- Τύποι θερμοστάτη:
- Τι είναι το θερμίστορ;
- Τύποι θερμίστορ
- Εφαρμογή θερμίστορ NTC:
- Απαιτούμενο στοιχείο:
- Διάγραμμα κυκλώματος του κυκλώματος θερμίστορ:
- Λειτουργία κυκλώματος θερμοστάτη:
Ο θερμοστάτης σχηματίζεται αθροίζοντας δύο ελληνικούς όρους θερμό και στατικά, θερμός σημαίνει θερμότητα και στατικά σημαίνει στάσιμο, όρθιο ή σταθερό. Ο θερμοστάτης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των συσκευών ή των οικιακών συσκευών ανάλογα με τη θερμοκρασία, όπως ενεργοποίηση / απενεργοποίηση κλιματιστικού, θερμοσίφωνα κλπ. Κοινές εφαρμογές του θερμοστάτη είναι η διατήρηση της θερμοκρασίας δωματίου σε κεντρικά συστήματα θέρμανσης ή σύστημα ψύξης, ρύθμιση θερμοκρασίας ψυγείου, σύστημα ψύξης, ηλεκτρικό σίδερο, φούρνοι, πιστολάκια μαλλιών και πολλά άλλα. Προγραμματιζόμενοι και έξυπνοι θερμοστάτες διατίθενται επίσης στην αγορά σήμερα.
Τύποι θερμοστάτη:
Για να κατανοήσουν τη θερμοκρασία, διαφορετικοί θερμοστάτες χρησιμοποιούν διαφορετικούς αισθητήρες ή συσκευές, και σύμφωνα με αυτό μπορούν να ταξινομηθούν κυρίως σε δύο τύπους
- Μηχανικός θερμοστάτης
- Ηλεκτρικός / Ηλεκτρονικός Θερμοστάτης
Μηχανικός θερμοστάτης -
Ο διμεταλλικός θερμοστάτης εμπίπτει στον μηχανικό θερμοστάτη. Γενικά έχουν ένα περίβλημα και ένα κουμπί όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Έχει μια σταθερή επαφή και ένα κινητό συκώτι που αποτελείται από δύο διαφορετικά μέταλλα που έχουν διαφορετικούς συντελεστές γραμμικής διαστολής. Το άκρο του κινητού μοχλού συνδέεται με σταθερή επαφή όταν μειώνεται η θερμοκρασία και αποσυνδέεται όταν η θερμοκρασία δωματίου είναι υψηλή. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να ενεργοποιεί και να απενεργοποιεί τις συσκευές ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Μερικά παραδείγματα όπου χρησιμοποιούνται διμεταλλικοί θερμοστάτες - σίδερο, ψυγείο, κλιματιστικό.
Ηλεκτρικός Θερμοστάτης -
Οι πιο συνηθισμένοι ηλεκτρονικοί αισθητήρες θερμοκρασίας είναι θερμοστοιχεία και θερμίστορ που χρησιμοποιούνται στον θερμοστάτη. Τόσο οι θερμίστορ όσο και οι ηλεκτρικές ιδιότητες του θερμοστοιχείου αλλάζουν όταν εκτίθενται σε μεταβολή θερμοκρασίας
Το θερμοστοιχείο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί τουλάχιστον δύο διαφορετικές μεταλλικές λωρίδες που ενώνονται στο ένα άκρο για να σχηματίσουν δύο συνδέσμους. καυτή διασταύρωση και κρύα διασταύρωση. Η καυτή διασταύρωση είναι μια διασταύρωση μέτρησης. αντικείμενο του οποίου η θερμοκρασία πρόκειται να μετρηθεί τοποθετείται στη διασταύρωση Hot, ενώ η ψυχρή διασταύρωση (της οποίας η θερμοκρασία είναι γνωστή) είναι η διασταύρωση αναφοράς. Λόγω αυτής της διαφοράς θερμοκρασίας δημιουργείται διαφορά τάσης γνωστή ως θερμοηλεκτρική τάση η οποία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Το θερμοστοιχείο χρησιμοποιείται σε λέβητες, φούρνους κ.λπ.
Ο άλλος τύπος ηλεκτρικού αισθητήρα που χρησιμοποιείται στον θερμοστάτη είναι θερμίστορ τον οποίο πρόκειται να μελετήσουμε λεπτομερέστερα με παράδειγμα.
Τι είναι το θερμίστορ;
Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα θερμίστορ είναι ένας συνδυασμός δύο λέξεων, του θερμικού και του αντιστάτη. Είναι ένα ανθεκτικό συστατικό του οποίου η αντίσταση ποικίλλει με την αλλαγή της θερμοκρασίας
Τα θερμίστορ είναι εξαιρετικά αξιόπιστα και έχουν μεγάλη κλίμακα για να ανιχνεύουν πολύ μικρές θερμοκρασίες. Είναι φθηνά και χρήσιμα ως αισθητήρας θερμοκρασίας. Το Thermistor χρησιμοποιείται στον ψηφιακό θερμοστάτη.
Τύποι θερμίστορ
Ανάλογα με τη διακύμανση αντίστασης σε σχέση με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, υπάρχουν δύο τύποι θερμίστορ. Εξηγούνται λεπτομερώς παρακάτω: -
1. PTC - Συντελεστής θετικής θερμοκρασίας.
Η αντίστασή του είναι ευθέως ανάλογη με τη θερμοκρασία, δηλαδή, η αντίστασή του μειώνεται με μείωση της θερμοκρασίας και το αντίστροφο.
2. NTC - Συντελεστής αρνητικής θερμοκρασίας.
Η αντίστασή του είναι έμμεσα ανάλογη με τη θερμοκρασία, δηλαδή, η αντίστασή της μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και το αντίστροφο.
Χρησιμοποιούμε θερμίστορ NTC στην εφαρμογή μας. Το 103 δείχνει την αντίσταση του θερμίστορ σε κανονική θερμοκρασία σημαίνει 10k Ohm.
Εφαρμογή θερμίστορ NTC:
Η δυνατότητα ελέγχου οποιασδήποτε συσκευής με βάση τη διακύμανση της θερμοκρασίας είναι μια πολύ βολική και ενδιαφέρουσα ιδέα. Μία τέτοια δημοφιλής εφαρμογή είναι ο συναγερμός πυρκαγιάς, όπου ο θερμίστορ ανιχνεύει τη θερμότητα και ενεργοποιεί τον συναγερμό.
Τα θερμίστορ NTC χρησιμοποιούνται ευρύτερα σε διάφορες εφαρμογές, αλλά όπου υπάρχει απαίτηση χαμηλής αντίστασης στο σημείο εκκίνησης, χρησιμοποιούνται θερμίστορ PTC.
Η αντίσταση του θερμίστορ σε θερμοκρασία δωματίου καθορίζεται από τον κατασκευαστή στο δελτίο δεδομένων μαζί με το διαφορετικό σύνολο τιμών αντιστάσεων σε διαφορετική θερμοκρασία, έτσι μπορεί κανείς να επιλέξει το σωστό θερμίστορ για κατάλληλη εφαρμογή.
Ακολουθούν ορισμένα κυκλώματα που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας το Thermistor:
- Συναγερμός πυρκαγιάς χρησιμοποιώντας θερμίστορ
- Ανεμιστήρας DC ελεγχόμενης θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας θερμίστορ
- Διασύνδεση θερμίστορ με Arduino για μέτρηση και εμφάνιση θερμοκρασίας σε LCD
- Οικιακές συσκευές AC ελεγχόμενης θερμοκρασίας
Απαιτούμενο στοιχείο:
- Θερμίστορ NTC 103 (10k Ω).
- BJT π.Χ. 547.
- Ποτενσιόμετρο 5k Ω (POT).
- Αντίσταση 1kΩ.
- LED.
- Τροφοδοσία - 6V DC.
- Πίνακα ψωμιού και καλώδια σύνδεσης.
Διάγραμμα κυκλώματος του κυκλώματος θερμίστορ:
Λειτουργία κυκλώματος θερμοστάτη:
Το κύκλωμα διακυβεύεται ενός κυκλώματος διαχωριστή τάσης και του κυκλώματος μεταγωγής "ON και OFF". Το κύκλωμα διαχωριστή τάσης σχηματίζεται από το θερμίστορ και μια μεταβλητή αντίσταση.
Η έξοδος κυκλώματος διαχωριστή τάσης συνδέεται με τη βάση του τρανζίστορ NPN μέσω μιας αντίστασης 1k. Το κύκλωμα διαχωριστή τάσης καθιστά δυνατή την ανίχνευση της διακύμανσης της τάσης που προκαλείται από διακύμανση της αντίστασης του θερμίστορ. Χρησιμοποιώντας ένα POT στο διαχωριστικό τάσης, μπορούμε να προσαρμόσουμε την ευαισθησία του θερμίστορ. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μια σταθερή αντίσταση στη θέση της μεταβλητής αντίστασης για ένα σημείο ενεργοποίησης επιδιόρθωσης, σημαίνει ότι η λυχνία LED θα ανάψει, μόνο εάν η θερμοκρασία υπερβαίνει μια συγκεκριμένη τιμή και δεν μπορείτε να ρυθμίσετε τη θερμοκρασία του σημείου ενεργοποίησης. Χρησιμοποιήστε λοιπόν καλύτερα ένα POT και αλλάξτε την ευαισθησία περιστρέφοντας το κουμπί.
Κάποιος μπορεί να επιλέξει το σετ αντιστάσεων με τον παρακάτω τύπο-
Vo = × V IN
Στο κύκλωμα μας, έχουμε αντικαταστήσει το R2 με το POT και το R1 με το LDR, έτσι η τάση εξόδου αλλάζει με την αντίσταση του θερμίστορ. Και η αντίσταση του θερμίστορ αλλάζει με την εξωτερική θερμοκρασία, έτσι η τάση εξόδου θα αλλάξει καθώς αλλάζουμε τη θερμοκρασία γύρω από το θερμίστορ. Το τρανζίστορ θα ενεργοποιηθεί στα 0,7 V ή παραπάνω, που είναι η τάση VBE.
Ένας απλούστερος τρόπος, για να επιλέξετε και να γνωρίζετε το κατάλληλο R2 για 10k NTC θερμίστορ, είναι να προσομοιώσετε το κύκλωμα στο Proteus και να αποκτήσετε μια κοντινή τιμή R2. Επίσης, αντικαθιστώντας το θερμίστορ με μεταβλητή αντίσταση μπορούμε να μελετήσουμε το ισοδύναμο αποτέλεσμα στο κύκλωμα σύμφωνα με τα παρακάτω διαγράμματα κυκλώματος:
Το δεύτερο μέρος του κυκλώματος είναι το τμήμα τρανζίστορ όπου το τρανζίστορ λειτουργεί ως διακόπτης για το LED D1. Δεδομένου ότι ένα τρανζίστορ είναι μια τρέχουσα ελεγχόμενη συσκευή, μια αντίσταση R1 συνδέεται στον ακροδέκτη εισόδου της για να περιορίσει την τρέχουσα αύξηση.
Αναφερόμενος στο παραπάνω κύκλωμα προσομοίωσης, μόλις αυξηθεί η θερμοκρασία κοντά στο θερμίστορ, μειώνεται η ηλεκτρική αντίστασή του, με αποτέλεσμα την αύξηση της τάσης σε RV1. Έτσι, η τάση στη βάση του τρανζίστορ (V BE) αυξάνεται επίσης, και μόλις το V BE ≥0.7 V το τρανζίστορ αρχίσει να λειτουργεί και το LED θα ανάψει.
Λάβετε υπόψη ότι μπορούμε να αντικαταστήσουμε αυτό το LED με βομβητή ή λαμπτήρα κλπ στο παραπάνω κύκλωμα με ελάχιστη προσθήκη λίγων ακόμη εξαρτημάτων. Δείτε επίσης το βίντεο επίδειξης παρακάτω.