Bir Schmitt tetikleyici kullanarak, mikrodenetleyici gerektirmeden ayarlanan sıcaklıklarda açılıp kapanan, sıcaklık kontrollü basit bir fan oluşturabilirsiniz.

CPU'lar ve oyun konsolları gibi çeşitli elektronik cihazlarda, işlemcinin ısınma eğilimi gösterdiğini gözlemlemiş olabilirsiniz. oyun veya simülasyon gibi yoğun kullanım sırasında fanın açılmasına veya fanın fanın fanını dağıtmak için hızını artırmasına yol açar. sıcaklık. İşlemci soğuduğunda, fan normal akışına döner veya kapanır.

Bu kendin yap kılavuzunda, devresinde bir mikrodenetleyici ünitesine ihtiyaç duymadan, önceden belirlenmiş sıcaklık değerlerinde açılıp kapanan, sıcaklık kontrollü basit bir fan yapacağız.

Neye ihtiyacınız olacak

Bu projeyi oluşturmak için, çevrimiçi elektronik mağazalarından edinebileceğiniz aşağıdaki bileşenlere ihtiyacınız olacak.

  • Karşılaştırıcı IC LM393
  • Sıcaklık sensörü LM35
  • İşlemsel yükselteç LM741
  • ULN2003 Darlington çifti transistör IC
  • DC fanı
  • Bir kaç dirençler
  • Voltaj regülatörü LM7805
  • Bağlantı telleri
    • instagram viewer
  • Veroboard
  • Dijital multimetre
  • 12V pil
  • Lehimleme istasyonu (İsteğe bağlı: bu projeyi bir devre tahtası üzerinde de oluşturabilirsiniz)

Sorun: DC Fanının Sürekli Hızlı Geçişi

Bu Kendin Yap görevinde, sıcaklık sensörü 38°C (100°F) veya daha yüksek bir sıcaklık algıladığında fanın açılmasını ve sıcaklık bu eşiğin altına düştüğünde kapanmasını istiyoruz. Sıcaklık sensörleri devreye fanı kontrol etmek için kullanılabilecek voltaj çıkışı sağlar. Bu voltaj çıkışını bir referans voltajıyla karşılaştırmak için LM393 kullanan bir voltaj karşılaştırıcı devresine ihtiyacımız var.

Sıcaklık sensöründen voltaj çıkışını artırmak için ters çevirmeyen bir LM741 kullanıyoruz voltaj tarafından sağlanan kararlı bir voltaj referansı ile karşılaştırılabilen bu voltajı yükseltmek için amplifikatör regülatör. Ayrıca, 5V DC voltaj regülatörü olarak bir LM7805 kullanıyoruz.

Sıcaklık 38°C'ye yaklaştığında, sinyaldeki gürültü nedeniyle devre çıkışının tekrar tekrar açık ve kapalı kademeler arasında geçiş yapmaya başladığı görülmektedir. Sıcaklık 38°C'nin çok üstüne veya 38°C'nin çok altına düşmediği sürece bu titreme veya hızlı geçiş meydana gelebilir. Bu sürekli anahtarlama, fan ve elektronik devre boyunca yüksek akımın akmasına neden olarak bu bileşenlerin aşırı ısınmasına veya hasar görmesine neden olur.

Schmitt Trigger: Bu Soruna Bir Çözüm

Bu sorunu çözmek için Schmitt tetikleme konseptini kullanıyoruz. Bu, devrenin farklı voltaj seviyelerinde mantık yüksek ve mantık düşük arasında geçiş yapmasına izin veren bir karşılaştırıcı devrenin evirmeyen girişine pozitif geri besleme uygulanmasını içerir. Bu şemayı kullanarak, farklı voltaj seviyelerinde lojik yüksek ve alçak anahtarlama meydana geldiğinden, kesintisiz anahtarlamayı sağlarken gürültüden kaynaklanan sayısız hatayı önlemek mümkündür.

Geliştirilmiş Sıcaklık Kontrollü Fan: Nasıl Çalışır?

Tasarım, sensör verilerinin diğer devre elemanları tarafından kullanılan çıkış voltajı seviyesini verdiği entegre bir yaklaşımla çalışır. Devrenin nasıl çalıştığına dair bir fikir vermek için devre şemalarını sırayla tartışacağız.

Sıcaklık Sensörü (LM35)

LM35, oda sıcaklığını algılamak için bir IC'dir ve Celsius ölçeğinde sıcaklıkla orantılı çıkış voltajı verir. LM35'i TO-92 ambalajında ​​​​kullanıyoruz. Nominal olarak, 0° ila 100°C arasındaki sıcaklığı 1°C'den daha düşük bir doğrulukla doğru bir şekilde ölçebilir.

4V ila 30V DC güç kaynağı kullanılarak çalıştırılabilir ve 0,06mA gibi çok düşük bir akım alır. Bu, düşük akım tüketimi nedeniyle kendi kendine ısınmasının çok düşük olduğu ve algıladığı tek ısının (sıcaklık) çevresindeki ortam olduğu anlamına gelir.

LM35'in Celsius sıcaklık çıkışı, basit bir lineer transfer fonksiyonuna göre verilmiştir:

…Neresi:

• VOUT, milivolt (mV) cinsinden LM35 çıkış voltajıdır.

• T, °C cinsinden sıcaklıktır.

Örnek olarak, LM35 sensörü yaklaşık 30°C'lik bir sıcaklık algılarsa, sensör çıkışı yaklaşık 300mV veya 0,3V olur. Yapabilirsiniz dijital bir multimetre kullanarak voltajı ölçün. Bu DIY projesinde LM35'i boru şeklinde su geçirmez bir sondada kullanıyoruz; ancak, bir IC gibi boru şeklinde bir prob olmadan kullanılabilir.

LM741 Kullanarak Gerilim Kazanç Yükselticisi

Sıcaklık sensörünün çıkış voltajı milivolt cinsindendir ve bu nedenle gürültünün sinyal üzerindeki etkisini bastırmak ve ayrıca sinyal kalitesini iyileştirmek için amplifikasyona ihtiyaç duyar. Voltaj amplifikasyonu, bir LM741 işlemsel amplifikatörün yardımıyla bu değeri kararlı bir referans voltajla ileriye dönük karşılaştırma için kullanmamıza yardımcı olur. Burada LM741, evirmeyen bir voltaj yükselticisi olarak kullanılır.

Bu devre için, sensör çıkışını 13 kat yükseltiyoruz. LM741, ters çevirmeyen bir op amp konfigürasyonunda çalıştırılır. Ters çevirmeyen op amp için transfer işlevi şöyle olur:

Yani R1 = 1kΩ ve R2 = 12kΩ alıyoruz.

Elektronik Anahtar Karşılaştırıcısı (LM393)

Yukarıda bahsedildiği gibi, hatasız elektronik anahtarlama için bir Schmitt tetikleyici uygulanabilir. Bu amaçla, voltaj karşılaştırıcı Schmitt tetikleyicisi olarak bir LM393 IC kullanıyoruz. LM393'ün girişini ters çevirmek için 5V referans voltajı kullanıyoruz. LM7805 voltaj regülatör entegresinin yardımıyla 5V voltaj referansına ulaşılır. LM7805, 12V güç kaynağı veya pil kullanılarak çalıştırılır ve sabit 5V DC çıkış verir.

LM393'ün diğer girişi, yukarıdaki bölümde açıklanan ters çevirmeyen op amp devresinin çıkışına bağlanır. Bu şekilde, yükseltilmiş sensör değeri artık LM393 kullanılarak referans voltajıyla karşılaştırılabilir. Schmitt tetikleme etkisi için karşılaştırıcı LM393'te pozitif geri besleme uygulanır. LM393'ün çıkışı aktif olarak yüksek tutulur ve LM393'ün çıkışını (yüksek) 5 ila 6V'a düşürmek için çıkışta voltaj bölücü (aşağıdaki şemada yeşil renkle gösterilen direnç ağı) kullanılır.

Devre davranışını ve optimum direnç değerlerini analiz etmek için ters çevrilmeyen pimlerde Kirchoff'un mevcut yasasını kullanıyoruz. (Ancak, tartışılması bu makalenin kapsamı dışındadır.)

Direnç ağını, sıcaklık 39,5°C ve üzerine çıkarıldığında LM393'ün yüksek duruma geçmesini sağlayacak şekilde tasarladık. Schmitt tetik etkisi sayesinde, sıcaklık 38°C'nin hemen altına düşse bile yüksek kalır. Ancak, LM393 karşılaştırıcısı, sıcaklık 37°C'nin altına düştüğünde bir mantık düşük çıkışı verebilir.

Darlington Çifti Transistörleri Kullanarak Akım Kazanımı

LM393'ün çıkışı, devre gereksinimlerine göre artık mantık düşük ve yüksek arasında geçiş yapıyor. Ancak, LM393 karşılaştırıcısının çıkış akımı (aktif yüksek konfigürasyon olmadan maks. 20mA) oldukça düşüktür ve bir fanı çalıştıramaz. Bu sorunu çözmek için fanı çalıştırmak üzere ULN2003 IC Darlington çift transistörler kullanıyoruz.

ULN2003, yedi açık kollektör ortak yayıcı transistör çiftinden oluşur. Her bir çift 380mA kollektör-emitör akımı taşıyabilir. DC fanın mevcut gereksinimine bağlı olarak, maksimum akım kapasitesini artırmak için paralel bir konfigürasyonda birden fazla Darlington çifti kullanılabilir. ULN2003'ün girişi LM393 karşılaştırıcısına ve çıkış pimleri DC fanın negatif terminaline bağlanır. Fanın diğer terminali 12V aküye bağlıdır.

Fan ve pil dışındaki devre elemanları lehimleme yoluyla Veroboard'a entegre edilmiştir.

Hepsini bir araya koy

Sıcaklık kontrollü fanın tam şematik diyagramı aşağıdaki gibidir. Tüm IC'ler 12V DC pilden güç alıyor. Akünün negatif terminalinde tüm topraklamaların ortak tutulması gerektiğine dikkat etmek de önemlidir.

Devreyi Test Etme

Bu devreyi test etmek için sıcak hava kaynağı olarak bir oda ısıtıcısı kullanabilirsiniz. Sıcaklık sensörü probunu, sıcak sıcaklığı algılayabilmesi için ısıtıcıya yakın yerleştirin. Birkaç dakika sonra, sensör çıkışında sıcaklıkta bir artış göreceksiniz. Sıcaklık ayarlanan 39,5°C eşiğini aştığında, fan açılır.

Şimdi oda ısıtıcısını kapatın ve devrenin soğumasını bekleyin. Sıcaklık 37°C'nin altına düştüğünde fanın kapanacağını göreceksiniz.

Anahtarlama Fanı İçin Kendi Sıcaklık Eşiğinizi Seçin

Sıcaklık kontrollü anahtarlama fanı devreleri, birçok elektronik ve elektrikli cihaz ve alette yaygın olarak kullanılmaktadır. Schmitt tetikli karşılaştırıcı devre şemasında uygun direnç değerlerini seçerek fanın açılıp kapanması için kendi sıcaklık değerlerinizi seçebilirsiniz. Benzer bir konsept, değişken anahtarlama hızlarına, yani hızlı ve yavaş sıcaklık kontrollü bir fan tasarlamak için kullanılabilir.