Temperaturstyret automatisk afbryder

Tidligere har vi bygget temperaturstyrede lysdioder, hvor to lysdioder lysede i henhold til temperaturen. Nu forbedrer vi dette kredsløb ved hjælp af et relæ, og nu skal vi styre vekselstrømsapparater i henhold til temperatur. Dette kredsløb fungerer som automatisk lysafbryder, som udløses, hvis temperaturen går ud over et bestemt niveau (50 grader i dette kredsløb). Vi bruger LM35 som temperatursensor her. Denne tærskelstemperatur på 50 graders værdi kan ændres ved at justere den variable modstand i kredsløbet i henhold til kravet.

Vi har brugt en simpel LED-pære i dette temperaturstyrede afbryderkredsløb til demonstration, betyder, at hvis temperaturen overstiger 50 grader Celsius, tænder pæren automatisk, og hvis temperaturen går under 50 grader, slukkes pæren automatisk. Her kan du udskifte pæren med ethvert AC-husholdningsapparat, som hvis du udskifter den med ventilator, vil den fungere som temperaturstyret blæserkredsløb. Det kan også fungere som brandalarm, hvis du indstiller tærskeltemperaturen meget højt som 100 grader Celsius og tilslutter en alarm i stedet for pæren, eller du kan konfigurere den til automatisk at tænde for klimaanlægget ud over en bestemt temperatur ved hjælp af et relæ med korrekt vurdering.

Nødvendige komponenter:

9v batteri
IC 7805
Temperatursensor LM35
Op-amp LM358
10k ohm modstand
1k ohm modstand
Variabel modstand 10k
LED (valgfri)
NPN Transistor BC547
Diode 1N4007
Relæ 6v
Pære eller andet AC-apparat

Temperatursensor LM35:

LM35 er en trebenet transistorlignende enhed. Det har VCC, GND og OUTPUT. Denne sensor giver variabel spænding ved udgangen baseret på temperatur. LM35 giver output i grader Celsius og kan registrere op til 150 grader Celsius temperatur. LM35 er meget populær og billig temperaturføler, der generelt bruges som digitalt termometer eller til måling af temperatur.

For hver +1 celsius temperaturstigning vil der være + 10mV højere spænding ved udgangsstiften. Så hvis temperaturen er 0 ◦ celsius, vil sensorens output være 0 V, hvis temperaturen er 10 igr celsius, vil sensorens output være + 100 mV, hvis temperaturen er 25 ◦ C, vil sensorens output være + 250 mV.

Opsætning af referencespænding til op-amp LM358:

Her har vi brugt Op-amp LM358 til at sammenligne udgangsspændingen på LM35 med referencespændingen. Som nævnt har vi indstillet kredsløbet til tærskelspænding 50 grader, så for at udløse op-amp ved 50 grader skal vi indstille referencespændingen til 0,5 volt, da LM35 udgangsspænding ved 50 graders temperatur vil være 0,5 volt eller 500mV. Reference spænding er spændingen ved pin nr. 2 i LM358.

For at indstille referencespændingen har vi oprettet et spændingsdelerkredsløb ved hjælp af modstand R1 og variabel modstand RV1 på 10k. Ved at bruge ovenstående formler kan du indstille referencespændingen i overensstemmelse hermed og kan ændre tærskelstemperaturen. Som at indstille temperaturen på 50 grader Celsius som udløsningsværdi, kan du indstille potentiometeret omtrent til 8k: 2k som:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(her er R2 anden del af potentiometer: 2k ohm og R1 er R1 + første del af potentiometer: 10k + 8k)

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

Op-amp LM358:

Op-forstærkere er også kendt som spændingskomparatorer. Når spændingen ved ikke-inverterende indgang (+) er højere end spændingen ved inverterende indgang (-), er output fra komparatoren høj. Og hvis spændingen i inverterende input (-) er højere end ikke-inverterende ende (+), så er output LAV. Lær mere om at arbejde med op-amp her.

LM358 er en dobbelt forstærker med lav støj, der har to uafhængige spændingskomparatorer indeni. Dette er en almindelig op-forstærker, som kan konfigureres i mange tilstande som komparator, sommer, integrator, forstærker, differentiator, inverterende tilstand, ikke-inverterende tilstand osv.

Kredsløbsdiagram:

Arbejdsforklaring:

Arbejdet med dette temperaturstyrede husholdningsapparat er enkelt. 9v batteri til almindeligt brug bruges til at tænde for hele kredsløbet, og IC7805 bruges til at levere den regulerede 5v-forsyning til kredsløbet. Når temperaturen er under 50 grader, forbliver output fra LM358 LAV, og transistoren Q1 & Relæ forbliver også i OFF-tilstand, og dermed er pæren slukket. Du kan indstille denne tærskelstemperatur i overensstemmelse hermed ved at dreje POT.

Når omgivende temperatur nu overstiger 50 grader Celsius, går udgangsspændingen på LM35 ved pin 2 også højere end 0,5 volt eller 500 mV. Output af LM35 er tilsluttet pin 3 i Op-amp LM358. Og da vi har indstillet referencespændingen (spænding ved pin 2 i LM358) til 0,5 volt, så bliver spænding ved pin 3 (ikke-inverterende indgang) højere end spænding ved pin 2 (inverterende input) og output fra opamp LM358 (PIN 1) bliver HØJ. Output fra LM358 er forbundet til basen af NPN-transistoren Q1, så Q1 bliver også TIL, som udløser relæet, og pæren bliver tændt. Relæet har en lille spole indeni, som får energi ved lille strøm og udløser den AC-enhed, der er tilsluttet den, vi har forklaret, hvordan den fungerer nedenfor. Så det er sådan, dette kredsløb registrerer temperaturgrænsen og tænder automatisk apparaterne.

I demonstrationsvideoen har vi brugt loddejern til at varme op det omgivende nær temperatursensor LM35, se videoen i slutningen. Også her arbejder vi med direkte vekselstrøm på 220v, så ekstrem forsigtighed skal tages, ellers kan du have en alvorlig skade.

Arbejde af relæ:

Relæ er en elektromagnetisk switch, der tillader meget større strøm at strømme, når der påføres en lille strøm til den, ligesom vi bruger transistor som en switch. Relæ bruges generelt til at styre vekselstrømsenhederne (vekselstrøm) ved hjælp af en meget mindre jævnstrøm.

Relæet har en spole indeni, og når der ikke er spænding på spolen, er COM (fælles) forbundet til NC (normalt lukket kontakt). Og når der er spænding på spolen, dannes det elektromagnetiske felt. Hvilket tiltrækker armaturet (håndtaget forbundet til fjederen), og COM og NO (normalt åben kontakt) bliver forbundet, hvilket tillader større strøm at strømme. Relæer er tilgængelige i mange klassifikationer, her brugte vi 6V driftsspændingsrelæ, som tillader 7A-250VAC strøm at strømme.

Relæet konfigureres ved hjælp af et lille driverkredsløb, der består af en transistor, diode og en modstand. Transistor bruges til at forstærke strømmen, så fuld strøm (fra jævnstrømskilden - 9v batteri) kan strømme gennem spolen for at give fuld energi. Modstand bruges til at give forspænding til transistoren. Og diode bruges til at forhindre omvendt strømflow, når transistoren er slukket. Hver induktorspole producerer lige og modsat EMF, når den pludselig slukkes, dette kan forårsage permanent skade på komponenter, så diode skal bruges til at forhindre omvendt strøm. Et relæmodul er let tilgængeligt på markedet med hele dets Driver-kredsløb på tavlen, eller du kan oprette det ved hjælp af ovenstående komponenter. Her har vi brugt 6V relæmodul. Du kan lære mere om relæet her.