مفتاح أوتوماتيكي للتحكم في درجة الحرارة

لقد قمنا سابقًا ببناء دائرة LEDs يتم التحكم في درجة الحرارة فيها ، حيث كان اثنان من مصابيح LED متوهجة وفقًا لدرجة الحرارة. نحن الآن نعزز تلك الدائرة باستخدام المرحل ، والآن سنقوم بالتحكم في أجهزة التيار المتردد المنزلية وفقًا لدرجة الحرارة. ستعمل هذه الدائرة كمفتاح إضاءة تلقائي والذي سيطلق إذا تجاوزت درجة الحرارة مستوى معين (50 درجة في هذه الدائرة). هنا نستخدم LM35 كمستشعر لدرجة الحرارة. يمكن تغيير درجة حرارة العتبة هذه بقيمة 50 درجة عن طريق ضبط المقاوم المتغير في الدائرة ، وفقًا للمتطلبات.

لقد استخدمنا لمبة LED بسيطة في دائرة التبديل المتحكم في درجة الحرارة هذه للتوضيح ، وهذا يعني أنه إذا تجاوزت درجة الحرارة 50 درجة مئوية ، فسيتم تشغيل المصباح تلقائيًا وإذا انخفضت درجة الحرارة عن 50 درجة ، فسيتم إيقاف تشغيل المصباح تلقائيًا. هنا يمكنك استبدال اللمبة بأي جهاز منزلي يعمل بالتيار المتردد ، كما لو استبدلت بمروحة ، فستكون بمثابة دائرة مروحة يتم التحكم في درجة حرارتها. يمكن أن يعمل أيضًا كإنذار حريق إذا قمت بضبط درجة حرارة العتبة عالية جدًا مثل 100 درجة مئوية وقمت بتوصيل إنذار بدلاً من المصباح أو يمكنك تكوينه لتشغيل مكيف الهواء تلقائيًا بعد درجة حرارة معينة باستخدام مرحل التصنيف المناسب.

المكونات المطلوبة:

بطارية 9 فولت
IC 7805
جهاز استشعار درجة الحرارة LM35
Op-amp LM358
10 كيلو أوم المقاوم
1 كيلو أوم المقاوم
مقاوم متغير 10 كيلو
LED (اختياري)
NPN الترانزستور BC547
الصمام الثنائي 1N4007
تتابع 6 فولت
لمبة أو أي جهاز تكييف

مستشعر درجة الحرارة LM35:

LM35 هو ثلاثة ترانزستور مثل الجهاز. لديها VCC و GND و OUTPUT. يوفر هذا المستشعر جهدًا متغيرًا عند الإخراج بناءً على درجة الحرارة. يوفر LM35 مخرجات بالدرجة المئوية ويمكنه استشعار درجة حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية. LM35 هو مستشعر درجة حرارة شائع جدًا وغير مكلف يستخدم عمومًا كمقياس حرارة رقمي أو لقياس درجة الحرارة.

لكل +1 درجة مئوية ارتفاع في درجة الحرارة سيكون هناك + 10mV أعلى الجهد عند دبوس الإخراج. لذلك إذا كانت درجة الحرارة 0 درجة مئوية ، فسيكون خرج المستشعر 0 فولت ، وإذا كانت درجة الحرارة 10 درجات مئوية ، فسيكون خرج المستشعر + 100 مللي فولت ، وإذا كانت درجة الحرارة 25 درجة مئوية ، فسيكون خرج المستشعر + 250 مللي فولت.

إعداد الجهد المرجعي لـ Op-amp LM358:

استخدمنا هنا Op-amp LM358 لمقارنة جهد الخرج لـ LM35 مع الجهد المرجعي. كما ذكرنا ، قمنا بتعيين الدائرة لجهد العتبة 50 درجة ، لذلك لتشغيل op-amp عند 50 درجة ، نحتاج إلى ضبط الجهد المرجعي على 0.5 فولت ، حيث سيكون جهد الخرج LM35 عند درجة حرارة 50 درجة 0.5 فولت أو 500 مللي فولت. الجهد المرجعي هو الجهد عند Pin no 2 من LM358.

الآن لتعيين الجهد المرجعي ، قمنا بإنشاء دائرة مقسم جهد باستخدام المقاوم R1 والمقاوم المتغير RV1 من 10 كيلو. باستخدام الصيغ أعلاه ، يمكنك ضبط الجهد المرجعي وفقًا لذلك ويمكنك تغيير درجة حرارة العتبة. مثل تعيين درجة حرارة 50 درجة مئوية كقيمة تحفيز ، يمكنك ضبط مقياس الجهد تقريبًا على 8 كيلو: 2 كيلو مثل:

صوت = (R2 / R1 + R2) * فين

(هنا R2 هو الجزء الثاني من مقياس الجهد: 2 كيلو أوم و R1 هو R1 + الجزء الأول من مقياس الجهد: 10 كيلو + 8 كيلو)

صوت = (2/18 + 2) * 5 = 0.5 فولت

Op-amp LM358:

تُعرف Op-Amps أيضًا باسم مقارنات الجهد. عندما يكون الجهد عند المدخلات غير العاكسة (+) أعلى من الجهد عند عكس المدخلات (-) ، فإن ناتج المقارنة يكون مرتفعًا. وإذا كان جهد المدخل المقلوب (-) أعلى من الطرف غير المقلوب (+) ، فإن الناتج يكون منخفضًا. تعرف على المزيد حول عمل المرجع هنا.

LM358 هو مضخم تشغيلي مزدوج منخفض الضوضاء يحتوي على مقارنات جهد مستقلة بالداخل. هذا هو المرجع للأغراض العامة والذي يمكن تهيئته في العديد من الأوضاع مثل المقارنة ، الصيف ، التكامل ، مكبر الصوت ، التفاضل ، الوضع العكسي ، الوضع غير العكسي ، إلخ.

مخطط الرسم البياني:

شرح العمل:

إن عمل دائرة الأجهزة المنزلية التي يتم التحكم في درجة حرارتها أمر بسيط. تُستخدم بطارية 9 فولت للأغراض العامة لتشغيل الدائرة بأكملها ويستخدم IC7805 لتوفير مصدر 5 فولت منظم للدائرة. عندما تكون درجة الحرارة أقل من 50 درجة ، يظل خرج LM358 منخفضًا ويظل الترانزستور Q1 & Relay أيضًا في حالة إيقاف التشغيل ، وبالتالي يتم إيقاف تشغيل المصباح. يمكنك ضبط درجة حرارة العتبة وفقًا لذلك عن طريق تدوير POT.

الآن عندما تتجاوز درجة حرارة المحيط 50 درجة مئوية ، فإن جهد الخرج LM35 عند الطرف 2 يزيد أيضًا عن 0.5 فولت أو 500 مللي فولت. يتم توصيل خرج LM35 بـ Pin 3 من Op-amp LM358. وبما أننا قمنا بتعيين الجهد المرجعي (الجهد عند Pin 2 من LM358) إلى 0.5 فولت ، فإن الجهد الآن عند Pin 3 (إدخال غير مقلوب) يصبح أعلى من الجهد عند Pin 2 (دخل عكسي) وإخراج opamp LM358 (PIN 1) تصبح عالية. يتم توصيل خرج LM358 بقاعدة ترانزستور NPN Q1 ، لذلك يصبح Q1 أيضًا قيد التشغيل مما يؤدي إلى تشغيل التتابع ويتم تشغيل المصباح. يحتوي Relay على ملف صغير بداخله يحصل على طاقات بواسطة تيار صغير ويقوم بتشغيل جهاز التيار المتردد المتصل به ، وقد أوضحنا عمله أدناه. هذه هي الطريقة التي تكتشف بها هذه الدائرة حد درجة الحرارة وتقوم تلقائيًا بتشغيل الأجهزة.

في الفيديو التوضيحي ، استخدمنا مكواة لحام لتسخين المحيط القريب من مستشعر درجة الحرارة LM35 ، تحقق من الفيديو في النهاية. نحن هنا أيضًا نعمل مع أنابيب تيار متردد مباشرة بجهد 220 فولت ، لذا يجب توخي الحذر الشديد ، وإلا فقد تتعرض لإصابة خطيرة.

عمل التتابع:

الترحيل هو مفتاح كهرومغناطيسي ، يسمح بتدفق تيار أكبر بكثير عند تطبيق تيار صغير عليه ، مثل استخدامنا الترانزستور كمفتاح. يستخدم المرحل بشكل عام للتحكم في أجهزة التيار المتردد (التيار البديل) ، باستخدام تيار مستمر أصغر بكثير.

يحتوي الترحيل على ملف داخلي وعندما لا يكون هناك جهد مطبق على الملف ، يتم توصيل COM (عام) بـ NC (اتصال مغلق عادة). وعندما يكون هناك بعض الجهد المطبق على الملف ، ينتج المجال الكهرومغناطيسي. التي تجذب المحرك (الرافعة متصلة بالزنبرك) ، ويتم توصيل COM و NO (الاتصال المفتوح عادةً) ، مما يسمح بتدفق تيار أكبر. المرحلات متاحة في العديد من التصنيفات ، هنا استخدمنا مرحل جهد التشغيل 6 فولت ، والذي يسمح بتدفق تيار 7A-250VAC.

يتم تكوين الترحيل باستخدام دائرة تشغيل صغيرة تتكون من ترانزستور وديود ومقاوم. يستخدم الترانزستور لتضخيم التيار بحيث يمكن للتيار الكامل (من مصدر التيار المستمر - بطارية 9 فولت) أن يتدفق عبر الملف لتزويده بالطاقة بالكامل. يستخدم المقاوم لتوفير التحيز للترانزستور. ويتم استخدام الصمام الثنائي لمنع التدفق العكسي للتيار ، عند إيقاف تشغيل الترانزستور. ينتج كل ملف محث EMF مساويًا ومعاكسًا عند إيقاف التشغيل فجأة ، وقد يتسبب ذلك في تلف دائم للمكونات ، لذلك يجب استخدام الصمام الثنائي لمنع التيار العكسي. تتوفر وحدة الترحيل بسهولة في السوق مع جميع دوائر السائق الخاصة بها على اللوحة أو يمكنك إنشاؤها باستخدام المكونات المذكورة أعلاه. هنا استخدمنا وحدة التتابع 6 فولت. يمكنك معرفة المزيد عن Relay هنا.