Aplicacions de sensors de temperatura

Aquí tenim dues aplicacions pràctiques que impliquen circuits per detectar la temperatura mitjançant sensors i dóna una sortida elèctrica. En els dos circuits, hem utilitzat un circuit analògic. De manera que tinguem una breu idea sobre els circuits analògics.

Un sensor és una unitat que pot mesurar un fenomen físic i quantificar-lo, és a dir, proporciona una representació mesurable de la meravella en una escala o rang concret. En general, els sensors es classifiquen en dos tipus: analògic i sensors digitals . Aquí parlarem sobre el sensor analògic.

Un sensor analògic és un component que mesura qualsevol magnitud real i tradueix el seu valor en una magnitud que podem mesurar amb un circuit electrònic, normalment una resistència o un valor capacitiu que podem canviar en una qualitat de voltatge. Un exemple de sensor analògic podria ser un termistor, on la resistència canvia la seva resistència en funció de la temperatura. La majoria dels sensors analògics solen venir amb tres pins de connexió, un per obtenir tensió d'alimentació, un per associar a terra i l'últim és el pin de tensió de sortida. La majoria dels sensors analògics que utilitzarem són sensors resistius, com es mostra a la figura. Es connecta a un circuit de manera que tindrà una sortida amb un rang de voltatge particular, generalment el rang de voltatge està entre 0 i 5 volts. Finalment, podem obtenir aquest valor al nostre microcontrolador mitjançant un dels seus pins d'entrada analògics. Els sensors analògics mesuren la posició de la porta, l'aigua, la potència i el fum dels dispositius.

1. Un senzill sensor de calor

Feu aquest senzill circuit de sensor de calor per controlar la temperatura en dispositius generadors de calor, com ara amplificadors i inversors. Quan la temperatura del dispositiu supera el límit permès, el circuit avisa mitjançant avisos sonors. És massa senzill i es pot arreglar al propi dispositiu amb l’energia que s’extreu. El circuit funciona en 5 a 12 volts de corrent continu.

El circuit està dissenyat mitjançant el popular temporitzador IC 555 en mode Bistable. IC 555 té dos comparadors, un xanclet i un escenari de sortida. La seva sortida augmenta quan s’aplica un pols negatiu superior a 1/3 Vcc al seu gatet 2. En aquest moment, el comparador inferior s’activa i canvia l’estat del xanclet i la sortida es torna alta. És a dir, si la tensió del pin 2 és inferior a 1/3 Vcc, la sortida augmenta i, si és superior a 1/3 Vcc, la sortida continua sent baixa.

Aquí s’utilitza un termògraf NTC (coeficient de temperatura negatiu) com a sensor de calor. És una mena de resistència variable i la seva resistència depèn de la temperatura que l’envolta. A NTC Thermister, la resistència baixa quan augmenta la temperatura als voltants. Però en el termistor PTC (coeficient de temperatura positiu), la resistència augmenta quan augmenta la temperatura.

Al circuit, el termistor NTC 4.7K està connectat al pin2 de IC1. La resistència variable VR1 ajusta la sensibilitat del termistor al nivell de temperatura particular. Per restablir el xanclet i, per tant, canviar la sortida, s’utilitza el pin llindar 6 de l’IC1. Quan s’aplica un pols positiu al pin 6 a través del polsador, el comparador superior d’IC1 es fa alt i activa l’entrada R del xanclet. Això es reinicia i la sortida es redueix.

Quan la temperatura del dispositiu és normal (tal i com estableix VR1), la sortida de l'IC1 continua sent baixa perquè el pin 2 del disparador està superant 1/3 Vcc. Això manté la sortida baixa i el brunzidor roman en silenci. Quan la temperatura del dispositiu augmenta a causa d’un ús prolongat o de qualsevol curta durada de la font d’alimentació, la resistència del Thermister disminueix prenent el passador del disparador inferior a 1/3 Vcc. El Bistable es dispara i la seva producció augmenta. Això activa el brunzidor i es generaran sons sonors. Aquest estat continua fins que disminueix la temperatura o es restableix IC prement S1.

Com configurar?

Munteu el circuit en una PCB comuna i fixeu-lo a l'interior del dispositiu que voleu controlar. Connecteu el Thermister (el Thermister no té polaritat) amb el circuit mitjançant cables prims. Fixeu el Thermister a prop de les parts que generen calor del dispositiu, com ara el transformador o el dissipador de calor. Es pot aprofitar l’alimentació des de la font d’alimentació del dispositiu. Enceneu el circuit i engegueu el dispositiu. Ajusteu lentament VR1 fins que el brunzidor s’aturi a la temperatura normal. El circuit s’activarà quan augmenti la temperatura a l’interior del dispositiu.

2. Detector de fuites d'aire condicionat

És un comparador que detecta els canvis de temperatura respecte a la temperatura circumdant. Es destinava principalment a detectar sequeres al voltant de portes i finestres que causen fuites d’energia, però es poden utilitzar de moltes altres maneres quan es necessita un detector sensible de canvis de temperatura. Si el canvi de temperatura apunta per sobre, el LED vermell brilla i si el canvi de temperatura apunta per sota, el LED verd s’encén.

Diagrama del circuit del detector de fuites d’aire condicionat

Aquí, IC1 s’utilitza com a detector i amplificador de ponts el voltatge de sortida dels quals augmenta quan augmenta la temperatura a causa del desequilibri del pont. Els altres 2 CI s’utilitzen com a comparador. Els dos LED estan apagats variant R1 per equilibrar el pont. Quan el pont està desequilibrat a causa del canvi de temperatura, s'encendrà un LED.

Parts:

R1 = 22K - Potenciòmetre lineal

R2 = 15K @ 20 ° C n.t.c. Termistor (vegeu les notes)

R3 = 10K - 1 / 4W resistència

R4 = 22K - 1 / 4W resistència

R5 = 22K - 1 / 4W resistència

R6 = 220K - 1 / 4W resistència

R7 = 22K - 1 / 4W resistència

R8 = 5K: predefinit

R9 = 22K - 1 / 4W resistència

R10 = 680R - Resistència 1 / 4W

C1 = 47µF, condensador electrolític de 63V

D1 = 5 mm. LED verd

D2 = 5 mm. LED groc / blanc

U1 = TL061 IC, amplificador BIFET de baix corrent

IC2 = IC comparador de doble voltatge LM393

P1 = commutador SPST

B1 = Bateria PP3 de 9V

Notes:

• El rang de resistència dels termistors ha de ser de 10 a 20 K en el rang de 20 graus.
• El valor de R1 hauria de ser el doble del valor de la resistència del termistor.
• El termistor s’ha de tancar en una carcassa petita per garantir una detecció ràpida dels canvis de temperatura.
• El pin1 d'IC2B s'hauria de connectar al pin7 d'IC2A si només es necessita un LED.