Автоматичний вимикач з контролем температури

Раніше ми побудували схему світлодіодів з контролем температури, в якій два світлодіоди світились відповідно до температури. Зараз ми вдосконалюємо цю схему за допомогою реле, і тепер ми будемо керувати домашніми приладами змінного струму відповідно до температури. Ця схема буде служити автоматичним вимикачем світла, який спрацьовує, якщо температура перевищує певний рівень (50 градусів у цій схемі). Ми використовуємо LM35 як датчик температури тут. Цю порогову температуру в 50 градусів можна змінити, регулюючи змінний резистор в ланцюзі, відповідно до вимог.

Для демонстрації ми використовували просту світлодіодну лампочку в цій схемі регульованого температурою перемикача, тобто, якщо температура перевищує 50 градусів Цельсія, лампочка вмикається автоматично, а якщо температура опускається нижче 50 градусів, лампочка автоматично вимикається. Тут ви можете замінити лампочку будь-яким побутовим приладом змінного струму, наприклад, якщо ви заміните її на вентилятор, то вона буде служити в якості схеми вентилятора з контролем температури. Він також може працювати як пожежна сигналізація, якщо ви встановите граничну температуру дуже високою, як 100 градусів за Цельсієм, і підключите сигналізацію замість лампочки, або ви зможете налаштувати її на автоматичне ввімкнення кондиціонера за певної температури за допомогою реле належного рейтингу.

Необхідні компоненти:

• 9 В акумулятор
• IC 7805
• Датчик температури LM35
• Операційний підсилювач LM358
• Резистор 10 кОм
• Резистор 1 кОм
• Змінний резистор 10k
• Світлодіод (додатково)
• Транзистор NPN BC547
• Діод 1N4007
• Реле 6v
• Лампочка або будь-який прилад змінного струму

Датчик температури LM35:

LM35 - це триполюсний транзисторний пристрій. Він має VCC, GND та OUTPUT. Цей датчик забезпечує змінну напругу на виході залежно від температури. LM35 забезпечує вихід у градусах Цельсія і може відчувати температуру до 150 градусів Цельсія. LM35 є дуже популярним і недорогим датчиком температури, який зазвичай використовується як цифровий термометр або для вимірювання температури.

На кожне підвищення температури +1 градуса буде вища напруга на + 10 мВ на вихідному штифті. Отже, якщо температура 0 ° С, вихід датчика буде 0 В, якщо температура 10 ° С, вихід датчика буде + 100 мВ, якщо температура 25 ° С, вихід датчика буде + 250 мВ.

Налаштування опорної напруги для підсилювача LM358:

Тут ми використали Op-amp LM358 для порівняння вихідної напруги LM35 з опорною напругою. Як уже згадувалося, ми встановили схему для порогової напруги 50 градусів, тому, щоб спрацьовувати операційний підсилювач на 50 градусів, нам потрібно встановити опорну напругу 0,5 вольта, оскільки при температурі 50 градусів вихідна напруга LM35 буде 0,5 вольта або 500 мВ. Еталонна напруга - це напруга на виводі No 2 LM358.

Тепер для встановлення опорної напруги ми створили схему дільника напруги, використовуючи резистор R1 і змінний резистор RV1 10k. Використовуючи наведені вище формули, ви можете відповідно встановити опорну напругу та змінити порогову температуру. Як встановити температуру 50 градусів за Цельсієм як значення спрацьовування, ви можете встановити потенціометр приблизно на 8k: 2k, наприклад:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(тут R2 - друга частина потенціометра: 2k Ом і R1 - R1 + перша частина потенціометра: 10k + 8k)

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

Операційний підсилювач LM358:

Операційні підсилювачі також відомі як компаратори напруги. Коли напруга на неінвертуючому вході (+) вище напруги на інвертуючому вході (-), тоді вихід компаратора є високим. І якщо напруга інвертуючого входу (-) вище, ніж неінвертуючий кінець (+), тоді вихідний сигнал НИЗКИЙ. Дізнайтеся більше про роботу операційного підсилювача тут.

LM358 - це подвійний малошумний операційний підсилювач, який має два незалежних компаратори напруги всередині. Це підсилювач загального призначення, який можна налаштувати в багатьох режимах, таких як компаратор, літо, інтегратор, підсилювач, диференціатор, режим інвертування, неінвертуючий режим тощо.

Кругова діаграма:

Робоче пояснення:

Робота цієї схеми побутової техніки з контролем температури проста. Акумулятор загального призначення 9 В використовується для живлення всієї схеми, а IC7805 - для регульованого живлення 5 В ланцюга. Коли температура нижче 50 градусів, вихід LM358 залишається низьким, а транзистор Q1 і реле також залишаються у вимкненому стані, таким чином лампочка вимкнена. Ви можете встановити цю порогову температуру відповідно, обертаючи POT.

Зараз, коли температура навколишнього середовища перевищує 50 градусів Цельсія, вихідна напруга LM35 на виводі 2 також перевищує 0,5 вольта або 500 мВ. Вихід LM35 підключений до виводу 3 підсилювача LM358. І оскільки ми встановили еталонну напругу (напруга на виводі 2 LM358) на 0,5 вольт, то тепер напруга на виводі 3 (неінвертуючий вхід) стає вищою, ніж напруга на виводі 2 (інвертуючий вхід) і на виході операційного підсилювача LM358 (PIN 1) стає ВИСОКИМ. Вихід LM358 підключений до основи транзистора NPN Q1, тому Q1 також увімкнеться, що спрацьовує на включення реле і лампочки. Всередині реле є невелика котушка, яка отримує енергію малим струмом і спрацьовує підключений до неї пристрій змінного струму, ми пояснили її роботу нижче. Отже, ось як ця схема виявляє обмеження температури і автоматично вмикає прилади.

У демонстраційному відео ми використали паяльник для нагрівання навколишнього біля датчика температури LM35, перевірте відео в кінці. Також тут ми працюємо з безпосередньою мережею змінного струму 220 В, тому слід бути дуже обережним, інакше ви можете отримати серйозні травми.

Робота реле:

Реле - це електромагнітний перемикач, який дозволяє пропускати набагато більший струм, коли до нього подається невеликий струм, як ми використовуємо транзистор як перемикач. Реле зазвичай використовується для управління пристроями змінного струму (змінного струму), використовуючи набагато менший струм постійного струму.

Реле має котушку всередині, і коли на котушку не подається напруга, COM (загальний) підключається до NC (нормально замкнутий контакт). І коли на котушку подається деяка напруга, виникає електромагнітне поле. Які притягують якір (важіль, підключений до пружини), і COM і NO (зазвичай розімкнутий контакт) підключаються, що дозволяє протікати більшому струму. Реле доступні в багатьох рейтингах, тут ми використовували реле робочої напруги 6 В, які дозволяють протікати струму 7А-250В змінного струму.

Реле налаштовується за допомогою невеликої схеми драйвера, яка складається з транзистора, діода та резистора. Транзистор використовується для посилення струму, щоб повний струм (від джерела постійного струму - акумулятор 9 В) міг протікати через котушку, щоб повністю його енергіювати. Резистор використовується для забезпечення зміщення транзистора. А діод використовується для запобігання зворотного струму струму, коли транзистор вимкнений. Кожна котушка індуктора виробляє однакову і протилежну ЕРС при раптовому вимкненні, це може призвести до постійних пошкоджень компонентів, тому для запобігання зворотному струму потрібно використовувати діод. Релейний модуль легко доступні на ринку, з усіма його драйвером схеми на платі або ви можете створити його, використовуючи вище компонентів. Тут ми використовували модуль реле 6В. Ви можете далі дізнатися про естафету тут.