- Rodzaje termostatu:
- Co to jest termistor?
- Rodzaje termistorów
- Zastosowanie termistora NTC:
- Wymagany składnik:
- Schemat obwodu obwodu termistora:
- Działanie obwodu termostatu:
Termostat jest tworzony przez zsumowanie dwóch greckich terminów termo i statos, termos oznacza ciepło, a statos oznacza nieruchomy, stojący lub stały. Termostat służy do sterowania urządzeniami lub sprzętem AGD w zależności od temperatury, np. Włącza / wyłącza klimatyzator, grzejniki pokojowe itp. Typowe zastosowania termostatu to utrzymywanie temperatury pokojowej w scentralizowanych systemach grzewczych lub systemach chłodzenia, regulacja temperatury lodówki, system chłodzenia, żelazko elektryczne, piekarniki, suszarki do włosów i wiele innych. Obecnie na rynku dostępne są również programowalne i inteligentne termostaty.
Rodzaje termostatu:
Aby wykryć temperaturę, różne termostaty używają różnych czujników lub urządzeń i zgodnie z tym można je podzielić głównie na dwa typy
- Termostat mechaniczny
- Termostat elektryczny / elektroniczny
Termostat mechaniczny -
Termostat bimetaliczny podlega termostatowi mechanicznemu. Generalnie mają obudowę i pokrętło jak na poniższym obrazku. Ma jeden stały kontakt i jedną ruchomą wątrobę, która składa się z dwóch różnych metali o różnych współczynnikach rozszerzalności liniowej. Końcówki ruchomej dźwigni łączą się ze stałym kontaktem, gdy temperatura spada i rozłączają się, gdy temperatura w pomieszczeniu jest wysoka. W ten sposób może włączać i wyłączać urządzenia w zależności od temperatury.
Kilka przykładów zastosowania termostatów bimetalowych - żelazko, lodówka, klimatyzator.
Termostat elektryczny -
Najpopularniejszymi elektronicznymi czujnikami temperatury są termopary i termistory stosowane w termostacie. Zarówno właściwości elektryczne termistora, jak i termopary zmieniają się pod wpływem zmian temperatury.
Termopara to urządzenie, które wykorzystuje co najmniej dwa różne metalowe paski, które są połączone na jednym końcu w celu utworzenia dwóch połączeń; węzeł gorący i zimny. Hot junction to złącze pomiarowe; obiekt, którego temperatura ma być mierzona, znajduje się na węźle gorącym, natomiast spoina zimna (której temperatura jest znana) jest złączem odniesienia. Ze względu na tę różnicę temperatur generowana jest różnica napięcia zwana napięciem termoelektrycznym, które jest używane do pomiaru temperatury. Termopary są stosowane w kotłach, piekarnikach itp.
Drugim typem czujnika elektrycznego używanego w termostacie jest termistor, który będziemy szczegółowo badać na przykładzie.
Co to jest termistor?
Jak nazwa sugeruje, termistor to połączenie dwóch słów: termiczny i rezystor. Jest to element rezystancyjny, którego rezystancja zmienia się wraz ze zmianą temperatury.
Termistory są wysoce niezawodne i mają szeroki zakres skali, aby precyzyjnie wykrywać drobne zmiany temperatury. Są tanie i przydatne jako czujnik temperatury. Termistor jest używany w termostacie cyfrowym.
Rodzaje termistorów
W zależności od zmian rezystancji w stosunku do temperatury otoczenia, istnieją dwa rodzaje termistorów. Zostały one szczegółowo wyjaśnione poniżej: -
1. PTC - dodatni współczynnik temperaturowy.
Jego rezystancja jest wprost proporcjonalna do temperatury, tzn. Jej opór maleje wraz ze spadkiem temperatury i odwrotnie.
2. NTC - ujemny współczynnik temperaturowy.
Jego opór jest pośrednio proporcjonalny do temperatury, tzn. Jego opór maleje wraz ze wzrostem temperatury i odwrotnie.
W naszej aplikacji używamy termistora NTC. 103 wskazuje rezystancję termistora w normalnej temperaturze oznacza 10k Ohm.
Zastosowanie termistora NTC:
Możliwość sterowania dowolnym urządzeniem na podstawie zmian temperatury to bardzo wygodny i ciekawy pomysł. Jedną z takich popularnych aplikacji jest Alarm pożarowy, w którym termistor wykrywa ciepło i uruchamia alarm.
Termistory NTC są najczęściej używane w różnych zastosowaniach, ale tam, gdzie wymagana jest niska rezystancja w punkcie początkowym, stosuje się termistor PTC.
Rezystancja termistora w temperaturze pokojowej jest określana przez producenta w karcie katalogowej wraz z różnymi zestawami wartości rezystancji w różnych temperaturach, dzięki czemu można dobrać odpowiedni termistor do odpowiedniego zastosowania.
Oto kilka obwodów zbudowanych przy użyciu termistora:
- Alarm pożarowy wykorzystujący termistor
- Wentylator na prąd stały z regulacją temperatury za pomocą termistora
- Łączenie termistora z Arduino w celu pomiaru i wyświetlania temperatury na wyświetlaczu LCD
- Urządzenia domowe AC z kontrolą temperatury
Wymagany składnik:
- Termistor NTC 103 (10 kΩ).
- BJT BC 547.
- Potencjometr 5k Ω (POT).
- Rezystor 1kΩ.
- DOPROWADZIŁO.
- Zasilanie - 6V DC.
- Płytka prototypowa i przewody łączące.
Schemat obwodu obwodu termistora:
Działanie obwodu termostatu:
Uszkodzenia obwodu obwodu dzielnika napięcia i wyjściowego obwodu przełączającego „WŁ. I WYŁ.”. Obwód dzielnika napięcia jest utworzony przez termistor i rezystor zmienny.
Wyjście obwodu dzielnika napięcia jest połączone z bazą tranzystora NPN poprzez rezystor 1k. Obwód dzielnika napięcia umożliwia wykrycie zmian napięcia spowodowanych zmianami rezystancji termistora. Używając POT w dzielniku napięcia, możemy regulować czułość termistora. Możesz również użyć stałego rezystora zamiast rezystora zmiennego dla stałego punktu wyzwalania, co oznacza, że dioda LED zostanie włączona, tylko jeśli temperatura przekroczy określoną wartość i nie będziesz w stanie dostosować temperatury punktu wyzwalania. Dlatego lepiej używaj POT i zmieniaj czułość, po prostu obracając pokrętło.
Zestaw rezystorów można dobrać według poniższego wzoru:
Vo = × V IN
W naszym układzie wymieniliśmy R2 na POT, a R1 na LDR, więc napięcie wyjściowe zmienia się wraz z rezystancją termistora. A rezystancja termistora zmienia się wraz z temperaturą zewnętrzną, więc napięcie wyjściowe będzie się zmieniać wraz ze zmianą temperatury wokół termistora. Tranzystor włączy się przy napięciu 0,7 V lub wyższym od napięcia VBE.
Prostszym sposobem, aby wybrać i poznać odpowiedni R2 dla termistora 10k NTC, jest zasymulowanie obwodu w Proteusie i uzyskanie bliskiej wartości R2. Również zastępując termistor rezystorem zmiennym, możemy zbadać jego równoważny efekt w obwodzie zgodnie z poniższymi schematami obwodów:
Drugą częścią układu jest sekcja tranzystorowa, w której tranzystor pełni rolę przełącznika dla diody LED D1. Ponieważ tranzystor jest urządzeniem sterowanym prądem, rezystor R1 jest podłączony do jego zacisku wejściowego, aby ograniczyć wzrost prądu.
Odnosząc się do powyższego obwodu symulacyjnego, gdy tylko temperatura wzrośnie w pobliżu termistora, jego rezystancja elektryczna spada, co powoduje wzrost napięcia na RV1. Zatem napięcie na bazie tranzystora (V BE) również rośnie, a gdy V BE ≥0,7 V tranzystor zaczyna przewodzić i dioda LED zostanie włączona.
Należy pamiętać, że możemy wymienić tę diodę LED na brzęczyk lub żarówkę itp. W powyższym obwodzie przy minimalnym dodaniu kilku dodatkowych elementów. Sprawdź również wideo demonstracyjne poniżej.