Circuito para controle de temperatura com PWM

[estevamfreitas]

Olá, depois de muita pesquisa fiz o circuito anexo, para controlar um motor DC de ar condicionado automotivo, conforme varia a temperatura. Não tenho como saber se funciona ou não, não tenho os materiais para teste em casa, antes de comprar os componentes e montar gostaria da opinião de vocês sobre o projeto.

 

Obrigado.

 

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[William_R]

Tudo indica que não funcionará, pois o LM339 é operacional do tipo

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Portanto, costuma se utilizar de resistores de Pull-up em suas saidas !

 

 

Não vejo como o oscilador PWM irá funcionar pois no seu circuito não entra uma tensão dc proporcional (Vi controle) na entrada do oscilador como pode ser visto no exemplo na figura abaixo:

 

 

Reveja seu circuito pois não está fazendo sentido principalmente a etapa dos dois ultimos Op-Amp

 

Tente descrever em cada Op-Amp o sinal que entra e o que sai alem de indicar de onde vem a informação e para onde ela vai !

 

[estevamfreitas]

OK, modifiquei para utilizar o Lm 248:

 

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[William_R]

LM148/248/348 foi feito para operar em fonte simetrica no seu caso como a fonte é singela acho melhor talvez um LM324 !  Qual sua opinião ?

 

O diodo Z1(18V) com uma alimentação de 13,8V na entrada perde sua função no circuito.  Lembrando que a tensão maxima recomendável para um operacional no geral  é de 15V.

 

Com uma alimentação de 13,8V de entrada recomendo recalcular o circuito para se estabilizar por exemplo em 12V já que apos o diodo 1N4004 você terá aprox. 13,1V

[estevamfreitas]

Os circuitos que pesquisei usavam positivo e terra, também fiquei com esta dúvida.

 

A finalidade do diodo zener na alimentação do circuito integrado é evitar que os transientes gerados pela comutação do motor possam realimentar o circuito, afetando o funcionamento do oscilador e até mesmo colocando em risco a integridade do circuito integrado.

O circuito pode funcionar com tensões de entrada de 6 a 25 V.

O diodo Z1 pode ser de 18 V para tensões de entrada até 15 V, e de 28 V a 30 V para tensões de entrada maiores.

Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho pelo menos uns 50% maiores que as tensões usadas na alimentação do módulo.

NTC Thermistor, 100k @25degC

Ajustando a tensão de referência por P1, para que na temperatura limiar do disparo, a tensão na outra entrada seja da mesma ordem, conforme o NTC usado. A resistência do NTC deve ser da mesma ordem que a metade de P1 na temperatura de disparo.

O segundo Amp-Op é somente um amplificador, dando mais sensibilidade, sendo ajustado pelo trimpot de realimentação e pelo outro NTC de ligação com o primeiro estágio.

O terceiro Amp-Op é um gerador de onda triangular, sendo que o quarto Op-Amp compara este sinal com o sinal de referência dependente da temperatura, enviado pelo Amp-Op 2.

 

O capacitor (68nF) dá uma frequencia PWM em torno de 100Hz; com  100nF em torno de 70Hz.

O Fet de saída tem que aguentar uns 20 A, necessário um pequeno radiador de calor.

 

 

O circuito é a junção de uns três que vi na net, tentei ver um que utilizasse o sensor LM35 que  apresenta uma saída de tensão linear relativa à temperatura em que ele se encontrar no momento em que for alimentado por uma tensão de 4-20Vdc e GND, tendo em sua saída um sinal de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura, portanto 180mV em 18 graus certo, ou seja se fizermos um comparador de tensão cuja a referencia mínima seja de 180mV o mesmo vai acionar o PWM em velocidade mínima quando o LM35 fornecer essa tensão...certo?

 

 

 

[William_R]

Observando melhor o seu circuito, vi que o divisor de tensão formado pelos dois resistores de 10K nos pinos 3 e 5 do opamp permite o uso de uma fonte singela com o integrado LM148/248/348.

 

Um circuito que usa o LM35 com uma saida linear e o da figura abaixo e o resistor R3/R3' ajustam o ganho do opamp.  Se R3 + R3' for igual a 10K o ganho será unitario.

 

 

Outras compensações que podem ser feitas diretamente no LM35 que aparecem na NET conforme figura abaixo:

 

[estevamfreitas]

A idéia do segundo NTC seria aumentar a resposta em variaçao da temperatura, não sei se é necessário...

[William_R]

O primeiro opamp ao meu ver está trabalhando como

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e a sua saida em principio é digital como pode ser visto na figura abaixo:

 

 

É essa a proposta do seu projeto ?

 

Creio tambem que o segundo NTC não deve influenciar muito no funcionamento.

[estevamfreitas]

Não. A ideia é que se tenha uma tensão proporcional à temperatura medida pelo NTC.

[estevamfreitas]

Olá, obrigado pela contribuição, alterei como vc sugeriu.

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Logo de cara, gostaria de opinião, ele funciona?

 

Minha dúvida principal é em relação ao mosfet, todos os circuitos que vi ligavam o positivo no motor - motor no drain - mosfet ao terra. Nos carros a lataria é aterrada, e a maioria dos circuitos usam o mosfet canal n, que trabalha comutando justamente o terra. Desta jeito é muito provável que o motor do ventilador faça um terra em sua carcaça, fazendo com que o sinal pwm do mosfet seja anulado.

Pensando nisto eu mudei a ligação do mosfet, fazendo como abaixo, simplesmente movendo o motor para depois do transistor, assim continuando a utilizar um canal N.

Depois vi dois circuitos de exemplo da utilização de mosfets um canal N e outro P, sendo que a ligação seria diferente da que eu fiz, eles utilizaram um canal P para colocar o motor após o mosfet e inverteram o drain com o source (mais abaixo neste texto).

OK, seria viável fazer isto, só que neste caso os transistores trabalham diferente, com um canal N o transistor conduz com a saída do integrado em alta e com o canal P a condução seria com a saída do integrado em baixa, invertendo o "duty cicle" do pwm...ou seja, com o mesmo circuito, invertendo o mosfet para canal P, inverte-se o sinal pwm, onde tinhamos 100 % de dc teremos 0%....

Isto acaba com meu projeto, pois ele trabalha diminuindo o duty cicle conforme a temperatura diminui, invertendo a saída ele irá fazer o contrário, aumentando o duty cicle conforme a temperatura diminui.

 

Pergunto: meu circuito abaixo funcionaria com o canal n e moto no source?

 

Pergunto: Preciso usar um diodo junto com o motor para proteger o mosfet?

 

Pergunto: Preciso usar um capacitor junto com o motor, para diminuir possíveis ruídos? De quanto seria

Outra coisa, se puder me ajudar, quero que o circuito fique desligado por uns 3 segundos, antes de começar a trabalhar. Quando o carro der partida e o ar estiver ligado, se começar a funcionar imediatamente, faz pesar o motor, as vezes até faz o carro morrer. Seria bom este atraso para aguardar o motor estabilizar a marcha-lenta. Não tenho idéia de como fazer isto de forma simples, talvez usando a segunda porta do 248 que ficou sobrando, alguma sugestão?

 

Finalizando, penso em fazer um controle da frequência do PWM, para evitar ruídos no motor do ventilador, pensei em um  trimpot em série com o C1, funciona? Qual o valor?

 

Obrigado.

 

Estevam

 

 

Descrição:

Na entrada temos a proteção do fusível e do diodo 1N4007, evitando-se queima em caso de inversão de fase na instalação e cortando transientes de tensão negativos. Em seguida encontra-se um diodo zener, garantindo que a tensão fique em 12 volts, desde que a bateria do carro esteja com boa carga, dando estabilidade ao circuito.

O TVS1 corta transientes de tensão positivos, gerados por outros sistemas do veículo.

O sensor LM35 apresenta uma saída de tensão linear relativa à temperatura, tendo um sinal de 10mV para cada Grau Celsius.

Este sinal não é suficiente para o funcionamento do projeto, sendo que o mesmo é amplificado pleo amplificador operacional na porta 4 do CI LM248, em configuração não-inversor, com ganho de 21 até 31 variável em função do TRIMPOT de 10K + R9. Nesta faixa estima-se que se consiga monitorar algo em torno de 15 à 30 º C de temperatura no interior do veículo.

 

A porta 1 do LM248 é utilizada para gerar uma  onda dente de serra (curva B amarela), através da carga e descarga do capacitor C1, em função do divisor de tensão formado por R1-R5.

A porta 2 do LM248 compara o sinal dente de serra com a tensão de referencia de temperatura ambiente (curva A azul). Quando o sinal de onda sobe acima da referência a saída é desligada, sendo re-ligada quando a onda está abaixo do sinal de referência, gerando um sinal do tipo PWM - Pulse Width Modulation (curca C verde) que é enviado para o terminal “gate” do MOSFET de saída, limitado por R7 (I=10mA), para proteção da saída do integrado.

O potenciômetro entre a porta de saída 4 e o comparador final deve ficar acessível ao motorista, para regulagem da temperatura-alvo do sistema.

O capacitor C1 (68nF) dá uma frequência PWM em torno de 100Hz, sendo que quanto menor seu valor maior a frequência de oscilação, pode-se utilizar um trimmer para regulagem, visando encontrar uma frequência de trabalho em que o ventilador não apresente ruído.

O divisor de tensão formado por R6 e seu TRIMPOT, varia a amplitude da onda para comparação, devendo ser ajustado para pequenas rotações quando em baixa temperatura ambiente, garantindo funcionamento suave do ventilador. Serve também para calibração em função de diferentes tipos de ventilador ou posicionamento do sensor LM35.

A ponte formada pelo diodo D2 e seu trimpot permite o ajuste da rotação mínima do ventilador, de maneira que mesmo que esteja o ambiente muito frio o ventilador não pare e cause problemas de congelamento no evaporador. Quando a tensão de referência da temperatura ambiente está muito baixa, o diodo conduz e estabelece a rotação mínima, através da regulagem do trimpot.

O diodo zener Z2 regula a tensão máxima de referência na porta do amplificador operacional, de maneira que se o carro estiver muito quente (fechado parado em baixo do sol, por exemplo), a tensão de referência não seja maior do que 11 volts, o que poderia queimar o integrado. Nesta condição o ventilador deve funcionar em máxima rotação.

O capacitor C5, com 47uF, faz com que o ventilador funcione com a rotação máxima nos 3 primeiros segundos após ser iniciado o circuito, aproximadamente.

 

 

"PWM Motor/Light Controller

The diagrams are for 12V operation only and there are high side (common ground) and low side (common +12V) versions. The low side version of the circuit uses an N Channel FET, the high side version of the circuit uses a P Channel FET. N Channel devices handle more current and cost less than P Channel devices. The high side version of the circuit is useful when one side of the load has to be grounded.

Note that the pwm control has an opposite effect on these two circuits, the low side version is on with a high pin 7 output voltage and the high side version is on with a low output. "

 

[William_R]

Veja se o link abaixo esclarece suas duvida do controle do MOSFET de saida:

 

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Como na pratica existem muitas variaveis, sugiro que o amigo monte inicialmente em um Proto-Board para finalizar ou até mesmo ver se o circuito proposto vai funcionar.

 

Caso tenha dificuldade em montar em Proto-Board, existem vários Software de simulação que vão dar as respostas as suas perguntas.  Ex.: Multisim, EDWinXP, PSpice/OrCAD, Proteus, etc...

[douglas.rapp]

Um bom conselho... use um microcontrolador... é melhor, o circuito fica mais simples e ainda pode ser modificado facilmente com a reprogramcao do mesmo...

[acss]

monte o seu pwm com555