Applicazioni dei sensori di temperatura

Qui abbiamo due applicazioni pratiche che coinvolgono circuiti per rilevare la temperatura utilizzando sensori e fornire un'uscita elettrica. In entrambi i circuiti abbiamo utilizzato un circuito analogico. Quindi diamo una breve idea sui circuiti analogici.

Un sensore è un'unità in grado di misurare un fenomeno fisico e quantificare quest'ultimo, in altre parole fornisce una rappresentazione misurabile della meraviglia su una particolare scala o intervallo. Generalmente i sensori sono classificati in due tipi, analogici e sensori digitali . Qui discuteremo del sensore analogico.

Un sensore analogico è un componente che misura qualsiasi grandezza effettiva e traduce il suo valore in una grandezza che possiamo misurare con un circuito elettronico, normalmente un resistore o un valore capacitivo che possiamo cambiare in una qualità di tensione. Esempio di un sensore analogico potrebbe essere un termistore, in cui il resistore cambia la sua resistenza in base alla temperatura. La maggior parte dei sensori analogici di solito viene fornita con tre pin di connessione, uno per ottenere la tensione di alimentazione, uno per l'associazione di terra e l'ultimo è il pin della tensione di uscita. La maggior parte dei sensori analogici che utilizzeremo sono sensori resistivi, come mostrato in figura. È cablato in un circuito in modo tale da avere un'uscita con un particolare intervallo di tensione, generalmente l'intervallo di tensione è compreso tra 0 volt e 5 volt. Finalmente possiamo ottenere questo valore nel nostro microcontrollore usando uno dei suoi pin di ingresso analogico. I sensori analogici misurano la posizione della porta, l'acqua, la potenza e il fumo dei dispositivi.

1. Un semplice sensore di calore

Realizza questo semplice circuito del sensore di calore per monitorare la temperatura in dispositivi che generano calore come amplificatore e inverter. Quando la temperatura nel dispositivo supera il limite consentito, il circuito avvisa tramite segnali acustici. È troppo semplice e può essere fissato nel dispositivo stesso con l'alimentazione prelevata da esso. Il circuito funziona da 5 a 12 volt CC.

Il circuito è progettato utilizzando il popolare timer IC 555 in modalità bistabile. IC 555 ha due comparatori, un flip flop e uno stadio di uscita. La sua uscita diventa alta quando un impulso negativo superiore a 1/3 Vcc viene applicato al suo pin di trigger 2. A questo punto, il comparatore inferiore attiva e cambia lo stato del flip-flop e l'uscita diventa alta. Cioè, se la tensione al pin 2 è inferiore a 1/3 Vcc, l'uscita diventa alta e se è superiore a 1/3 Vcc, l'uscita rimane bassa.

Qui un termistore NTC (coefficiente di temperatura negativo) viene utilizzato come sensore di calore. È una specie di resistore variabile e la sua resistenza dipende dalla temperatura circostante. In NTC Thermister, la resistenza diminuisce quando la temperatura nelle sue vicinanze aumenta. Ma nel termistore PTC (coefficiente di temperatura positivo), la resistenza aumenta all'aumentare della temperatura.

Nel circuito, il termistore NTC 4.7K è collegato al pin2 di IC1. Il resistore variabile VR1 regola la sensibilità del termistore al particolare livello di temperatura. Per resettare il flip-flop e quindi cambiare l'uscita, viene utilizzato il pin di soglia 6 di IC1. Quando un impulso positivo viene applicato al pin 6 tramite l'interruttore a pulsante, il comparatore superiore di IC1 diventa alto e attiva l'ingresso R del flip-flop. Questo si resetta e l'uscita diventa bassa.

Quando la temperatura del dispositivo è normale (come impostata da VR1), l'uscita di IC1 rimane bassa perché il pin di trigger 2 sta ottenendo più di 1/3 Vcc. Ciò mantiene l'uscita bassa e il buzzer rimane silenzioso. Quando la temperatura nel dispositivo aumenta a causa di un uso prolungato o di un cortocircuito nell'alimentazione, la resistenza del Thermister diminuisce portando il perno del grilletto a meno di 1/3 Vcc. Il Bistabile quindi si attiva e la sua uscita diventa alta. Questo attiva il buzzer e verranno generati dei beep. Questo stato continua fino a quando la temperatura non diminuisce o l'IC si ripristina premendo S1.

Come impostare?

Montare il circuito su una comune PCB e fissarlo all'interno del dispositivo da monitorare. Collegare il Thermister (il Thermister non ha polarità) con il circuito utilizzando fili sottili. Fissare il termistore vicino alle parti che generano calore del dispositivo come, trasformatore o dissipatore di calore. L'alimentazione può essere prelevata dall'alimentazione del dispositivo. Alimentare il circuito e accendere il dispositivo. Regolare lentamente VR1 fino a quando il cicalino si ferma alla temperatura normale. Il circuito si attiva quando la temperatura all'interno del dispositivo aumenta.

2. Rilevatore di perdite di aria condizionata

È un comparatore che rileva le variazioni di temperatura rispetto alla temperatura circostante. Era destinato principalmente a rilevare siccità intorno a porte e finestre che causano perdite di energia, ma può essere utilizzato in molti altri modi, quando è necessario un rilevatore di cambiamento di temperatura sensibile. Se la variazione di temperatura punta verso l'alto, il LED rosso si accende e se la variazione di temperatura punta verso il basso, il LED verde si accende.

Schema del circuito del rilevatore di perdite di aria condizionata

Qui, IC1 viene utilizzato come rilevatore di ponte e amplificatore la cui tensione di uscita aumenta quando la temperatura aumenta a causa dello sbilanciamento del ponte. Gli altri 2 circuiti integrati vengono utilizzati come comparatore. Entrambi i LED si spengono variando R1 per bilanciare il ponte. Quando il ponte è sbilanciato a causa del cambiamento di temperatura, uno dei LED si illuminerà.

Parti:

R1 = 22K - Potenziometro lineare

R2 = 15K @ 20 ° C n.t.c. Termistore (vedi note)

R3 = 10K - Resistenza 1 / 4W

R4 = 22K - resistenza 1 / 4W

R5 = 22K - resistenza 1 / 4W

R6 = 220K - Resistenza 1 / 4W

R7 = 22K - resistenza 1 / 4W

R8 = 5K - preimpostato

R9 = 22K - resistenza 1 / 4W

R10 = 680R - Resistenza 1 / 4W

C1 = Condensatore elettrolitico da 47µF, 63V

D1 = 5 mm. LED verde

D2 = 5 mm. LED giallo / bianco

U1 = TL061 IC, amplificatore operazionale BIFET a bassa corrente

IC2 = LM393 doppio comparatore di tensione IC

P1 = interruttore SPST

B1 = batteria PP3 da 9V

Appunti:

• L'intervallo di resistenza dei termistori dovrebbe essere compreso tra 10 e 20 K nell'intervallo di 20 gradi.
• Il valore di R1 dovrebbe essere il doppio del valore della resistenza del termistore.
• Il termistore deve essere racchiuso in un piccolo involucro per garantire un rilevamento rapido delle variazioni di temperatura.
• Il pin1 di IC2B deve essere collegato al pin7 di IC2A se è necessario un solo LED.