Chave de Sobreaquecimento (ART1982)

Escrito por Newton C Braga

Este circuito de utilização industrial ou mesmo doméstica desliga uma carga quando for detectado sobreaquecimento. O circuito opera um NTC como sensor e tem uma ampla gama de temperaturas de ajuste, as quais dependem do NTC usado. O circuito pode ser ajustado para operar entre alguns graus abaixo de zero e mais de 100º C.

O aparelho pode ser usado industrialmente para detectar sinais de aquecimento de motores elétricos, transformadores, locais de trabalho ou de armazenamento de peças e em muitos outros casos.

No lar ele pode ser usado para detectar o desligamento de um congelador, a abertura de uma porta de um local que deve ser mantido frio, etc.

No comércio podemos detectar, por exemplo, a subida de temperatura em balcões frigoríficos.

Com alterações, o mesmo circuito pode ser usado no carro, para ativar um alarme em caso de elevação da temperatura do motor ultrapassando um ponto pré-ajustado.

O sensor é um NTC de 10 K ohms, bastante comum, mas pode ser trocado por equivalente, com pequenas alterações no circuito.

 

Características

Tensão de entrada : 110/220 Vca

Corrente máxima na carga: 2 A (com o relé usado)

Faixa de Temperatura: -40 a +120°C (tip.)

Tensão no sensor: 12 V (Max.)

Corrente de operação: 100 mA (tip.)

 

 

COMO FUNCIONA

 

Um circuito integrado 741 é usado como comparador de tensão, tendo na sua saída um transistor NPN que tem por carga de coletor um relé.

Isso significa que quando a tensão de saída do 74I for positiva teremos a ativação ou energização do relé. Os contatos normalmente abertos (NA) e normalmente fechados (NF) são usados.

Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.

 

   Figura 1 – Diagrama do aparelho
Figura 1 – Diagrama do aparelho

 

 

Na entrada não inversora do amplificador operacional é ligado um divisor de tensão formado por R1 e P1. Em P1 ajustamos a tensão de referência que determinará a temperatura de disparo.

Desta forma, com o NTC frio, ou seja, em temperatura inferior ao valor previsto, a tensão na entrada inversora do operacional será inferior a da entrada de referência (não inversora).

Isso significa que a tensão de saída do circuito estará perto da tensão de alimentação, e com isso o transistor se manterá saturado, energizando o relé.

Quando a temperatura do NTC atingir o valor previamente ajustado em P1 a tensão no divisor formado por R2 e o NTC se igualará à tensão de referência, ocorrendo então a comutação.

A tensão de saída do operacional cai então rapidamente a zero, e com isso o transistor Q1 vai ao corte, desativando o relé.

Para usar o circuito o que fazemos é pressionar S1 de modo que, por um instante, estando o NTC "frio" o relé feche seus contatos e mantenha a alimentação na carga e no sistema de alimentação com base em T1.

Quando a temperatura no sensor atingir o valor ajustado com a abertura dos contatos do relé, o circuito é desativado automaticamente, pois sua alimentação é cortada.

Para ativar novamente o circuito, o NTC deve estar abaixo da temperatura pré-ajustada e então, basta pressionar por um instante S1.

Na alimentação temos um Cl regulador de tensão para maior precisão de acionamento.

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.

 

Figura 2 – Placa de circuito impresso
Figura 2 – Placa de circuito impresso

 

 

Para o circuito integrado 741 e para o relé sugerimos a utilização de soquetes. O 7812 deve ter um pequeno radiador de calor. O transformador deve ter secundário de pelo menos 500 mA.

O sensor é um NTC de 10 K ohms a 25°C, mas equivalentes podem ser usados.

De um modo geral, o valor de R2 deverá então ser alterado para o valor da resistência do NTC na temperatura ambiente.

Para acionar cargas de correntes mais elevadas, até 10 A, por exemplo, o relé pode qualquer um de 2 A, mas o layout da placa deve ser modificado.

Para provar o aparelho mantenha S1 pressionado e atue sobre P1 até ouvir o estalido característico do relé.

Ligue uma carga em X1 para monitorar a ação deste componente, O sensor pode ser instalado longe do circuito, com conexão por meio de fio blindado se a distância for superior a 2 m.

Ajusta-se então P1 para obter o acionamento na temperatura desejada.

Este ajuste deve ser feito com S1 pressionada Para usar o aparelho ligamos a saída X9, à carga que deve ser alimentada, e onde está o sensor.

Em X1 podemos ligar um sistema de aviso de sobreaquecimento como, por exemplo, uma lâmpada vermelha ou ainda algum dispositivo sonoro.

Pressionado S1 a carga é alimentada normalmente.

Se houver sobreaquecimento, o circuito desliga automaticamente e o sistema de aviso ligado a X1 é alimentado.

O NTC pode ser colado com epóxi nos elementos que devem ter a temperatura monitorada, conforme sugere a figura 3.

 

Figura 3 – Colando o sensor num componente
Figura 3 – Colando o sensor num componente

 

 

Se o local estiver sujeito a umidade deve ser prevista uma blindagem para os terminais de ligação e para o próprio componente, sendo assim evitado o acionamento errático.

 

Semicondutores:

C11 - 7812 - circuito integrado regulador de tensão

Cl2 - 74l - circuito integrado (SID)

Q1 - BC547 ou BC548 – transistor NPN de uso geral

D1. D2 - 1N4002 ou equivalentes diodos de silício

D3 - 1N4148 - diodo de uso geral Resistores:

R1 - 47 k ohms

R2 - 10 k ohms

R3 - 4,7 k ohms

P1 - trimpot de 100 k ohms

C1 - 1 000 uF -eletrolítico de 25 V

C2 - 100 uF - eletrolítico de 16 V

 

Diversos:

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V com pelo menos 500 mA

F1 - Fusível de 5 A ou de acordo com a carga e relé

K1- Relé de 12 V x 2 A

NTC - NTC de 10 k ohms

S1 - Interruptor de pressão NA

S2 - interruptor simples

X1 ,X2 - Tomadas comuns ou terminais de saída para alimentação

Placa de circuito impresso, soquetes para o integrado e relé, caixa para montagem, suporte para fusível, cabo de alimentação, fios, solda etc.

 

Obs.: S2 deve ser usada para desativar o sistema de alarme.