- Požadované komponenty:
- Teplotní senzor LM35:
- Nastavení referenčního napětí pro operační zesilovač LM358:
- Kruhový diagram:
- Pracovní vysvětlení:
- Práce relé:
Dříve jsme zabudovali teplotně řízené LED diody Circuit, ve kterých dvě LED svítily podle teploty. Nyní vylepšujeme tento obvod pomocí relé a nyní budeme řídit domácí střídavé spotřebiče podle teploty. Tento obvod bude sloužit jako automatický spínač světla, který se aktivuje, pokud teplota překročí určitou úroveň (50 stupňů v tomto obvodu). Zde používáme LM35 jako teplotní senzor. Tuto prahovou teplotu o hodnotě 50 stupňů lze změnit nastavením proměnného odporu v obvodu podle požadavku.
V tomto teplotně řízeném spínacím obvodu jsme pro demonstraci použili jednoduchou žárovku LED, což znamená, že pokud teplota překročí 50 stupňů Celsia, žárovka se automaticky zapne a pokud teplota klesne pod 50 stupňů, žárovka se automaticky vypne. Zde můžete žárovku vyměnit za jakýkoli domácí spotřebič, například když ji vyměníte za ventilátor, bude sloužit jako obvod ventilátoru s řízenou teplotou. Může také fungovat jako požární poplach, pokud nastavíte velmi vysokou prahovou teplotu, například 100 stupňů Celsia, a připojíte poplach místo žárovky, nebo jej můžete nakonfigurovat tak, aby automaticky zapínal klimatizaci nad určitou teplotu pomocí relé se správným hodnocením.
Požadované komponenty:
- 9v baterie
- IC 7805
- Teplotní čidlo LM35
- Operační zesilovač LM358
- 10k ohmový rezistor
- 1k ohmový rezistor
- Variabilní rezistor 10k
- LED (volitelně)
- Tranzistor NPN BC547
- Dioda 1N4007
- Relé 6v
- Žárovka nebo jakékoli střídavé zařízení
Teplotní senzor LM35:
LM35 je zařízení se třemi piny jako tranzistor. Má VCC, GND a VÝSTUP. Tento snímač poskytuje proměnlivé napětí na výstupu na základě teploty. LM35 poskytuje výstup ve stupních Celsia a může snímat teplotu až 150 stupňů Celsia. LM35 je velmi populární a levný teplotní senzor, který se obvykle používá jako digitální teploměr nebo k měření teploty.
Při každém zvýšení teploty o +1 ° C bude na výstupním pinu o +10 mV vyšší napětí. Pokud je tedy teplota 0 ° C, výstup snímače bude 0 V, pokud je teplota 10 ° C, výstup snímače bude + 100 mV, pokud je teplota 25 ° C, výstup snímače bude + 250 mV.
Nastavení referenčního napětí pro operační zesilovač LM358:
Zde jsme použili operační zesilovač LM358 k porovnání výstupního napětí LM35 s referenčním napětím. Jak již bylo zmíněno, nastavili jsme obvod pro prahové napětí 50 stupňů, takže pro spuštění operačního zesilovače na 50 stupňů musíme nastavit referenční napětí na 0,5 voltu, protože při teplotě 50 stupňů bude výstupní napětí LM35 0,5 voltu nebo 500 mV. Referenční napětí je napětí na kolíku č. 2 LM358.
Nyní pro nastavení referenčního napětí jsme vytvořili obvod děliče napětí pomocí odporu R1 a variabilního odporu RV1 10k. Pomocí výše uvedených vzorců můžete odpovídajícím způsobem nastavit referenční napětí a změnit mezní teplotu. Chcete-li jako spouštěcí hodnotu nastavit teplotu 50 stupňů Celsia, můžete nastavit potenciometr zhruba na 8k: 2k jako:
Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin
(zde R2 je druhá část potenciometru: 2k ohm a R1 je R1 + první část potenciometru: 10k + 8k)
Vout = (2/18 + 2) * 5 = 0,5v
Operační zesilovač LM358:
Operační zesilovače jsou také známé jako napěťové komparátory. Pokud je napětí na neinvertujícím vstupu (+) vyšší než napětí na invertujícím vstupu (-), pak je výstup komparátoru vysoký. A pokud je napětí invertujícího vstupu (-) vyšší než neinvertující konec (+), pak je výstup LOW. Zde se dozvíte více o práci operačního zesilovače.
LM358 je operační zesilovač s duálním nízkým šumem, který má uvnitř dva nezávislé komparátory napětí. Jedná se o operační zesilovač pro všeobecné použití, který lze konfigurovat v mnoha režimech, jako je komparátor, letní režim, integrátor, zesilovač, diferenciátor, invertující režim, neinvertující režim atd.
Kruhový diagram:
Pracovní vysvětlení:
Práce s tímto obvodem domácích spotřebičů s řízenou teplotou je jednoduchá. K napájení celého obvodu se používá 9v baterie pro všeobecné použití a IC7805 se používá k zajištění regulovaného napájení 5v do obvodu. Když je teplota pod 50 stupňů, pak výstup LM358 zůstane NÍZKÝ a tranzistor Q1 a relé také zůstanou ve stavu VYPNUTO, tedy žárovka je vypnutá. Tuto prahovou teplotu můžete odpovídajícím způsobem nastavit otáčením POT.
Nyní, když okolní teplota překročí 50 stupňů Celsia, výstupní napětí LM35 na pinu 2 také stoupne nad 0,5 voltu nebo 500 mV. Výstup LM35 je připojen ke kolíku 3 Op-zesilovače LM358. A protože jsme nastavili referenční napětí (napětí na Pin 2 na LM358) na 0,5 voltu, tak nyní napětí na Pin 3 (neinvertující vstup) bude vyšší než napětí na Pin 2 (invertující vstup) a výstup operační zesilovače LM358 (PIN 1) se stává HIGH. Výstup LM358 je připojen k základně NPN tranzistoru Q1, takže Q1 se také zapne, což spustí relé a žárovka se zapne. Relé má uvnitř malou cívku, která získává energie malým proudem a spouští připojené střídavé zařízení, vysvětlili jsme jeho fungování níže. Takhle tento obvod detekuje teplotní limit a automaticky zapne spotřebiče.
V ukázkovém videu jsme použili páječku k ohřátí okolí poblíž Teplotního senzoru LM35, zkontrolujte video na konci. Také zde pracujeme s přímým střídavým napětím 220 V, proto je třeba postupovat velmi opatrně, jinak byste mohli vážně zranit.
Práce relé:
Relé je elektromagnetický spínač, který umožňuje protékání mnohem většího proudu, když je na něj přiveden malý proud, jako bychom jako spínač používali tranzistor. Relé se obecně používá k ovládání zařízení střídavého proudu (střídavý proud) pomocí mnohem menšího stejnosměrného proudu.
Relé má uvnitř cívku a pokud na cívku není přivedeno napětí, COM (společný) je připojen k NC (normálně sepnutý kontakt). A když je na cívku přivedeno nějaké napětí, vytvořilo se elektromagnetické pole. Které přitahují armaturu (páka připojená k pružině) a připojí se COM a NO (normálně otevřený kontakt), což umožňuje protékání většího proudu. Relé jsou k dispozici v mnoha hodnoceních, zde jsme použili 6V relé provozního napětí, které umožňuje protékat proud 7A-250VAC.
Relé je konfigurováno pomocí malého obvodu budiče, který se skládá z tranzistoru, diody a rezistoru. Tranzistor se používá k zesílení proudu tak, aby plný proud (ze stejnosměrného zdroje - 9V baterie) mohl protékat cívkou a plně jej napájet. Rezistor se používá k zajištění předpětí tranzistoru. A dioda se používá k zabránění toku zpětného proudu, když je tranzistor vypnutý. Každá cívka induktoru při náhlém vypnutí produkuje stejný a opačný EMF, což může způsobit trvalé poškození komponent, proto je nutné použít diodu, aby se zabránilo zpětnému proudu. Relay modul je snadno dostupné na trhu, se všemi jeho napájení na desce, nebo si můžete vytvořit pomocí výše komponent. Zde jsme použili 6V reléový modul. O relé se můžete dále dozvědět zde.