Схема термостата на основе термистора

Термостат образован суммированием двух греческих терминов термо и статос, термос означает тепло, а статос означает стационарный, стоячий или фиксированный. Термостат используется для управления устройствами или бытовой техникой в зависимости от температуры, например, включение / выключение кондиционера, обогревателей и т. Д. Обычно термостат используется для поддержания комнатной температуры в централизованных системах отопления или охлаждения, регулировании температуры холодильника, системе охлаждения., электрический утюг, духовки, фены и многое другое. Программируемые и интеллектуальные термостаты также доступны на рынке сегодня.

Типы термостата:

Для определения температуры в разных термостатах используются разные датчики или устройства, и в соответствии с этим их можно в основном разделить на два типа.

Механический термостат
Электрический / электронный термостат

Механический термостат -

Биметаллический термостат относится к механическому термостату. Обычно у них есть корпус и ручка, как показано на рисунке ниже. Он имеет один фиксированный контакт и одну подвижную печень, состоящую из двух разных металлов, имеющих разные коэффициенты линейного расширения. Конец подвижного рычага соединяется с фиксированным контактом при понижении температуры и отключается при высокой температуре в помещении. Так он может включать и выключать устройства в зависимости от температуры.

Примеры использования биметаллических термостатов - утюг, холодильник, кондиционер.

Электрический термостат -

Наиболее распространенными электронными датчиками температуры являются термопары и термисторы, используемые в термостатах. Электрические свойства термистора и термопары изменяются при изменении температуры.

Термопара - это устройство, в котором используются, по крайней мере, две разные металлические полоски, которые соединяются одним концом с образованием двух стыков; горячий спай и холодный спай. Горячий спай - это измерительный спай; объект, температура которого должна быть измерена, помещается в горячий спай, а холодный спай (температура которого известна) является опорным спаем. Из-за этой разницы температур создается разность напряжений, известная как термоэлектрическое напряжение, которое используется для измерения температуры. Термопары используются в котлах, печах и т. Д.

Другой тип электрического датчика, используемый в термостате, - это термистор, который мы собираемся подробно изучить далее на примере.

Что такое термистор?

Как следует из названия, термистор представляет собой комбинацию двух слов: термический и резистор. Это резистивный компонент, сопротивление которого изменяется при изменении температуры.

Термисторы очень надежны и имеют широкий диапазон шкалы для точного обнаружения незначительных колебаний температуры. Они дешевы и полезны в качестве датчика температуры. Термистор используется в цифровом термостате.

Типы термистора

В зависимости от изменения его сопротивления в зависимости от температуры окружающей среды, существует два типа термисторов. Они подробно описаны ниже:

1. PTC - положительный температурный коэффициент.

Его сопротивление прямо пропорционально температуре, т. Е. Его сопротивление уменьшается с понижением температуры и наоборот.

2. NTC - отрицательный температурный коэффициент.

Его сопротивление косвенно пропорционально температуре, то есть его сопротивление уменьшается с повышением температуры и наоборот.

В нашем приложении мы используем термистор NTC. 103 показывает сопротивление термистора при нормальной температуре означает 10 кОм.

Применение термистора NTC:

Возможность управлять любым устройством в зависимости от изменения температуры - очень удобная и интересная идея. Одним из таких популярных приложений является пожарная сигнализация, где термистор определяет тепло и запускает сигнал тревоги.

Термисторы NTC наиболее широко используются в различных приложениях, но там, где требуется низкое сопротивление в начальной точке, используются термисторы PTC.

Сопротивление термистора при комнатной температуре указывается производителем в техническом паспорте вместе с различным набором значений сопротивлений при разной температуре, что позволяет выбрать подходящий термистор для соответствующего применения.

Вот несколько схем, построенных с использованием термистора:

Пожарная сигнализация с использованием термистора
Вентилятор постоянного тока с контролем температуры и термистором
Взаимодействие термистора с Arduino для измерения и отображения температуры на ЖК-дисплее
Бытовая техника с регулируемой температурой переменного тока

Требуемый компонент:

Термистор NTC 103 (10 кОм).
БЮТ ВС 547.
Потенциометр 5 кОм (POT).
Резистор 1кОм.
СВЕТОДИОД.
Электропитание - 6В постоянного тока.
Макетная плата и соединительные провода.

Принципиальная схема цепи термистора:

Работа цепи термостата:

В схеме есть схема делителя напряжения и схема переключения выхода «ВКЛ и ВЫКЛ». Схема делителя напряжения образована термистором и переменным резистором.

Выход схемы делителя напряжения подключен к базе NPN-транзистора через резистор 1 кОм. Схема делителя напряжения позволяет определять изменение напряжения, вызванное изменением сопротивления термистора. Используя POT в делителе напряжения, мы можем регулировать чувствительность термистора. Вы также можете использовать фиксированный резистор вместо переменного резистора для фиксированной точки срабатывания, это означает, что светодиод будет включаться, только если температура пересекает определенное значение и вы не можете регулировать температуру точки срабатывания. Так что лучше используйте POT и изменяйте чувствительность, просто вращая ручку.

Набор резисторов можно выбрать по формуле ниже:

Vo = × V _IN

В нашей схеме мы заменили R2 на POT и R1 на LDR, поэтому выходное напряжение изменяется в зависимости от сопротивления термистора. Сопротивление термистора изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, поэтому выходное напряжение будет изменяться при изменении температуры вокруг термистора. Транзистор включится при напряжении 0,7 В или выше, что соответствует напряжению VBE.

Более простой способ выбрать и узнать подходящий R2 для термистора NTC 10 кОм - это смоделировать схему в Proteus и получить близкое значение R2. Также, заменив термистор на переменный резистор, мы можем изучить его эквивалентный эффект в схеме, как показано на следующих схемах:

Вторая часть схемы - это секция транзистора, где транзистор действует как переключатель для светодиода D1. Поскольку транзистор является устройством, управляемым током, резистор R1 подключен к его входной клемме, чтобы ограничить выброс тока.

Ссылаясь на приведенную выше схему моделирования, как только температура рядом с термистором повышается, его электрическое сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению напряжения на RV1. Таким образом, напряжение на базе транзистора (V _BE) также увеличивается, и как только V _BE ≥0,7 В, транзистор начинает проводить ток и загорается светодиод.

Обратите внимание, что мы можем заменить этот светодиод на зуммер, лампочку и т. Д. В приведенной выше схеме с минимальным добавлением дополнительных компонентов. Также посмотрите демонстрационное видео ниже.