Automatický spínač s regulovanou teplotou

Predtým sme vytvorili teplotne riadené LED diódy Circuit, v ktorých dve LED svietili podľa teploty. Teraz vylepšujeme tento obvod pomocou relé a teraz budeme riadiť domáce AC spotrebiče podľa teploty. Tento obvod bude slúžiť ako automatický spínač svetla, ktorý sa aktivuje, ak teplota prekročí určitú úroveň (v tomto okruhu 50 stupňov). Ako teplotný snímač tu používame LM35. Túto prahovú teplotu s hodnotou 50 stupňov je možné zmeniť nastavením premenlivého odporu v obvode podľa požiadaviek.

V tomto spínacom obvode s reguláciou teploty sme na ukážku použili jednoduchú žiarovku LED, čo znamená, že ak teplota klesne nad 50 stupňov Celzia, žiarovka sa automaticky zapne a ak teplota klesne pod 50 stupňov, žiarovka sa automaticky vypne. Tu môžete žiarovku vymeniť za akýkoľvek domáci AC spotrebič, ako keby ste ju vymenili za ventilátor, potom bude slúžiť ako obvod ventilátora s regulovanou teplotou. Môže tiež fungovať ako požiarny poplach, ak nastavíte veľmi vysokú prahovú teplotu na 100 stupňov Celzia a namiesto žiarovky pripojíte poplach alebo ho môžete nakonfigurovať tak, aby automaticky zapínal klimatizáciu nad určitú teplotu pomocou relé s príslušným hodnotením.

Požadované komponenty:

• 9v batéria
• IC 7805
• Teplotný snímač LM35
• Operačný zosilňovač LM358
• Rezistor 10 k ohmov
• 1k ohmový rezistor
• Variabilný rezistor 10k
• LED (voliteľné)
• NPN tranzistor BC547
• Dióda 1N4007
• Relé 6v
• Žiarovka alebo akékoľvek AC zariadenie

Snímač teploty LM35:

LM35 je trojpólové zariadenie podobné tranzistoru. Má VCC, GND a VÝSTUP. Tento snímač poskytuje premenlivé napätie na výstupe na základe teploty. LM35 poskytuje výstup v stupňoch Celzia a dokáže snímať teplotu až do 150 stupňov Celzia. LM35 je veľmi populárny a lacný snímač teploty, ktorý sa zvyčajne používa ako digitálny teplomer alebo na meranie teploty.

Pri každom zvýšení teploty o +1 ° C bude na výstupnom kolíku o 10 mV vyššie napätie. Takže ak je teplota 0 ° C, výstup snímača bude 0 V, ak je teplota 10 ° C, výstup snímača bude + 100 mV, ak je teplota 25 ° C, výstup snímača bude + 250 mV.

Nastavenie referenčného napätia pre operačný zosilňovač LM358:

Tu sme použili operačný zosilňovač LM358 na porovnanie výstupného napätia LM35 s referenčným napätím. Ako už bolo spomenuté, nastavili sme obvod na prahové napätie 50 stupňov, takže na spustenie operačného zosilňovača na 50 stupňoch je potrebné nastaviť referenčné napätie na 0,5 voltu, pretože pri teplote 50 stupňov bude výstupné napätie LM35 0,5 voltu alebo 500 mV. Referenčné napätie je napätie na kolíku č. 2 LM358.

Teraz, aby sme nastavili referenčné napätie, sme vytvorili obvod deliča napätia pomocou odporu R1 a variabilného odporu RV1 10k. Použitím vyššie uvedených vzorcov môžete príslušne nastaviť referenčné napätie a zmeniť medznú teplotu. Ak chcete nastaviť ako spúšťaciu hodnotu teplotu 50 stupňov Celzia, môžete nastaviť potenciometer zhruba na 8k: 2k ako:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(tu R2 je druhá časť potenciometra: 2 k ohm a R1 je R1 + prvá časť potenciometra: 10 k + 8 k)

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

Operačný zosilňovač LM358:

Operačné zosilňovače sú tiež známe ako napäťové komparátory. Keď je napätie na neinvertujúcom vstupe (+) vyššie ako napätie na invertujúcom vstupe (-), potom je výstup komparátora vysoký. A ak je napätie invertujúceho vstupu (-) vyššie ako neinvertujúci koniec (+), potom je výstup LOW. Viac informácií o práci operačného zosilňovača nájdete tu.

LM358 je operačný zosilňovač s duálnym nízkym šumom, ktorý má vo vnútri dva nezávislé komparátory napätia. Toto je operačný zosilňovač na všeobecné použitie, ktorý je možné nakonfigurovať v mnohých režimoch, ako je komparátor, letný režim, integrátor, zosilňovač, diferenciátor, invertujúci režim, neinvertujúci režim atď.

Schéma zapojenia:

Pracovné vysvetlenie:

Práca s týmto obvodom domácich spotrebičov s regulovanou teplotou je jednoduchá. Na napájanie celého obvodu sa používa 9v batéria na všeobecné použitie a na zabezpečenie regulovaného napájania 5V do obvodu sa používa IC7805. Ak je teplota pod 50 stupňov, potom výstup LM358 zostane LOW a tranzistor Q1 a relé tiež zostanú v stave OFF, teda žiarovka je vypnutá. Túto prahovú teplotu môžete zodpovedajúcim spôsobom nastaviť otočením POT.

Teraz, keď teplota okolia prekročí 50 stupňov Celzia, výstupné napätie LM35 na kolíku 2 tiež stúpne nad 0,5 voltu alebo 500 mV. Výstup LM35 je pripojený na pin 3 operačného zosilňovača LM358. A keďže sme nastavili referenčné napätie (napätie na Pin 2 na LM358) na 0,5 voltu, tak teraz napätie na Pin 3 (neinvertujúci vstup) bude vyššie ako napätie na Pin 2 (invertujúci vstup) a výstup operačného zosilňovača LM358 (PIN 1) sa stáva VYSOKÝM. Výstup LM358 je pripojený k základni NPN tranzistora Q1, takže Q1 sa tiež zapne, čím sa aktivuje relé a žiarovka sa zapne. Relé má vo vnútri malú cievku, ktorá získava energie malým prúdom a spúšťa k nemu pripojené striedavé zariadenie, vysvetlili sme si jeho prácu nižšie. Takto obvod zistí teplotný limit a automaticky zapne spotrebiče.

V ukážkovom videu sme použili spájkovačku na zohriatie okolia v blízkosti Teplotného snímača LM35, na konci skontrolujte video. Aj tu pracujeme s priamym sieťovým napätím 220 V, preto je treba postupovať mimoriadne opatrne, inak môžete vážne zraniť.

Pracovné relé:

Relé je elektromagnetický spínač, ktorý umožňuje prúdenie oveľa väčšieho prúdu, keď je na neho aplikovaný malý prúd, ako keď ako spínač používame tranzistor. Relé sa zvyčajne používa na riadenie zariadení na striedavý prúd (striedavý prúd) pomocou oveľa menšieho jednosmerného prúdu.

Relé má vo vnútri cievku a ak na ňu nie je privádzané napätie, je COM (spoločný) pripojený k NC (normálne zatvorený kontakt). A keď je na cievku privádzané určité napätie, vytváralo sa elektromagnetické pole. Ktoré priťahujú armatúru (páka spojená s pružinou) a sú pripojené COM a NO (normálne otvorený kontakt), ktoré umožňujú tok väčšieho prúdu. Relé sú k dispozícii v mnohých hodnoteniach, tu sme použili relé prevádzkového napätia 6V, ktoré umožňuje prúdenie prúdu 7A-250VAC.

Relé sa konfiguruje pomocou malého obvodu budiča, ktorý pozostáva z tranzistora, diódy a odporu. Tranzistor sa používa na zosilnenie prúdu tak, aby plný prúd (zo zdroja jednosmerného prúdu - 9V batéria) mohol pretekať cievkou a úplne ho tak napájať. Rezistor sa používa na zaistenie predpätia tranzistora. A dióda sa používa na zabránenie spätného toku prúdu, keď je tranzistor vypnutý. Každá cievka induktora vytvára pri náhlom vypnutí rovnaké a opačné EMF, čo môže spôsobiť trvalé poškodenie komponentov, preto je potrebné použiť diódu, aby sa zabránilo spätnému prúdu. Relay modul je ľahko dostupné na trhu, so všetkými jeho napájanie na doske, alebo si môžete vytvoriť pomocou vyššie komponentov. Tu sme použili modul 6V relé. Tu sa môžete dozvedieť viac o relé.