Termostato con sonda termica a BJT

 Nel circuito proposto occorre impostare, dal men "Analysis" di Schematics, la voce setup/DC/Temperature.

La novit introdotta in questa lezione consiste nel porre sull'asse x la temperatura.

Il circuito ha di interessante l'uso dell'economicissimo transistor qui utilizzato come sonda termica dal comportamento soddisfacentemente lineare. L'ultimo stadio, in funzione della temperatura captata dal transistor, mette in funzione o spegne in modo automatico un impianto di riscaldamento.

Fig.1 Termostato con sonda termica a BJT.

 Il circuito consente un controllo automatico discontinuo della temperatura di un ambiente.

La temperatura di commutazione impostata tra 15C e 27C agendo sul potenziometro R9.

All'aumentare della temperatura la VBE del BJT diminuisce di 2mV/K con legge lineare.

Il primo operazionale elimina una parte di offset della VBE  ed inserisce un guadagno di tensione pari a:

 1+R5/R4 = 48 (quasi uguale a 50).

 La tensione VU1, pertanto, diminuisce di 100mV per un aumento di 1C di temperatura.

Dal grafico di fig.2 si vede che con i valori dei componenti inseriti si ha:

 VU1 = 8V    per   t=0C         e            VU1 = 3V circa  per   t = 50C.

 Il secondo operazionale lavora da comparatore non invertente. Il potenziometro R9=100K consente di stabilire il potenziale al pin 2 al valore 5.5V circa se il contatto centrale posto in basso (K=0), e 6.5V circa se il contatto centrale posto in alto (K=1). In tal caso se K=0 l'uscita VU2 va dal livello alto a zero quando VU1, diminuendo, raggiunge il valore 6.5V (a 15C)  e se K=0 l'uscita VU2 va dal livello alto a zero quando VU1, diminuendo, raggiunge il valore 5.5V (a 27C).

L'uscita VU2 del comparatore comanda il sistema di riscaldamento: quest'ultimo acceso se VU2=livello alto, spento  se VU2=livello basso.

 Osservazioni: entrambi gli operazionali funzionano a singola alimentazione. Si esegue un'analisi parametrica sulla grandezza K del potenziometro R9. La VBE del transistor scende da 660mV a 560mV circa se la temperatura sale da 0C a 50C.

Per l'impostazione della simulazione: Analysis/Setup/DC sweep/Temperature/Linear/da 0 a 50 con incremento di 0.1.

 

Fig.2 Tensioni di uscita del primo e secondo amplificatore operazionale in funzione della temperatura per tre diversi valori del potenziometro R9.

 Misurare con precisione con i cursori di Probe le temperature, le VBE, le tensioni VU1 per K=0, K=0.5, K=1.

K

T (C)

VBE (Volt) VU1 (Volt)
0      
0.5      
1