- Tipi di termostato:
- Cos'è un termistore?
- Tipi di termistore
- Applicazione del termistore NTC:
- Componente richiesto:
- Schema del circuito del circuito del termistore:
- Funzionamento del circuito del termostato:
Il termostato è formato sommando due termini greci thermo e statos, thermos significa calore e statos significa stazionario, in piedi o fisso. Il termostato viene utilizzato per controllare i dispositivi o gli elettrodomestici in base alla temperatura, come l'accensione / spegnimento del condizionatore d'aria, i riscaldatori della stanza ecc., ferro da stiro elettrico, forni, asciugacapelli e molti altri. Oggi sul mercato sono disponibili anche termostati intelligenti e programmabili.
Tipi di termostato:
Per rilevare la temperatura, diversi termostati utilizzano sensori o dispositivi diversi e, in base a ciò, possono essere principalmente classificati in due tipi
- Termostato meccanico
- Termostato elettrico / elettronico
Termostato meccanico -
Il termostato bimetallico cade sotto il termostato meccanico. Generalmente hanno un involucro e una manopola come mostrato nella foto sotto. Ha un contatto fisso e un fegato mobile che è composto da due diversi metalli con diversi coefficienti di espansione lineare. L'estremità della leva mobile si collega con un contatto fisso quando la temperatura diminuisce e si scollega quando la temperatura ambiente è alta. È così che può accendere e spegnere i dispositivi in base alla temperatura.
Alcuni esempi in cui vengono utilizzati termostati bimetallici: ferro da stiro, frigorifero, condizionatore d'aria.
Termostato elettrico -
I sensori di temperatura elettronici più comuni sono termocoppie e termistori utilizzati nel termostato. Sia le proprietà elettriche del termistore che della termocoppia subiscono variazioni se esposte a variazioni di temperatura.
La termocoppia è un dispositivo che utilizza almeno due diverse strisce metalliche che si uniscono ad un'estremità per formare due giunzioni; giunzione calda e giunzione fredda. La giunzione calda è una giunzione di misurazione; l'oggetto di cui si vuole misurare la temperatura è posto alla giunzione calda, mentre la giunzione fredda (la cui temperatura è nota) è la giunzione di riferimento. A causa di questa differenza di temperatura viene generata una differenza di tensione nota come tensione termoelettrica che viene utilizzata per misurare la temperatura. Le termocoppie sono utilizzate in caldaie, forni ecc.
L'altro tipo di sensore elettrico utilizzato nel termostato è il termistore che studieremo ulteriormente in dettaglio con l'esempio.
Cos'è un termistore?
Come suggerisce il nome, un termistore è una combinazione di due parole, Thermal e Resistor. È un componente resistivo la cui resistenza varia al variare della temperatura.
I termistori sono altamente affidabili e hanno un'ampia gamma di scale per rilevare preziosamente variazioni di temperatura minori. Sono economici e utili come sensori di temperatura. Il termistore è utilizzato nel termostato digitale.
Tipi di termistore
A seconda della sua variazione di resistenza rispetto alla temperatura circostante, esistono due tipi di termistori. Sono spiegati in dettaglio di seguito: -
1. PTC - Coefficiente di temperatura positivo.
La sua resistenza è direttamente proporzionale alla temperatura, cioè la sua resistenza diminuisce al diminuire della temperatura e viceversa.
2. NTC - coefficiente di temperatura negativo.
La sua resistenza è indirettamente proporzionale alla temperatura, cioè la sua resistenza diminuisce con l'aumento della temperatura e viceversa.
Stiamo usando il termistore NTC nella nostra applicazione. 103 indica la resistenza del termistore a temperatura normale significa 10k Ohm.
Applicazione del termistore NTC:
Poter controllare qualsiasi dispositivo in base alla variazione di temperatura è un'idea molto comoda e interessante. Una di queste applicazioni popolari è l'allarme antincendio, in cui il termistore rileva il calore e attiva l'allarme.
I termistori NTC sono i più ampiamente utilizzati in varie applicazioni, ma dove è richiesta una bassa resistenza al punto di partenza, vengono utilizzati termistori PTC.
La resistenza del termistore a temperatura ambiente è specificata dal produttore nella scheda tecnica insieme al diverso set di valori di resistenze a temperatura diversa, quindi si può scegliere il termistore giusto per l'applicazione appropriata.
Ecco alcuni circuiti costruiti utilizzando il termistore:
- Allarme incendio tramite termistore
- Ventola CC con controllo della temperatura mediante termistore
- Interfacciamento del termistore con Arduino per misurare e visualizzare la temperatura sul display LCD
- Elettrodomestici AC a temperatura controllata
Componente richiesto:
- Termistore NTC 103 (10k Ω).
- BJT BC 547.
- Potenziometro da 5k Ω (POT).
- Resistore da 1kΩ.
- GUIDATO.
- Alimentazione: 6 V CC.
- Breadboard e cavi di collegamento.
Schema del circuito del circuito del termistore:
Funzionamento del circuito del termostato:
Il circuito compromette un circuito partitore di tensione e un circuito di commutazione di uscita "ON e OFF". Il circuito del divisore di tensione è formato dal termistore e da un resistore variabile.
L'uscita del circuito del divisore di tensione è collegata alla base del transistor NPN tramite un resistore da 1k. Il circuito del divisore di tensione consente di rilevare la variazione di tensione causata dalla variazione di resistenza del termistore. Utilizzando un POT nel partitore di tensione, possiamo regolare la sensibilità del termistore. È inoltre possibile utilizzare un resistore fisso al posto di un resistore variabile per un punto di attivazione fisso, significa che il LED si accenderà, solo se la temperatura attraversa un determinato valore e non è possibile regolare la temperatura del punto di attivazione. Quindi è meglio usare un POT e variare la sensibilità semplicemente ruotando la manopola.
È possibile selezionare il set di resistori con la formula seguente:
Vo = × V IN
Nel nostro circuito, abbiamo sostituito R2 con POT e R1 con LDR, quindi la tensione di uscita cambia con la resistenza del termistore. E la resistenza del termistore cambia con la temperatura esterna, quindi la tensione di uscita cambierà quando cambiamo la temperatura intorno al termistore. Il transistor si accenderà a 0,7 V o superiore, che è la tensione VBE.
Un modo più semplice, per selezionare e conoscere l'R2 appropriato per un termistore NTC da 10k, è simulare il circuito in Proteus e ottenere un valore vicino di R2. Inoltre sostituendo il termistore con un resistore variabile possiamo studiare il suo effetto equivalente nel circuito secondo gli schemi circuitali seguenti:
La seconda parte del circuito è la sezione del transistor in cui il transistor funge da interruttore per il LED D1. Poiché un transistor è un dispositivo controllato in corrente, un resistore R1 è collegato al suo terminale di ingresso per limitare il picco di corrente.
Facendo riferimento al circuito di simulazione di cui sopra, non appena la temperatura aumenta vicino al termistore, la sua resistenza elettrica diminuisce, con conseguente aumento della tensione su RV1. Quindi anche la tensione alla base del transistor (V BE) aumenta, e non appena V BE ≥0,7 V il transistor inizia a condurre e il LED si accende.
Si prega di notare che possiamo sostituire questo LED con un cicalino o una lampadina ecc. Nel circuito sopra con l'aggiunta minima di pochi componenti in più. Controlla anche il video dimostrativo di seguito.