Control on off de temperatura con histéresis v2.0
Tema complementario: Disparador Schmitt inversor
El siguiente proyecto es un control on off de temperatura
con histéresis (versión 2.0). Hace uso de dos amplificadores operacionales lm324, el primero está
configurado como disparador Schmitt inversor, y el segundo como amplificador no inversor. El sensor de temperatura usado es el LM35, su señal se amplifica por 10 veces, y se usa una sola fuente de 12 voltios. Para configurar el circuito se deben hallar el valor de tres resistencias, R1, R2, y R3 respectivamente. El diagrama es el siguiente:
Las ecuaciones de diseño son las siguientes:
Tenga en cuenta:
- Vx es un voltaje thevenin que se debe encontrar para poder hallar los valores de R1 y R2.
- El relé usado es de 5 pines @ 12 voltios. 2 pines para la bobina, 3 pines para los contactos, un contacto común C, uno contacto normalmente abierto NO, y un contacto normalmente cerrado NC.
- En caso de controlar una lámpara esta se debe conectar al contacto normalmente abierto NO, y en caso de controlar un ventilador este se debe conectar al contacto normalmente cerrado NC.
- En caso de controlar una lámpara esta se debe conectar al contacto normalmente abierto NO, y en caso de controlar un ventilador este se debe conectar al contacto normalmente cerrado NC.
- La señal del sensor lm35 es amplificada 10 veces, con lo que 100mV (0.1 voltios ) equivalen a 1 grado centigrado. VIH y VIL son las temperaturas máxima y mínima en voltios (ventana de histéresis).
- La función del diodo led aparte de indicar cuando este energizado el relé, es de la garantizar el apagado del transistor 2n2222a. Puede ser de cualquier referencia.
- Este circuito puede controlar temperaturas que van desde los 10 hasta los 100 grados centígrados.
Calculadora Control on off de temperatura con histéresis v2.0
Como usar la calculadora:
- Para los datos de entrada en caso de tener decimales se usa el punto no la coma. De usar la coma se produce error.
- Las temperaturas máximas y mínimas que se pueden ingresar deben estar entre los 100 y 10 grados centígrados.
- Las resistencias R1, R2, R3 se pueden ajustar a ohmios (Ω), kiloohmios (kΩ) o a Megaohmios (MΩ).
Descarga la simulación en Proteus 7.9 de Control on off de temperatura con histéresis v2.0 aquí.
Descarga la simulación en Proteus 8.3 de Control on off de temperatura con histéresis v2.0 aquí.
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Descarga la simulación en Proteus 8.3 de Control on off de temperatura con histéresis v2.0 aquí.
Ejemplo 1. Se desea controlar la temperatura en un ambiente cerrado. Para ello se deberá prender y apagar una lámpara de 12 voltios. Se quiere que la temperatura oscile entre 60 y 70 grados. Diseñe el circuito.
Solución. En vista que 1°C equivale a 100 mV entonces los voltajes de las temperaturas serían VIH igual a 7 voltios, y VIL igual a 6 voltios. Como se debe controlar una lámpara esta se conecta al contacto normalmente abierto NO del relé. Ahora hallamos el valor de R3:
Ahora se halla el voltaje VX:
Ya con VX se halla R1:
Y ahora se halla R2:
El circuito queda de las siguiente manera:
Y la simulación es la siguiente:
La línea de color verde es la señal del sensor lm35 amplificado por 10, y la señal de color rojo es la salida del amplificador operacional que activa el relé. Se puede ver que la temperatura oscila entre 60 y 70 grados centígrados (6 y 7 voltios respectivamente).
Solución. En vista que 1°C equivale a 100 mV entonces los voltajes de las temperaturas serían VIH igual a 7 voltios, y VIL igual a 6 voltios. Como se debe controlar una lámpara esta se conecta al contacto normalmente abierto NO del relé. Ahora hallamos el valor de R3:
Ejemplo 2. Se desea que la temperatura en un lugar cerrado oscile entre 25 y 30 grados centígrados. Para ello se deberá prender y apagar ventilador de 12 voltios. Diseñe el circuito.
Solución. En vista que 1°C equivale a 100 mV entonces los voltajes de las temperaturas serían VIH igual a 3 voltios, y VIL igual a 2.5 voltios. Como se va a controlar un ventilador este se debe conectar al contacto normalmente cerrado NC del relé. Ahora hallamos el valor de R3:
Ahora se halla el voltaje VX:
Ya con VX se halla R1:
Y finalmente hallamos R2:
El circuito queda de las siguiente manera:
Y la simulación es la siguiente:
La línea de color verde es la señal del sensor lm35 amplificada 10 veces, y la señal de color rojo es la señal de salida del amplificador operacional out_opamp. Se puede ver que la temperatura oscila entre 25 y 30 grados centígrados (2.5 y 3 voltios respectivamente).
Ejemplo 3. Se desea controlar la temperatura en un lugar cerrado. Se quiere que la temperatura oscile entre 40 y 50 grados centígrados. Para ello se deberá controlar una lámpara y un ventilador, ambos funcionan a 12 voltios. Diseñe el circuito.
Solución. En vista que 1°C equivale a 100 mV entonces los voltajes de las temperaturas serían VIH igual a 5 voltios, y VIL igual a 4 voltios. La lámpara se conecta al contacto normalmente abierto NO del relé, y el ventilador se conecta al contacto normalmente cerrado NC del relé. Se halla el valor de R3:
Ahora hallamos el valor de VX:
Ya con VX se halla R1:
Y ahora se halla R2:
El circuito queda de las siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La línea de color verde es la señal del sensor lm35 amplificada 10 veces, y la señal de color rojo es la señal de salida del amplificador operacional out_opamp. Se puede ver que la temperatura oscila entre 40 y 50 grados centígrados (4 y 5 voltios respectivamente).
Ejemplo 3. Se desea controlar la temperatura en un lugar cerrado. Se quiere que la temperatura oscile entre 40 y 50 grados centígrados. Para ello se deberá controlar una lámpara y un ventilador, ambos funcionan a 12 voltios. Diseñe el circuito.
Solución. En vista que 1°C equivale a 100 mV entonces los voltajes de las temperaturas serían VIH igual a 5 voltios, y VIL igual a 4 voltios. La lámpara se conecta al contacto normalmente abierto NO del relé, y el ventilador se conecta al contacto normalmente cerrado NC del relé. Se halla el valor de R3:
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Excelente, estoy iniciandome en esto, por lo que entiendo poco el proceso de amplificadores operacionales, pero en estos ejemplos, está muy claro, sería bueno, un listado de componentes, los cuales saque, siguiendo el circuito.
ResponderBorrarNuevamente, gracias, por el excelente desarrollo. Saludos
Disculpa, si deseo que la equivalencia sea de 1oC sea a 50mV, las resistencias en el amplificador de comparador con histéresis cambiaran de 9 y 1 ohms a 18 y 2 ohms?, agradezco tu asistencia.
ResponderBorrarsoy novato en esto pero admirador de la electronica me podrias sacar de dudas que significa con histeresis y si se puede remplazar el lm324 por el lm358 que solo tiene 2 amplificadores y si este circuito sirve para una encubadora de pollos
ResponderBorrarHola a todos lo he armado para 38 grados como voltaje alto y como voltaje bajo 37 grados y se apaga la lampara al llegar a los 41.7 grados y se pre nde a los 41 grados donde esta el error lo alimentado con 11.25v dc y la lampara a 115v ac
ResponderBorrarHola, como puedo calculo el voltaje (out_opamp)
ResponderBorrarEste comentario ha sido eliminado por el autor.
ResponderBorrarexcelente articulo, pero hay un pequeño error durante todo el mismo, incluyendo en la calculadora al parecer, el LM35 equivale a 10mV x grado centígrado, no a 100 mV como indica. Saludos
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