温度制御回路:何がカチカチ音をたてるのか?
温度制御回路
制御アプリケーションは、多くのプロジェクトのアイデアを提供します。しかし、実際には、適切な回路を使用してさまざまなデバイスやアプライアンスを制御できます。おそらく、答えが必要な質問は、温度コントローラー回路で何ができるかということです。
温度コントローラーは、サーモスタットのオンとオフを切り替えるだけでなく、多くのことを行うことができます。
幸いなことに、この記事では、温度制御回路の構築とその回路でできることについて説明します。
始めましょう!
温度制御装置とは?
名前が示すように、温度制御デバイスは、寒さや熱への露出を処理しながら、温度に基づいてヒーターやその他のデバイスを制御できます。
ヒーター
温度のしきい値を設定し、温度コントローラーを構成して、接続したデバイスをオフまたはオンにすることができます。
また、これらのデバイスは、さまざまな産業用、家庭用、さらには医療用アプリケーションで動作しながら、正確で正確な温度制御を提供します。
たとえば、温度制御デバイスは、インキュベーターなどの温度に敏感なデバイスに最適です。
温度コントローラー スイッチはどのように機能しますか?
温度制御スイッチは、設定値 (温度しきい値) に従って動作します。興味深いことに、部屋の環境条件またはデバイスを測定し、それを温度しきい値と比較することでこれを行います。
次に、温度コントローラーは 2 つの値の差を使用して、実行するアクションを決定します。最終的に、デバイスに加熱が必要か冷却が必要かを決定します。
デバイスが計算を終了すると、出力電力信号を送信します。この出力信号は、必要な変更を実行します。また、最終的な制御要素 (ヒーター、ファン、またはその他のデバイス) は、信号を受信し、接続されたデバイスを冷却または加熱するものです。
ヒーター、熱電対、コントローラーを備えたオーブンを想像して、その仕組みをよりよく理解してください。コントローラーはオーブンの熱電対の温度を測定し、設定されたしきい値と比較します。
オーブン
出典:ウィキメディア コモンズ
また、コントローラは、オーブンの環境条件を維持するためにヒーターが稼働し続ける時間を計算します。
温度制御回路
次のようなさまざまな温度制御回路システムを構築できます。
- 温度制御リレー回路
- 555 温度コントローラー回路
- Arduino による温度制御リレー
- 温度制御 DC ファン
それでは、これらの回路の作り方とその仕組みについて見ていきましょう。
温度制御リレー回路
まず、回避策が簡単なこの温度制御回路があります。これは最も簡単に作成できる温度回路の 1 つですが、それによってシステムの効率が低下するわけではありません。つまり、自動温度制御アプリケーションにはかなり実用的です。
ミニチュア リレー
この温度コントローラは、回路に接続されたリレーを制御します。このタスクには、LM35DZ シングルチップ温度センサーが使用されます。
温度が設定温度を超えると、リレーが動作を開始します。しかし、温度がそのポイントを下回ると、リレーは機能しなくなります。
必要なコンポーネント
- LM35DZ (IC1)
- TL431 (IC2)
- LM358 (1C3)
- D1-2:1N4148 ダイオード (2)
- D3-4:1N400X ダイオード (2)
- ツェナー ダイオード (13v、400mW)
- PNP トランジスタ (Q1)
- トリム ポット プリセット:2.2k 温度しきい値
- 抵抗器 1 ～ 6 (10k、4.7M、1.2K、1K、1K、および 33Ω)
- C1- セラミックまたはマイラー コンデンサ (0.1 uF)
- C2- 電解コンデンサ (470 uF または 680 uF)
- 小さなリレー
仕組み
LM35DZ 温度センサーは、この回路の中心ユニットです。摂氏スケールで動作し、度からボルトへの変換を使用して正確な制御を提供します。
また、LM35DZ は、測定された温度に応じて出力電源電圧を変化させます。さらに、最高温度は摂氏 0 度 (0V) から摂氏 100 度 (1000mV) の範囲です。
この回路の R3 (レジスタ) と VR1 (プリセット) は、0V から 1.62V までの回路の温度設定を担当します。さらに、オペアンプは基準電圧を下げて VR1 と R3 の過負荷を防ぎます。
次に、コンパレータが起動し、LM35DZ の出力電圧を温度設定と比較します。また、リレーをオンまたはオフにする必要があるかどうかも決定します。
Arduino による温度制御リレー
この温度制御回路は、DC ファン リレーの制御に優れています。面白いのは、回路が DC ファンに限らず Arduino ボードを使用していることです。そのため、DC ファンを電球やその他の電気機器に切り替えることができます。
この回路は、ファンまたはデバイスが最大温度制限に達すると自動的にオンになり、それを下回るとオフになります。
このプロジェクトに必要なものは次のとおりです。
- 温度センサー (LM35)
- Arduino UNO
- 16 x 2 LCD (1)
- 9v バッテリー (1)
- リレー モジュール (1)
- ジャンパー線
- 9v/12v DC ファン
必要な手順は次のとおりです。
ステップ 1:つながりを作る
以下の回路図を使用して、すべてのハードウェアを接続してください:
Arduino と LCD の接続
リレー接続
DC ファンの接続
ステップ 2:ソフトウェア タイム
ハードウェアをセットアップした後、ソフトウェア部分の Arduino スケッチを次に示します。
Arduino スケッチ
ソース:Arduino のスクリーンショット
これで、Arduino で作られたデジタル温度センサーが 1 つできました。それでもファンが動かない場合は、Arduino とバッテリーの GND 接続を確認してください。
また、コードをアップロードした後に LCD に何も表示されない場合は、LCD のポテンショメータを変更してください。次に、LCD が応答するまで調整を続けます。
温度制御 DC ファン
デバイスのスイッチを入れるだけの Arduino プロジェクトとは対照的に、この回路は DC ファンを制御して、接続されているデバイスの温度を維持します。
DC ブラシレス ファン
他のプロジェクトと同様に、この回路はコア温度がプリセットを超えるとファンをオンにし、低くなるとファンをオフにします。また、完全自動です。
このプロジェクトに必要なものは次のとおりです。
- サーミスタ (4.7k NTC)
- 電圧コンパレータ (IC uA 741)
- 12V ブラシレス DC ファン (1)
- VR (500K)
- 1N4007
- T1 (BD140)
- R1 (4.7K)
- R2 (47 Ω)
仕組み
この回路は、温度が上昇するにつれて抵抗が低下する NTC (負温度係数) サーミスタを使用しています。回路が正常になると、ファンがオフになります。しかし、それがさらに熱くなり、最高温度ポイントを超えると、回路の T1 がアクティブになります。
この時点で、DC ファンがオンになり、上昇する温度を冷却します。すべてが正常に戻ると、ファンは自動的にオフになります。また、この回路に電力を供給するために、電力または電池を使用することもできます。
この回路を構築するのに役立つ以下の回路図は次のとおりです。 
回路図
555 温度コントローラー回路
555 IC と連携するのは、サーミスタ抵抗分割器です。
555 IC
この回路を使用すると、電源を調整する必要がなくなります。回路の分割ネットワークは、そのタスクを処理できます。さらに、ネットワークには調整可能な抵抗 (R3) とサーミスター (R4 および R5) が含まれています
仕組み
前のプロジェクトと同様に、温度が上昇または下降すると何かが起こります。この場合、温度が下がると、制御されたヒーターとタイミング サイクルがアクティブになります。
タイミングサイクルが終了する前にコア温度がしきい値を超えると、回路はヒーターをオフにします。ただし、寒さにさらされて最高温度に達しない場合、ヒーターはアクティブなままになります。
以下の回路図に従って、必要なコンポーネントを入手し、この回路を構築できます。
回路図
最後の言葉
温度制御回路は、温度に敏感なアプリケーションを快適な状態で自動的に制御する優れた方法です。温度の影響をいくつか回避することもできます。
実際、この回路は簡単に構築でき、高価な部品を必要とせず、熱センサーに似ています。
では、温度制御回路を作ることについてどう思いますか?サポートが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。
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