สวิตช์อัตโนมัติควบคุมอุณหภูมิ

ก่อนหน้านี้เราได้สร้างวงจรไฟ LED ที่ควบคุมอุณหภูมิซึ่งไฟ LED สองดวงจะเรืองแสงตามอุณหภูมิ ตอนนี้เราจะเพิ่มวงจรว่าโดยใช้ Relay และตอนนี้เรากำลังจะไปเครื่องใช้ในการควบคุมหน้าแรก AC ตามอุณหภูมิ วงจรนี้จะทำหน้าที่เป็นสวิตช์ไฟอัตโนมัติซึ่งจะทริกเกอร์หากอุณหภูมิสูงเกินกว่าระดับที่กำหนด (50 องศาในวงจรนี้) เราใช้LM35เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่นี่ อุณหภูมิขีด จำกัด ของค่า 50 องศานี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับตัวต้านทานตัวแปรในวงจรตามความต้องการ

เราได้ใช้หลอด LED แบบธรรมดาในวงจรสวิตช์ควบคุมอุณหภูมินี้เพื่อการสาธิตหมายความว่าหากอุณหภูมิสูงกว่า 50 องศาเซลเซียสหลอดไฟจะเปิดโดยอัตโนมัติและหากอุณหภูมิต่ำกว่า 50 องศาหลอดไฟจะปิดโดยอัตโนมัติ ที่นี่คุณสามารถเปลี่ยนหลอดไฟโดยใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านเช่นถ้าคุณเปลี่ยนด้วยพัดลมก็จะทำหน้าที่เป็นวงจรพัดลมควบคุมอุณหภูมิ นอกจากนี้ยังสามารถทำงานเป็นสัญญาณเตือนไฟไหม้ได้หากคุณตั้งอุณหภูมิเกณฑ์ไว้สูงมากเช่น 100 องศาเซลเซียสและเชื่อมต่อสัญญาณเตือนแทนหลอดไฟหรือคุณสามารถกำหนดค่าให้เปิดเครื่องปรับอากาศโดยอัตโนมัติเกินอุณหภูมิที่กำหนดโดยใช้รีเลย์ที่มีพิกัดเหมาะสม.

ส่วนประกอบที่จำเป็น:

• แบตเตอรี่ 9v
• IC 7805
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิ LM35
• Op-amp LM358
• ตัวต้านทาน 10k โอห์ม
• ตัวต้านทาน 1k โอห์ม
• ตัวต้านทานแบบแปรผัน 10k
• LED (อุปกรณ์เสริม)
• ทรานซิสเตอร์ NPN BC547
• ไดโอด 1N4007
• รีเลย์ 6v
• หลอดไฟหรือเครื่องใช้ไฟฟ้า AC ใด ๆ

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ LM35:

LM35 เป็นทรานซิสเตอร์สามพินเหมือนอุปกรณ์ มี VCC, GND และ OUTPUT เซ็นเซอร์นี้ให้แรงดันไฟฟ้าผันแปรที่เอาต์พุตตามอุณหภูมิ LM35 ให้เอาต์พุตเป็นองศาเซลเซียสและสามารถรับรู้อุณหภูมิได้ถึง 150 องศาเซลเซียส LM35 เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ได้รับความนิยมและราคาไม่แพงโดยทั่วไปใช้เป็นเครื่องวัดอุณหภูมิแบบดิจิตอลหรือเพื่อวัดอุณหภูมิ

สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ +1 องศาเซลเซียสจะมีแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น + 10mV ที่ขาเอาต์พุต ดังนั้นหากอุณหภูมิอยู่ที่0◦องศาเซลเซียสเอาต์พุตของเซ็นเซอร์จะเป็น 0V ถ้าอุณหภูมิ10◦องศาเซลเซียสเอาต์พุตของเซ็นเซอร์จะเป็น + 100mV หากอุณหภูมิ25◦องศาเซลเซียสเอาต์พุตของเซ็นเซอร์จะเป็น + 250mV

การตั้งค่าแรงดันอ้างอิงสำหรับ Op-amp LM358:

ที่นี่เราใช้ Op-amp LM358 เพื่อเปรียบเทียบแรงดันเอาต์พุตของ LM35 กับแรงดันอ้างอิง ดังที่ได้กล่าวไว้เราได้ตั้งค่าวงจรสำหรับแรงดันไฟฟ้า 50 องศาดังนั้นในการเรียกใช้แอมป์ที่ 50 องศาเราจำเป็นต้องตั้งค่าแรงดันอ้างอิงเป็น 0.5 โวลต์เนื่องจากที่อุณหภูมิ 50 องศาแรงดันเอาต์พุต LM35 จะเป็น 0.5 โวลต์หรือ 500mV แรงดันอ้างอิงคือแรงดันไฟฟ้าที่ Pin no 2 ของ LM358

ตอนนี้เพื่อตั้งค่าแรงดันอ้างอิงเราได้สร้างวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ตัวต้านทาน R1 และตัวต้านทานตัวแปร RV1 ที่ 10k ด้วยการใช้สูตรข้างต้นคุณสามารถตั้งค่าแรงดันอ้างอิงตามนั้นและสามารถเปลี่ยนอุณหภูมิเกณฑ์ได้ เช่นเดียวกับการตั้งอุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียสเป็นค่าทริกเกอร์คุณสามารถตั้งค่าโพเทนชิออมิเตอร์โดยประมาณที่ 8k: 2k เช่น:

Vout = (R2 / R1 + R2) * วิน

(ที่นี่ R2 คือส่วนที่สองของโพเทนชิออมิเตอร์: 2k โอห์มและ R1 คือ R1 + ส่วนแรกของโพเทนชิออมิเตอร์: 10k + 8k)

Vout = (2/18 + 2) * 5 = 0.5v

Op-amp LM358:

สหกรณ์แอมป์ยังเป็นที่รู้จักแรงดันเทียบเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตไม่กลับด้าน (+) สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุทอินพุท (-) เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะสูง และถ้าแรงดันไฟฟ้าของอินพุทกลับด้าน (-) สูงกว่าปลายที่ไม่กลับด้าน (+) แสดงว่าเอาต์พุตเป็น LOW เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของ op-amp ที่นี่

LM358 เป็นเครื่องขยายสัญญาณเสียงรบกวนต่ำแบบคู่ ซึ่งมีตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าอิสระสองตัวอยู่ภายใน นี่คือออปแอมป์ที่ใช้งานทั่วไปซึ่งสามารถกำหนดค่าได้ในหลายโหมดเช่นตัวเปรียบเทียบ, ฤดูร้อน, อินทิเกรเตอร์, แอมพลิฟายเออร์, ตัวสร้างความแตกต่าง, โหมดกลับด้าน, โหมดไม่กลับด้าน ฯลฯ

แผนภูมิวงจรรวม:

คำอธิบายการทำงาน:

การทำงานของวงจรเครื่องใช้ภายในบ้านที่ควบคุมอุณหภูมินี้ทำได้ง่าย แบตเตอรี่วัตถุประสงค์ทั่วไป 9v ใช้เพื่อเปิดวงจรทั้งหมดและใช้ IC7805 เพื่อจัดหาแหล่งจ่ายไฟ 5v ที่มีการควบคุมให้กับวงจร เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 50 องศาเอาต์พุตของ LM358 จะยังคงอยู่ในระดับต่ำและทรานซิสเตอร์ Q1 & รีเลย์ยังคงอยู่ในสถานะปิดหลอดจึงดับ คุณสามารถตั้งค่าอุณหภูมิเกณฑ์นี้ให้สอดคล้องกันได้โดยการหมุน POT

ตอนนี้เมื่ออุณหภูมิโดยรอบสูงกว่า 50 องศาเซลเซียสแรงดันเอาต์พุตของ LM35 ที่ขา 2 จะสูงกว่า 0.5 โวลต์หรือ 500mV เอาต์พุตของ LM35 เชื่อมต่อกับ Pin 3 ของ Op-amp LM358 และเมื่อเราตั้งค่าแรงดันอ้างอิง (แรงดันไฟฟ้าที่พิน 2 ของ LM358) เป็น 0.5 โวลต์ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่พิน 3 (อินพุตที่ไม่กลับด้าน) จะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่พิน 2 (อินพุทอินพุท) และเอาต์พุตของ opamp LM358 (PIN 1) กลายเป็นสูง เอาท์พุทของ LM358 เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์ NPN Q1 ดังนั้น Q1 จึงกลายเป็นเปิดซึ่งจะทริกเกอร์รีเลย์และหลอดไฟจะเปิดขึ้น รีเลย์มีขดลวดขนาดเล็กภายในซึ่งรับพลังงานจากกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กและกระตุ้นอุปกรณ์ AC ที่เชื่อมต่ออยู่เราได้อธิบายการทำงานไว้ด้านล่าง นั่นคือวิธีที่วงจรนี้ตรวจจับขีด จำกัด อุณหภูมิและเปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ

ในวิดีโอสาธิตเราได้ใช้หัวแร้งเพื่อให้ความร้อนโดยรอบใกล้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ LM35 ตรวจสอบวิดีโอในตอนท้าย นอกจากนี้เรากำลังทำงานร่วมกับสายไฟ AC 220v โดยตรงดังนั้นจึงต้องใช้ความระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งมิฉะนั้นคุณอาจได้รับบาดเจ็บสาหัส

การทำงานของรีเลย์:

รีเลย์เป็นสวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลได้มากขึ้นเมื่อมีการใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กเช่นเราใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ โดยทั่วไปแล้วรีเลย์จะใช้เพื่อควบคุมอุปกรณ์ AC (กระแสสลับ) โดยใช้กระแสไฟฟ้ากระแสตรงที่น้อยกว่ามาก

รีเลย์มีขดลวดอยู่ภายในและเมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขดลวด COM (ทั่วไป) จะเชื่อมต่อกับ NC (หน้าสัมผัสปิดตามปกติ) และเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าบางส่วนกระทำกับขดลวดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะเกิดขึ้น ซึ่งดึงดูด Armature (คันโยกที่เชื่อมต่อกับสปริง) และ COM และ NO (หน้าสัมผัสเปิดตามปกติ) จะเชื่อมต่อกันซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้มาก รีเลย์มีให้เลือกมากมายที่นี่เราใช้รีเลย์แรงดันไฟฟ้า 6V ซึ่งอนุญาตให้กระแส 7A-250VAC ไหลได้

รีเลย์ถูกกำหนดค่าโดยใช้วงจรไดรเวอร์ขนาดเล็ก ซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ไดโอดและตัวต้านทาน ทรานซิสเตอร์ใช้เพื่อขยายกระแสเพื่อให้กระแสไฟฟ้าเต็ม (จากแหล่ง DC - แบตเตอรี่ 9v) สามารถไหลผ่านขดลวดเพื่อให้พลังงานเต็มที่ ตัวต้านทานใช้เพื่อให้น้ำหนักกับทรานซิสเตอร์ และ Diode ใช้เพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับเมื่อทรานซิสเตอร์ปิดอยู่ ขดลวดตัวเหนี่ยวนำทุกตัวจะสร้าง EMF ที่เท่ากันและตรงข้ามกันเมื่อปิดเครื่องกะทันหันซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบเสียหายถาวรดังนั้นจึงต้องใช้ไดโอดเพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าย้อน โมดูล Relay สามารถใช้ได้ง่ายในตลาดที่มีทั้งหมดวงจรขับรถบนกระดานหรือคุณสามารถสร้างได้โดยใช้ส่วนประกอบดังกล่าวข้างต้น ที่นี่เราใช้โมดูลรีเลย์ 6V คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับรีเลย์ได้ที่นี่