Temperatuurgestuurde automatische schakelaar

Eerder hebben we een temperatuurgestuurd LED-circuit gebouwd, waarin twee LED's gloeiden volgens de temperatuur. Nu verbeteren we dat circuit door een relais te gebruiken, en nu gaan we AC-apparaten voor thuis bedienen op basis van temperatuur. Dit circuit zal dienen als automatische lichtschakelaar die wordt geactiveerd als de temperatuur een bepaald niveau overschrijdt (50 graden in dit circuit). We gebruiken hier LM35 als temperatuursensor. Deze drempeltemperatuur van 50 graden kan worden gewijzigd door de variabele weerstand in het circuit naar behoefte aan te passen.

We hebben een eenvoudige LED-lamp gebruikt in dit temperatuurgestuurde schakelcircuit voor demonstratie, wat betekent dat als de temperatuur boven de 50 graden Celsius komt, de lamp automatisch wordt ingeschakeld en als de temperatuur onder de 50 graden komt, wordt de lamp automatisch uitgeschakeld. Hier kunt u de lamp vervangen door elk AC-huishoudapparaat, alsof u deze vervangt door een ventilator, dan zal deze dienen als temperatuurgestuurd ventilatorcircuit. Het kan ook werken als brandalarm als u de drempeltemperatuur erg hoog instelt, zoals 100 graden Celsius en een alarm aansluit in plaats van een lamp, of u kunt het configureren om de airconditioner automatisch boven een bepaalde temperatuur in te schakelen door een relais met de juiste classificatie te gebruiken.

Vereiste componenten:

• 9v batterij
• IC 7805
• Temperatuursensor LM35
• Op-amp LM358
• 10k ohm weerstand
• 1k ohm weerstand
• Variabele weerstand 10k
• LED (optioneel)
• NPN-transistor BC547
• Diode 1N4007
• Relais 6v
• Bulb of een ander AC-apparaat

Temperatuursensor LM35:

LM35 is een driepins transistorachtig apparaat. Het heeft VCC, GND en OUTPUT. Deze sensor levert een variabele spanning aan de uitgang op basis van temperatuur. LM35 levert output in graden Celsius en kan temperaturen tot 150 graden Celsius waarnemen. LM35 is een zeer populaire en goedkope temperatuursensor die over het algemeen wordt gebruikt als digitale thermometer of om temperatuur te meten.

Voor elke temperatuurstijging van +1 graden Celsius is er een + 10mV hogere spanning op de uitgangspen. Dus als de temperatuur 0◦ Celsius is, is de output van de sensor 0V, als de temperatuur 10◦ Celsius is, is de output van de sensor + 100mV, als de temperatuur 25◦ Celsius is, is de output van de sensor + 250mV.

Referentiespanning instellen voor Op-amp LM358:

Hier hebben we Op-amp LM358 gebruikt om de uitgangsspanning van LM35 te vergelijken met de referentiespanning. Zoals vermeld hebben we het circuit ingesteld op drempelspanning 50 graden, dus om de op-amp op 50 graden te activeren, moeten we de referentiespanning instellen op 0,5 volt, omdat bij 50 graden temperatuur de LM35-uitgangsspanning 0,5 volt of 500mV is. Referentiespanning is de spanning op pin nr. 2 van LM358.

Om nu de referentiespanning in te stellen, hebben we een spanningsdelercircuit gemaakt met behulp van weerstand R1 en variabele weerstand RV1 van 10k. Door de bovenstaande formules te gebruiken, kunt u de referentiespanning dienovereenkomstig instellen en de drempeltemperatuur wijzigen. Als je de temperatuur van 50 graden Celsius wilt instellen als activeringswaarde, kun je de potentiometer ongeveer instellen op 8k: 2k, zoals:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(hier is R2 het tweede deel van de potentiometer: 2k ohm en R1 is R1 + eerste deel van de potentiometer: 10k + 8k)

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

Op-amp LM358:

Op-amps zijn ook bekend als spanningsvergelijkers. Wanneer de spanning op de niet-inverterende ingang (+) hoger is dan de spanning op de inverterende ingang (-), dan is de uitgang van de comparator hoog. En als de spanning van de inverterende ingang (-) hoger is dan het niet-inverterende einde (+), dan is de uitgang LAAG. Lees hier meer over de werking van op-amp.

LM358 is een Dual Low Noise Operationele versterker met twee onafhankelijke spanningscomparatoren binnenin. Dit is een opamp voor algemeen gebruik die in veel modi kan worden geconfigureerd, zoals comparator, zomer, integrator, versterker, differentiator, inverterende modus, niet-inverterende modus, enz.

Schakelschema:

Werkende uitleg:

De werking van dit temperatuurgecontroleerde circuit voor huishoudelijke apparaten is eenvoudig. 9v batterij voor algemene doeleinden wordt gebruikt om het hele circuit van stroom te voorzien en IC7805 wordt gebruikt om de gereguleerde 5v-voeding aan het circuit te leveren. Wanneer de temperatuur lager is dan 50 graden, blijft de uitgang van de LM358 LAAG en blijven transistor Q1 en relais ook in de UIT-toestand, dus de lamp is uit. U kunt deze drempeltemperatuur dienovereenkomstig instellen door de POT te draaien.

Als de omgevingstemperatuur nu hoger is dan 50 graden Celsius, wordt de uitgangsspanning van LM35 op pin 2 ook hoger dan 0,5 volt of 500 mV. Uitgang van LM35 is verbonden met pin 3 van Op-amp LM358. En aangezien we de referentiespanning (spanning op pin 2 van LM358) hebben ingesteld op 0,5 volt, wordt nu de spanning op pin 3 (niet-inverterende ingang) hoger dan de spanning op pin 2 (inverterende ingang) en uitgang van opamp LM358 (PIN 1) wordt HOOG. De uitgang van de LM358 is verbonden met de basis van de NPN-transistor Q1, dus Q1 wordt ook AAN, waardoor het relais wordt geactiveerd en de lamp wordt ingeschakeld. Het relais heeft een kleine spoel aan de binnenkant die energie krijgt door een kleine stroom en het aangesloten AC-apparaat triggert, we hebben de werking hieronder uitgelegd. Zo detecteert dit circuit de temperatuurgrens en schakelt het automatisch de apparaten in.

In de demonstratievideo hebben we een soldeerbout gebruikt om de omgeving nabij temperatuursensor LM35 op te warmen, bekijk de video aan het einde. Ook hier werken we met directe AC-netspanning van 220v, dus wees uiterst voorzichtig, anders kunt u ernstig letsel oplopen.

Werking van relais:

Relais is een elektromagnetische schakelaar, die een veel grotere stroom toelaat als er een kleine stroom op wordt toegepast, zoals we een transistor als schakelaar gebruiken. Relais wordt over het algemeen gebruikt om de AC-apparaten (wisselstroom) aan te sturen met een veel kleinere gelijkstroom.

Het relais heeft een spoel aan de binnenkant en als er geen spanning op de spoel staat, is COM (gemeenschappelijk) verbonden met NC (normaal gesloten contact). En als er wat spanning op de spoel wordt toegepast, wordt het elektromagnetische veld geproduceerd. Die het anker aantrekken (hendel verbonden met de veer), en COM en NO (normaal open contact) worden verbonden, waardoor grotere stroom kan vloeien. Relais zijn verkrijgbaar in vele classificaties, hier hebben we een 6V-bedrijfsspanningsrelais gebruikt, waarmee 7A-250VAC-stroom kan vloeien.

Het relais wordt geconfigureerd met behulp van een klein stuurcircuit dat bestaat uit een transistor, diode en een weerstand. Transistor wordt gebruikt om de stroom te versterken, zodat de volledige stroom (van de DC-bron - 9v-batterij) door de spoel kan stromen om deze volledig van energie te voorzien. Weerstand wordt gebruikt om een ​​voorspanning aan de transistor te geven. En Diode wordt gebruikt om tegenstroom te voorkomen, wanneer de transistor is uitgeschakeld. Elke inductorspoel produceert gelijke en tegengestelde EMK wanneer deze plotseling wordt uitgeschakeld, dit kan permanente schade aan componenten veroorzaken, dus moet een diode worden gebruikt om tegenstroom te voorkomen. Een relaismodule is gemakkelijk verkrijgbaar in de markt met al zijn stuurcircuits op het bord of u kunt het maken door bovenstaande componenten te gebruiken. Hier hebben we 6V Relaismodule gebruikt. Meer informatie over het relais vindt u hier.