Aplikácie teplotných snímačov

Tu máme dve praktické aplikácie, ktoré zahŕňajú obvody na snímanie teploty pomocou senzorov a na elektrický výkon. V obidvoch obvodoch sme použili analógový obvod. Poďme si teda urobiť krátku predstavu o analógových obvodoch.

Senzor je jednotka, ktorá dokáže merať fyzikálny jav a kvantifikovať ho, inými slovami, poskytuje merateľné vyjadrenie úžasu v konkrétnej mierke alebo rozsahu. Senzory sa všeobecne delia na dva typy, analógové a digitálne snímače . Tu budeme diskutovať o analógovom senzore.

Analógový snímač je komponent, ktorý nezmeria žiadnu skutočnú veľkosť a prevedie jeho hodnotu na veľkosť, ktorú môžeme zmerať pomocou elektronického obvodu, obvykle odporu alebo kapacitnej hodnoty, ktorú môžeme zmeniť na kvalitu napätia. Príkladom analógového snímača môže byť termistor, kde rezistor mení svoj odpor na základe teploty. Väčšina analógových senzorov sa zvyčajne dodáva s tromi pripájacími kolíkmi, jedným na napájanie, druhým na uzemnenie a posledným je kolík výstupného napätia. Väčšina analógových snímačov, ktoré použijeme, sú odporové snímače, je znázornená na obrázku. Je zapojený do obvodu takým spôsobom, že bude mať výstup s konkrétnym rozsahom napätia, všeobecne je rozsah napätia od 0 voltov do 5 voltov. Nakoniec môžeme túto hodnotu dostať do nášho mikrokontroléra pomocou jedného z jeho analógových vstupných pinov. Analógové snímače merajú polohu dverí, vodu, výkon a dym zo zariadení.

1. Jednoduchý snímač tepla

Vyrobte tento jednoduchý obvod tepelného snímača na sledovanie teploty v zariadeniach na výrobu tepla, ako sú zosilňovače a invertory. Keď teplota v prístroji prekročí prípustnú hranicu, obvod bude varovať pípnutím. Je to príliš jednoduché a dá sa pripevniť do samotného zariadenia pomocou napájania z neho. Obvod pracuje pri 5 až 12 voltoch DC.

Obvod je navrhnutý pomocou populárneho časovača IC 555 v bistabilnom režime. IC 555 má dva komparátory, klopný obvod a koncový stupeň. Jeho výstup sa zvýši, keď sa na jeho spúšťací kolík 2 použije záporný impulz viac ako 1/3 Vcc. V tomto okamihu sa spustí dolný komparátor, ktorý zmení stav klopného obvodu a výstup sa zmení na vysoký. To znamená, že ak je napätie na kolíku 2 menšie ako 1/3 Vcc, výstup stúpa a ak je vyššie ako 1/3 Vcc, výstup zostáva nízky.

Tu sa ako tepelný senzor používa NTC (negatívny teplotný koeficient). Je to druh premenlivého odporu a jeho odpor závisí od teploty v jeho okolí. V NTC Thermister odpor klesá, keď sa zvyšuje teplota v jeho okolí. Ale v termistore PTC (pozitívny teplotný koeficient) sa odpor zvyšuje pri zvyšovaní teploty.

V obvode je termistor 4,7 tis. NTC pripojený k pólu 2 obvodu IC1. Variabilný rezistor VR1 nastavuje citlivosť termistora na konkrétnej úrovni teploty. Na resetovanie klopného obvodu a teda na zmenu výstupu sa použije prahový kolík 6 IC1. Keď sa na pin 6 privádza pozitívny impulz cez prepínač, horný komparátor IC1 sa zvýši a spustí R vstup klopného obvodu. Toto sa resetuje a výstup sa zníži.

Keď je teplota zariadenia normálna (nastavená VR1), výstup IC1 zostáva nízky, pretože spúšťací kolík 2 je stále viac ako 1/3 Vcc. To udržuje nízky výkon a bzučiak zostáva tichý. Keď sa teplota v prístroji zvýši v dôsledku dlhodobého používania alebo krátkeho napájania, odpor Thermisteru klesá, pričom spúšťací kolík je menší ako 1/3 Vcc. Bistabilný program sa potom spustí a jeho výstup stúpne. Toto aktivuje bzučiak a generujú sa pípnutia. Tento stav pokračuje, kým teplota neklesne alebo sa IC resetuje stlačením S1.

Ako nastaviť?

Zostavte obvod na spoločnej doske s plošnými spojmi a pripevnite ho dovnútra monitorovaného zariadenia. Pripojte Thermister (Thermister nemá polaritu) k obvodu pomocou tenkých vodičov. Upevnite Thermister v blízkosti častí generujúcich teplo ako transformátor alebo chladič. Napájanie je možné napájať zo zdroja napájania zariadenia. Zapnite obvod a zapnite prístroj. Pomaly nastavujte VR1, kým sa bzučiak nezastaví na normálnej teplote. Okruh bude aktívny, keď teplota vo vnútri prístroja stúpne.

2. Detektor úniku klimatizácie

Je to komparátor, ktorý detekuje teplotné zmeny vzhľadom na teplotu okolia. Bolo primárne určené na detekciu sucha okolo dverí a okien, ktoré spôsobujú úniky energie, ale dá sa použiť mnohými inými spôsobmi, keď je potrebný citlivý detektor zmeny teploty. Ak zmena teploty smeruje hore, svieti červená LED dióda a ak body zmeny teploty nižšie, svieti zelená LED dióda.

Schéma zapojenia detektora úniku vzduchu z klimatizácie

Tu sa IC1 používa ako detektor a zosilňovač mostíka, ktorého výstupné napätie stúpa, keď teplota stúpa z dôvodu nevyváženia mostíka. Ako komparátor sa používajú ďalšie 2 integrované obvody. Obe LED diódy zhasnú zmenou vyváženia mostíka R1. Ak je most nevyvážený v dôsledku zmeny teploty, rozsvieti sa jedna z LED.

Diely:

R1 = 22K - lineárny potenciometer

R2 = 15 K @ 20 ° C n.t.c. Termistor (pozri poznámky)

R3 = 10K - 1 / 4W rezistor

R4 = 22K - 1 / 4W rezistor

R5 = 22K - 1 / 4W rezistor

R6 = 220K - 1 / 4W rezistor

R7 = 22K - 1 / 4W rezistor

R8 = 5K - prednastavené

R9 = 22K - 1 / 4W rezistor

R10 = 680R - rezistor 1 / 4W

C1 = 47µF, 63V elektrolytický kondenzátor

D1 = 5 mm. LED zelená

D2 = 5 mm. LED žltá / biela

U1 = TL061 IC, slaboprúdový BIFET operačný zosilňovač

IC2 = LM393 Integrovaný obvod duálneho napätia

P1 = SPST prepínač

Batéria B1 = 9V PP3

Poznámky:

• Rozsah odporu termistorov by mal byť 10 až 20 K v rozsahu 20 stupňov.
• Hodnota R1 by mala byť dvojnásobkom hodnoty odporu termistora.
• Termistor by mal byť uzavretý v malom puzdre, aby sa zabezpečila rýchla detekcia teplotných zmien.
• Kolík 1 IC2B by mal byť pripojený k kolíku 7 IC2A, ak je potrebná iba jedna LED.