Interruttore automatico a temperatura controllata

In precedenza abbiamo costruito un circuito LED a temperatura controllata, in cui due LED si accendevano in base alla temperatura. Ora stiamo migliorando quel circuito usando un relè e ora controlleremo gli elettrodomestici AC domestici in base alla temperatura. Questo circuito fungerà da interruttore automatico della luce che si attiverà se la temperatura supera un determinato livello (50 gradi in questo circuito). Stiamo usando LM35 come sensore di temperatura qui. Questa temperatura di soglia del valore di 50 gradi può essere modificata regolando la resistenza variabile nel circuito, in base alle esigenze.

Abbiamo utilizzato una semplice lampadina a LED in questo circuito di commutazione a temperatura controllata per dimostrazione, significa che se la temperatura supera i 50 gradi Celsius, la lampadina si accenderà automaticamente e se la temperatura scende al di sotto di 50 gradi, la lampadina si spegnerà automaticamente. Qui puoi sostituire la lampadina con qualsiasi elettrodomestico CA, ad esempio se la sostituisci con la ventola, fungerà da circuito della ventola a temperatura controllata. Può anche funzionare come allarme antincendio se si imposta la temperatura di soglia molto alta come 100 gradi Celsius e si collega un allarme al posto della lampadina oppure è possibile configurarlo per accendere automaticamente il condizionatore d'aria oltre una determinata temperatura utilizzando un relè di valore appropriato.

Componenti richiesti:

• Batteria 9v
• IC 7805
• Sensore di temperatura LM35
• Amplificatore operazionale LM358
• Resistenza da 10k ohm
• Resistore da 1k ohm
• Resistenza variabile 10k
• LED (opzionale)
• Transistor NPN BC547
• Diodo 1N4007
• Relè 6v
• Lampadina o qualsiasi apparecchio CA.

Sensore di temperatura LM35:

LM35 è un transistor a tre pin come un dispositivo. Ha VCC, GND e OUTPUT. Questo sensore fornisce una tensione variabile all'uscita in base alla temperatura. LM35 fornisce un output in gradi Celsius e può rilevare una temperatura fino a 150 gradi Celsius. LM35 è un sensore di temperatura molto popolare ed economico generalmente utilizzato come termometro digitale o per misurare la temperatura.

Per ogni aumento di temperatura di +1 centigrado ci sarà una tensione maggiore di + 10mV sul pin di uscita. Quindi, se la temperatura è 0◦ centigrado, l'uscita del sensore sarà 0V, se la temperatura è 10◦ centigrado l'uscita del sensore sarà + 100mV, se la temperatura è 25◦ centigrado l'uscita del sensore sarà + 250mV.

Impostazione della tensione di riferimento per l'amplificatore operazionale LM358:

Qui abbiamo utilizzato l'amplificatore operazionale LM358 per confrontare la tensione di uscita di LM35 con la tensione di riferimento. Come accennato, abbiamo impostato il circuito per la tensione di soglia di 50 gradi, quindi per attivare l'amplificatore operazionale a 50 gradi, dobbiamo impostare la tensione di riferimento a 0,5 volt, poiché a una temperatura di 50 gradi la tensione di uscita dell'LM35 sarà 0,5 volt o 500 mV. La tensione di riferimento è la tensione al Pin n. 2 di LM358.

Ora per impostare la tensione di riferimento, abbiamo creato un circuito divisore di tensione utilizzando il resistore R1 e il resistore variabile RV1 di 10k. Utilizzando le formule precedenti è possibile impostare la tensione di riferimento di conseguenza e modificare la temperatura di soglia. Come impostare la temperatura di 50 gradi Celsius come valore di attivazione, è possibile impostare il potenziometro approssimativamente su 8k: 2k come:

Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin

(qui R2 è la seconda parte del potenziometro: 2k ohm e R1 è R1 + prima parte del potenziometro: 10k + 8k)

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

Amplificatore operazionale LM358:

Gli amplificatori operazionali sono anche noti come comparatori di tensione. Quando la tensione sull'ingresso non invertente (+) è maggiore della tensione sull'ingresso invertente (-), l'uscita del comparatore è Alta. E se la tensione dell'ingresso invertente (-) è maggiore dell'estremità non invertente (+), l'uscita è BASSA. Scopri di più sul funzionamento dell'amplificatore operazionale qui.

LM358 è un doppio amplificatore operazionale a basso rumore che ha due comparatori di tensione indipendenti all'interno. Questo è un amplificatore operazionale generico che può essere configurato in molte modalità come comparatore, estate, integratore, amplificatore, differenziatore, modalità invertente, modalità non invertente, ecc.

Schema elettrico:

Spiegazione di lavoro:

Il funzionamento di questo circuito per elettrodomestici a temperatura controllata è semplice. La batteria per uso generale da 9 V viene utilizzata per alimentare l'intero circuito e IC7805 viene utilizzata per fornire l'alimentazione regolata a 5 V al circuito. Quando la temperatura è inferiore a 50 gradi, l'uscita dell'LM358 rimane BASSA e anche il transistor Q1 e il relè rimangono nello stato OFF, quindi la lampadina è spenta. È possibile impostare di conseguenza questa temperatura di soglia ruotando il POT.

Ora, quando la temperatura circostante supera i 50 gradi Celsius, anche la tensione di uscita di LM35 sul pin 2 supera 0,5 volt o 500 mV. L'uscita dell'LM35 è collegata al Pin 3 dell'amplificatore operazionale LM358. E poiché abbiamo impostato la tensione di riferimento (tensione al pin 2 di LM358) a 0,5 volt, così ora la tensione al pin 3 (ingresso non invertente) diventa superiore alla tensione al pin 2 (ingresso invertente) e all'uscita dell'amplificatore operazionale LM358 (PIN 1) diventa HIGH. L'uscita dell'LM358 è collegata alla base del transistor NPN Q1, quindi anche Q1 diventa ON, il che attiva il relè e la lampadina si accende. Il relè ha una piccola bobina all'interno che riceve energia da una piccola corrente e attiva il dispositivo AC ad esso collegato, abbiamo spiegato il suo funzionamento di seguito. Ecco come questo circuito rileva il limite di temperatura e accende automaticamente gli apparecchi.

Nel video dimostrativo, abbiamo utilizzato il saldatore per riscaldare l'ambiente circostante vicino al sensore di temperatura LM35, guarda il video alla fine. Anche qui stiamo lavorando con rete AC diretta di 220v, quindi è necessario prestare la massima attenzione, altrimenti potresti avere un grave infortunio.

Funzionamento del relè:

Il relè è un interruttore elettromagnetico, che consente il flusso di una corrente molto più grande quando viene applicata una piccola corrente, come se usassimo il transistor come interruttore. Il relè viene generalmente utilizzato per controllare i dispositivi CA (corrente alternata), utilizzando una corrente CC molto più piccola.

Il relè ha una bobina all'interno e quando non c'è tensione applicata alla bobina, COM (comune) è collegato a NC (contatto normalmente chiuso). E quando c'è una certa tensione applicata alla bobina, il campo elettromagnetico prodotto. Che attirano l'armatura (leva collegata alla molla) e COM e NO (contatto normalmente aperto) vengono collegati, il che consente il flusso di una corrente maggiore. I relè sono disponibili in molte taglie, qui abbiamo utilizzato relè di tensione di funzionamento 6V, che consentono il flusso di corrente 7A-250VAC.

Il relè è configurato utilizzando un piccolo circuito driver composto da un transistor, un diodo e un resistore. Il transistor viene utilizzato per amplificare la corrente in modo che la corrente completa (dalla sorgente CC - batteria da 9 V) possa fluire attraverso la bobina per alimentarla completamente. Il resistore viene utilizzato per fornire la polarizzazione al transistor. E il diodo viene utilizzato per impedire il flusso di corrente inverso, quando il transistor è spento. Ogni bobina dell'induttore produce EMF uguale e opposto quando viene spenta improvvisamente, ciò può causare danni permanenti ai componenti, quindi il diodo deve essere utilizzato per prevenire la corrente inversa. Un modulo relè è facilmente disponibile sul mercato con tutto il suo circuito driver sulla scheda oppure è possibile crearlo utilizzando i componenti di cui sopra. Qui abbiamo usato il modulo relè 6V. Puoi ulteriori informazioni sul relè qui.