideia muito conveniente e interessante. Uma dessas aplicações populares é o alarme de incêndio, onde o termistor detecta o calor e aciona o alarme.

Os termistores NTC são mais amplamente usados ​​em várias aplicações, mas onde há exigência de baixa resistência no ponto inicial, os termistores PTC são usados.

A resistência do termistor em temperatura ambiente é especificada pelo fabricante na folha de dados junto com os diferentes conjuntos de valores de resistências em diferentes temperaturas, portanto, pode-se escolher o termistor correto para a aplicação apropriada.

Aqui estão alguns circuitos construídos usando termistor:

• Alarme de incêndio usando termistor
• Ventilador DC com temperatura controlada usando termistor
• Interface do termistor com o Arduino para medir e exibir a temperatura no LCD
• Eletrodomésticos AC com temperatura controlada

Componente necessário:

1. Termistor NTC 103 (10k Ω).
2. BJT BC 547.
3. 5k Ω Potenciômetro (POT).
4. 1kΩ Resistor.
5. CONDUZIU.
6. Fonte de alimentação - 6V DC.
7. Placa de ensaio e fios de conexão.

Diagrama de circuito do circuito do termistor:

Funcionamento do circuito do termostato:

O circuito compromete um circuito divisor de tensão e circuito de comutação de saída “ON e OFF”. O circuito divisor de tensão é formado pelo termistor e um resistor variável.

A saída do circuito divisor de tensão é conectada à base do transistor NPN por meio de um resistor de 1k. O circuito divisor de tensão torna possível sentir a variação na tensão causada pela variação na resistência do termistor. Usando um POT no divisor de tensão, podemos ajustar a sensibilidade do termistor. Você também pode usar um resistor fixo no lugar do resistor variável para um ponto de disparo fixo, significa que o LED será ligado, apenas se a temperatura ultrapassar um valor específico e você não puder ajustar a temperatura do ponto de disparo. Portanto, é melhor usar um POT e variar a sensibilidade apenas girando o botão.

Pode-se selecionar o conjunto de resistores pela fórmula abaixo-

Vo = × V _IN

Em nosso circuito, substituímos R2 por POT e R1 por LDR, então a tensão de saída muda com a resistência do termistor. E a resistência do termistor muda com a temperatura externa, então a tensão de saída mudará conforme mudamos a temperatura ao redor do termistor. O transistor ligará em 0,7 V ou acima, que é a tensão VBE.

Uma maneira mais simples de selecionar e conhecer o R2 apropriado para o termistor NTC 10k é simular o circuito em Proteus e obter um valor próximo de R2. Também substituindo o termistor por um resistor variável, podemos estudar seu efeito equivalente no circuito de acordo com os diagramas de circuito abaixo:

A segunda parte do circuito é a seção do transistor, onde o transistor atua como uma chave para o LED D1. Visto que um transistor é um dispositivo controlado por corrente, um resistor R1 é conectado ao seu terminal de entrada para limitar o pico de corrente.

Referindo-se ao circuito de simulação acima, assim que a temperatura aumenta perto do termistor, sua resistência elétrica diminui, resultando em aumento de tensão em RV1. Assim a tensão na base do transistor (V _BE) também aumenta, e assim que V _BE ≥0,7 V o transistor começa a conduzir e o LED é ligado.

Observe que podemos substituir este LED por uma campainha ou lâmpada etc. no circuito acima com adição mínima de mais alguns componentes. Verifique também o vídeo de demonstração abaixo.