Ở đây chúng tôi có hai ứng dụng thực tế liên quan đến các mạch để cảm nhận nhiệt độ bằng cách sử dụng cảm biến và đưa ra một đầu ra điện. Trong cả hai mạch, chúng tôi đã sử dụng một mạch tương tự. Vì vậy, hãy để chúng tôi có một ý tưởng ngắn gọn về các mạch tương tự.
Cảm biến là một đơn vị có thể đo lường một hiện tượng vật lý và định lượng hiện tượng vật lý sau đó, nói cách khác, nó cung cấp một đại diện có thể đo lường của kỳ quan trên một quy mô hoặc phạm vi cụ thể. Nói chung, cảm biến được phân loại thành hai loại, tương tự và cảm biến kỹ thuật số . Ở đây chúng ta sẽ thảo luận về cảm biến tương tự.
Cảm biến tương tự là một thành phần đo lường bất kỳ độ lớn thực tế nào và chuyển giá trị của nó thành độ lớn mà chúng ta có thể đo được bằng mạch điện tử, thường là giá trị điện trở hoặc điện dung mà chúng ta có thể thay đổi thành chất lượng điện áp. Ví dụ về cảm biến tương tự có thể là một điện trở nhiệt, trong đó điện trở thay đổi điện trở của nó dựa trên nhiệt độ. Hầu hết các cảm biến tương tự thường đi kèm với ba chân kết nối, một để nhận điện áp cung cấp, một để kết hợp đất và cuối cùng là chân điện áp đầu ra. Hầu hết các cảm biến tương tự mà chúng ta sẽ sử dụng là cảm biến điện trở, được thể hiện trong hình. Nó được nối dây vào một mạch theo cách mà nó sẽ có một đầu ra với dải điện áp cụ thể, nói chung dải điện áp nằm trong khoảng từ 0 vôn đến 5 vôn. Cuối cùng, chúng ta có thể lấy giá trị này vào bộ vi điều khiển của mình bằng cách sử dụng một trong các chân đầu vào tương tự của nó. Cảm biến analog đo vị trí cửa, nước, nguồn và khói của các thiết bị.
1. Một cảm biến nhiệt đơn giản
1. Một cảm biến nhiệt đơn giảnLàm mạch cảm biến nhiệt đơn giản này để theo dõi nhiệt độ trong các thiết bị tạo nhiệt như Amplifier và Biến tần. Khi nhiệt độ trong thiết bị vượt quá giới hạn cho phép, mạch sẽ cảnh báo qua những tiếng bíp. Nó quá đơn giản và có thể được cố định trong chính thiết bị bằng nguồn điện từ nó. Mạch hoạt động ở 5 đến 12 volt DC.
Mạch được thiết kế sử dụng IC hẹn giờ 555 thông dụng ở chế độ Bistable. IC 555 có hai bộ so sánh, một flip flop và một tầng đầu ra. Đầu ra của nó trở nên cao khi một xung âm hơn 1/3 Vcc được áp dụng cho chân kích hoạt 2. Lúc này, bộ so sánh thấp hơn sẽ kích hoạt và thay đổi trạng thái của flip-flop và đầu ra chuyển sang mức cao. Tức là, nếu điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 Vcc, đầu ra sẽ ở mức cao và nếu cao hơn 1/3 Vcc, đầu ra vẫn ở mức thấp.
Ở đây, một NTC (Hệ số nhiệt độ âm) Thermister được sử dụng làm cảm biến nhiệt. Nó là một loại biến trở và điện trở của nó phụ thuộc vào nhiệt độ xung quanh nó. Trong NTC Thermister, điện trở giảm khi nhiệt độ xung quanh nó tăng lên. Nhưng trong nhiệt điện trở PTC (Hệ số nhiệt độ dương), điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.
Trong mạch, Thermistor NTC 4,7K được kết nối với chân2 của IC1. Biến trở VR1 điều chỉnh độ nhạy của Nhiệt điện trở ở mức nhiệt độ cụ thể. Để thiết lập lại flip-flop và do đó thay đổi đầu ra, chân ngưỡng 6 của IC1 được sử dụng. Khi một xung dương được áp dụng cho chân 6 thông qua công tắc đẩy, bộ so sánh trên của IC1 trở nên cao và kích hoạt đầu vào R của flip-flop. Điều này đặt lại và đầu ra chuyển sang mức thấp.
Khi nhiệt độ của thiết bị ở mức bình thường (như VR1 đặt), đầu ra của IC1 vẫn ở mức thấp do chân kích hoạt 2 đang nhận hơn 1/3 Vcc. Điều này giữ cho đầu ra ở mức thấp và bộ rung vẫn im lặng. Khi nhiệt độ trong thiết bị tăng do sử dụng trong thời gian dài hoặc bất kỳ sự cố ngắn nào trong nguồn điện, điện trở của Thermister giảm làm chốt kích hoạt nhỏ hơn 1/3 Vcc. Bistable sau đó kích hoạt và đầu ra của nó tăng cao. Thao tác này sẽ kích hoạt còi và tiếng bíp sẽ được tạo ra. Trạng thái này tiếp tục cho đến khi nhiệt độ giảm hoặc IC thiết lập lại bằng cách nhấn S1.
Làm thế nào để thiết lập?
Lắp ráp mạch trên một PCB thông thường và cố định bên trong thiết bị cần giám sát. Kết nối Thermister (Thermister không có cực) với mạch điện bằng dây mỏng. Cố định Thermister gần các bộ phận tạo nhiệt của thiết bị như máy biến áp hoặc bộ tản nhiệt. Có thể khai thác nguồn từ nguồn điện của thiết bị. Cấp nguồn cho mạch và bật thiết bị. Từ từ điều chỉnh VR1 cho đến khi bộ rung dừng ở nhiệt độ bình thường. Mạch sẽ hoạt động khi nhiệt độ bên trong thiết bị tăng lên.
2. Máy điều hòa không khí rò rỉ
Nó là một bộ so sánh phát hiện sự thay đổi nhiệt độ so với nhiệt độ xung quanh. Nó chủ yếu nhằm mục đích phát hiện hạn hán xung quanh cửa ra vào và cửa sổ gây rò rỉ năng lượng nhưng có thể được sử dụng theo nhiều cách khác, khi cần một máy dò thay đổi nhiệt độ nhạy cảm. Nếu sự thay đổi nhiệt độ hướng về phía trên, đèn LED màu đỏ sẽ phát sáng và nếu nhiệt độ thay đổi ở phía dưới, đèn LED màu xanh lá cây sẽ phát sáng.
Sơ đồ mạch phát hiện rò rỉ điều hòa không khí
Ở đây, IC1 được sử dụng như một bộ phát hiện cầu và bộ khuếch đại có điện áp đầu ra tăng khi nhiệt độ tăng do cầu không cân bằng. 2 IC khác được sử dụng như bộ so sánh. Cả hai đèn LED đều tắt bằng cách thay đổi R1 để cân bằng cầu. Khi cầu bị mất cân bằng do thay đổi nhiệt độ, một trong các đèn LED sẽ sáng.
Các bộ phận:
R1 = 22K - Chiết áp tuyến tính
R2 = 15K @ 20 ° C n.t.c. Nhiệt điện trở (Xem ghi chú)
R3 = 10K - Điện trở 1 / 4W
R4 = 22K - Điện trở 1 / 4W
R5 = 22K - Điện trở 1 / 4W
R6 = 220K - Điện trở 1 / 4W
R7 = 22K - Điện trở 1 / 4W
R8 = 5K - cài đặt trước
R9 = 22K - Điện trở 1 / 4W
R10 = 680R - Điện trở 1 / 4W
C1 = 47µF, Tụ điện 63V
Đ1 = 5mm. LED xanh
Đ2 = 5mm. LED vàng / trắng
U1 = IC TL061, Op-Amp BIFET dòng điện thấp
IC2 = IC so sánh điện áp kép LM393
P1 = Công tắc SPST
B1 = Pin PP3 9V
Ghi chú:
- Phạm vi điện trở của nhiệt điện trở nên từ 10 đến 20K trong phạm vi 20 độ.
- Giá trị của R1 phải gấp đôi giá trị của điện trở nhiệt.
- Nhiệt điện trở nên được bao bọc trong một vỏ nhỏ để đảm bảo phát hiện nhanh sự thay đổi nhiệt độ.
- Chân1 của IC2B nên được kết nối với chân7 của IC2A nếu chỉ cần một đèn LED.
