- Vrste termostatov:
- Kaj je termistor?
- Vrste termistorja
- Uporaba NTC termistorja:
- Potrebna komponenta:
- Shema vezja termistorja:
- Delovanje vezja termostata:
Termostat nastane tako, da seštejemo dva grška izraza termo in statos, termos pomeni toploto, statos pa mirujoč, stoječ ali pritrjen. Termostat se uporablja za nadzor naprav ali gospodinjskih aparatov glede na temperaturo, kot so vklop / izklop klimatske naprave, grelniki prostorov itd. Običajne aplikacije termostata so vzdrževanje sobne temperature v centraliziranih ogrevalnih sistemih ali hladilnih sistemih, uravnavanje temperature hladilnika, hladilnega sistema, električni likalnik, pečice, sušilniki za lase in še veliko več. Danes so na trgu na voljo tudi programabilni in pametni termostati.
Vrste termostatov:
Za zaznavanje temperature različni termostati uporabljajo različne senzorje ali naprave in jih glede na to lahko v glavnem razvrstimo v dve vrsti
- Mehanski termostat
- Električni / elektronski termostat
Mehanski termostat -
Bimetalni termostat spada pod mehanski termostat. Na splošno imajo ohišje in gumb, kot je prikazano na spodnji sliki. Ima en fiksni kontakt in eno premično jetra, ki je sestavljena iz dveh različnih kovin z različnimi koeficienti linearnega raztezanja. Konec gibljive ročice se pri znižanju temperature poveže s fiksnim kontaktom in odklopi, ko je sobna temperatura visoka. Tako lahko vklopi in izklopi naprave glede na temperaturo.
Nekaj primerov uporabe bimetalnih termostatov - likalnik, hladilnik, klimatska naprava.
Električni termostat -
Najpogostejši elektronski temperaturni senzorji so termočleni in termistorji, ki se uporabljajo v termostatu. Električne lastnosti termistorja in termočlenov se spremenijo, če so izpostavljene temperaturnim nihanjem.
Termočlen je naprava, ki uporablja vsaj dva različna kovinska traka, ki sta na enem koncu združena v dva križišča; vroč in hladen spoj. Vroči spoj je merilni spoj; predmet, katerega temperaturo je treba izmeriti, je postavljen na vročem križišču, medtem ko je hladni spoj (katerega temperatura je znana) referenčni spoj. Zaradi te temperaturne razlike nastane napetostna razlika, znana kot termoelektrična napetost, ki se uporablja za merjenje temperature. Termočlen se uporablja v kotlih, pečicah itd.
Druga vrsta električnega senzorja, ki se uporablja v termostatu, je termistor, ki ga bomo podrobneje preučili s primerom.
Kaj je termistor?
Kot že ime pove, je termistor kombinacija dveh besed, Thermal in Resistor. Je uporovna komponenta, katere odpornost se spreminja s spremembo temperature.
Termistorji so zelo zanesljivi in imajo široko paleto lestvic za dragoceno zaznavanje manjših temperaturnih nihanj. So poceni in uporabni kot temperaturni senzor. Termistor se uporablja v digitalnem termostatu.
Vrste termistorja
Glede na spremembe upornosti glede na temperaturo okolice obstajata dve vrsti termistorjev. Podrobno so razloženi spodaj:
1. PTC - koeficient pozitivne temperature.
Njegova odpornost je sorazmerna s temperaturo, tj. Odpornost upada z zniževanjem temperature in obratno.
2. NTC - negativni temperaturni koeficient.
Njegova odpornost je posredno sorazmerna s temperaturo, tj. Odpornost se zmanjšuje s povečanjem temperature in obratno.
V naši aplikaciji uporabljamo NTC termistor. 103 kaže, da upor termistorja pri normalni temperaturi pomeni 10 k Ohm.
Uporaba NTC termistorja:
Zelo priročna in zanimiva ideja je nadzor nad katero koli napravo, ki temelji na temperaturnih nihanjih. Takšna priljubljena aplikacija je požarni alarm, kjer termistor zazna toploto in sproži alarm.
NTC termistorji se najpogosteje uporabljajo v različnih aplikacijah, toda tam, kjer je na začetku potrebna majhna odpornost, se uporabljajo termistorji PTC.
Proizvajalec v podatkovnem listu določi odpornost termistorja pri sobni temperaturi skupaj z različnim nizom vrednosti uporov pri različnih temperaturah, zato lahko izberemo pravi termistor za primerno uporabo.
Tu je nekaj vezij, zgrajenih s pomočjo termistorja:
- Požarni alarm z uporabo termistorja
- Ventilator z enosmernim tokom s temperaturnim nadzorom
- Povezava termistorja z Arduinom za merjenje in prikaz temperature na LCD-prikazovalniku
- Gospodinjski aparati z nadzorovano temperaturo
Potrebna komponenta:
- NTC 103 termistor (10k Ω).
- BJT BC 547.
- 5k Ω potenciometer (POT).
- 1kΩ upor.
- LED.
- Napajanje - 6V DC.
- Breadboard in povezovalne žice.
Shema vezja termistorja:
Delovanje vezja termostata:
Vezje ogroža vezje delilnika napetosti in izhodno stikalo za vklop in izklop. Vezje delilnika napetosti tvorijo termistor in spremenljivi upor.
Izhod vezja delilnika napetosti je povezan z dnom tranzistorja NPN prek upora 1k. Vezje delilnika napetosti omogoča zaznavanje nihanj napetosti, ki jih povzročajo spremembe upornosti termistorja. Z uporabo POT-a v delilniku napetosti lahko prilagodimo občutljivost termistorja. Namesto spremenljivega upora lahko za fiksno sprožilno točko uporabite tudi fiksni upor, kar pomeni, da bo LED dioda vklopljena le, če temperatura preseže določeno vrednost in temperature sprožilne točke ne morete prilagoditi. Zato bolje uporabite POT in spremenite občutljivost tako, da samo vrtite gumb.
Komplet uporov lahko izberete po spodnji formuli -
Vo = × V IN
V našem vezju smo R2 zamenjali s POT in R1 z LDR, zato se izhodna napetost spreminja z uporom termistorja. In upor termistorja se spreminja z zunanjo temperaturo, zato se bo izhodna napetost spreminjala, ko bomo spreminjali temperaturo okoli termistorja. Tranzistor se vklopi pri 0,7 V ali več, kar je napetost VBE.
Preprostejši način za izbiro in poznavanje ustreznega R2 za 10k NTC termistor je simulacija vezja v Proteusu in pridobitev natančne vrednosti R2. Tudi z zamenjavo termistorja s spremenljivim uporom lahko preučimo njegov enakovredni učinek v vezju po spodnjih diagramih vezja:
Drugi del vezja je tranzistorski odsek, kjer tranzistor deluje kot stikalo za LED D1. Ker je tranzistor trenutno nadzorovana naprava, je na njegov vhodni priključek priključen upor R1, da se omeji trenutni val.
Sklicujoč se na zgornje simulacijsko vezje, ko se temperatura v bližini termistorja dvigne, se njegova električna upornost zmanjša, kar povzroči povečanje napetosti na RV1. Torej se tudi napetost na dnu tranzistorja (V BE) poveča in takoj, ko je V BE ≥0,7 V, začne tranzistor prevoditi in LED bo vklopljena.
Prosimo, upoštevajte, da lahko v zgornjem vezju to LED diodo zamenjamo z brenčalom ali žarnico itd. Z minimalnim dodatkom nekaj dodatnih komponent. Oglejte si tudi predstavitveni video spodaj.