Termostato Elettronico

[stefano830_1]

ho iniziato una discussione alla sezione lavatrici, qui c'è il link http://elettrodomestici.plcforum.it/index.php?/topic/10816-lavatrice-bosch-wfo1662-ricostruzione-termostato/page__pid__68201__st__20#entry68201

volevo chiedervi dei consigli, ho fatto il circuito su breadboard ieri sera ma ho alcuni problemi con il comparatore, qualcuno sarebbe così gentile da darmi un'occhio per vedere di non aver commesso errori grossolani? il circuito per come è previsto che funzioni ha una sonda lm35 dove il suo segnale in uscita viene amplificato di 10 volte dal primo operazionale LM358, a 20 gradi quindi ho 2V, il secondo operazionale fa da comparatore di tensione, tra la tensione di riferimento, impostata con un commutatore rotativo a 6 posizioni, e la tensione in uscita dall'LM358, quando la tensione impostata è uguale a quella del sensore il relè deve staccare e riattacare quando quest'ultima si abbassa... la parte con il commutatore l'ho disegnata sbagliata perchè mi sono dimenticato una resistenza tra i +12V e la prima soglia... chiedo consigli o anche degli aiuti se fosse possibile migliorare qualche cosa, ciao a tutti da Stefano e grazie

[Livio Orsini]

Dovresti pubblicare lo schema del tuo circuito, io non sono riuscito a trovarlo.

Se non ricordo male la costante dello LM35 è pari a 10 mv/1^oC, con precisione di 0.5^oC. Il tuo termostato lavora tra 0 e 100^oC, quindi avrai un'uscita, se hai dimensionato correttamente il circuito dello LM35, compresa tra 0 e 1000 mV.

La circuitazione che descrivi è corretta ed è...il minimo sindacale.

Vediamo se, analizzando il circuito, è possibile migliorare qualche cosa, però è necessarioa vere lo schema.

[stefano830_1]

l'immagine l'avevo messa nella prima pagina del post del link, la reinvio anche qui come richiesto, grazie Livio

[Livio Orsini]

Un paio di semplici migliorie le puoi fare.

La prima, consiste nel mettere in parallelo alla resistenza da 3k3, in base al transistors, un condensatore di speed up da 10 nF. Anche un resistore da 5k6 tra base e massa del transistore renderebbe più sicure le commutazioni.

La seconda necessita di un minimo di messa a punto.

Il resistore da 1 M in controreazioen sul comparatore li s'incrementa a 4M7. poi si aggiunge un poco di reazione positiva tramite un ressitore da 1 M tra uscita e ingresso non invertente. In questo modo il comparatore lavora con isteresi ed eviti continue commutazioni quando la temperatura è in prossimità della soglia.

[stefano830_1]

grazie mille Livio, l'ho provato e va bene, mi sono accorto però che lavora in modo rovescio, praticamente ho bisogno che il relè, quando la tensione dell'ingresso invertente è bassa, e quella del non invertente alta deve commutare e staccare il carico, pensavo a questa modifica in modo da usare il contatto na del relè per comandare la resistenza, infatti con la temperatura rilevata fredda il relè deve chiudersi, quando invece diventa calda deve interrompere l'alimentazione della resistenza, ho pensato di fare così perchè se nel caso ci fossero problemi al circuito il termostato non attaccherebbe e l'acqua resterebbe fredda, viceversa se uso il contatto nc in caso di problemi se non si aprisse sarebbero guai seri...

adesso invece lavora al contrario, come posso fare? inverto gli ingressi dell'operazionale? oppure uso un transistor pnp? se quest'ultima soluzione è valida mi consiglieresti i valori da usare come resistenze per la polarizzazione?

grazie mille da Stefano

[Livio Orsini]

Usare un PNP è anche meglio per la sicurezza:in caso di guasto a massa del collegamento al relè con un PNP non succede nulla.

Per usare un PNP è sufficiente che giri il circuito attuale del transistor. Emitter al +12, resistore tra base e +12, bobina del relè tra collettore e zero.

[stefano830_1]

ottimo e grazie mille Livio, a dire la verità ci avevo provato ieri sera con un pnp ma devo aver sbagliato qualche collegamento per la stanchezza, non staccava mai... stasera controllo meglio, intanto ho corretto lo schema dopo i tuoi suggerimenti, manca solo la parte inerente al transistor pnp, può andare così? come sempre grazie

Modificato: 18 gennaio 2013 da stefano830_1

[Livio Orsini]

Si è così. Se vuoi puoi anche variare l'isteresi cambiando il valore del resistore da 1 M in reazione positiva. Se il relè è sempre in conduzione o hai invertito i collegamenti del transistor oppure hai sbaglaito il pilotaggio. Verifica che l'uscita del comparatore vada alta, all'incirca almeno ad una decina di volt. Puoi anche diminuire il valore del resistore e mettere in serie uno zener da 4.7 V o 5.6 V, così da creare un'ulteriore soglia.

Modificato: 18 gennaio 2013 da Livio Orsini

[stefano830_1]

ti ringrazio, un'altra cosa, se volessi fare un'ulteriore sicurezza potrei mettere un transistor npn che comanda un pnp, in questo modo ho la certezza che se anche se si brucia l'integrato il relè in ogni caso non attacca... praticamente l'uscita del 358 comanda la base di un npn come nello schema, poi al posto del relè dello schema ci metto una resistenza da 10K e tra la resistenza e il transistor ci metto la base del pnp, in questo modo la resistenza mi tiene alto il pnp che non conduce, quando piloto l'npn si crea una caduta di tensione che innesca il pnp e il relè conduce, mando uno schema per capire meglio... potrebbe meglio o non cambia nulla?

Modificato: 18 gennaio 2013 da stefano830_1

[Livio Orsini]

1. Il comparatore potrebbe andare in corto verso il + 12 (uscita sempre alta) e saresti sempre nella condizione di relè eccitato. Sprechi un transistore senza migliorare l'affidabilità, anzi la peggiori perchè aggiungi un componente.
   
2. Mettere sempre un resistore tra base e massa per diminuire l'impedenza d'ingresso del circuito a transistori; aumenta la sicurezza di transistor bloccato (stato di off)
   
3. Nel circuito che riporti è necessaria una resitenza in serie al collettore del primo transistore (NPN) per limitare la corrente di base del PNP.
   
4. Sempre meglio mettere anche un condensatore di speed up in parallelo al rsitore di base; si aumenta la velocità e la sicurezza di commutazione.
   
5. L'unica vera sicurezza contro le sovratemperature è mettere un termostato di massima; un clixon tarato a 90^oC sulla vasca. In caso di non fulzionamento del termostato per guasto interviene il clixon taglaindo l'alimentazione al resistore di riscaldo, si evita così di mandare in ebollizione l'acqua della vasca.
   

Modificato: 18 gennaio 2013 da Livio Orsini

[stefano830_1]

capito tutto benissimo, allora tengo il circuito che ho postato con le tue modifiche e cambio solo il transistor mettendo il pnp, per il clixon ci penserò magari, il circuito non alimenta direttamente la resistenza ma solo un lato di questa perchè a monte del termostato ci sarà un fotoaccoppiatore pilotato dal led di lavaggio che comanda un relè la cui uscita entra nel relè del termostato, l'altro lato della resistenza è pilotato dal pressostato della vasca, ti posto un'altro schema per vedere se almeno questo può andare, è il pilotaggio del relè tramite fotoaccoppiatore, grazie mille Livio, sei molto gentile

[Livio Orsini]

Si questo circuito funziona, ovviamente se l'opto è pilotato a sufficienza.

[stefano830_1]

evviva, almeno uno giusto l'ho fatto grazie mille per l'aiuto prezioso, questo fine settimana vedo di combinare qualcosa e provo tutto su breadboard, se tutto va bene passo poi a montare il circuito definitivo su basetta, ovviamente poi tutto sarà documentato per essere postato sul forum Modificato: 18 gennaio 2013 da stefano830_1

[Livio Orsini]

ottimo!

[stefano830_1]

ciao Livio, passo con gli aggiornamenti, ho sostituito il transistor con un pnp bc328 con le modifiche che mi hai detto di fare ma il relè vibra sia quando deve attaccare che staccare, allora ho fatto alcune modifiche che riporto dallo schema, così come è adesso attacca e stacca in modo netto e senza incertezze, saresti così gentile da darci un'occhiata? ho invertito gli ingressi dell'operazionale e messo una resistenza di pull up per il transistor, così facendo a riposo l'uscita è bassa e il relè attacato, quando cambia stato e va alta il relè stacca, ho rivisto anche i valori delle resistenze di polarizzazione, inoltre il condensatore di speed up e la R di controreazione sull'altro ingresso ho dovuto toglierli sennò vibrava ugualmente il relè, il tutto è stato provato su breadboard e alimentazione proveniente dall'alimentatore professionale per tutta la notte... come ti sembra? grazie mille da Stefano

Modificato: 19 gennaio 2013 da stefano830_1

[Livio Orsini]

Se ho un attimo di tempo oggi, visto che son 2 giorni che nevica, provo a fare una simulazione.

Pogliendo la resistenza di reazione hai aumentato l'amplificazione del comparatore. Però per queste applicazioni sarebbe meglio usare uncomponente specifico, come il vecchio ma sempre valido LM311.

Girando gli ingressi però sei tornato ad avere il funzionamento invertito. Cosa fai rimetti il transistore NPN?

Le vibrazioni in commutazione dipendono dal fatto che la transizione non è "secca", aumentando l'amplificazione hai un cambio di stato più veloce. Ti avevo consigliato uno zener in serie al comando di base proprio per quesrto motivo.

[Livio Orsini]

Questo èil link allo schema che ho simulato. Il generatore che trovi nello schema corrisponde alla tensione che fornisce il sensore di temperatura amplificato.

[stefano830_1]

grazie mille Livio, adesso passo a montarlo su breadboard e provo il comportamento, si per l'integrato che fa da comparatore ci avevo pensato all'lm311 solo non ne ho nemmeno uno nei cassetti, domani me lo procuro, ci sentiamo tra poco con gli aggiornamenti

[stefano830_1]

ok l'ho montato ma non cambia mai stato il relè, la tensione in uscita dell'operazionale varia da +10,6 a 1,32 ma il relè non stacca mai, si vede solo il led che si abbassa di luminosità e basta, lo zener l'ho messo da 6,8V anziche 7,5 ma non credo dipenda da quello, le prove le ho fatte con un lm 258 come operazionale...

[Livio Orsini]

zener l'ho messo da 6,8V anziche 7,5 ma non credo dipenda da quello

Io il circuito l'ho solo provato al simulatore, ma in genere quello che va sul simulatore non ha problemi una volta realizzato, al massimo son necessari piccoli ritocchi di tarature.

Veramente lo zener dovrebbe essere da 4.7 V, altrimenti rischia di non riuscire a far condurre il transistor.

Però se il transistor è sempre in conduzione c'è qualche cosa che non quadra. Potrebbe trattarsi di un'auto oscillazione del comparatore.

Fai una prova togli i relè e metti una resistenza da 1 k. Poi fai le misure sul transistor.

Modificato: 20 gennaio 2013 da Livio Orsini

[stefano830_1]

ok eccomi con le misure tutte riferite verso massa e resistenza da 1K al posto del relè, ho lasciato però lo zener da 6,8V allora:

uscita dell'operazionale bassa 1,3V

C massa 12V

B massa 11,3V

E massa 12V

uscita operazionale alta 11,1V

C massa 7,4V

B massa 11,5V

E massa 12V

[Livio Orsini]

O hai collegato male il transistor o il transistor ha .....dei problemi di identità.

Con transistor PNP e uscita operazionale < 2.5 V sul collettore del transistor dovresti misurare circa 11,5 V (se sull'emettitore ci sono 12 V), sulla base 11,3 V.

Con uscita operazionale > 7 V sul collettore del transitor e sulla base dovresti misurare all'incirca la medesima tensione dell'emettitore.

E' strano perchè quel transistor satura ma non interdice. Congtrolla bene i collegamenti la piedinatura, verifica che non ci sia qualche componente che collega il collettore al +12V

[stefano830_1]

dei collegamenti sono sicuro Livio, gli ho controllati più volte e per sicurezza gli ho pure rifatti tutti, il transistor lo cambio, ne ho una montagna, a meno che non ci sia qualche contatto instabile sulla basetta

[stefano830_1]

ciao Livio, ho rivisto un pò il progetto, ho scelto di eliminare l'LM35 e usare il sensore NTC originale, ho trovato le caratteristiche della resistenza in funzione della temperatura che riporto qui:

10°C 8,5 - 10,6 kOhm

20°C 5,4 - 6,5 kOhm 5.95K fredda

30°C 3,5 - 4,3 kOhm 3.9K

40°C 2,3 - 2,9 kOhm 2.6K

50°C 1,5 - 1,9 kOhm 1.7K

60°C 1,1 - 1,3 kOhm 1.2K

66°C 0,9..1,1 kOhm

86°C 0,45 - 0,55 kOhm 0.5K

visto che il valore indicato oscilla entro un range di resistenza ho scelto la media tra i due valori, ho fatto bene? quindi così potrei togliere la parte dell'amplificatore con LM358 e connessi, il circuito si ridurrebbe così all'LM311 con l'ingresso invertente che fa capo all'NTC e ad una resistenza di limitazione per il partitore di tensione, e l'ingresso non invertente che fa capo al commutatore per le soglie di tensione, in uscita un pnp che pilota il relè e fine... che ne pensi? quello che non c'è non si può rompere quindi ne ho guadagnato in affidabilità secondo me... se serve invio uno schema, grazie per l'attenzione

[Livio Orsini]

Quelle variazioni mi sembrano eccessive.

Certamente è una soluzione più semplice, robusta ed affidabile.