Thermostatschaltung auf Thermistorbasis

Thermostat wird durch Summieren von zwei griechischen Begriffen Thermo und Statos gebildet, Thermos bedeutet Wärme und Statos bedeutet stationär, stehend oder fest. Thermostat wird verwendet, um die Geräte oder Haushaltsgeräte entsprechend der Temperatur zu steuern, wie z. B. Klimaanlage ein- / ausschalten, Raumheizungen usw. Übliche Anwendungen des Thermostats sind die Aufrechterhaltung der Raumtemperatur in Zentralheizungs- oder Kühlsystemen, die Regulierung der Kühlschranktemperatur und des Kühlsystems, elektrisches Bügeleisen, Öfen, Haartrockner und vieles mehr. Programmierbare und intelligente Thermostate sind heute auch auf dem Markt erhältlich.

Arten von Thermostaten:

Um die Temperatur zu erfassen, verwenden verschiedene Thermostate unterschiedliche Sensoren oder Geräte und können dementsprechend hauptsächlich in zwei Typen eingeteilt werden

1. Mechanischer Thermostat
2. Elektrischer / elektronischer Thermostat

Mechanischer Thermostat -

Der Bimetallthermostat fällt unter den mechanischen Thermostat. Im Allgemeinen haben sie ein Gehäuse und einen Knopf wie in der Abbildung unten gezeigt. Es hat einen festen Kontakt und eine bewegliche Leber, die aus zwei verschiedenen Metallen mit unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten besteht. Das Ende des beweglichen Hebels wird bei sinkender Temperatur mit festem Kontakt verbunden und bei hoher Raumtemperatur getrennt. Auf diese Weise können die Geräte je nach Temperatur ein- und ausgeschaltet werden.

Einige Beispiele, bei denen Bimetallthermostate verwendet werden - Bügeleisen, Kühlschrank, Klimaanlage.

Elektrischer Thermostat -

Die gebräuchlichsten elektronischen Temperatursensoren sind Thermoelemente und Thermistoren, die im Thermostat verwendet werden. Sowohl die elektrischen Eigenschaften des Thermistors als auch des Thermoelements ändern sich, wenn sie Temperaturschwankungen ausgesetzt werden.

Das Thermoelement ist eine Vorrichtung, bei der mindestens zwei verschiedene Metallstreifen verwendet werden, die an einem Ende zu zwei Übergängen verbunden sind. heiße und kalte Verbindung. Hot Junction ist eine Messstelle; Objekt, dessen Temperatur gemessen werden soll, wird an der heißen Verbindung platziert, während die kalte Verbindung (deren Temperatur bekannt ist) die Referenzverbindung ist. Aufgrund dieser Temperaturdifferenz wird eine Spannungsdifferenz erzeugt, die als thermoelektrische Spannung bekannt ist und zur Messung der Temperatur verwendet wird. Thermoelemente werden in Kesseln, Öfen usw. verwendet.

Die andere Art von elektrischem Sensor, die im Thermostat verwendet wird, ist der Thermistor, den wir anhand eines Beispiels genauer untersuchen werden.

Was ist ein Thermistor?

Wie der Name schon sagt, ist ein Thermistor eine Kombination aus zwei Wörtern, Thermisch und Widerstand. Es ist eine Widerstandskomponente, deren Widerstand sich mit der Änderung der Temperatur ändert.

Thermistoren sind sehr zuverlässig und verfügen über einen weiten Bereich, um geringfügige Temperaturschwankungen genau zu erfassen. Sie sind billig und nützlich als Temperatursensor. Der Thermistor wird im digitalen Thermostat verwendet.

Arten von Thermistoren

Abhängig von seiner Widerstandsänderung in Bezug auf die Umgebungstemperatur gibt es zwei Arten von Thermistoren. Sie werden nachstehend ausführlich erläutert: -

1. PTC - Positiver Temperaturkoeffizient.

Sein Widerstand ist direkt proportional zur Temperatur, dh sein Widerstand nimmt mit abnehmender Temperatur ab und umgekehrt.

2. NTC - Negativer Temperaturkoeffizient.

Sein Widerstand ist indirekt proportional zur Temperatur, dh sein Widerstand nimmt mit steigender Temperatur ab und umgekehrt.

Wir verwenden NTC-Thermistor in unserer Anwendung. 103 zeigt an, dass der Widerstand des Thermistors bei normaler Temperatur 10 kOhm bedeutet.

Anwendung des NTC-Thermistors:

Es ist eine sehr bequeme und interessante Idee, jedes Gerät anhand der Temperaturschwankung steuern zu können. Eine solche beliebte Anwendung ist der Feueralarm, bei dem der Thermistor die Hitze erfasst und den Alarm auslöst.

NTC-Thermistoren werden am häufigsten in verschiedenen Anwendungen verwendet. Wenn jedoch am Startpunkt ein niedriger Widerstand erforderlich ist, werden PTC-Thermistoren verwendet.

Der Widerstand des Thermistors bei Raumtemperatur wird vom Hersteller im Datenblatt zusammen mit den unterschiedlichen Widerstandswerten bei unterschiedlichen Temperaturen angegeben, wodurch der richtige Thermistor für die entsprechende Anwendung ausgewählt werden kann.

Hier sind einige Schaltungen, die mit Thermistor erstellt wurden:

• Feueralarm mit Thermistor
• Temperaturgeregelter Gleichstromlüfter mit Thermistor
• Schnittstelle zwischen Thermistor und Arduino zur Messung und Anzeige der Temperatur auf dem LCD
• Temperaturgesteuerte AC-Haushaltsgeräte

Erforderliche Komponente:

1. NTC 103 Thermistor (10 kΩ).
2. BJT BC 547.
3. 5 kΩ Potentiometer (POT).
4. 1 kΩ Widerstand.
5. LED.
6. Stromversorgung - 6V DC.
7. Steckbrett und Verbindungsdrähte.

Schaltplan der Thermistorschaltung:

Funktionsweise des Thermostatkreises:

Die Schaltung besteht aus einer Spannungsteilerschaltung und einer Schaltschaltung „EIN und AUS“. Die Spannungsteilerschaltung besteht aus dem Thermistor und einem variablen Widerstand.

Der Ausgang der Spannungsteilerschaltung ist über einen 1k-Widerstand mit der Basis des NPN-Transistors verbunden. Die Spannungsteilerschaltung ermöglicht es, die Spannungsänderung zu erfassen, die durch die Änderung des Widerstands des Thermistors verursacht wird. Durch Verwendung eines POT im Spannungsteiler können wir die Empfindlichkeit des Thermistors einstellen. Sie können auch einen festen Widerstand anstelle eines variablen Widerstands für einen festen Auslösepunkt verwenden. Dies bedeutet, dass die LED nur dann eingeschaltet wird, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet und Sie die Auslösepunkttemperatur nicht einstellen können. Verwenden Sie also besser einen POT und variieren Sie die Empfindlichkeit durch einfaches Drehen des Knopfes.

Man kann den Satz von Widerständen durch die folgende Formel auswählen:

Vo = × V _IN

In unserer Schaltung haben wir R2 durch POT und R1 durch LDR ersetzt, sodass sich die Ausgangsspannung mit dem Widerstand des Thermistors ändert. Der Widerstand des Thermistors ändert sich mit der Außentemperatur, sodass sich die Ausgangsspannung ändert, wenn wir die Temperatur um den Thermistor herum ändern. Der Transistor schaltet sich bei 0,7 V oder mehr ein, was der VBE-Spannung entspricht.

Eine einfachere Möglichkeit, geeignetes R2 für einen 10k-NTC-Thermistor auszuwählen und zu kennen, besteht darin, die Schaltung in Proteus zu simulieren und einen engen Wert von R2 zu erhalten. Auch durch Ersetzen des Thermistors durch einen variablen Widerstand können wir seine äquivalente Wirkung in der Schaltung gemäß den folgenden Schaltplänen untersuchen:

Der zweite Teil der Schaltung ist ein Transistorabschnitt, in dem der Transistor als Schalter für die LED D1 fungiert. Da ein Transistor eine stromgesteuerte Vorrichtung ist, ist ein Widerstand R1 an seinen Eingangsanschluss angeschlossen, um den Stromstoß zu begrenzen.

Bezugnehmend auf die obige Simulationsschaltung nimmt der elektrische Widerstand ab, sobald die Temperatur in der Nähe des Thermistors ansteigt, was zu einem Spannungsanstieg über RV1 führt. Somit steigt auch die Spannung an der Basis des Transistors (V _BE) an, und sobald V _BE ≥ 0,7 V ist, beginnt der Transistor zu leiten und die LED wird eingeschaltet.

Bitte beachten Sie, dass wir diese LED durch einen Summer oder eine Glühbirne usw. in der obigen Schaltung ersetzen können, wobei nur wenige weitere Komponenten hinzugefügt werden müssen. Überprüfen Sie auch das Demo-Video unten.