تطبيقات مجسات درجة الحرارة

هنا لدينا تطبيقان عمليان يشتملان على دوائر لاستشعار درجة الحرارة باستخدام أجهزة استشعار وإعطاء خرج كهربائي. في كلتا الدائرتين ، استخدمنا دائرة تناظرية. لذا دعونا نحصل على فكرة موجزة عن الدوائر التناظرية.

المستشعر عبارة عن وحدة يمكنها قياس ظاهرة فيزيائية وتحديد مقدار هذه الظاهرة ، أي أنها تعطي تمثيلاً قابلاً للقياس للعجائب على مقياس أو نطاق معين. بشكل عام ، يتم تصنيف المستشعرات إلى نوعين ، التناظرية و مجسات رقمية . هنا سنناقش حول المستشعر التناظري.

يعد المستشعر التناظري مكونًا من يقيس أي حجم فعلي ويترجم قيمته إلى مقدار يمكننا قياسه باستخدام دائرة إلكترونية ، وعادةً ما يكون مقاومًا أو قيمة سعوية يمكننا تغييرها إلى جودة جهد. مثال على جهاز استشعار تناظري يمكن أن يكون عبارة عن عنصر حراري ، حيث يغير المقاوم مقاومته بناءً على درجة الحرارة. تأتي معظم المستشعرات التناظرية عادةً مع ثلاثة دبابيس توصيل ، أحدها للحصول على جهد الإمداد ، وواحد لربط الأرض والآخر هو دبوس جهد الخرج. معظم المستشعرات التناظرية التي سنستخدمها هي مستشعرات مقاومة ، كما هو موضح بالشكل. يتم توصيله بدائرة بطريقة يكون لها خرج بنطاق جهد معين بشكل عام يتراوح نطاق الجهد بين 0 فولت إلى 5 فولت. أخيرًا ، يمكننا الحصول على هذه القيمة في وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بنا باستخدام أحد أطراف الإدخال التناظرية. أجهزة الاستشعار التناظرية تقيس وضع الباب والمياه والطاقة ودخان الأجهزة.

1. مستشعر حرارة بسيط

اجعل دائرة مستشعر الحرارة البسيطة هذه لمراقبة درجة الحرارة في أجهزة توليد الحرارة مثل مكبر الصوت والعاكس. عندما تتجاوز درجة الحرارة في الجهاز الحد المسموح به ، تحذر الدائرة من خلال أصوات التنبيه. إنه بسيط للغاية ويمكن إصلاحه في الجهاز نفسه بالطاقة المستمدة منه. تعمل الدائرة بجهد 5 إلى 12 فولت تيار مستمر.

تم تصميم الدائرة باستخدام المؤقت الشهير IC 555 في وضع Bistable. يحتوي IC 555 على مقارنين ، فليب فليب ومرحلة إخراج. يصبح ناتجها مرتفعًا عندما يتم تطبيق نبضة سالبة أكثر من 1/3 Vcc على دبوس المشغل 2. في هذا الوقت ، يقوم المقارن السفلي بتشغيل وتغيير حالة flip-flop ويصبح الناتج مرتفعًا. أي ، إذا كان الجهد في الطرف 2 أقل من 1/3 Vcc ، فإن الناتج يرتفع وإذا كان أعلى من 1/3 Vcc ، فإن الناتج يظل منخفضًا.

هنا يتم استخدام NTC (معامل درجة الحرارة السلبية) Thermister كمستشعر حرارة. إنه نوع من المقاوم المتغير وتعتمد مقاومته على درجة الحرارة المحيطة به. في NTC Thermister ، تنخفض المقاومة عندما تزداد درجة الحرارة في المنطقة المجاورة لها. ولكن في الثرمستور PTC (معامل درجة الحرارة الإيجابية) ، تزداد المقاومة عندما تزداد درجة الحرارة.

في الدائرة ، يتم توصيل 4.7K NTC Thermistor بـ pin2 من IC1. يضبط المقاوم المتغير VR1 حساسية الثرمستور عند مستوى درجة حرارة معينة. من أجل إعادة ضبط flip-flop وبالتالي لتغيير الإخراج ، يتم استخدام دبوس العتبة 6 من IC1. عندما يتم تطبيق نبضة موجبة على السن 6 من خلال مفتاح الدفع ، يصبح المقارن العلوي لـ IC1 مرتفعًا ويؤدي إلى إدخال R من flip-flop. هذا يعيد تعيين والإخراج يتحول إلى انخفاض.

عندما تكون درجة حرارة الجهاز طبيعية (كما هو محدد بواسطة VR1) ، يظل خرج IC1 منخفضًا لأن دبوس المشغل 2 يحصل على أكثر من 1/3 Vcc. هذا يحافظ على الناتج منخفضًا ويظل الجرس صامتًا. عندما تزداد درجة الحرارة في الجهاز بسبب الاستخدام المطول أو أي نقص في مصدر الطاقة ، تقل مقاومة Thermister مع أخذ دبوس الزناد أقل من 1/3 Vcc. ثم يتم تشغيل ثنائي الاستقرار ويزيد إنتاجه. يؤدي هذا إلى تنشيط الجرس وسيتم إصدار أصوات تنبيه. تستمر هذه الحالة حتى تنخفض درجة الحرارة أو يعيد IC بالضغط على S1.

كيف تحدد؟

قم بتجميع الدائرة على لوحة الدوائر المطبوعة الشائعة وثبتها داخل الجهاز ليتم مراقبتها. قم بتوصيل Thermister (لا يوجد قطبية في Thermister) بالدائرة باستخدام أسلاك رفيعة. قم بتثبيت Thermister بالقرب من الأجزاء المولدة للحرارة في الجهاز مثل المحولات أو المشتت الحراري. يمكن الاستفادة من الطاقة من مصدر الطاقة للجهاز. قم بتشغيل الدائرة وتشغيل الجهاز. اضبط VR1 ببطء حتى يتوقف الجرس عند درجة الحرارة العادية. ستصبح الدائرة نشطة عندما ترتفع درجة الحرارة داخل الجهاز.

2. كاشف تسرب تكييف الهواء

إنه جهاز مقارنة يكتشف التغيرات في درجات الحرارة فيما يتعلق بدرجة الحرارة المحيطة. كان الغرض منه في المقام الأول هو اكتشاف حالات الجفاف حول الأبواب والنوافذ التي تسبب تسربًا للطاقة ولكن يمكن استخدامها بعدة طرق أخرى ، عند الحاجة إلى كاشف حساس لتغير درجة الحرارة. إذا كان التغير في درجة الحرارة يشير إلى ما فوق ، فإن مؤشر LED الأحمر يضيء وإذا كانت نقطة تغير درجة الحرارة أدناه ، يضيء مؤشر LED الأخضر.

مخطط حلبة كاشف تسرب تكييف الهواء

هنا ، يتم استخدام IC1 كجسر للكشف ومضخم يزيد جهد الخرج عندما ترتفع درجة الحرارة بسبب عدم توازن الجسر. يتم استخدام المرحلتين الأخريين كمقارن. يتم إيقاف تشغيل كل من مصابيح LED من خلال تغيير R1 لموازنة الجسر. عندما يكون الجسر غير متوازن بسبب التغير في درجة الحرارة ، سيتم إضاءة أحد مصابيح LED.

القطع:

R1 = 22K - مقياس الجهد الخطي

R2 = 15K @ 20 ° C n.t.c. الثرمستور (انظر الملاحظات)

R3 = 10K - 1 / 4W المقاوم

R4 = 22K - 1 / 4W المقاوم

R5 = 22K - 1 / 4W المقاوم

R6 = 220K - 1/4W المقاوم

R7 = 22K - 1 / 4W المقاوم

R8 = 5K - إعداد مسبق

R9 = 22K - 1 / 4W المقاوم

R10 = 680R - 1/4W المقاوم

C1 = 47 درجة فهرنهايت ، مكثف كهربائيا 63 فولت

D1 = 5 مم. الصمام الأخضر

D2 = 5 مم. LED أصفر / أبيض

U1 = TL061 IC ، تيار منخفض BIFET Op-Amp

IC2 = LM393 مقارن الجهد المزدوج IC

P1 = مفتاح SPST

B1 = بطارية 9V PP3

ملاحظات:

• يجب أن يكون مدى مقاومة الثرمستورات من 10 إلى 20 كلفن في نطاق 20 درجة.
• يجب أن تكون قيمة R1 ضعف قيمة مقاومة الثرمستور.
• يجب وضع الثرمستور في غلاف صغير لضمان سرعة الكشف عن التغيرات في درجات الحرارة.
• يجب توصيل Pin1 من IC2B بالطرف 7 الخاص بـ IC2A إذا كانت هناك حاجة إلى مؤشر LED واحد فقط.