מעגל תרמוסטט מבוסס תרמיסטור

תרמוסטט נוצר על ידי סיכום שני מונחים יווניים תרמו וסטטוס, תרמוס פירושו חום וסטטוס פירושו נייח, עומד או קבוע. תרמוסטט משמש לבקרת המכשירים או מכשירי החשמל הביתיים על פי הטמפרטורה, כמו הפעלת / כיבוי של מזגן, תנורי חדר וכו '. יישומים נפוצים של תרמוסטט הם שמירה על טמפרטורת החדר במערכות חימום מרכזיות או מערכת קירור, ויסות טמפרטורת המקרר, מערכת קירור, ברזל חשמלי, תנורים, מייבשי שיער ורבים נוספים. תרמוסטטים מתוכנתים וחכמים זמינים כיום גם בשוק.

סוגי תרמוסטט:

כדי לחוש את הטמפרטורה, תרמוסטטים שונים משתמשים בחיישן או בהתקנים שונים, ולפי זה ניתן לסווג אותם בעיקר לשני סוגים

1. תרמוסטט מכני
2. תרמוסטט חשמלי / אלקטרוני

תרמוסטט מכני -

תרמוסטט Bimetal נופל תחת תרמוסטט מכני. בדרך כלל יש להם מעטפת וכפתור כמו שמוצג בתמונה למטה. יש לו מגע קבוע אחד וכבד מטלטל המורכב משתי מתכות שונות בעלות מקדמים שונים של התרחבות לינארית. קצה המנוף המטלטל מתחבר למגע קבוע כאשר הטמפרטורה יורדת, ומתנתק כאשר טמפרטורת החדר גבוהה. כך הוא יכול להפעיל ולכבות את המכשירים בהתאם לטמפרטורה.

כמה דוגמאות בהן משתמשים בתרמוסטטים בימטאליים - ברזל, מקרר, מזגן.

תרמוסטט חשמלי -

חיישני הטמפרטורה האלקטרוניים הנפוצים ביותר הם צמדים תרמיים וטרמיסטרים המשמשים תרמוסטט. שני מאפיינים חשמליים של תרמיסטור ושל צמד תרמי חווים שינוי כאשר הם נחשפים לשינוי הטמפרטורה.

צמד תרמי הוא מכשיר המשתמש לפחות בשתי רצועות מתכת שונות המחוברות בקצה אחד ליצירת שני צמתים; צומת חם וצומת קרה. צומת חם הוא צומת מדידה; אובייקט שהטמפרטורה שלו צריכה להימדד ממוקם בצומת חם, ואילו צומת הקרה (שהטמפרטורה שלו ידועה) הוא צומת הייחוס. בשל הפרש טמפרטורה זה נוצר הפרש מתח המכונה מתח תרמו-חשמל המשמש למדידת הטמפרטורה. צמד תרמי משמש לדודים, תנורים וכו '.

הסוג האחר של חיישן חשמלי המשמש בתרמוסטט הוא תרמיסטור אותו אנו נלמד בהרחבה בדוגמה.

מהו תרמיסטור?

כפי שהשם מרמז תרמיסטור הוא שילוב של שתי מילים, תרמי ונגד. זהו רכיב התנגדות שהתנגדותו משתנה עם שינוי הטמפרטורה.

תרמיסטורים הם אמינים ביותר ויש להם מגוון רחב של קנה מידה כדי לזהות וריאציה קטנה בטמפרטורה בצורה יקרה. הם זולים ושימושיים כחיישן טמפרטורה. תרמיסטור משמש בתרמוסטט דיגיטלי.

סוגי תרמיסטור

בהתאם לשינוי ההתנגדות שלו ביחס לטמפרטורה הסובבת, ישנם שני סוגים של תרמיסטורים. הם מוסברים בפירוט להלן: -

1. PTC - מקדם טמפרטורה חיובי.

ההתנגדות שלו פרופורציונלית ישירות לטמפרטורה כלומר ההתנגדות שלה פוחתת עם ירידת הטמפרטורה ולהיפך.

2. NTC - מקדם טמפרטורה שלילי.

עמידותו ביחס בעקיפין לטמפרטורה כלומר ההתנגדות שלה יורדת עם עליית הטמפרטורה ולהיפך.

אנו משתמשים ב- NTC תרמיסטור ביישום שלנו. 103 מציין את התנגדות התרמיסטור בטמפרטורה רגילה פירושו 10k אוהם.

יישום של תרמיסטור NTC:

להיות מסוגל לשלוט על כל מכשיר על בסיס וריאציית הטמפרטורה הוא רעיון מאוד נוח ומעניין. יישום פופולרי כזה הוא אזעקת אש, שם התרמיסטור מרגיש את החום ומפעיל את האזעקה.

תרמיסטורים NTC נמצאים בשימוש נרחב ביותר ביישומים שונים אך כאשר יש דרישה להתנגדות נמוכה בנקודת ההתחלה, נעשה שימוש בתרמיסטור PTC.

ההתנגדות של תרמיסטור בטמפרטורת החדר מוגדרת על ידי היצרן בגליון הנתונים יחד עם מערך הערכים השונה של התנגדות בטמפרטורה שונה, ובכך ניתן לבחור את התרמיסטור המתאים ליישום מתאים.

להלן כמה מעגלים שנבנו באמצעות תרמיסטור:

• אזעקת אש באמצעות תרמיסטור
• מאוורר DC מבוקר טמפרטורה באמצעות תרמיסטור
• ממשק תרמיסטור עם Arduino למדידה והצגת טמפרטורה על גבי LCD
• מכשירי חשמל לבית מבוקרים בטמפרטורה

רכיב נדרש:

1. תרמיסטור NTC 103 (10k Ω).
2. BJT BC 547.
3. פוטנציומטר 5k Ω (POT).
4. נגד 1kΩ.
5. לד.
6. ספק כוח - 6 וולט DC.
7. לוח לחם וחוטי חיבור.

תרשים מעגל של מעגל תרמיסטור:

עבודה של מעגל תרמוסטט:

המעגל מתפשר של מעגל מחלק מתח ויציאת מעגל מיתוג "ON ו- OFF". מעגל מחלק המתח נוצר על ידי התרמיסטור ונגד משתנה.

פלט מעגל מחלק המתח מחובר לבסיס הטרנזיסטור NPN באמצעות נגד 1k. מעגל מחלק מתח מאפשר לחוש את השונות במתח הנגרמת על ידי שונות בהתנגדות התרמיסטור. על ידי שימוש ב- POT במחלק המתח, אנו יכולים להתאים את הרגישות של התרמיסטור. אתה יכול גם להשתמש בנגד קבוע במקום נגד משתנה לנקודת הפעלה קבועה, כלומר הנורית תידלק, רק אם הטמפרטורה חוצה ערך מסוים ולא תוכל להתאים את טמפרטורת נקודת ההדק. אז עדיף להשתמש בסיר ולשנות את הרגישות על ידי סיבוב הידית בלבד.

אפשר לבחור את קבוצת הנגדים לפי הנוסחה למטה-

Vo = × V _IN

במעגל שלנו, החלפנו את R2 ב- POT ו- R1 ב- LDR, כך שמתח המוצא משתנה עם התנגדות התרמיסטור. והתנגדות התרמיסטור משתנה עם הטמפרטורה החיצונית, כך שמתח המוצא ישתנה ככל שנשנה את הטמפרטורה סביב התרמיסטור. הטרנזיסטור יופעל ב- 0.7 וולט ומעלה שהוא מתח ה- VBE.

דרך פשוטה יותר, לבחור ולדעת R2 מתאים לתרמיסטור NTC 10k, היא לדמות את המעגל ב- Proteus ולקבל ערך קרוב של R2. כמו כן על ידי החלפת תרמיסטור בנגד משתנה אנו יכולים לחקור את השפעתו המקבילה במעגל לפי דיאגרמות המעגל שלהלן:

החלק השני של המעגל הוא קטע טרנזיסטור שבו הטרנזיסטור משמש כמתג עבור LED D1. מכיוון שטרנזיסטור הוא מכשיר מבוקר זרם, הנגד R1 מחובר למסוף הקלט שלו כדי להגביל את נחשול הזרם.

בהתייחס למעגל הסימולציה שלעיל, ברגע שהטמפרטורה עולה בסמוך לתרמיסטור ההתנגדות החשמלית שלו פוחתת, וכתוצאה מכך עליית המתח על פני RV1. כך שגם המתח בבסיס הטרנזיסטור (V _BE) גדל, וברגע שה- V _BE ≥0.7 V הטרנזיסטור מתחיל להתנהל ונורית LED תידלק.

שים לב שנוכל להחליף נורית זו עם זמזם או נורה וכו 'במעגל הנ"ל עם תוספת מינימלית של כמה רכיבים נוספים. בדוק גם את סרטון ההדגמה למטה.