- Απαιτούμενα συστατικά:
- Αισθητήρας θερμοκρασίας LM35:
- Ρύθμιση τάσης αναφοράς για Op-amp LM358:
- Διάγραμμα κυκλώματος:
- Επεξήγηση εργασίας:
Σήμερα χτίζουμε ένα απλό αλλά πολύ χρήσιμο κύκλωμα χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα θερμοκρασίας LM35. Σε αυτό το κύκλωμα, πρόκειται να ελέγξουμε τα LED ανάλογα με τη θερμοκρασία γύρω. Εάν η θερμοκρασία υπερβεί ένα συγκεκριμένο επίπεδο (50 βαθμοί σε αυτό το κύκλωμα) τότε το κόκκινο LED θα ανάψει αυτόματα, διαφορετικά το κίτρινο LED παραμένει αναμμένο κάτω από τη συγκεκριμένη θερμοκρασία. Αυτή η τιμή θερμοκρασίας κατωφλίου μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας τη μεταβλητή αντίσταση στο κύκλωμα, σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
Αυτό το κύκλωμα φώτων ελεγχόμενης θερμοκρασίας μπορεί να είναι χρήσιμο με πολλούς τρόπους, όπως μπορεί να λειτουργήσει ως δείκτης θερμοκρασίας ή μπορεί να προκαλέσει οποιαδήποτε συσκευή όπως ανεμιστήρας ή συναγερμό πέρα από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως συναγερμός πυρκαγιάς αν ορίσετε τη θερμοκρασία κατωφλίου πολύ υψηλή όπως 100 βαθμούς Κελσίου. Σε αυτό το κύκλωμα θα μάθετε επίσης πώς να χρησιμοποιείτε τον αισθητήρα LM35 σε οποιοδήποτε κύκλωμα. Το LM35 είναι πολύ δημοφιλές και ο φθηνός αισθητήρας θερμοκρασίας χρησιμοποιείται γενικά ως ψηφιακό θερμόμετρο ή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας.
Απαιτούμενα συστατικά:
- Μπαταρία 9v
- IC 7805
- Αισθητήρας θερμοκρασίας LM35
- Op-amp LM358
- Αντίσταση 10k ohm (3)
- Αντίσταση 1k ohm (3)
- Μεταβλητή αντίσταση 10k
- LED (κόκκινο και κίτρινο)
- NPN Transistor BC547 (2)
Αισθητήρας θερμοκρασίας LM35:
Το LM35 είναι συσκευή τύπου τρανζίστορ τριών ακίδων. Έχει VCC, GND και OUTPUT. Αυτός ο αισθητήρας παρέχει μεταβλητή τάση στην έξοδο με βάση τη θερμοκρασία. Το "LM35" παρέχει έξοδο σε βαθμούς Κελσίου και μπορεί να ανιχνεύσει έως και 150 βαθμούς Κελσίου.
Για κάθε αύξηση θερμοκρασίας +1 εκατοστημών θα υπάρχει + 10mV υψηλότερη τάση στον πείρο εξόδου. Αν λοιπόν η θερμοκρασία είναι 0◦ εκατονταβάθμια, η έξοδος του αισθητήρα θα είναι 0V, εάν η θερμοκρασία είναι 10◦C, η έξοδος του αισθητήρα θα είναι + 100mV, εάν η θερμοκρασία είναι 25◦C, η έξοδος του αισθητήρα θα είναι + 250mV.
Ρύθμιση τάσης αναφοράς για Op-amp LM358:
Εδώ χρησιμοποιήσαμε το Op-amp LM358 για να συγκρίνουμε την τάση εξόδου του LM35 με την τάση αναφοράς. Όπως αναφέρθηκε, έχουμε ρυθμίσει το κύκλωμα τάσης κατωφλίου 50 βαθμούς, οπότε για να ενεργοποιήσουμε το op-amp στους 50 βαθμούς, πρέπει να ρυθμίσουμε την τάση αναφοράς σε 0,5 volt, καθώς σε θερμοκρασία 50 μοιρών η τάση εξόδου LM35 θα είναι 0,5 volt ή 500mV. Η τάση αναφοράς είναι η τάση στο Pin no 2 του LM358 (βλέπε διάγραμμα κυκλώματος παρακάτω).
Τώρα για να ρυθμίσουμε την τάση αναφοράς, δημιουργήσαμε ένα κύκλωμα διαιρέτη τάσης χρησιμοποιώντας την αντίσταση R1 και την μεταβλητή αντίσταση RV1 των 10k. Χρησιμοποιώντας τους παραπάνω τύπους μπορείτε να ρυθμίσετε την τάση αναφοράς ανάλογα και να αλλάξετε τη Θερμοκρασία κατωφλίου. Θέλετε να ορίσετε τη θερμοκρασία 50 βαθμών Κελσίου ως τιμή ενεργοποίησης, μπορείτε να ρυθμίσετε το ποτενσιόμετρο περίπου στα 8k: 2k όπως:
Vout = (R2 / R1 + R2) * Vin
(εδώ το R2 είναι δεύτερο μέρος του ποτενσιόμετρου: 2k ohm και το R1 είναι R1 + πρώτο μέρος του ποτενσιόμετρου: 10k + 8k)
Vout = (2/18 + 2) * 5 = 0,5v
Op-amp LM358:
Οι Op-amp είναι επίσης γνωστοί ως Voltage Comparators. Όταν η τάση στην είσοδο μη αναστροφής (+) είναι υψηλότερη από την τάση στην είσοδο αναστροφής (-), τότε η έξοδος του συγκριτή είναι υψηλή. Και αν η τάση της εισόδου αναστροφής (-) είναι υψηλότερη από την άκρη αντιστροφής (+), τότε η έξοδος είναι χαμηλή. Μάθετε περισσότερα για την εργασία του op-amp εδώ.
Ο LM358 είναι ένας διπλός λειτουργικός ενισχυτής χαμηλού θορύβου που έχει δύο ανεξάρτητους συγκριτές τάσης στο εσωτερικό. Πρόκειται για έναν γενικό σκοπό ενισχυτή που μπορεί να διαμορφωθεί σε πολλούς τρόπους όπως συγκριτικό, καλοκαίρι, ολοκληρωτής, ενισχυτής, διαφοροποιητής, λειτουργία αντιστροφής, λειτουργία μη αναστροφής κ.λπ.
Διάγραμμα κυκλώματος:
Επεξήγηση εργασίας:
Η εργασία αυτού του έργου με ελεγχόμενη θερμοκρασία είναι απλή. Η μπαταρία γενικής χρήσης 9v χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ολόκληρου του κυκλώματος και το IC7805 χρησιμοποιείται για την παροχή της ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας 5v στο κύκλωμα. Όταν η θερμοκρασία είναι κάτω από 50 βαθμούς Κελσίου, τότε το κίτρινο LED παραμένει αναμμένο και το ΚΟΚΚΙΝΟ παραμένει σβηστό. Όταν η θερμοκρασία είναι κάτω από 50 βαθμούς, τότε η έξοδος του LM358 παραμένει χαμηλή και το Q1 παραμένει σε κατάσταση OFF και το τρανζίστορ Q2 παραμένει σε κατάσταση ON.
Τώρα, όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος υπερβαίνει τους 50 βαθμούς Κελσίου, η τάση εξόδου του LM35 στον ακροδέκτη 2 υπερβαίνει επίσης τα 0,5 volt ή τα 500mV. Η έξοδος του LM35 συνδέεται με το Pin 3 του Op-amp LM358. Και καθώς έχουμε ρυθμίσει την τάση αναφοράς (τάση στον ακροδέκτη 2 του LM358) σε 0,5 βολτ, έτσι τώρα η τάση στον ακροδέκτη 3 (είσοδος μη αναστροφής) γίνεται υψηλότερη από την τάση στον ακροδέκτη 2 (είσοδος αντιστροφής) και έξοδο του opamp LM358 (PIN 1) γίνεται ΥΨΗΛΟ. Η έξοδος του LM358 συνδέεται με τη βάση του τρανζίστορ NPN Q1, οπότε το Q1 γίνεται επίσης ON και το κόκκινο LED αρχίζει να ανάβει. Ταυτόχρονα, η βάση του τρανζίστορ Q2 γίνεται γείωση και το Q2 απενεργοποιείται και το κίτρινο LED επίσης σβήνει. Έτσι, έτσι το κύκλωμα ανιχνεύει το όριο θερμοκρασίας και υποδεικνύει ανάβοντας το κόκκινο LED.
Στο παρακάτω βίντεο επίδειξης, χρησιμοποιήσαμε κολλητήρι για να θερμάνουμε τον περιβάλλοντα κοντά στον αισθητήρα θερμοκρασίας LM35, ελέγξτε το.