Temperaturgesteuerter automatischer Schalter

Zuvor haben wir einen temperaturgesteuerten LED-Schaltkreis gebaut, in dem zwei LEDs je nach Temperatur leuchteten. Jetzt erweitern wir diese Schaltung durch Verwendung eines Relais, und jetzt steuern wir Haushalts-Wechselstromgeräte gemäß der Temperatur. Diese Schaltung dient als automatischer Lichtschalter, der ausgelöst wird, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet (50 Grad in dieser Schaltung). Wir verwenden hier LM35 als Temperatursensor. Diese Schwellentemperatur von 50 Grad kann durch Einstellen des variablen Widerstands in der Schaltung je nach Anforderung geändert werden.

Wir haben eine einfache LED-Lampe in diesem temperaturgesteuerten Schaltkreis zur Demonstration verwendet. Wenn die Temperatur über 50 Grad Celsius liegt, schaltet sich die Lampe automatisch ein und wenn die Temperatur unter 50 Grad fällt, wird die Lampe automatisch ausgeschaltet. Hier können Sie die Glühlampe durch ein beliebiges AC-Haushaltsgerät ersetzen. Wenn Sie sie beispielsweise durch einen Lüfter ersetzen, dient sie als temperaturgesteuerter Lüfterkreis. Es kann auch als Feueralarm fungieren, wenn Sie die Schwellentemperatur wie 100 Grad Celsius sehr hoch einstellen und einen Alarm anstelle der Glühbirne anschließen, oder Sie können ihn so konfigurieren, dass die Klimaanlage über eine bestimmte Temperatur hinaus automatisch eingeschaltet wird, indem Sie ein Relais mit der richtigen Nennleistung verwenden.

Erforderliche Komponenten:

• 9V Batterie
• IC 7805
• Temperatursensor LM35
• Operationsverstärker LM358
• 10k Ohm Widerstand
• 1k Ohm Widerstand
• Variabler Widerstand 10k
• LED (optional)
• NPN-Transistor BC547
• Diode 1N4007
• Relais 6v
• Glühbirne oder ein Wechselstromgerät

Temperatursensor LM35:

LM35 ist ein dreipoliges transistorähnliches Gerät. Es hat VCC, GND und OUTPUT. Dieser Sensor liefert eine variable Spannung am Ausgang basierend auf der Temperatur. Der LM35 liefert eine Leistung in Grad Celsius und kann eine Temperatur von bis zu 150 Grad Celsius erfassen. LM35 ist ein sehr beliebter und kostengünstiger Temperatursensor, der im Allgemeinen als digitales Thermometer oder zur Temperaturmessung verwendet wird.

Für jeden Temperaturanstieg von +1 Grad Celsius liegt am Ausgangspin eine um + 10 mV höhere Spannung an. Wenn die Temperatur 0 ° C beträgt, beträgt der Ausgang des Sensors 0 V, wenn die Temperatur 10 ° C beträgt, beträgt der Ausgang des Sensors + 100 mV, wenn die Temperatur 25 ° C beträgt, beträgt der Ausgang des Sensors + 250 mV.

Einstellen der Referenzspannung für den Operationsverstärker LM358:

Hier haben wir den Operationsverstärker LM358 verwendet, um die Ausgangsspannung des LM35 mit der Referenzspannung zu vergleichen. Wie bereits erwähnt, haben wir die Schaltung auf eine Schwellenspannung von 50 Grad eingestellt. Um den Operationsverstärker auf 50 Grad auszulösen, müssen wir die Referenzspannung auf 0,5 Volt einstellen, da die LM35-Ausgangsspannung bei einer Temperatur von 50 Grad 0,5 Volt oder 500 mV beträgt. Die Referenzspannung ist die Spannung an Pin Nr. 2 des LM358.

Um nun die Referenzspannung einzustellen, haben wir eine Spannungsteilerschaltung unter Verwendung des Widerstands R1 und des variablen Widerstands RV1 von 10 k erstellt. Mit den obigen Formeln können Sie die Referenzspannung entsprechend einstellen und die Schwellentemperatur ändern. Wenn Sie die Temperatur von 50 Grad Celsius als Auslösewert einstellen möchten, können Sie das Potentiometer ungefähr auf 8k: 2k einstellen, wie:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(hier ist R2 der zweite Teil des Potentiometers: 2 kOhm und R1 ist R1 + der erste Teil des Potentiometers: 10 k + 8 k)

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

Operationsverstärker LM358:

Operationsverstärker werden auch als Spannungskomparatoren bezeichnet. Wenn die Spannung am nichtinvertierenden Eingang (+) höher ist als die Spannung am invertierenden Eingang (-), ist der Ausgang des Komparators hoch. Und wenn die Spannung des invertierenden Eingangs (-) höher ist als das nicht invertierende Ende (+), ist der Ausgang NIEDRIG. Erfahren Sie hier mehr über die Arbeit mit Operationsverstärkern.

Der LM358 ist ein rauscharmer Operationsverstärker mit zwei unabhängigen Spannungskomparatoren. Dies ist ein Allzweck-Operationsverstärker, der in vielen Modi wie Komparator, Sommer, Integrator, Verstärker, Differenzierer, Invertierungsmodus, Nichtinvertierungsmodus usw. konfiguriert werden kann.

Schaltplan:

Arbeitserklärung:

Die Arbeit mit diesem temperaturgesteuerten Stromkreis für Haushaltsgeräte ist einfach. Eine 9-V-Allzweckbatterie wird verwendet, um den gesamten Stromkreis einzuschalten, und IC7805 wird verwendet, um die geregelte 5-V-Versorgung des Stromkreises bereitzustellen. Wenn die Temperatur unter 50 Grad liegt, bleibt der Ausgang des LM358 NIEDRIG und der Transistor Q1 und das Relais bleiben ebenfalls im AUS-Zustand, sodass die Glühlampe ausgeschaltet ist. Sie können diese Schwellentemperatur entsprechend einstellen, indem Sie den POT drehen.

Wenn die Umgebungstemperatur 50 Grad Celsius überschreitet, steigt die Ausgangsspannung von LM35 an Pin 2 ebenfalls über 0,5 Volt oder 500 mV. Der Ausgang des LM35 ist mit Pin 3 des Operationsverstärkers LM358 verbunden. Und da wir die Referenzspannung (Spannung an Pin 2 von LM358) auf 0,5 Volt eingestellt haben, wird die Spannung an Pin 3 (nicht invertierender Eingang) jetzt höher als die Spannung an Pin 2 (invertierender Eingang) und am Ausgang des Operationsverstärkers LM358 (PIN) 1) wird HOCH. Der Ausgang des LM358 ist mit der Basis des NPN-Transistors Q1 verbunden, sodass auch Q1 eingeschaltet wird, wodurch das Relais ausgelöst wird und die Glühlampe eingeschaltet wird. Das Relais hat eine kleine Spule im Inneren, die durch kleinen Strom Energie erhält und das daran angeschlossene Wechselstromgerät auslöst. Wir haben die Funktionsweise unten erläutert. Auf diese Weise erkennt diese Schaltung die Temperaturgrenze und schaltet die Geräte automatisch ein.

Im Demonstrationsvideo haben wir Lötkolben verwendet, um die Umgebung in der Nähe des Temperatursensors LM35 aufzuheizen. Überprüfen Sie das Video am Ende. Auch hier arbeiten wir mit 220 V direktem Wechselstromnetz, daher ist äußerste Vorsicht geboten, da Sie sonst schwere Verletzungen erleiden können.

Arbeitsweise des Relais:

Das Relais ist ein elektromagnetischer Schalter, der einen viel größeren Strom fließen lässt, wenn ein kleiner Strom an ihn angelegt wird, wie wir den Transistor als Schalter verwenden. Das Relais wird im Allgemeinen verwendet, um die Wechselstromgeräte (Wechselstromgeräte) mit einem viel kleineren Gleichstrom zu steuern.

Das Relais hat eine Spule im Inneren und wenn keine Spannung an die Spule angelegt wird, wird COM (gemeinsam) an NC (normalerweise geschlossener Kontakt) angeschlossen. Und wenn an die Spule eine Spannung angelegt wird, wird das elektromagnetische Feld erzeugt. Diese ziehen den Anker an (Hebel an Feder angeschlossen) und COM und NO (normalerweise offener Kontakt) werden angeschlossen, wodurch größerer Strom fließen kann. Relais sind in vielen Nennwerten erhältlich. Hier haben wir ein 6-V-Betriebsspannungsrelais verwendet, mit dem 7A-250-VAC-Strom fließen kann.

Das Relais wird unter Verwendung einer kleinen Treiberschaltung konfiguriert , die aus einem Transistor, einer Diode und einem Widerstand besteht. Der Transistor wird verwendet, um den Strom so zu verstärken, dass der volle Strom (von der Gleichstromquelle - 9-V-Batterie) durch die Spule fließen kann, um ihn vollständig mit Energie zu versorgen. Der Widerstand wird verwendet, um den Transistor vorzuspannen. Und Diode wird verwendet, um einen Rückstromfluss zu verhindern, wenn der Transistor ausgeschaltet ist. Jede Induktorspule erzeugt beim plötzlichen Ausschalten die gleiche und entgegengesetzte EMK. Dies kann zu dauerhaften Schäden an den Komponenten führen. Daher muss eine Diode verwendet werden, um einen Rückstrom zu verhindern. Ein Relaismodul ist mit seiner gesamten Treiberschaltung auf der Platine leicht auf dem Markt erhältlich, oder Sie können es mithilfe der oben genannten Komponenten erstellen. Hier haben wir 6V Relaismodul verwendet. Weitere Informationen zum Relais finden Sie hier.