Diody LED z kontrolą temperatury za pomocą LM35

Dziś budujemy prosty, ale bardzo przydatny obwód wykorzystujący czujnik temperatury LM35. W tym obwodzie będziemy sterować diodami LED w zależności od temperatury wokół. Jeśli temperatura przekroczy określony poziom (50 stopni w tym obwodzie), czerwona dioda LED zaświeci się automatycznie, w przeciwnym razie żółta dioda LED pozostanie włączona poniżej tej konkretnej temperatury. Tę wartość progową temperatury można ustawić, dostosowując rezystor zmienny w obwodzie, zgodnie z wymaganiami.

Ten obwód świateł sterowanych temperaturą może być przydatny na wiele sposobów, na przykład może działać jako wskaźnik temperatury lub może wyzwalać dowolne urządzenie, takie jak wentylator lub alarm poza określoną temperaturą. Może również działać jako alarm pożarowy, jeśli ustawisz bardzo wysoką temperaturę progową, na przykład 100 stopni Celsjusza. W tym obwodzie dowiesz się również, jak używać czujnika LM35 w dowolnym obwodzie. LM35 jest bardzo popularnym i niedrogim czujnikiem temperatury powszechnie używanym jako termometr cyfrowy lub do pomiaru temperatury.

Wymagane komponenty:

• Bateria 9V
• IC 7805
• Czujnik temperatury LM35
• Wzmacniacz operacyjny LM358
• Rezystor 10 kΩ (3)
• Rezystor 1 kΩ (3)
• Rezystor zmienny 10k
• Diody LED (czerwona i żółta)
• Tranzystor NPN BC547 (2)

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.

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 (patrz schemat poniżej).

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 projektu oświetlenia kontrolowanego 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 Celsjusza, żółta dioda LED pozostanie WŁĄCZONA, a CZERWONA pozostaje WYŁĄCZONA. Gdy temperatura spadnie poniżej 50 stopni, wtedy wyjście LM358 pozostaje NISKIE, a Q1 pozostaje w stanie WYŁĄCZONY, a tranzystor Q2 pozostaje w stanie WŁĄCZENIA.

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 bazy tranzystora NPN Q1, więc Q1 również się włączy i zacznie świecić czerwona dioda LED. W tym samym czasie baza tranzystora Q2 zostaje uziemiona i Q2 wyłącza się, a żółta dioda LED również gaśnie. W ten sposób obwód wykrywa granicę temperatury i sygnalizuje to świeceniem czerwonej diody LED.

W poniższym filmie demonstracyjnym użyliśmy lutownicy do podgrzania otoczenia w pobliżu czujnika temperatury LM35, sprawdź to.