Comutator automat cu temperatură controlată

Anterior, am construit un circuit LED cu temperatură controlată, în care două LED-uri străluceau în funcție de temperatură. Acum îmbunătățim acest circuit folosind un releu și acum vom controla aparatele de curent alternativ în funcție de temperatură. Acest circuit va servi ca întrerupător automat de lumină care se va declanșa dacă temperatura depășește un anumit nivel (50 de grade în acest circuit). Aici folosim LM35 ca senzor de temperatură. Această temperatură prag de 50 de grade poate fi modificată prin ajustarea rezistenței variabile din circuit, în funcție de cerință.

Am folosit un bec LED simplu în acest circuit de comutare a temperaturii pentru demonstrație, înseamnă că dacă temperatura depășește 50 de grade Celsius, becul se va aprinde automat și dacă temperatura va scădea sub 50 de grade, becul va fi oprit automat. Aici puteți înlocui becul cu orice aparat de uz casnic de curent alternativ, de exemplu, dacă îl înlocuiți cu ventilator, acesta va servi drept circuit de ventilator controlat de temperatură. Poate funcționa și ca alarmă de incendiu dacă setați temperatura pragului foarte ridicată, cum ar fi 100 de grade Celsius și conectați o alarmă în locul becului sau o puteți configura pentru a porni automat aparatul de aer condiționat dincolo de o anumită temperatură, utilizând un releu de rating adecvat.

Componente necesare:

• Baterie de 9v
• IC 7805
• Senzor de temperatură LM35
• Op-amp LM358
• Rezistor 10k ohm
• Rezistor 1k ohm
• Rezistor variabil 10k
• LED (opțional)
• Tranzistor NPN BC547
• Dioda 1N4007
• Releu 6v
• Bec sau orice alt aparat de curent alternativ

Senzor de temperatură LM35:

LM35 este un dispozitiv cu tranzistor cu trei pini. Are VCC, GND și OUTPUT. Acest senzor asigură tensiune variabilă la ieșire în funcție de temperatură. LM35 oferă ieșire în grade Celsius și poate detecta temperatura de până la 150 grade Celsius. LM35 este un senzor de temperatură foarte popular și ieftin, utilizat în general ca termometru digital sau pentru a măsura temperatura.

Pentru fiecare creștere a temperaturii de +1 centigradi, va exista o tensiune cu + 10mV mai mare la pinul de ieșire. Deci, dacă temperatura este de 0◦ C, ieșirea senzorului va fi de 0V, dacă temperatura este de 10◦ C, ieșirea senzorului va fi de + 100mV, dacă temperatura este de 25◦ C, ieșirea senzorului va fi de + 250mV.

Configurarea tensiunii de referință pentru amplificatorul opțional LM358:

Aici am folosit Op-amp LM358 pentru a compara tensiunea de ieșire a LM35 cu tensiunea de referință. După cum am menționat, am setat circuitul pentru tensiunea de prag de 50 de grade, deci pentru a declanșa op-amp la 50 de grade, trebuie să setăm tensiunea de referință la 0,5 volți, deoarece la temperatura de 50 de grade, tensiunea de ieșire LM35 va fi de 0,5 volți sau 500 mV. Tensiunea de referință este tensiunea la pinul 2 al LM358.

Acum, pentru a seta tensiunea de referință, am creat un circuit divizor de tensiune utilizând rezistorul R1 și rezistorul variabil RV1 de 10k. Utilizând formulele de mai sus puteți seta tensiunea de referință în consecință și puteți modifica temperatura pragului. Pentru a seta temperatura de 50 grade Celsius ca valoare de declanșare, puteți seta potențiometrul aproximativ la 8k: 2k, cum ar fi:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(aici R2 este a doua parte a potențiometrului: 2k ohm și R1 este R1 + prima parte a potențiometrului: 10k + 8k)

Vout = (2/18 + 2) * 5 = 0,5v

Op-amp LM358:

Amplificatoarele operaționale sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de Comparatoare de tensiune. Când tensiunea la intrarea fără inversare (+) este mai mare decât tensiunea la intrarea inversantă (-), atunci ieșirea comparatorului este ridicată. Și dacă tensiunea intrării inversoare (-) este mai mare decât capătul neinversibil (+), atunci ieșirea este scăzută. Aflați mai multe despre funcționarea op-amp aici.

LM358 este un amplificator operațional dual cu zgomot redus care are în interior doi comparatori de tensiune independenți. Acesta este un amplificator operațional de uz general care poate fi configurat în multe moduri, cum ar fi comparatorul, vara, integratorul, amplificatorul, diferențiatorul, modul inversare, modul fără inversare etc.

Diagrama circuitului:

Explicație de lucru:

Funcționarea acestui circuit de electrocasnice cu temperatură controlată este simplă. Bateria de uz general de 9v este utilizată pentru a alimenta întregul circuit și IC7805 este utilizată pentru a furniza alimentarea reglementată de 5v a circuitului. Când temperatura este sub 50 de grade, ieșirea LM358 rămâne scăzută, iar tranzistorul Q1 și releul rămân, de asemenea, în starea OFF, astfel becul este oprit. Puteți seta această temperatură prag în mod corespunzător prin rotirea POT.

Acum, când temperatura mediului înconjurător depășește 50 de grade Celsius, tensiunea de ieșire a LM35 la pinul 2 depășește, de asemenea, mai mult de 0,5 volți sau 500 mV. Ieșirea LM35 este conectată la pinul 3 al amplificatorului opțional LM358. Și pe măsură ce am setat tensiunea de referință (tensiunea la pinul 2 al LM358) la 0,5 volți, așa acum tensiunea la pinul 3 (intrare fără inversare) devine mai mare decât tensiunea la pinul 2 (intrare inversă) și ieșirea opampului LM358 (PIN 1) devine MARE. Ieșirea LM358 este conectată la baza tranzistorului NPN Q1, deci Q1 devine și ON, ceea ce declanșează releul și becul se aprinde. Releul are o bobină mică în interior, care obține energii prin curent mic și declanșează dispozitivul AC conectat la acesta, am explicat funcționarea acestuia mai jos. Deci, astfel circuitul detectează limita de temperatură și pornește automat aparatele.

În videoclipul demonstrativ, am folosit lipitorul pentru a încălzi senzorul de temperatură LM35 din apropiere, verificați videoclipul la final. De asemenea, aici lucrăm cu rețele de curent alternativ directe de 220v, deci trebuie să aveți grijă extremă, altfel este posibil să aveți vătămări grave.

Funcționarea releului:

Releul este un comutator electromagnetic, care permite curgerea unui curent mult mai mare atunci când i se aplică un curent mic, ca și cum am folosi tranzistorul ca întrerupător. Releul este utilizat în general pentru a controla dispozitivele de curent alternativ (AC), utilizând un curent continuu mult mai mic.

Releul are o bobină în interior și atunci când nu există tensiune aplicată bobinei, COM (comun) este conectat la NC (contact normal închis). Și când există o anumită tensiune aplicată bobinei, câmpul electromagnetic produs. Care atrag armătura (pârghia conectată la arc) și COM și NO (contact normal deschis) se conectează, ceea ce permite curgerea unui curent mai mare. Releele sunt disponibile în mai multe calificări, aici am folosit un releu de tensiune de funcționare de 6V, care permite curentului de 7A-250VAC.

Releul este configurat folosind un mic circuit Driver care constă dintr-un tranzistor, diodă și un rezistor. Tranzistorul este utilizat pentru a amplifica curentul astfel încât curentul complet (de la sursa de curent continuu - baterie de 9v) să poată circula prin bobină pentru a-l alimenta complet. Rezistorul este utilizat pentru a asigura polarizarea tranzistorului. Iar dioda este utilizată pentru a preveni fluxul invers de curent, atunci când tranzistorul este oprit. Fiecare bobină inductivă produce EMF egală și opusă atunci când este oprită brusc, acest lucru poate provoca deteriorarea permanentă a componentelor, astfel încât dioda trebuie utilizată pentru a preveni curentul invers. Un modul de releu este ușor disponibil pe piață cu tot circuitul său de driver pe placă sau îl puteți crea utilizând componentele de mai sus. Aici am folosit modulul de releu 6V. Puteți afla mai multe despre ștafetă aici.