Zastosowania czujników temperatury

Tutaj mamy dwa praktyczne zastosowania obejmujące obwody do wykrywania temperatury za pomocą czujników i dające wyjście elektryczne. W obu obwodach zastosowaliśmy układ analogowy. Spójrzmy więc na krótkie pojęcie o układach analogowych.

Czujnik to jednostka, która może mierzyć zjawisko fizyczne i określać je ilościowo, innymi słowy daje mierzalną reprezentację cudu w określonej skali lub zakresie. Generalnie czujniki dzielą się na dwa typy, analogowe i czujniki cyfrowe . Tutaj omówimy czujnik analogowy.

Czujnik analogowy jest komponentem, który mierzy jakąkolwiek rzeczywistą wielkość i przekształca jego wartość na wielkość, którą możemy zmierzyć za pomocą obwodu elektronicznego, zwykle rezystora lub wartości pojemnościowej, którą możemy zmienić na jakość napięcia. Przykładem czujnika analogowego może być termistor, w którym rezystor zmienia swoją rezystancję w zależności od temperatury. Większość czujników analogowych ma zwykle trzy piny połączeniowe, jeden do pobierania napięcia zasilania, drugi do połączenia z masą, a ostatni to pin napięcia wyjściowego. Większość czujników analogowych, których będziemy używać, to czujniki rezystancyjne, pokazano na rysunku. Jest podłączony do obwodu w taki sposób, że będzie miał wyjście o określonym zakresie napięcia, ogólnie zakres napięcia wynosi od 0 woltów do 5 woltów. Wreszcie możemy pobrać tę wartość do naszego mikrokontrolera za pomocą jednego z jego analogowych pinów wejściowych. Czujniki analogowe mierzą położenie drzwi, wodę, moc i dym urządzeń.

1. Prosty czujnik ciepła

Zrób ten prosty obwód czujnika ciepła, aby monitorować temperaturę w urządzeniach wytwarzających ciepło, takich jak wzmacniacz i falownik. Gdy temperatura w urządzeniu przekroczy dopuszczalną granicę, obwód ostrzega za pomocą sygnału dźwiękowego. Jest to zbyt proste i można je naprawić w samym urządzeniu za pomocą pobieranej z niego mocy. Obwód działa przy napięciu od 5 do 12 woltów prądu stałego.

Układ został zaprojektowany z wykorzystaniem popularnego timera IC 555 w trybie bistabilnym. IC 555 ma dwa komparatory, przerzutnik i stopień wyjściowy. Jego wyjście staje się wysokie, gdy ujemny impuls większy niż 1/3 Vcc jest przyłożony do jego styku wyzwalającego 2. W tym czasie niższy komparator wyzwala i zmienia stan przerzutnika, a wyjście zmienia stan na wysoki. Oznacza to, że jeśli napięcie na pinie 2 jest mniejsze niż 1/3 Vcc, wyjście staje się wysokie, a jeśli jest wyższe niż 1/3 Vcc, wyjście pozostaje niskie.

Tutaj termostat NTC (ujemny współczynnik temperaturowy) jest używany jako czujnik ciepła. Jest to rodzaj rezystora zmiennego, którego rezystancja zależy od temperatury wokół niego. W NTC Thermister opór spada wraz ze wzrostem temperatury w jego otoczeniu. Jednak w termistorze PTC (o dodatnim współczynniku temperaturowym) rezystancja rośnie wraz ze wzrostem temperatury.

W obwodzie termistor 4,7 K NTC jest podłączony do styku 2 układu IC1. Rezystor zmienny VR1 reguluje czułość termistora na określonym poziomie temperatury. Aby zresetować przerzutnik, a tym samym zmienić wyjście, używany jest pin progowy 6 układu IC1. Gdy dodatni impuls jest przyłożony do pinu 6 przez przełącznik wciskany, górny komparator IC1 staje się wysoki i wyzwala wejście R przerzutnika. To resetuje się i wyjście staje się niskie.

Gdy temperatura urządzenia jest normalna (ustawiona przez VR1), wyjście IC1 pozostaje niskie, ponieważ styk wyzwalania 2 osiąga więcej niż 1/3 Vcc. Dzięki temu poziom wyjściowy jest niski, a brzęczyk pozostaje cichy. Gdy temperatura w urządzeniu wzrasta z powodu długotrwałego użytkowania lub jakiegokolwiek zwarcia w zasilaczu, rezystancja Thermistera spada, powodując, że styk wyzwalania jest mniejszy niż 1/3 Vcc. Bistabil następnie wyzwala, a jego wyjście staje się wysokie. To aktywuje brzęczyk i będą generowane sygnały dźwiękowe. Ten stan trwa do momentu spadku temperatury lub zresetowania układu scalonego po naciśnięciu przycisku S1.

Jak ustawić?

Zmontuj obwód na wspólnej płytce drukowanej i zamocuj wewnątrz monitorowanego urządzenia. Podłączyć termister (termister nie ma polaryzacji) z obwodem za pomocą cienkich przewodów. Zamocuj Thermister w pobliżu części generujących ciepło urządzenia, takich jak transformator lub radiator. Zasilanie można pobrać z zasilacza urządzenia. Zasil obwód i włącz urządzenie. Powoli reguluj VR1, aż brzęczyk zatrzyma się w normalnej temperaturze. Obwód uaktywni się, gdy temperatura wewnątrz urządzenia wzrośnie.

2. Detektor wycieku klimatyzacji

Jest to komparator, który wykrywa zmiany temperatury w stosunku do temperatury otoczenia. Miał on przede wszystkim na celu wykrycie susz wokół drzwi i okien, które powodują wycieki energii, ale można go używać na wiele innych sposobów, gdy potrzebny jest czuły czujnik zmiany temperatury. Jeśli zmiana temperatury wskazuje powyżej, świeci czerwona dioda LED, a jeśli zmiana temperatury wskazuje poniżej, świeci się zielona dioda LED.

Schemat obwodu detektora wycieku klimatyzacji

Tutaj IC1 jest używany jako detektor mostka i wzmacniacz, którego napięcie wyjściowe rośnie, gdy temperatura wzrasta z powodu asymetrii mostka. Dwa inne układy scalone są używane jako komparatory. Obie diody LED są wyłączone, zmieniając R1, aby zrównoważyć mostek. Gdy mostek jest niezrównoważony z powodu zmiany temperatury, jedna z diod LED będzie się świecić.

Części:

R1 = 22K - Potencjometr liniowy

R2 = 15K @ 20 ° C n.t.c. Termistor (patrz uwagi)

R3 = 10 K - rezystor 1 / 4W

R4 = 22K - rezystor 1 / 4W

R5 = 22K - rezystor 1 / 4W

R6 = 220 K - rezystor 1 / 4W

R7 = 22 K - rezystor 1 / 4W

R8 = 5K - ustawienie wstępne

R9 = 22K - rezystor 1 / 4W

R10 = 680R - rezystor 1 / 4W

C1 = 47 µF, kondensator elektrolityczny 63 V.

D1 = 5 mm. Zielona dioda LED

D2 = 5 mm. Żółto-biała dioda LED

U1 = TL061 IC, niskoprądowy wzmacniacz operacyjny BIFET

IC2 = układ scalony podwójnego komparatora napięcia LM393

P1 = przełącznik SPST

B1 = bateria 9V PP3

Uwagi:

• Zakres rezystancji termistorów powinien wynosić od 10 do 20 K w zakresie 20 stopni.
• Wartość R1 powinna być dwukrotnie większa od wartości rezystancji termistora.
• Termistor należy zamknąć w małej obudowie, aby zapewnić szybkie wykrywanie zmian temperatury.
• Pin1 układu IC2B należy podłączyć do styku 7 układu IC2A, jeśli potrzebna jest tylko jedna dioda LED.