Los circuitos analógicos tuvieron su popularidad; todo es digital ahora. Sin embargo, aquí hay un circuito analógico simple construido con un chip de regulador de modulación de ancho de pulso muy bueno, viejo pero todavía disponible en el mercado. El circuito de controlador del calentador de CC automático presentado aquí se puede utilizar para controlar las bobinas del calentador de CC, los chips del enfriador termoeléctrico, etc. Además, el diseño se puede utilizar como base para innumerables experimentos.
El elemento central del circuito es un chip modulador de ancho de pulso SG3525A (KA3525A) (IC1). El siguiente componente clave es un termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC) que funciona como sensor de temperatura. El potente MOSFET IRF9540 (T1) de canal P en la salida del circuito puede conducir suavemente cargas de calentadores conectados con requisitos de corriente de hasta 19 amperios con un suministro de 12 voltios se corriente contínua (CC). Aunque no es muy importante, se recomienda una entrada regulada limpia de 12 V corriente contínua para este circuito.
En el circuito, la frecuencia del oscilador sigue la fórmula FOSC = 1/CT (0.7xRT); es decir, 1/C1 (0.7xR1), mientras que el trippot de 10K(RP1) establece el ciclo de trabajo. Las salidas del controlador de IC1 están conectadas a tierra de modo que su terminal de VC se conecte a tierra mediante los transistores de fuente de totem interno en ciclos de oscilador alternos para controlar T1. El termistor NTC, junto con el resistor de 10K (R2), forma un divisor de potencial para alimentar una entrada proporcional al terminal inversor (Pin 1) de IC1. Hay que tener en cuenta que la referencia interna de 5.1 V de IC1 (Pin 16) se utiliza para polarizar este divisor de potencial y el trimpot conectado al terminal no inversor (Pin 2). La red RC (R3-C3) proporciona una compensación de retroalimentación lo suficiente como para evitar excesos y oscilaciones desagradables.
Como todas las partes no son tipos SMT (tecnología de montaje en superficie), la soldadura y el montaje no serán demasiado difíciles. Después de ensamblar el circuito en una placa perf, es hora de calibrar el sistema. Una vez que la calibración inicial es correcta, el circuito está listo para funcionar con una instalación de calentador de CC del mundo real. Deben configurarse cuatro cosas para que el boceto funcione con una carga de calentador externa:
1. Encienda el circuito sin una carga de salida y mida la tensión en TP2 con el termistor a la temperatura ambiente.
2. Gire el trimpot RP1 para establecer el voltaje en TP1 ligeramente más alto que el voltaje observado en TP2.
3. Asegúrese de que el indicador azul (LED1) se enciende. Luego, caliente el termistor con una vela encendida o un soldador calentado. Luego, verifique que el indicador azul disminuya gradualmente y finalmente se apague.
4. Retire la fuente de calor y espere un momento para ver si el indicador azul se vuelve a encender.
Tenga en cuenta que cuando conecta un calentador a través del conector de carga de salida J2, es posible que el LED1 no funcione debido a la ruta de baja resistencia introducida por la bobina del calentador. El indicador es, de hecho, agregado como una ayuda visual útil para la depuración ocasional.
Si desea optimizar su sistema de calefacción, primero debe registrar los parámetros necesarios de forma continua y precisa. Una vez que tenga estos datos, puede evaluar rápidamente el impacto de incluso cambios relativamente menores. Una mejor comprensión de las características eléctricas del termistor también asegura un despegue suave en este sentido (ver la siguiente figura).
El autor puso a prueba exhaustivamente su prototipo de diseño con tablas de barras para ver si los resultados prácticos coincidían con la teoría (ver la figura siguiente) y obtuvo los resultados finales como se esperaba.
Un poco de teoría (aburrida): La frecuencia PWM está determinada por los componentes RC R1 y C1 conectados al Pin 6 (RT) y Pin 5 (CT) de IC1. Puede controlar la frecuencia a través del pin 4 de IC1. A continuación se muestran dos oscilogramas aleatorios capturados cuando el alcance investigado en Pin 5 y Pin 4 de IC1.
El pin 1 y el pin 2 de IC1 son las entradas del amplificador de error integrado para aumentar o disminuir el ciclo de trabajo en función de los niveles de tensión que tienen. Cuando el voltaje en el Pin 1 es mayor que el voltaje en el Pin 2, el ciclo de trabajo disminuye, y viceversa. Si el ciclo de trabajo es máximo, la salida en el Pin 13 de IC1 es alrededor de 0.6 V, y es alrededor de 11.4 V (Vcc-0.6) si el ciclo de trabajo es mínimo. El control acelerador funciona entre estos dos márgenes y ajusta perpetuamente el PWM hasta que el error sea cero.
El pin 13 (VC) es, de hecho, el terminal de tensión de alimentación (4.5-35 V) de la etapa del controlador. Aquí, VC se utiliza para impulsar el MOSFET de potencia (modo de suministro de extremo único del chip) a través de un resistor de protección de 100 Ω (R5). Vea también los siguientes oscilogramas (nuevamente aleatorios): alcance explorado en el Pin 13 (TP3) de IC1 y Load + terminal de J2.
La mayor parte del sistema de control de temperatura de alta precisión utiliza un microcontrolador como el cerebro y los chips del sensor de temperatura digital para el muestreo de temperatura. Este pequeño proyecto de bricolaje es un arte analógico con un circuito integrado analógico barato pero eficiente como el núcleo y un termistor estándar como elemento de muestreo de temperatura de la parte delantera. Solo contruyelo y observe su asombroso rendimiento.
Lista de componentes
Capacitores:
C1, C2: 100 nµF
C3: 1 nµF
C4: 100 µF/40 V
Resistores:
R1, R3: 100Ω
R2, R4: 10Ω
R5: 100 Ω
R6: 1.2Ω
RP1: 10Ω(multivuelta)
NTC: Termistor 10TC NTC
Semiconductores
LED1: azul de 3 mm
T1: IRF9540 (disipador de calor, opcional)
IC1: KA3525A/SG3525A
Otros
B1: Fuente de alimentación de 12 voltios
Tabletas de circuito impreso
Fuente original (en inglés): PWM Automatic Heater Controller