- Zahtevane komponente:
- Senzor temperature LM35:
- Nastavitev referenčne napetosti za Op-amp LM358:
- Shema vezja:
- Delovna razlaga:
- Delovanje releja:
Prej smo zgradili vezje LED s temperaturno kontrolo, v katerem sta dve LED svetili glede na temperaturo. Zdaj izboljšujemo to vezje z uporabo releja, zdaj pa bomo nadzirali domače AC naprave glede na temperaturo. To vezje bo služilo kot samodejno stikalo za luč, ki se bo sprožilo, če temperatura preseže določeno raven (50 stopinj v tem vezju). Tu uporabljamo LM35 kot temperaturni senzor. To mejno temperaturo vrednosti 50 stopinj lahko spremenite s prilagoditvijo spremenljivega upora v vezju, v skladu z zahtevami.
Za demonstracijo smo uporabili preprosto LED žarnico v tem temperaturno krmiljenem stikalnem krogu, kar pomeni, da če temperatura preseže 50 stopinj Celzija, se žarnica samodejno vklopi in če temperatura pade pod 50 stopinj, se žarnica samodejno izklopi. Tu lahko žarnico zamenjate s katerim koli gospodinjskim aparatom AC, na primer, če jo zamenjate z ventilatorjem, bo služila kot vezje ventilatorja z nadzorovano temperaturo. Deluje lahko tudi kot požarni alarm, če nastavite prag temperature zelo visoko, kot je 100 stopinj Celzija, in namesto žarnice priključite alarm ali pa ga nastavite tako, da samodejno vklopi klimatsko napravo preko določene temperature z uporabo releja ustrezne ocene..
Zahtevane komponente:
- 9v baterija
- IC 7805
- Senzor temperature LM35
- Op-amp LM358
- 10k ohmski upor
- 1k ohmski upor
- Spremenljiv upor 10k
- LED (neobvezno)
- NPN tranzistor BC547
- Dioda 1N4007
- Rele 6v
- Žarnica ali kateri koli električni aparat
Senzor temperature LM35:
LM35 je naprava s tremi nožicami, podobna tranzistorju. Ima VCC, GND in OUTPUT. Ta senzor zagotavlja spremenljivo napetost na izhodu glede na temperaturo. LM35 zagotavlja izhod v stopinjah Celzija in lahko zazna do 150 stopinj Celzija. LM35 je zelo priljubljen in poceni temperaturni senzor, ki se običajno uporablja kot digitalni termometer ali za merjenje temperature.
Za vsako +1 stopinjsko zvišanje temperature bo +10 mV višja napetost na izhodnem zatiču. Torej, če je temperatura 0◦ Celzija, bo izhod senzorja 0V, če je temperatura 10◦ Celzija, bo izhod senzorja + 100mV, če je temperatura 25◦ Celzija, bo izhod senzorja + 250mV.
Nastavitev referenčne napetosti za Op-amp LM358:
Tu smo uporabili Op-amp LM358 za primerjavo izhodne napetosti LM35 z referenčno napetostjo. Kot smo že omenili, smo vezje nastavili za mejno napetost 50 stopinj, zato moramo za sprožitev op-ojačevalnika pri 50 stopinjah referenčno napetost nastaviti na 0,5 volta, saj bo pri temperaturi 50 stopinj izhodna napetost LM35 0,5 volta ali 500 mV. Referenčna napetost je napetost na zatiču št. 2 LM358.
Zdaj za nastavitev referenčne napetosti smo z uporom R1 in spremenljivim uporom RV1 10k ustvarili vezje delilnika napetosti. Z uporabo zgornjih formul lahko ustrezno nastavite referenčno napetost in lahko spremenite mejno temperaturo. Kot da želite nastaviti temperaturo 50 stopinj Celzija kot sprožilno vrednost, lahko potenciometer nastavite približno na 8k: 2k, na primer:
Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin
(tukaj je R2 drugi del potenciometra: 2k ohm in R1 je R1 + prvi del potenciometra: 10k + 8k)
Vout = (2/18 + 2) * 5 = 0,5v
Op-amp LM358:
Op-ojačevalniki so znani tudi kot primerjalniki napetosti. Ko je napetost na neinvertirajočem vhodu (+) višja od napetosti na invertirajočem vhodu (-), je izhod primerjalnika visok. In če je napetost invertirajočega vhoda (-) višja od neinvertirajočega konca (+), je izhod LOW. Več o delovanju op-amp tukaj.
LM358 je dvojni operacijski ojačevalnik z nizkim šumom, ki ima v sebi dva neodvisna primerjalnika napetosti. To je splošni opcijski ojačevalnik, ki ga je mogoče konfigurirati v številnih načinih, kot so primerjalnik, poletje, integrator, ojačevalnik, diferenciator, invertirni način, neinvertirni način itd.
Shema vezja:
Delovna razlaga:
Delo s tem krogotokom gospodinjskih aparatov z nadzorovano temperaturo je preprosto. 9v splošna baterija se uporablja za napajanje celotnega vezja, IC7805 pa za regulirano 5v napajanje vezja. Ko je temperatura pod 50 stopinj, izhod LM358 ostane NIZK in tranzistor Q1 & Rele ostaneta tudi v izklopljenem stanju, zato je žarnica izključena. To mejno temperaturo lahko ustrezno nastavite tako, da zavrtite POT.
Zdaj, ko temperatura okolice preseže 50 stopinj Celzija, je tudi izhodna napetost LM35 na zatiču 2 višja od 0,5 volta ali 500 mV. Izhod LM35 je povezan na pin 3 op-amp LM358. In ker smo referenčno napetost (napetost na pin 2 LM358) nastavili na 0,5 volta, tako napetost na Pin 3 (neinvertirajoči vhod) postane višja od napetosti na Pin 2 (invertiranje vhoda) in izhod opampa LM358 (PIN 1) postane VISOK. Izhod LM358 je povezan z dnom NPN tranzistorja Q1, zato se Q1 tudi vklopi, kar sproži rele in žarnico. V notranjosti releja je majhna tuljava, ki dobiva energije z majhnim tokom in sproži nanj priključeno izmenično napravo, o čemer smo razložili spodaj. Tako to vezje zazna temperaturno omejitev in samodejno vklopi naprave.
V predstavitvenem videoposnetku smo s spajkalnikom ogrevali okolico v bližini temperaturnega senzorja LM35, na koncu pa video. Tudi tu delamo z neposrednim izmeničnim omrežjem 220v, zato moramo biti previdni, sicer lahko imate resne poškodbe.
Delovanje releja:
Rele je elektromagnetno stikalo, ki omogoča pretok veliko večjega toka, ko nanj deluje majhen tok, tako kot tranzistor uporabljamo kot stikalo. Rele se običajno uporablja za krmiljenje naprav izmeničnega (izmeničnega toka) z veliko manjšim enosmernim tokom.
Rele ima v sebi tuljavo in ko na tuljavo ni napetosti, je COM (skupni) povezan z NC (običajno zaprt kontakt). In ko je na tuljavi nekaj napetosti, nastane elektromagnetno polje. Ki privabljajo armaturo (ročica, priključena na vzmet), in COM in NO (običajno odprt kontakt) se priključita, kar omogoča pretok večjega toka. Releji so na voljo v številnih ocenah, tu smo uporabili 6V rele napetosti, ki omogoča tok 7A-250VAC.
Rele je konfiguriran z uporabo majhnega gonilniškega vezja, ki je sestavljeno iz tranzistorja, diode in upora. Tranzistor se uporablja za ojačanje toka, tako da lahko poln tok (iz enosmernega vira - 9v baterija) teče skozi tuljavo, da ga popolnoma energizira. Upor se uporablja za pristranskost tranzistorja. Dioda se uporablja za preprečevanje povratnega toka, ko je tranzistor izklopljen. Vsaka tuljava induktorja pri enakomernem izklopu proizvaja enak in nasproten EMF, kar lahko povzroči trajne poškodbe komponent, zato je treba za preprečevanje povratnega toka uporabiti diodo. Rele modul je lahko na voljo na trgu, z vso svojo Driver vezje na krovu, ali jo lahko ustvarite z uporabo zgoraj komponent. Tu smo uporabili 6V relejni modul. Več o releju lahko izveste tukaj.