Công tắc tự động điều khiển nhiệt độ

Trước đây, chúng tôi đã xây dựng Mạch đèn LED điều khiển nhiệt độ, trong đó hai đèn LED phát sáng theo nhiệt độ. Bây giờ chúng ta đang cải tiến mạch đó bằng cách sử dụng Rơ le, và bây giờ chúng ta sẽ Điều khiển các thiết bị AC trong nhà theo Nhiệt độ. Mạch này sẽ hoạt động như công tắc đèn tự động sẽ kích hoạt nếu nhiệt độ vượt quá một mức cụ thể (50 Độ trong mạch này). Chúng tôi đang sử dụng LM35 làm cảm biến nhiệt độ ở đây. Nhiệt độ ngưỡng của giá trị 50 độ này có thể được thay đổi bằng cách điều chỉnh Biến trở trong mạch, theo yêu cầu.

Chúng tôi đã sử dụng một bóng đèn LED đơn giản trong Mạch công tắc điều khiển nhiệt độ này để trình diễn, có nghĩa là nếu nhiệt độ vượt quá 50 độ C thì bóng đèn sẽ tự động bật và nếu nhiệt độ xuống dưới 50 độ, bóng đèn sẽ tự động tắt. Ở đây, bạn có thể thay thế bóng đèn bằng bất kỳ thiết bị gia dụng AC nào, chẳng hạn như nếu bạn thay thế bằng quạt thì nó sẽ đóng vai trò là Mạch quạt điều khiển nhiệt độ. Nó cũng có thể hoạt động như cảnh báo cháy nếu bạn đặt nhiệt độ ngưỡng rất cao như 100 độ C và kết nối cảnh báo ở vị trí bóng đèn hoặc bạn có thể định cấu hình nó để tự động bật Máy điều hòa không khí ngoài một nhiệt độ cụ thể bằng cách sử dụng Rơle có định mức phù hợp.

Các thành phần bắt buộc:

Pin 9v
IC 7805
Cảm biến nhiệt độ LM35
Op-amp LM358
Điện trở 10k ohm
Điện trở 1k ohm
Biến trở 10k
LED (tùy chọn)
Transistor NPN BC547
Diode 1N4007
Rơ le 6v
Bóng đèn hoặc bất kỳ thiết bị AC nào

Cảm biến nhiệt độ LM35:

LM35 là thiết bị bóng bán dẫn ba chân. Nó có VCC, GND và OUTPUT. Cảm biến này cung cấp điện áp thay đổi ở đầu ra dựa trên nhiệt độ. LM35 cung cấp đầu ra ở độ C và có thể cảm nhận nhiệt độ lên đến 150 độ C. LM35 là cảm biến nhiệt độ rất phổ biến và rẻ tiền thường được sử dụng như nhiệt kế kỹ thuật số hoặc để đo nhiệt độ.

Đối với mỗi độ tăng nhiệt độ +1 độ C sẽ có điện áp cao hơn + 10mV ở chân đầu ra. Vì vậy, nếu nhiệt độ là 0 độ C đầu ra của cảm biến sẽ là 0V, nếu nhiệt độ là 10 độ C đầu ra của cảm biến sẽ là + 100mV, nếu nhiệt độ là 25 độ C thì đầu ra của cảm biến sẽ là + 250mV.

Thiết lập Điện áp Tham chiếu cho Op-amp LM358:

Ở đây chúng tôi đã sử dụng Op-amp LM358 để so sánh điện áp đầu ra của LM35 với điện áp tham chiếu. Như đã đề cập, chúng tôi đã đặt mạch cho điện áp ngưỡng 50 Độ, vì vậy để kích hoạt op-amp ở 50 Độ, chúng ta cần đặt điện áp tham chiếu thành 0,5 volt, vì ở nhiệt độ 50 độ, điện áp đầu ra của LM35 sẽ là 0,5 volt hoặc 500mV. Điện áp tham chiếu là điện áp tại chân số 2 của LM358.

Bây giờ để đặt điện áp tham chiếu, chúng ta đã tạo một mạch Phân áp bằng cách sử dụng điện trở R1 và Biến trở RV1 là 10k. Bằng cách sử dụng các công thức trên, bạn có thể đặt điện áp tham chiếu cho phù hợp và có thể thay đổi Nhiệt độ ngưỡng. Giống như đặt nhiệt độ 50 độ C làm giá trị kích hoạt, bạn có thể đặt chiết áp khoảng 8k: 2k như:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(ở đây R2 là phần thứ hai của chiết áp: 2k ohm và R1 là R1 + phần đầu tiên của chiết áp: 10k + 8k)

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

Op-amp LM358:

Op-amps còn được gọi là Bộ so sánh điện áp. Khi điện áp ở đầu vào không đảo (+) cao hơn điện áp ở đầu vào không đảo (-), thì đầu ra của bộ so sánh là Cao. Và nếu điện áp của đầu vào đảo ngược (-) cao hơn đầu không đảo (+), thì đầu ra là THẤP. Biết thêm về hoạt động của op-amp tại đây.

LM358 là Bộ khuếch đại hoạt động có độ ồn thấp kép có hai bộ so sánh điện áp độc lập bên trong. Đây là một op amp mục đích chung có thể được cấu hình ở nhiều chế độ như bộ so sánh, mùa hè, bộ tích hợp, bộ khuếch đại, bộ phân biệt, chế độ đảo ngược, chế độ không đảo ngược, v.v.

Sơ đồ mạch:

Giải thích làm việc:

Hoạt động của Mạch Thiết bị Gia dụng Kiểm soát Nhiệt độ này rất đơn giản. Pin 9v đa năng được sử dụng để cấp nguồn cho toàn bộ mạch và IC7805 được sử dụng để cung cấp nguồn 5v được điều chỉnh cho mạch. Khi nhiệt độ dưới 50 độ thì đầu ra của LM358 vẫn ở mức THẤP và bóng bán dẫn Q1 & Relay cũng vẫn ở trạng thái TẮT, do đó bóng đèn tắt. Bạn có thể đặt nhiệt độ ngưỡng này cho phù hợp bằng cách xoay POT.

Bây giờ khi nhiệt độ xung quanh vượt quá 50 độ C, điện áp đầu ra của LM35 tại chân 2 cũng cao hơn 0,5 volt hoặc 500mV. Đầu ra của LM35 được kết nối với Chân 3 của Op-amp LM358. Và vì chúng tôi đã đặt điện áp tham chiếu (điện áp tại Pin 2 của LM358) thành 0,5 volt, vì vậy bây giờ điện áp tại Pin 3 (đầu vào không đảo) trở nên cao hơn điện áp tại Pin 2 (đầu vào đảo ngược) và đầu ra của opamp LM358 (PIN 1) trở nên CAO. Đầu ra của LM358 được kết nối với đế của bóng bán dẫn NPN Q1, vì vậy Q1 cũng trở nên BẬT, kích hoạt Rơle và bóng đèn được BẬT. Rơ le có cuộn dây nhỏ bên trong nhận năng lượng bằng dòng điện nhỏ và kích hoạt thiết bị xoay chiều được kết nối với nó, chúng tôi sẽ giải thích hoạt động của nó bên dưới. Vì vậy, đó là cách mạch này phát hiện giới hạn nhiệt độ và tự động bật các thiết bị.

Trong video trình diễn, chúng tôi đã sử dụng mỏ hàn để làm nóng xung quanh gần Cảm biến nhiệt độ LM35, hãy kiểm tra video ở cuối. Ngoài ra, ở đây chúng tôi đang làm việc với nguồn điện xoay chiều trực tiếp 220v, vì vậy phải hết sức cẩn thận, nếu không bạn có thể bị thương nặng.

Làm việc của Rơle:

Rơ le là một công tắc điện từ, cho phép dòng điện lớn hơn nhiều khi đặt một dòng điện nhỏ vào nó, giống như chúng ta sử dụng bóng bán dẫn làm công tắc. Rơ le thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị AC (dòng điện thay thế), sử dụng dòng điện một chiều nhỏ hơn nhiều.

Rơ le có một cuộn dây bên trong và khi không có điện áp đặt vào cuộn dây, COM (chung) được nối với NC (tiếp điểm thường đóng). Và khi có một số điện áp đặt vào cuộn dây, trường điện từ sẽ tạo ra. Cái nào thu hút Phần ứng (đòn bẩy kết nối với lò xo), và COM và NO (tiếp điểm thường mở) được kết nối, cho phép dòng điện lớn hơn chạy qua. Rơle có sẵn trong nhiều xếp hạng, ở đây chúng tôi đã sử dụng rơle điện áp hoạt động 6V, cho phép dòng điện 7A-250VAC chạy qua.

Rơ le được cấu hình bằng cách sử dụng một mạch Driver nhỏ bao gồm một Transistor, Diode và một điện trở. Transistor được sử dụng để khuếch đại dòng điện để dòng điện đầy đủ (từ nguồn DC - pin 9v) có thể chạy qua cuộn dây để cung cấp năng lượng đầy đủ cho nó. Điện trở được sử dụng để cung cấp xu hướng cho bóng bán dẫn. Và Diode được sử dụng để ngăn chặn dòng điện ngược, khi bóng bán dẫn được TẮT. Mỗi cuộn dây dẫn tạo ra EMF bằng nhau và ngược chiều khi bị TẮT đột ngột, điều này có thể gây ra hư hỏng vĩnh viễn cho các linh kiện, vì vậy phải sử dụng Diode để ngăn chặn dòng điện ngược. Một Rơ le mô-đun có thể dễ dàng có sẵn trên thị trường với tất cả các mạch điều khiển của nó trên bảng hoặc bạn có thể tạo ra nó bằng cách sử dụng trên các thành phần. Ở đây chúng tôi đã sử dụng mô-đun Relay 6V. Bạn có thể tìm hiểu thêm về Relay tại đây.