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Blog tcnico sobre proyectos caseros de electrnica, informtica y fsica.
Electrnica y ciencia
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Termostato para estufa de incubacin casera
Este sencillo proyecto es ideal para quienes quieran ver con un ejemplo el
funcionamiento bsico de un comparador, de un sensor de temperatura y de un
triac. Se trata de un termostato muy preciso capaz de regular una temperatura de
entre 27 y 40 grados centgrados. Apto para regular una estufa de cultivo casera.
Un inciso rpido para los profanos: para observar colonias de bacterias, estas se
depositan en una placa con gelatina y se cultivan cuales plantas. Para que crezcan se
necesita una temperatura estable entre 35 y 38 grados ms o menos; si baja crecen
muy lentamente, y si sube se asan. El objetivo es obtener 37C estabilizados.
Hay varias formas de hacer una estufa casera, yo opt por lo fcil: coger una
yogurtera vieja y aplicarle un termostato que la encienda y la apague cuando sea
necesario. Hay quien lo hace con una caja aislante (de corcho o madera) y un
lmpara incandescente, es un buen mtodo, pero a menudo las colonias crecen mejor
a oscuras. He visto proyectos hasta con un secador, es muy buena idea, una fuente
de calor con un ventilador que lo distribuye.
Aunque como digo me quedo con la yogurtera. Otra opcin es aprovechar la
resistencia de nicrom de un brasero que no se use. La fuente de calor va al gusto del
experimentador, yo aporto el termostato.
Anlisis del circuito
El componente principal es un sensor del tipo LM35. La salida de este integrado es
proporcional a la temperatura (exactamente 10mV por cada grado centgrado). De
forma que a 20C su salida es de 200mV, a 25C es 250mV y a 30C da 300mV. No se
ve en el esquema de arriba. Va conectado al conector SL1 siendo sus pines 1, 2 y 3 el
terminal positivo, el de salida y el negativo respectivamente. El zener que veis
marcado como VR1 es un LM431 y tal como est proporciona una tensin constante
de 2.5V, es mejor que usis un zener normal, yo era lo que tena a mano en ese
momento.
La resistencias R2A, R2B, R3 y R4 forman un divisor de tensin. Normalmente el
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valor resultante a la salida del R3 dependera de la tensin de alimentacin, pero R1
y VR1 nos aseguran que el divisor siempre va a estar a 2.5V, independientemente de
que alimentemos el circuito con una pila o un transformador. El separar R2 en 2 es
por aproximar mejor el valor necesario.
Cuando la temperatura (tensin en la entrada -) es mayor de la seleccionada (tensin
en la entrada +) la salida del comparador cae a 0V. Desactivando el optotriac y
cortando la corriente de la estufa. Cuando la temperatura vuelve a estar por debajo el
comparador conmuta su salida, activa el LED indicador y el LED del optotriac. Este a
su vez dispara el triac que proporciona corriente a la fuente de calor.
No hemos usado ningn tipo de histresis en el comparador, ya que lo que
pretendemos no es tener un rango sino una temperatura fija. Adems el optotriac
que hemos usado incorpora deteccin de cruce por cero, y slo se disparar en la
parte baja del ciclo de alterna.
Debido a que no hemos amplificado la salida del LM35 trabajamos con tensiones del
orden de mV. No es del todo recomendable trabajar con tensiones tan bajas, pues
una mnima interferencia puede activar o desactivar momentneamente el
termostato, pero en este caso prima la sencillez del circuito.
Clculo de los componentes
Lo ms importante es calcular R2, R3 y R4 pues de su valor depende el rango de
temperaturas de trabajo. Yo lo he calculado para darle un rango entre 27 y 40C. En
esta hoja tenis los clculos. Los valores en negrita son introducidos manualmente,
los que estn en letra normal son calculados.
Calculamos R1 a partir de la tensin de alimentacin para que por el zener circulen
como mnimo 5mA. Despreciamos la corriente que absorbe el sensor. Tened cuidado
con la tensin del zener que usis, que est dentro del margen de alimentacin del
LM35. Necesitaramos 1530 ohm, como el valor no es crtico usaremos 1k. Con ese
valor nos da 7.65mA, es aceptable.
Lo primero es medir R3. Es un potencimetro de 10k, que una vez medido resulta ser
de 10400ohm. R2 y R4 se calculan atendiendo a la tensin zener y al rango que se
pida. Despus se ajustan a los valores estndar de mercado ms prximos y se
recalcula el rango de temperaturas. Ms tarde conviene medir con un tster la
tensin en la patilla 3 de IC1 porque debido a la tolerancia de las resistencias se va a
desviar de los clculos. Tendris que jugar un poco con R2B hasta ajustar el rango
deseado.
Tras los clculos los valores quedan:
R1 1kR2A+R2B 153kR3 10400R4 18000R6 470R7 1kR8 220
El triac BT137 soporta hasta 8A, que a 220V son 1700W. Es ms que suficiente, pero si
vuestra estufa es ms potente usad otro.
Montaje
Aunque ms abajo os dejo los archivos de Eagle del diseo y un PDF esta sera una
imagen del circuito con y sin los componentes:
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Etiquetas: biologa, circuitos
No he previsto fuente de alimentacin. Podis usar una pila de 9V como dice el
esquema, pero no os lo recomiendo porque se supone que se va a usar durante varias
horas o das seguidos. As que lo mejor es utilizar un transformador viejo, por
ejemplo de un mvil que ya no usis. Otra opcin es disear una fuente de
alimentacin externa. Si quitis el led y sustitus el optotriac por un modelo tipo
MOC3043 (que necesita slo 5mA para dispararse en lugar de los 15mA que necesita
el 3041) el circuito consume tan poquito que se puede alimentar con una fuente sin
transformador.
Este montaje se intercala en serie con el cable de alimentacin de la estufa.
Os adjunto una cartula de ejemplo para montarlo en una caja de registro cuadrada.
Est en formato png y en formato vectorial eps.
Como siempre, os dejo los archivos aqu.
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4 comentarios:
Lidia Fernandez 21 de abril de 2014, 19:32
Hola, podrias decirme de cuanto sol los capacitores C1 y C'? muchas gracias
Responder
ele y ciencia 21 de abril de 2014, 20:18
Hola Lidia.
C1 y C2 slo sirven para filtrar el ruido. En general pueden variar entre
100nF y 1uF.
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Un saludo.
JORGE JURADO 2 de mayo de 2014, 8:23
Saludos, puedes decirme que tienes en F1, de cuanto es C3 y UR1 por favor? Gracias
Responder
ele y ciencia 5 de mayo de 2014, 20:48
Hola
F1 depende de la corriente que consuma el circuito que vayas a alimentar.
Por ejemplo para 75W y 220V pondra por ejemplo 0.5A.
C3 puede ser cualquier valor entre 10uF y 100uF. Y VR1 lo pone en el texto.
Un saludo.
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