วงจรเทอร์โมสตัทตามเทอร์มิสเตอร์

เทอร์โมสตัทเกิดจากการรวมคำศัพท์ภาษากรีกสองคำว่าเทอร์โมและสเตตอสเทอร์โมหมายถึงความร้อนและสเตตอสหมายถึงนิ่งยืนหรือคง เทอร์โมสตัทใช้เพื่อควบคุมอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ภายในบ้านตามอุณหภูมิเช่นเปิด / ปิดเครื่องปรับอากาศเครื่องทำความร้อนในห้องเป็นต้นการใช้งานทั่วไปของเทอร์โมสตัทคือการรักษาอุณหภูมิห้องในระบบทำความร้อนส่วนกลางหรือระบบทำความเย็นการควบคุมอุณหภูมิตู้เย็นระบบทำความเย็น เตารีดไฟฟ้าเตาอบไดร์เป่าผมและอื่น ๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ยังมีเทอร์โมสแตทแบบตั้งโปรแกรมและแบบอัจฉริยะได้ในตลาดปัจจุบัน

ประเภทของเทอร์โมสตัท:

ในการตรวจจับอุณหภูมิ Thermostats ที่แตกต่างกันจะใช้เซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์ที่แตกต่างกันและตามที่สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทเป็นหลัก

เทอร์โมเครื่องกล
เครื่องควบคุมอุณหภูมิไฟฟ้า / อิเล็กทรอนิกส์

เทอร์โมเครื่องกล -

Bimetal Thermostatอยู่ภายใต้เทอร์โมสตัทเชิงกล โดยทั่วไปจะมีปลอกและลูกบิดดังที่แสดงในภาพด้านล่าง มีหน้าสัมผัสคงที่และตับที่เคลื่อนย้ายได้หนึ่งตัวซึ่งประกอบด้วยโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่างกัน ปลายคันโยกที่เคลื่อนย้ายได้จะเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสคงที่เมื่ออุณหภูมิลดลงและจะถูกตัดการเชื่อมต่อเมื่ออุณหภูมิห้องสูง นั่นคือวิธีที่สามารถเปิดและปิดอุปกรณ์ตามอุณหภูมิ

ตัวอย่างบางส่วนที่ใช้เทอร์โมสตัทแบบ bimetal - เตารีดตู้เย็นเครื่องปรับอากาศ

เครื่องควบคุมอุณหภูมิไฟฟ้า -

เซ็นเซอร์อุณหภูมิอิเล็กทรอนิกส์ที่พบมากที่สุดคือเทอร์โมคัปเปิลและเทอร์มิสเตอร์ที่ใช้ในเทอร์โมสตัท คุณสมบัติทางไฟฟ้าทั้งเทอร์มิสเตอร์และเทอร์โมคัปเปิลเปลี่ยนไปเมื่อสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เทอร์โมคัปเปิลเป็นอุปกรณ์ที่ใช้แถบโลหะที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองแถบที่เชื่อมต่อที่ปลายด้านหนึ่งเพื่อสร้างสองรอยต่อ ทางแยกร้อนและทางแยกเย็น Hot Junction คือทางแยกที่วัดได้ วัตถุที่จะวัดอุณหภูมิจะถูกวางไว้ที่ทางแยกร้อนในขณะที่ทางแยกเย็น (ซึ่งทราบอุณหภูมิ) เป็นทางแยกอ้างอิง เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมินี้ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าจึงถูกสร้างขึ้นเรียกว่าแรงดันเทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งใช้ในการวัดอุณหภูมิ เทอร์โมคัปเปิลใช้ในหม้อไอน้ำเตาอบ ฯลฯ

เซ็นเซอร์ไฟฟ้าประเภทอื่นที่ใช้ในเทอร์โมสตัทคือเทอร์มิสเตอร์ซึ่งเราจะศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมพร้อมตัวอย่าง

Thermistor คืออะไร?

ตามชื่อที่แสดงให้เห็นว่าเทอร์มิสเตอร์คือการรวมกันของคำสองคำคือ Thermal และ Resistor เป็นส่วนประกอบตัวต้านทานซึ่งความต้านทานจะแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เทอร์มิสเตอร์มีความน่าเชื่อถือสูงและมีสเกลที่หลากหลายเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเล็กน้อยอย่างมีค่า มีราคาถูกและมีประโยชน์เช่นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์ใช้ในเทอร์โมดิจิตอล

ประเภทของเทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์มีสองประเภทขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิโดยรอบ มีคำอธิบายโดยละเอียดด้านล่าง: -

1. PTC - บวกค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ

ความต้านทานของมันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมินั่นคือความต้านทานจะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลงและในทางกลับกัน

2. NTC - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบ

ความต้านทานเป็นสัดส่วนทางอ้อมกับอุณหภูมิกล่าวคือความต้านทานจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและในทางกลับกัน

เราใช้เทอร์มิสเตอร์กทชในโปรแกรมของเรา103 แสดงถึงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ที่อุณหภูมิปกติหมายถึง 10k Ohm

การใช้เทอร์มิสเตอร์ NTC:

เพื่อให้สามารถควบคุมอุปกรณ์ใด ๆ ตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นความคิดที่สะดวกและน่าสนใจมาก แอปพลิเคชั่นยอดนิยมตัวหนึ่งคือสัญญาณเตือนไฟไหม้ซึ่งเทอร์มิสเตอร์ตรวจจับความร้อนและเรียกสัญญาณเตือน

เทอร์มิสเตอร์ NTC ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่างๆ แต่ในกรณีที่มีความต้องการความต้านทานต่ำที่จุดเริ่มต้นจึงใช้เทอร์มิสเตอร์ PTC

ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ที่อุณหภูมิห้องถูกระบุโดยผู้ผลิตในแผ่นข้อมูลพร้อมกับชุดค่าความต้านทานที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิที่แตกต่างกันดังนั้นจึงสามารถเลือกเทอร์มิสเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่เหมาะสมได้

นี่คือวงจรบางส่วนที่สร้างขึ้นโดยใช้เทอร์มิสเตอร์:

สัญญาณเตือนไฟไหม้โดยใช้ Thermistor
พัดลม DC ควบคุมอุณหภูมิโดยใช้เทอร์มิสเตอร์
การเชื่อมต่อเทอร์มิสเตอร์กับ Arduino เพื่อวัดและแสดงอุณหภูมิบน LCD
เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านที่ควบคุมอุณหภูมิ

ส่วนประกอบที่ต้องการ:

NTC 103 เทอร์มิสเตอร์ (10k Ω)
BJT BC 547.
โพเทนชิออมิเตอร์ 5k Ω (POT)
ตัวต้านทาน1kΩ
LED.
แหล่งจ่ายไฟ - 6V DC
Breadboard และสายเชื่อมต่อ

แผนภาพวงจรของวงจรเทอร์มิสเตอร์:

การทำงานของวงจรเทอร์โมสตรัท:

วงจรประนีประนอมของวงจรแบ่งแรงดันและวงจรสวิตชิ่ง“ เปิดและปิด” เอาต์พุต วงจรแบ่งแรงดันเกิดขึ้นโดยเทอร์มิสเตอร์และตัวต้านทานตัวแปร

เอาท์พุทวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าเชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์ NPN ผ่านตัวต้านทาน 1k วงจรแบ่งแรงดันทำให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ โดยใช้ POT ในตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเราสามารถปรับความไวของเทอร์มิสเตอร์ได้ คุณยังสามารถใช้ตัวต้านทานคงที่แทนตัวต้านทานตัวแปรสำหรับจุดทริกเกอร์ฟิกซ์ซึ่งหมายความว่าไฟ LED จะเปิดเฉพาะเมื่ออุณหภูมิข้ามค่าใดค่าหนึ่งและคุณไม่สามารถปรับอุณหภูมิจุดทริกเกอร์ได้ ดังนั้นควรใช้ POT ให้ดีขึ้นและเปลี่ยนความไวเพียงแค่หมุนปุ่ม

สามารถเลือกชุดตัวต้านทานได้ตามสูตรด้านล่าง -

Vo = × V _IN

ในวงจรของเราเราได้แทนที่ R2 ด้วย POT และ R1 ด้วย LDR ดังนั้นแรงดันเอาต์พุตจึงเปลี่ยนไปตามความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ และความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์เปลี่ยนไปตามอุณหภูมิภายนอกดังนั้นแรงดันขาออกจะเปลี่ยนไปเมื่อเราเปลี่ยนอุณหภูมิรอบเทอร์มิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์จะเปิดที่ 0.7 V หรือสูงกว่าซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้า VBE

วิธีที่ง่ายกว่าในการเลือกและทราบ R2 ที่เหมาะสมสำหรับเทอร์มิสเตอร์ NTC 10k คือการจำลองวงจรใน Proteus และรับค่า R2 ที่ใกล้เคียง นอกจากนี้การแทนที่เทอร์มิสเตอร์ด้วยตัวต้านทานแบบแปรผันเราสามารถศึกษาผลเทียบเท่าในวงจรได้ตามแผนภาพวงจรด้านล่าง:

ส่วนที่สองของวงจรคือส่วนทรานซิสเตอร์ซึ่งทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์สำหรับ LED D1 เนื่องจากทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ควบคุมกระแสตัวต้านทาน R1 จึงเชื่อมต่อกับขั้วอินพุตเพื่อ จำกัด กระแสไฟกระชาก

อ้างถึงวงจรจำลองข้างต้นทันทีที่อุณหภูมิสูงขึ้นใกล้เทอร์มิสเตอร์ความต้านทานไฟฟ้าจะลดลงส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นทั่ว RV1 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ฐานของทรานซิสเตอร์ (V _BE) ก็เพิ่มขึ้นเช่นกันและทันทีที่ V _BE ≥0.7 V ทรานซิสเตอร์เริ่มดำเนินการและ LED จะเปิดขึ้น

โปรดทราบว่าเราสามารถแทนที่ LED นี้ด้วยกริ่งหรือหลอดไฟเป็นต้นในวงจรข้างต้นโดยเพิ่มส่วนประกอบอื่น ๆ อีกเล็กน้อย ตรวจสอบวิดีโอสาธิตด้านล่างด้วย