Eis um projeto bastante interessante para quem gosta de manter sua casa numa temperatura confortável, quer seja inverno, quer seja verão. Trata-se de um circuito que detecta a temperatura ambiente e em sua função pode tomar dois tipos de decisão. Se a temperatura estiver normal, ou seja, dentro dos limites ajustados pelo usuário nada acontece. No entanto, se a temperatura estiver acima do normal ele aciona um sistema de ar condicionado ou um ventilador, e se estiver abaixo do normal, ele aciona um sistema de aquecimento.
O leitor pode ainda ter outros tipos de acionamento, como por exemplo, abrir uma janela de modo automático se estiver muito calor ou fechá-la se estiver frio.
O sensor é um termistor com boas características de controle. Sua instalação pode ser feita com facilidade em qualquer parte.
O sistema também pode ser usado em estufas, jardins de inverno, chocadeiras e aquários. Apenas no último caso deve ser observada a necessidade de se blindar o sensor para que ele não seja afetado pela água.
Os relés usados são para 10A, o que está dentro do exigido para aquecedores e condicionadores de ar convencionais (até 2000 watts na rede de 220V). No entanto, antes de utilizar o aparelho ou montá-lo é conveniente verificar a corrente exigida pelos aparelhos que vão ser controlados. Se estiverem acima dos 10A dos relés empregados, utilize um relé com maior corrente de contato.
Ventiladores normalmente têm consumo baixo, inferior a 200 watts, podendo ser ligados sem problemas neste aparelho.
COMO FUNCIONA
O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 1.
Figura 1 – Diagrama completo do condicionador.
Dois amplificadores operacionais do tipo 741 são ligados como comparadores de tensão tendo em suas saídas dois transistores que são responsáveis pelo acionamento dos relés.
Nas entradas inversora e não inversora de cada amplificador operacional ligamos um sensor, que consiste num termistor ou NTC, e um trimpot de ajuste.
Em função da temperatura desejada, o trimpot de ajuste P1 deve então ser colocado numa posição em que a tensão do pino 2 do CI-1, que é a mesma do pino 3 do CI-2, fique em aproximadamente metade da tensão de alimentação. Use um multímetro de alta resistência de entrada ou sensibilidade para fazer este ajuste.
O NTC é um sensor cuja resistência diminui com a temperatura, de modo que a tensão aplicada nos dois circuitos integrados vai depender justamente das condições em que este elemento sensor se encontrar.
Assim, podemos ajustar os amplificadores operacionais de duas formas diferentes, já que a tensão do sensor é aplicada na entrada inversora de um e na entrada não inversora do outro.
No primeiro ajustamos P3 de modo que a tensão de saída do operacional sofra uma transição rápida de nível alto para o baixo quando a tensão do sensor superar o valor ajustado em P3, o que significa o disparo quando a temperatura cair abaixo do valor pré-ajustado por este componente.
No outro, ajustamos P2 de modo que a tensão do operacional sofra a transição quando a tensão do sensor cair abaixo do valor ajustado em P2, de modo que teremos o disparo com a temperatura subindo acima do valor ajustado.
O leitor pode então perceber que basta ligar num relé o sistema que esfria o ambiente e no outro o sistema que aquece.
É muito importante observar que o NTC tem uma boa inércia, o que significa que ele demora algum tempo para reagir à temperatura, pois do contrário o circuito entraria em oscilação.
Assim, a temperatura do ambiente na realidade deve oscilar entre dois valores, numa faixa que o leitor deve escolher de modo que seja a que lhe dê maior conforto. Esta inércia, que é uma característica do circuito e do sensor, pode ser reduzida com o posicionamento apropriado dos elementos do sistema, mas mesmo assim, como em qualquer sistema desse tipo, não será possível manter uma temperatura absolutamente fixa num valor. A faixa de oscilação obtida deve ter uma amplitude de 3 a 6 graus, conforme o posicionamento dos elementos (sensor e de aquecimento e refrigeração).
A alimentação do circuito é feita a partir da rede de energia por uma fonte simples sem regulagem e o consumo é baixo, o que permite que o aparelho fique permanentemente ligado.
Na verdade, o condicionador de ar e um aquecedor consomem centenas de vezes mais energia que o aparelho de controle.
MONTAGEM
Na figura 2 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.
Figura 2 – Placa de circuito impresso para a montagem.
O transformador é colocado fora da placa e tem um enrolamento primário conforme a rede de energia e secundário de pelo menos 500 mA.
Os circuitos integrados, para maior comodidade devem ser instalados em soquetes DIL de 8 pinos. Uma possibilidade, que no entanto exige modificação do desenho da placa, é utilizar um 741 duplo como o MC1478 ou outro.
Os diodos admitem equivalentes assim como os transistores que excitam os relés. Transistores PNP de uso geral podem ser usados sem problemas.
Os resistores são de 1/8W e os trimpots não são críticos. Na verdade, P2 depende do termistor. Se for usado um termistor de maior resistência (entre 50K e 200K) o trimpot P1 pode ter 470K. No entanto, neste caso, o multímetro usado no ajuste deve ter sensibilidade superior a 5 M ohms para poder dar uma leitura precisa da tensão de entrada dos comparadores.
O termistor é um NTC comum, com resistência na temperatura ambiente na faixa de 10K a 40K. Este termistor deve ficar longe do aparelho, “sentindo” a temperatura do ambiente que deve ser controlado.
É importante que o termistor não fique próximo nem do aquecedor, nem do ventilador, para que não ocorra uma realimentação muito rápida da ação do sistema, que levaria a uma dificuldade muito grande de ajuste.
Os demais trimpots são comuns e o capacitor eletrolítico da fonte deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 25V.
Os relés empregados são do tipo G da Metaltex de baixo custo e que podem controlar correntes de até 10A. No entanto, podem ser usados relés equivalentes, desde que possam controlar a corrente exigida pelo sistema de ventilação e aquecimento.
O fusível de proteção depende dos aparelhos controlados, devendo ter uma corrente duas vezes maior do que a do maior aparelho acionado.
Os fios de conexão aos contatos do relé devem ser grossos, de acordo com a corrente consumida pelos aparelhos controlados.
AJUSTE E USO
Inicialmente, ligando um multímetro em paralelo com o sensor, ou no pino 3 do CI-2, ajuste P1 para ler uma tensão de aproximadamente metade da tensão de alimentação.
Esse ajuste deve ser feito com o sensor na temperatura ambiente, ou seja, aquele que se pretende manter no local.
Depois, ajuste P1 para deixar K1 no limiar do acionamento e P2 para deixar K2 no limiar do acionamento. Quanto mais próximo do limiar for possível deixar os relés, mais estreita será a faixa de acionamento dos dois, e com isso a manutenção da temperatura dentro dos limites desejados.
Um ajuste mais crítico pode ser feito se o leitor usar os trimpots do tipo multi-voltas para os ajustes, mas isso só será interessante numa aplicação mais crítica, como por exemplo, numa estufa ou chocadeira.
Uma vez verificado o funcionamento com este ajuste preliminar, instale o aparelho, colocando o sensor em local apropriado.
Não coloque o sensor muito alto e nem no chão, pois as temperaturas nas diversas alturas de uma sala tendem a ser diferentes.
O sensor também não deve ser colocado em local que receba correntes de ar de fora do ambiente cuja temperatura deve ser mantida.
Instalado o aparelho será importante refazer o ajuste.
