Aplikace teplotních senzorů

Zde máme dvě praktické aplikace zahrnující obvody, které snímají teplotu pomocí senzorů a poskytují elektrický výstup. V obou obvodech jsme použili analogový obvod. Pojďme si tedy udělat krátkou představu o analogových obvodech.

Senzor je jednotka, která dokáže měřit fyzikální jevy a kvantifikovat je, jinými slovy poskytuje měřitelnou reprezentaci úžasu v konkrétním měřítku nebo rozsahu. Senzory jsou obecně rozděleny do dvou typů, analogové a digitální senzory . Zde budeme diskutovat o analogovém senzoru.

Analogový senzor je součástka, která měří jakoukoli skutečnou velikost a převádí její hodnotu na velikost, kterou můžeme měřit elektronickým obvodem, obvykle odporovou nebo kapacitní hodnotu, kterou můžeme přepnout na kvalitu napětí. Příkladem analogového senzoru může být termistor, kde rezistor mění svůj odpor na základě teploty. Většina analogových snímačů obvykle přichází se třemi připojovacími kolíky, jedním pro získání napájecího napětí, druhým pro uzemnění a posledním je kolík výstupního napětí. Většina analogových senzorů, které použijeme, jsou odporové senzory, je znázorněno na obrázku. Je zapojen do obvodu způsobem, který bude mít výstup s konkrétním napěťovým rozsahem, obvykle je napěťový rozsah mezi 0 volty a 5 volty. Nakonec můžeme tuto hodnotu dostat do našeho mikrokontroléru pomocí jednoho z jeho analogových vstupních pinů. Analogové senzory měří polohu dveří, vodu, energii a kouř zařízení.

1. Jednoduchý snímač tepla

Využijte tento jednoduchý obvod tepelného senzoru ke sledování teploty v zařízeních generujících teplo, jako je zesilovač a invertor. Když teplota v zařízení překročí povolený limit, obvod varuje pípnutím. Je to příliš jednoduché a lze jej opravit v samotném zařízení pomocí napájení z něj. Obvod pracuje při 5 až 12 voltech DC.

Obvod je navržen s použitím populárního časovače IC 555 v bistabilním režimu. IC 555 má dva komparátory, klopný obvod a výstupní stupeň. Jeho výstup se zvýší, když se na jeho spouštěcí kolík 2 přivede záporný pulz větší než 1/3 Vcc. V tomto okamžiku se spustí spodní komparátor, který změní stav klopného obvodu a výstup se otočí vysoko. To znamená, že pokud je napětí na pinu 2 menší než 1/3 Vcc, výstup bude vysoký a pokud je vyšší než 1/3 Vcc, výstup zůstane nízký.

Zde se jako teplotní senzor používá termistor NTC (negativní teplotní koeficient). Jedná se o druh proměnného odporu a jeho odpor závisí na teplotě kolem něj. V NTC Thermisteru odpor klesá, když se zvyšuje teplota v jeho okolí. Ale v termistoru PTC (pozitivní teplotní koeficient) se odpor zvyšuje, když se teplota zvyšuje.

V obvodu je termistor 4,7 tis. NTC připojen k pinu 2 IC1. Variabilní rezistor VR1 upravuje citlivost termistoru na konkrétní úrovni teploty. K resetování klopného obvodu a tedy ke změně výstupu je použit prahový kolík 6 IC1. Když je kladný puls přiveden na pin 6 prostřednictvím spínače, horní komparátor IC1 se zvýší a spustí R vstup klopného obvodu. To se resetuje a výstup se sníží.

Když je teplota zařízení normální (nastavená VR1), výstup IC1 zůstává nízký, protože spouštěcí kolík 2 získává více než 1/3 Vcc. Tím se udržuje nízký výkon a bzučák zůstává tichý. Když se teplota v zařízení zvýší v důsledku dlouhodobého používání nebo jakéhokoli zkratu v napájení, odpor Thermisteru se sníží, přičemž spouštěcí kolík bude menší než 1/3 Vcc. Bistabilní pak spustí a jeho výstup jde vysoko. Tím se aktivuje bzučák a generují se pípnutí. Tento stav pokračuje, dokud teplota neklesne nebo se IC nevynuluje stisknutím S1.

Jak nastavit?

Sestavte obvod na společné desce plošných spojů a upevněte jej uvnitř sledovaného zařízení. Připojte Thermister (Thermister nemá žádnou polaritu) k obvodu pomocí tenkých vodičů. Upevněte Thermister v blízkosti částí zařízení generujících teplo, jako je transformátor nebo chladič. Napájení lze odebírat ze zdroje napájení zařízení. Zapněte obvod a zapněte zařízení. Pomalu nastavujte VR1, dokud se bzučák nezastaví na normální teplotu. Okruh se aktivuje, když teplota uvnitř zařízení vzroste.

2. Detektor úniku z klimatizace

Jedná se o komparátor, který detekuje změny teploty s ohledem na okolní teplotu. Mělo to být primárně určeno k detekci sucha kolem dveří a oken, která způsobují úniky energie, ale lze ji použít mnoha jinými způsoby, když je zapotřebí citlivý detektor změny teploty. Pokud změna teploty směřuje výše, svítí červená LED a pokud níže uvedené body změny teploty svítí zelená LED.

Schéma zapojení detektoru úniku vzduchu z klimatizace

Zde se IC1 používá jako detektor a zesilovač můstku, jehož výstupní napětí se zvyšuje, když teplota stoupá kvůli nevyvážení můstku. Další 2 integrované obvody se používají jako komparátor. Obě LED diody nesvítí změnou R1, aby se most vyrovnal. Pokud je most nevyvážený kvůli změně teploty, rozsvítí se jedna z LED.

Díly:

R1 = 22K - lineární potenciometr

R2 = 15K @ 20 ° C n.t.c. Termistor (viz 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 - přednastaveno

R9 = 22K - 1 / 4W rezistor

R10 = 680R - 1 / 4W rezistor

C1 = 47µF, 63V elektrolytický kondenzátor

D1 = 5 mm. LED zelená

D2 = 5 mm. LED žlutá / bílá

U1 = TL061 IC, nízkoproudý BIFET operační zesilovač

IC2 = LM393 Duální komparátor napětí IC

P1 = SPST přepínač

B1 = 9V PP3 baterie

Poznámky:

• Rozsah odporu termistorů by měl být 10 až 20 K v rozsahu 20 stupňů.
• Hodnota R1 by měla být dvojnásobkem hodnoty odporu termistoru.
• Termistor by měl být uzavřen v malém pouzdře, aby byla zajištěna rychlá detekce teplotních změn.
• Pin1 na IC2B by měl být připojen na pin7 na IC2A, pokud je potřeba pouze jedna LED.