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Controle automático de temperatura na estufa. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Para um crescimento confortável das plantas em uma estufa, é necessária uma certa temperatura ambiente. Para mantê-lo dentro dos limites especificados, a máquina proposta foi desenvolvida.

Controle automático de temperatura na estufa
Fig. 1

Controle automático de temperatura na estufa
Fig. 2

A base do dispositivo é um sensor de temperatura integrado especializado LM56 [1, 2], destinado ao uso em termostatos. Um diagrama funcional e gráficos explicando as características de seu funcionamento são apresentados na Figura 1, respectivamente. 2 e 1. O microcircuito contém dois comparadores (A2, A1,25), uma fonte de tensão de referência Uref = 3 V (A4), um sensor de temperatura A1 e dois estágios de saída nos transistores VT2, VT1 com coletor aberto. Usando resistores externos R3-R3 e a fonte de tensão de referência integrada A3 nos pinos 2 e 1, são definidos os valores limite da tensão de comutação dos comparadores UT2 e UT1, que correspondem aos valores de temperatura especificados. Como resultado, uma tensão de baixo nível aparece na saída OUT7 (pino 1) se a temperatura exceder o valor T1 e, consequentemente, uma tensão de alto nível se cair abaixo do valor T5 -Tgist (histerese de temperatura igual a aproximadamente 2ºC). Da mesma forma, em relação à temperatura T2, é gerado um sinal na saída OUT6 (pino 5). A tensão UTEMP na saída do microcircuito (pino 6,2) é proporcional à temperatura em graus Celsius com coeficiente k = 395 mV/oC e é compensada em +XNUMX mV.

O erro de medição de temperatura na faixa de -40...+125 °C não excede ±3 °C para a modificação LM56BIM e ±4 °C para o LM56CIM.

A resistência total R dos resistores divisores de tensão R1-R3 recomendada pelo desenvolvedor é de 27 kOhm. A resistência de cada um deles separadamente é calculada com base nas seguintes relações:

UT1 = Uref R3/(R1+R2+R3) = Uref R3/R;

UT2 = Uref (R3+R2)/(R1 +R2+R3) = = Uref (R3+R2)/R.

Ao mesmo tempo, UT1(T2) = kT + 395 mV, onde k = 6,2 mV/°C, e T é o valor da temperatura correspondente ao limite inferior (T1) ou superior (T2) do intervalo especificado. Igualando os lados direitos das expressões para UT1 e UT2, obtemos

R3 = RUT1/Uref = R(kT1 + 395)/Uref;

R2 = RUT2/Uref - R3 = R(kT2 + 395)/Uref-- R3;

R1 \u2d R - (R3 + RXNUMX).

Controle automático de temperatura na estufa
Arroz. 3 (clique para ampliar)

Um diagrama esquemático de um dispositivo para manter uma determinada temperatura em uma estufa é mostrado na Fig. 3. Além do sensor de temperatura integrado DA1, contém três interruptores eletrônicos nos transistores de efeito de campo VT1 - VT3, carregados com optossimistores U1, U2, dois potentes triacs (VS1, VS2) que controlam os sistemas de aquecimento e ventilação da estufa , e uma fonte de alimentação no chip DA2 PPM5 A-05ELF [3], que é um conversor de tensão alternada de rede para 5 V direto estabilizado. O uso de transistores de efeito de campo como chaves se deve à baixa capacidade de carga do saídas do microcircuito DA1 (a corrente máxima do coletor de seus transistores de saída é de apenas 50 μA), o que requer uma carga de resistência bastante alta.

Os valores dos resistores divisores de tensão R1-R3 definem os limites de operação dos comparadores do chip DA1, correspondendo a valores de temperatura de aproximadamente 18 (T1) e 26 °C (T2). O algoritmo operacional do dispositivo é o seguinte. Se a temperatura na estufa estiver abaixo de 18 °C, depois de ligar a energia, um nível lógico alto aparece em ambas as saídas do sensor integrado DA1. Neste caso, os transistores VT1 e VT2 abrem. O primeiro deles contorna a seção porta-fonte do transistor VT3 e fecha, e o segundo, através do resistor limitador de corrente R7, conecta o diodo emissor do optoacoplador U1 à fonte de alimentação. Como resultado, o optoacoplador triac abre e uma queda de tensão é criada no resistor R9, suficiente para abrir o poderoso triac VS1, cuja carga são os aquecedores do sistema de aquecimento da estufa.

Quando a temperatura na estufa subir acima de 18 °C, o nível alto na saída OUT1 (pino 7) mudará para baixo, o transistor VT2 fechará e o sistema de aquecimento será desligado. Porém, via de regra, os elementos de aquecimento são inerciais, ou seja, após serem desconectados da rede, retêm calor por algum tempo. Portanto, o ar da estufa continuará esquentando, e se a temperatura ultrapassar 26°C, aparecerá um nível lógico baixo na saída OUT2 (pino 6 do DA1), o transistor VT1 fechará, e o VT3 abrirá, girando no optossimistor DA4 e no potente triac VS2, através do qual o sistema de ventilação ligará as estufas.

Os ventiladores funcionarão até que a temperatura do ar na estufa desça para 21°C (levando em consideração uma histerese de aproximadamente 5°C). Quando isso acontecer, a saída OUT2 aumentará novamente e a ventilação será desligada. Quando a temperatura cair para 13 °C (considerando a histerese), os aquecedores serão ligados novamente. A faixa de temperatura pode ser diferente, depende do tipo de planta que você vai cultivar na estufa. Você também pode usar vários divisores comutáveis ​​ou usar resistores variáveis ​​para definir diferentes faixas de temperatura na estufa.

Se as peças estiverem em bom estado de funcionamento e não houver erros de instalação, o dispositivo em questão não necessita de ajuste. Basta usar resistores R1-R3 com desvio de resistência permitido do valor nominal de ±1%. No entanto, o cumprimento deste requisito não é necessário, uma vez que a faixa normal de temperatura na estufa para a maioria das plantas cultivadas é de 15 a 30 °C, o que permite definir os limites de resposta dos comparadores com menos precisão.

O dispositivo pode usar qualquer transistor de efeito de campo de baixa potência com porta isolada e canal n, cuja corrente de drenagem máxima é superior a 20 mA. Os optossimistores MOC3063M (U1, U2) são substituíveis por outros semelhantes com tensão operacional de pelo menos 400 V. Um substituto para triacs potentes BTA12-600 (VS1, VS2) é selecionado com base na potência total dos atuadores que eles ligam - aquecedores, ventiladores de admissão e exaustão e abridores de fanlight.

Controle automático de temperatura na estufa
Fig. 4

Na ausência do microcircuito LM56 (DA1), você pode montar seu análogo com base em microcircuitos amplamente utilizados - o sensor analógico de temperatura LM35 e o comparador duplo LM393 (Fig. 4). Os resistores divisores R1-R3, que determinam os limites de resposta dos comparadores, são calculados usando as fórmulas acima, mas para LM35 o coeficiente de conversão k = 10 mV/°C, e o deslocamento é 0. A tensão de alimentação +5 V pode ser usado como referência (Uref).

O conversor de tensão PPM5-A-05ELF pode ser substituído por qualquer fonte de alimentação baseada em elementos discretos que forneça uma tensão de saída estabilizada de +5 V a uma corrente de carga de 50...100 mA.

Literatura

  1. Ivanov E. Sensores de temperatura integrados National Semiconductor. - Notícias de Eletrônica, 2007, nº 10, p. 13.
  2. LM56 - Termostato de Baixa Potência com Saída Dupla - Semicondutor Nacional. - alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8981/NSC/LM56.html.
  3. PPMxx-x-xxELF. CONVERSOR 5-25 W AC/DC SAÍDA ÚNICA. - peak-electronics.de/DATA/acdc/PPMxx-x-ELF-Sep09.pdf.

Autor: A. Kornev

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