Automatyczny przełącznik sterowany temperaturą

Wcześniej zbudowaliśmy obwód diod LED sterowanych temperaturą, w którym dwie diody świeciły się w zależności od temperatury. Teraz ulepszamy ten obwód za pomocą przekaźnika, a teraz zamierzamy kontrolować domowe urządzenia AC według temperatury. Ten obwód będzie służył jako automatyczny włącznik światła, który uruchomi się, jeśli temperatura przekroczy określony poziom (50 stopni w tym obwodzie). Używamy tutaj LM35 jako czujnika temperatury. Tę temperaturę progową o wartości 50 stopni można zmienić, dostosowując rezystor zmienny w obwodzie, zgodnie z wymaganiami.

W celu demonstracji zastosowaliśmy prostą żarówkę LED w tym obwodzie przełącznika z regulacją temperatury, co oznacza, że ​​jeśli temperatura przekroczy 50 stopni Celsjusza, żarówka włączy się automatycznie, a jeśli temperatura spadnie poniżej 50 stopni, żarówka zostanie automatycznie wyłączona. Tutaj możesz wymienić żarówkę na dowolne urządzenie domowe AC, na przykład jeśli zastąpisz ją wentylatorem, będzie ona służyć jako obwód wentylatora z regulacją temperatury. Może również działać jako alarm przeciwpożarowy, jeśli ustawisz bardzo wysoką temperaturę progową, na przykład 100 stopni Celsjusza i podłączysz alarm w miejsce żarówki lub możesz skonfigurować go tak, aby automatycznie włączał klimatyzator powyżej określonej temperatury za pomocą przekaźnika o odpowiedniej wartości.

Wymagane komponenty:

• Bateria 9V
• IC 7805
• Czujnik temperatury LM35
• Wzmacniacz operacyjny LM358
• Rezystor 10 kΩ
• Rezystor 1 kΩ
• Rezystor zmienny 10k
• LED (opcja)
• Tranzystor NPN BC547
• Dioda 1N4007
• Przekaźnik 6v
• Żarówka lub dowolne urządzenie AC

Czujnik temperatury LM35:

LM35 to trzy-pinowe urządzenie podobne do tranzystora. Ma VCC, GND i WYJŚCIE. Ten czujnik zapewnia zmienne napięcie na wyjściu w zależności od temperatury. LM35 zapewnia moc wyjściową w stopniach Celsjusza i może wyczuwać temperaturę do 150 stopni Celsjusza. LM35 jest bardzo popularnym i niedrogim czujnikiem temperatury powszechnie używanym jako termometr cyfrowy lub do pomiaru temperatury.

Na każdy wzrost temperatury o + 10 mV będzie rosło napięcie na pinie wyjściowym o + 10mV. Więc jeśli temperatura wynosi 0◦ Celsjusza, wyjście czujnika będzie wynosić 0V, jeśli temperatura wynosi 10◦ Celsjusza, wyjście czujnika będzie wynosić + 100mV, jeśli temperatura wynosi 25◦ Celsjusza, wyjście czujnika będzie wynosić + 250mV.

Ustawianie napięcia odniesienia dla wzmacniacza operacyjnego LM358:

Tutaj użyliśmy wzmacniacza operacyjnego LM358 do porównania napięcia wyjściowego LM35 z napięciem odniesienia. Jak wspomniano, ustawiliśmy obwód na napięcie progowe 50 stopni, więc aby wyzwolić wzmacniacz operacyjny na 50 stopni, musimy ustawić napięcie odniesienia na 0,5 wolta, ponieważ przy temperaturze 50 stopni napięcie wyjściowe LM35 będzie wynosić 0,5 wolta lub 500 mV. Napięcie odniesienia to napięcie na pinie nr 2 LM358.

Teraz, aby ustawić napięcie odniesienia, utworzyliśmy obwód dzielnika napięcia za pomocą rezystora R1 i rezystora zmiennego RV1 o wartości 10k. Korzystając z powyższych wzorów można odpowiednio ustawić napięcie odniesienia i zmienić temperaturę progową. Podobnie jak ustawić temperaturę 50 stopni Celsjusza jako wartość wyzwalającą, możesz ustawić potencjometr z grubsza na 8 k: 2 k, jak:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(tutaj R2 to druga część potencjometru: 2k omów, a R1 to R1 + pierwsza część potencjometru: 10k + 8k)

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

Wzmacniacz operacyjny LM358:

Wzmacniacze operacyjne są również znane jako komparatory napięcia. Gdy napięcie na wejściu nieodwracającym (+) jest wyższe niż napięcie na wejściu odwracającym (-), to na wyjściu komparatora jest stan wysoki. A jeśli napięcie na wejściu odwracającym (-) jest wyższe niż na końcu nieodwracającym (+), to na wyjściu jest LOW. Dowiedz się więcej o działaniu wzmacniacza operacyjnego tutaj.

LM358 to podwójny wzmacniacz operacyjny o niskim poziomie szumów, który ma wewnątrz dwa niezależne komparatory napięcia. Jest to wzmacniacz operacyjny ogólnego przeznaczenia, który można skonfigurować w wielu trybach, takich jak komparator, lato, integrator, wzmacniacz, układ różniczkujący, tryb odwracania, tryb nieodwracający itp.

Schemat obwodu:

Objaśnienie robocze:

Działanie tego obwodu AGD z kontrolowaną temperaturą jest proste. Bateria ogólnego przeznaczenia 9 V służy do zasilania całego obwodu, a IC7805 służy do zapewnienia regulowanego zasilania 5 V. Gdy temperatura spadnie poniżej 50 stopni, wyjście LM358 pozostaje NISKIE, a tranzystor Q1 i przekaźnik również pozostają w stanie WYŁ., Więc żarówka jest wyłączona. Możesz ustawić tę temperaturę progową odpowiednio, obracając POT.

Teraz, gdy temperatura otoczenia przekracza 50 stopni Celsjusza, napięcie wyjściowe LM35 na pinie 2 również przekracza 0,5 V lub 500 mV. Wyjście LM35 jest podłączone do styku 3 wzmacniacza operacyjnego LM358. Ponieważ ustawiliśmy napięcie odniesienia (napięcie na pinie 2 LM358) na 0,5 V, więc teraz napięcie na pinie 3 (wejście nieodwracające) staje się wyższe niż napięcie na styku 2 (wejście odwracające) i wyjście opamp LM358 (styk 1) staje się WYSOKA. Wyjście LM358 jest podłączone do podstawy tranzystora NPN Q1, więc Q1 również zostaje załączony, co wyzwala przekaźnik i włącza się żarówka. Przekaźnik ma wewnątrz małą cewkę, która pobiera energię małym prądem i wyzwala podłączone do niego urządzenie prądu przemiennego, wyjaśniliśmy jego działanie poniżej. W ten sposób ten obwód wykrywa limit temperatury i automatycznie włącza Urządzenia.

W filmie demonstracyjnym użyliśmy lutownicy do ogrzania otoczenia w pobliżu czujnika temperatury LM35, obejrzyj film na końcu. Również tutaj pracujemy z bezpośrednim napięciem sieciowym 220 V, dlatego należy zachować szczególną ostrożność, w przeciwnym razie możesz doznać poważnych obrażeń.

Działanie przekaźnika:

Przekaźnik jest przełącznikiem elektromagnetycznym, który umożliwia przepływ znacznie większego prądu, gdy jest do niego przyłożony mały prąd, tak jak używamy tranzystora jako przełącznika. Przekaźnik jest zwykle używany do sterowania urządzeniami prądu przemiennego (AC) przy użyciu znacznie mniejszego prądu stałego.

Przekaźnik ma wewnątrz cewkę, a gdy na cewkę nie jest podawane napięcie, COM (wspólny) jest podłączony do NC (styk normalnie zamknięty). A kiedy do cewki przyłożone jest napięcie, wytwarza się pole elektromagnetyczne. Które przyciągają twornik (dźwignia połączona ze sprężyną), a COM i NO (styk normalnie otwarty) zostają połączone, co pozwala na przepływ większego prądu. Przekaźniki są dostępne w wielu wersjach, tutaj zastosowaliśmy przekaźnik napięcia roboczego 6V, który pozwala na przepływ prądu 7A-250VAC.

Przekaźnik jest konfigurowany za pomocą małego obwodu sterownika, który składa się z tranzystora, diody i rezystora. Tranzystor służy do wzmacniania prądu tak, aby pełny prąd (ze źródła prądu stałego - bateria 9v) mógł przepływać przez cewkę i w pełni ją zasilać. Rezystor służy do polaryzacji tranzystora. Dioda służy do zapobiegania wstecznemu przepływowi prądu, gdy tranzystor jest wyłączony. Każda cewka indukcyjna wytwarza równe i przeciwne pole elektromagnetyczne po nagłym wyłączeniu, co może spowodować trwałe uszkodzenie komponentów, dlatego należy użyć diody, aby zapobiec prądowi wstecznemu. Moduł przekaźnikowy jest łatwo dostępne na rynku, ze wszystkimi jego układu napędowego na płycie lub można go utworzyć za pomocą wyżej składników. Tutaj zastosowaliśmy moduł przekaźnika 6 V. Możesz dowiedzieć się więcej o przekaźniku tutaj.