Circuit termostat bazat pe termistor

Termostatul este format prin însumarea a doi termeni greci thermo și statos, thermos înseamnă căldură și statos înseamnă staționar, în picioare sau fix. Termostatul este utilizat pentru a controla dispozitivele sau aparatele de uz casnic în funcție de temperatură, cum ar fi pornirea / oprirea aparatului de aer condiționat, încălzitoarele de cameră etc., fier electric, cuptoare, uscătoare de păr și multe altele. Termostatele inteligente și programabile sunt disponibile și astăzi pe piață.

Tipuri de termostat:

Pentru a detecta temperatura, termostatele diferite utilizează senzori sau dispozitive diferite și, în funcție de acestea, pot fi clasificate în principal în două tipuri

1. Termostat mecanic
2. Termostat electric / electronic

Termostat mecanic -

Termostatul bimetal se încadrează sub termostat mecanic. În general, acestea au carcasă și buton, așa cum se arată în imaginea de mai jos. Are un contact fix și un ficat mobil care este compus din două metale diferite având coeficienți diferiți de expansiune liniară. Capătul manetei mobile se conectează la contactul fix când scade temperatura și se deconectează când temperatura camerei este ridicată. Acesta este modul în care poate porni și opri dispozitivele în funcție de temperatură.

Câteva exemple în care se utilizează termostate bimetalice - fier, frigider, aer condiționat.

Termostat electric -

Cei mai comuni senzori de temperatură electronici sunt termocuplurile și termistoarele utilizate în termostat. Atât proprietățile electrice ale termistorului, cât și cele ale termocuplului se schimbă atunci când sunt expuse la variații de temperatură.

Termocuplul este un dispozitiv care folosește cel puțin două benzi metalice diferite care sunt unite la un capăt pentru a forma două joncțiuni; joncțiune fierbinte și joncțiune rece. Joncțiunea fierbinte este o joncțiune de măsurare; obiectul a cărui temperatură trebuie măsurată este plasat la joncțiunea fierbinte, în timp ce joncțiunea rece (a cărei temperatură este cunoscută) este joncțiunea de referință. Datorită acestei diferențe de temperatură se generează o diferență de tensiune cunoscută sub numele de tensiune termoelectrică care este utilizată pentru a măsura temperatura. Termocuplul este utilizat în cazane, cuptoare etc.

Celălalt tip de senzor electric utilizat în termostat este termistorul pe care îl vom studia în detaliu, cu un exemplu.

Ce este un termistor?

După cum sugerează și numele, un termistor este o combinație de două cuvinte, termic și rezistor. Este o componentă rezistivă a cărei rezistență variază în funcție de schimbarea temperaturii.

Termistorii sunt extrem de fiabili și au o gamă largă de scări pentru a detecta cu precizie variațiile minore de temperatură. Sunt ieftine și utile ca senzor de temperatură. Termistorul este utilizat în termostat digital.

Tipuri de termistor

În funcție de variația rezistenței sale față de temperatura din jur, există două tipuri de termistori. Acestea sunt explicate în detaliu mai jos: -

1. PTC - Coeficient de temperatură pozitivă.

Rezistența sa este direct proporțională cu temperatura, adică rezistența sa scade odată cu scăderea temperaturii și invers.

2. NTC - Coeficient de temperatură negativ.

Rezistența sa este indirect proporțională cu temperatura, adică rezistența sa scade odată cu creșterea temperaturii și invers.

Folosim termistor NTC în aplicația noastră. 103 indică rezistența termistorului la temperatura normală înseamnă 10k Ohm.

Aplicarea termistorului NTC:

Pentru a putea controla orice dispozitiv pe baza variației de temperatură este o idee foarte convenabilă și interesantă. O astfel de aplicație populară este Alarma de incendiu, unde termistorul detectează căldura și declanșează alarma.

Termistoarele NTC sunt cele mai utilizate pe scară largă în diverse aplicații, dar acolo unde este necesară o rezistență scăzută la punctul de pornire, se folosesc termistor PTC.

Rezistența termistorului la temperatura camerei este specificată de producător în fișa tehnică împreună cu setul diferit de valori ale rezistențelor la temperatură diferită, astfel se poate alege termistorul potrivit pentru o aplicație adecvată.

Iată câteva circuite construite folosind termistor:

• Alarmă de incendiu folosind termistor
• Ventilator DC controlat de temperatură folosind termistor
• Interfațarea termistorului cu Arduino pentru măsurarea și afișarea temperaturii pe LCD
• Aparate electrocasnice cu temperatură controlată

Componenta necesară:

1. Termistor NTC 103 (10k Ω).
2. BJT BC 547.
3. Potențiometru de 5k Ω (POT).
4. Rezistor 1kΩ.
5. LED.
6. Alimentare - 6V DC.
7. Plăci de pâine și fire de conectare.

Diagrama circuitului circuitului termistorului:

Funcționarea circuitului termostatului:

Circuitul compromite un circuit divizor de tensiune și circuitul de comutare „ON and OFF” de ieșire. Circuitul divizor de tensiune este format din termistor și un rezistor variabil.

Ieșirea circuitului divizor de tensiune este conectată la baza tranzistorului NPN printr-un rezistor de 1 k. Circuitul divizor de tensiune face posibilă sesizarea variației de tensiune cauzată de variația rezistenței termistorului. Prin utilizarea unui POT în divizorul de tensiune, putem ajusta sensibilitatea termistorului. De asemenea, puteți utiliza un rezistor fix în locul rezistorului variabil pentru un punct de declanșare fix, înseamnă că LED-ul va fi aprins, numai dacă temperatura depășește o anumită valoare și nu puteți regla temperatura punctului de declanșare. Deci, utilizați mai bine un POT și variați sensibilitatea doar rotind butonul.

Se poate selecta setul de rezistențe după formula de mai jos-

Vo = × V _IN

În circuitul nostru, am înlocuit R2 cu POT și R1 cu LDR, astfel încât tensiunea de ieșire se modifică cu rezistența termistorului. Și rezistența termistorului se schimbă odată cu temperatura exterioară, astfel încât tensiunea de ieșire se va schimba pe măsură ce schimbăm temperatura din jurul termistorului. Tranzistorul se va porni la 0,7 V sau peste care este tensiunea VBE.

O modalitate mai simplă, de a selecta și cunoaște R2 adecvat pentru termistor NTC de 10 k, este să simulezi circuitul din Proteus și să obții o valoare apropiată de R2. De asemenea, prin înlocuirea termistorului cu un rezistor variabil, putem studia efectul echivalent al acestuia în circuit conform diagramelor de circuit de mai jos:

A doua parte a circuitului este secțiunea tranzistorului unde tranzistorul acționează ca un comutator pentru LED-ul D1. Deoarece un tranzistor este un dispozitiv controlat de curent, un rezistor R1 este conectat la terminalul său de intrare pentru a limita supratensiunea de curent.

Referindu-ne la circuitul de simulare de mai sus, de îndată ce temperatura crește în apropierea termistorului, rezistența sa electrică scade, rezultând creșterea tensiunii în RV1. Deci, tensiunea la baza tranzistorului (V _BE) crește și ea, de îndată ce V _BE ≥0,7 V tranzistorul începe să conducă și LED-ul va fi aprins.

Vă rugăm să rețineți că putem înlocui acest LED cu un semnal sonor sau bec etc. în circuitul de mai sus cu adăugarea minimă a mai multor componente. De asemenea, verificați videoclipul demonstrativ de mai jos.