دائرة ترموستات قائمة على الثرمستور

يتكون الترموستات من خلال جمع مصطلحين يونانيين ثيرمو وستاتوس ، والترموس يعني الحرارة والستاتوس تعني ثابتًا أو ثابتًا أو ثابتًا. يستخدم الثرموستات للتحكم في الأجهزة أو الأجهزة المنزلية وفقًا لدرجة الحرارة ، مثل تشغيل / إيقاف تشغيل مكيف الهواء ، وسخانات الغرفة وما إلى ذلك من التطبيقات الشائعة للثرموستات للحفاظ على درجة حرارة الغرفة في أنظمة التدفئة المركزية أو نظام التبريد ، وتنظيم درجة حرارة الثلاجة ، ونظام التبريد ، مكواة كهربائية ، أفران ، مجففات شعر وغيرها الكثير. تتوفر أيضًا منظمات الحرارة القابلة للبرمجة والذكية في السوق اليوم.

أنواع الترموستات:

لاستشعار درجة الحرارة ، تستخدم منظمات الحرارة المختلفة مستشعرًا أو أجهزة مختلفة ، ووفقًا لذلك يمكن تصنيفها بشكل أساسي إلى نوعين

1. ترموستات ميكانيكي
2. ترموستات كهربائي / إلكتروني

ترموستات ميكانيكي -

يندرج ترموستات ثنائي المعدن تحت ترموستات ميكانيكي. بشكل عام ، لديهم غلاف ومقبض كما هو موضح في الصورة أدناه. له اتصال ثابت واحد وكبد متحرك واحد يتكون من معدنين مختلفين لهما معاملات مختلفة للتمدد الخطي. يتم توصيل نهاية الرافعة المتحركة بوصلة ثابتة عند انخفاض درجة الحرارة ، ويتم فصلها عندما تكون درجة حرارة الغرفة مرتفعة. هذه هي الطريقة التي يمكن بها تشغيل وإيقاف تشغيل الأجهزة وفقًا لدرجة الحرارة.

بعض الأمثلة حيث يتم استخدام منظمات الحرارة ثنائية المعدن - الحديد والثلاجة ومكيف الهواء.

ترموستات كهربائي -

أكثر أجهزة استشعار درجة الحرارة الإلكترونية شيوعًا هي المزدوجات الحرارية والثرمستورات المستخدمة في الثرموستات. تتغير الخصائص الكهربائية لكل من الثرمستور والمزدوج الحراري عند تعرضها لتغير درجة الحرارة.

المزدوجة الحرارية هي جهاز يستخدم شريطين معدنيين مختلفين على الأقل متصلين من طرف واحد لتشكيل تقاطعين ؛ تقاطع ساخن وتقاطع بارد. الوصلة الساخنة هي مفترق قياس ؛ يتم وضع الجسم المراد قياس درجة حرارته عند التقاطع الساخن ، في حين أن الوصلة الباردة (درجة حرارته معروفة) هي الوصلة المرجعية. بسبب هذا الاختلاف في درجة الحرارة ، يتم إنشاء فرق الجهد المعروف باسم الجهد الكهروحراري الذي يستخدم لقياس درجة الحرارة. تستخدم المزدوجة الحرارية في الغلايات والأفران وما إلى ذلك.

النوع الآخر من المستشعرات الكهربائية المستخدمة في منظم الحرارة هو الثرمستور الذي سنقوم بدراسته بالتفصيل مع المثال.

ما هو الثرمستور؟

كما يوحي الاسم ، فإن الثرمستور هو مزيج من كلمتين ، حراري ومقاوم. إنه مكون مقاوم تختلف مقاومته مع تغير درجة الحرارة.

تعتبر الثرمستورات موثوقة للغاية ولديها نطاق واسع من المقاييس لاكتشاف التباين الطفيف في درجة الحرارة بشكل ثمين. فهي رخيصة ومفيدة كمستشعر درجة الحرارة. يستخدم الثرمستور في الثرموستات الرقمي.

أنواع الثرمستور

اعتمادًا على تباين المقاومة فيما يتعلق بدرجة الحرارة المحيطة ، هناك نوعان من الثرمستورات. تم شرحها بالتفصيل أدناه: -

1. PTC - معامل درجة الحرارة الموجب.

تتناسب مقاومته طرديًا مع درجة الحرارة ، أي تقل مقاومته مع انخفاض درجة الحرارة والعكس صحيح.

2. NTC - معامل درجة الحرارة السلبية.

تتناسب مقاومته بشكل غير مباشر مع درجة الحرارة ، أي تقل مقاومته مع زيادة درجة الحرارة والعكس صحيح.

نحن نستخدم الثرمستور NTC في تطبيقنا. 103 يشير إلى أن مقاومة الثرمستور عند درجة الحرارة العادية تعني 10 كيلو أوم.

تطبيق الثرمستور NTC:

أن تكون قادرًا على التحكم في أي جهاز بناءً على اختلاف درجة الحرارة ، فهي فكرة مريحة وممتعة للغاية. أحد هذه التطبيقات الشائعة هو إنذار الحريق ، حيث يستشعر الثرمستور الحرارة ويطلق الإنذار.

تستخدم الثرمستورات NTC على نطاق واسع في العديد من التطبيقات ولكن عندما تكون هناك متطلبات مقاومة منخفضة عند نقطة البداية ، يتم استخدام الثرمستور PTC.

يتم تحديد مقاومة الثرمستور في درجة حرارة الغرفة من قبل الشركة المصنعة في ورقة البيانات جنبًا إلى جنب مع مجموعة مختلفة من قيم المقاومة عند درجات حرارة مختلفة ، وبالتالي يمكن للمرء اختيار الثرمستور المناسب للتطبيق المناسب.

فيما يلي بعض الدوائر التي تم إنشاؤها باستخدام الثرمستور:

• إنذار الحريق باستخدام الثرمستور
• مروحة تيار مستمر يتم التحكم في درجة حرارتها باستخدام الثرمستور
• ربط الثرمستور مع Arduino لقياس وعرض درجة الحرارة على شاشة LCD
• أجهزة منزلية بتيار متردد يتم التحكم في درجة حرارتها

المكون المطلوب:

1. NTC 103 الثرمستور (10 كيلو Ω).
2. BJT BC 547.
3. 5k Ω مقياس الجهد (POT).
4. 1kΩ المقاوم.
5. يؤدى.
6. مزود الطاقة - 6V DC.
7. اللوح وأسلاك التوصيل.

مخطط الدائرة لدائرة الثرمستور:

عمل دائرة الترموستات:

تتسبب الدائرة في حل وسط دائرة مقسم الجهد ودائرة تبديل الخرج "ON and OFF". دائرة مقسم الجهد تتكون من الثرمستور والمقاوم المتغير.

يتم توصيل خرج دائرة مقسم الجهد بقاعدة ترانزستور NPN من خلال المقاوم 1 كيلو. تجعل دائرة مقسم الجهد من الممكن الشعور بالتغير في الجهد الناتج عن التباين في مقاومة الثرمستور. باستخدام POT في مقسم الجهد ، يمكننا ضبط حساسية الثرمستور. يمكنك أيضًا استخدام المقاوم الثابت بدلاً من المقاوم المتغير لنقطة بدء التشغيل ، مما يعني أنه سيتم تشغيل مؤشر LED ، فقط إذا تجاوزت درجة الحرارة قيمة معينة ولا يمكنك ضبط درجة حرارة نقطة التشغيل. لذلك من الأفضل استخدام POT وتغيير الحساسية عن طريق تدوير المقبض فقط.

يمكن للمرء تحديد مجموعة المقاومات بالصيغة أدناه-

Vo = × V _IN

في دائرتنا ، استبدلنا R2 بـ POT و R1 بـ LDR ، لذلك يتغير جهد الخرج مع مقاومة الثرمستور. وتتغير مقاومة الثرمستور مع درجة الحرارة الخارجية ، لذلك سيتغير جهد الخرج مع تغيير درجة الحرارة حول الثرمستور. سيتم تشغيل الترانزستور عند 0.7 فولت أو أعلى وهو جهد VBE.

أبسط طريقة لتحديد ومعرفة R2 المناسب لثرمستور 10k NTC هو محاكاة الدائرة في Proteus والحصول على قيمة قريبة من R2. أيضًا من خلال استبدال الثرمستور بمقاوم متغير يمكننا دراسة تأثيره المكافئ في الدائرة وفقًا لمخططات الدائرة التالية:

الجزء الثاني من الدائرة هو قسم الترانزستور حيث يعمل الترانزستور كمفتاح لمصباح LED D1. نظرًا لأن الترانزستور هو جهاز يتم التحكم فيه حاليًا ، يتم توصيل المقاوم R1 بطرف الإدخال للحد من زيادة التيار.

بالإشارة إلى دائرة المحاكاة أعلاه ، بمجرد ارتفاع درجة الحرارة بالقرب من الثرمستور ، تنخفض مقاومتها الكهربائية ، مما يؤدي إلى زيادة الجهد عبر RV1. لذا فإن الجهد عند قاعدة الترانزستور (V _BE) يزداد أيضًا ، وبمجرد أن V _BE ≥0.7 V يبدأ الترانزستور بالتوصيل وسيتم تشغيل LED.

يرجى ملاحظة أنه يمكننا استبدال هذا LED بجرس أو لمبة وما إلى ذلك في الدائرة أعلاه مع الحد الأدنى من إضافة بعض المكونات الإضافية. تحقق أيضًا من الفيديو التوضيحي أدناه.