Temperatuurregelschakelingen: Ontwerp, Bouw en Praktische Toepassingen

Regeltoepassingen bieden veel projectideeën. Met de juiste schakeling kunt u diverse apparaten besturen. De vraag: wat kan ik met een temperatuurregelcircuit?

Een temperatuurcontroller doet meer dan een thermostaat aan/uit schakelen.

Dit artikel begeleidt u bij het bouwen van een temperatuurregelschakeling en de toepassingen ervan.

Wat is een Temperatuurregelapparaat?

Zoals de naam impliceert: temperatuurregelapparaten regelen verwarmers of andere apparaten op basis van temperatuur, bij koude of hitteblootstelling.

U stelt een temperatuurdrempel in en configureert de controller om elk aangesloten apparaat aan/uit te schakelen.

Deze apparaten bieden precieze en nauwkeurige temperatuurregeling in industriële, thuissituaties en medische toepassingen. Bijvoorbeeld: perfect voor temperatuurgevoelige apparaten als kuikenbroeiers.

Hoe Werkt een Temperatuurcontrollerschakelaar?

Een temperatuurcontrollerschakelaar werkt volgens een ingestelde waarde (temperatuurdrempel). Het meet de omgevingsomstandigheden van de ruimte of het apparaat en vergelijkt dit met de drempel.

De controller gebruikt het verschil tussen de twee waarden om de actie te bepalen: verwarmen of koelen nodig?

Na berekening stuurt het een uitgangsvermogenssignaal uit. Dit signaal voert de nodige wijzigingen uit. Het finale besturingselement (verwarming, ventilator, ander apparaat) ontvangt het signaal en koelt of verhit het aangesloten apparaat.

Voorbeeld: oven met verwarming, thermocouple, controller. Controller meet oven-temperatuur via thermocouple, vergelijkt met drempel. Berekent hoe lang verwarming moet draaien om omstandigheden te handhaven.

Bron: Wikimedia Commons

Temperatuurregelschakelingen

U kunt diverse temperatuurregelschakelsystemen bouwen:

• Temperatuurgecontroleerde relaischakeling
• 555-temperatuurcontroller-schakeling
• Temperatuurgecontroleerd relais met Arduino
• Temperatuurgecontroleerde DC-ventilator

Nu bekijken we hoe u deze schakelingen maakt en hoe ze werken.

Temperatuurgecontroleerde Relaischakeling

Eenvoudige temperatuurregelschakeling, praktisch voor automatische temperatuurtoepassingen.

Deze controller stuurt een relais aan via de schakeling. Gebruikt LM35DZ single-chip temperatuursensor.

Bij overschrijding temperatuurinstelling: relais begint te werken. Onder drempel: relais stopt.

Benodigde Componenten

• LM35DZ (IC1)
• TL431 (IC2)
• LM358 (IC3)
• D1-2: 1N4148 Diode (2×)
• D3-4: 1N400X Diode (2×)
• Zener-diode (13V, 400mW)
• PNP-transistor (Q1)
• Trim pot preset: 2,2k temperatuurdrempel
• Weerstanden R1-6 (10k, 4,7M, 1,2k, 1k, 1k, 33Ω)
• C1: Keramische/mylar condensator (0,1 µF)
• C2: Elektrolytische condensator (470 µF of 680 µF)
• Klein relais

Werking

LM35DZ temperatuursensor is het hart. Werkt in Celsius, graden-naar-volt conversie voor nauwkeurige controle.

LM35DZ verandert uitgangsspanning volgens gemeten temperatuur. Maximaal: 0°C (0V) tot 100°C (1000mV).

R3 (weerstand) en VR1 (preset) regelen temperatuureinstelling: 0V tot 1,62V. Op-amp verlaagt referentiespanning ter preventie van overbelasting VR1 en R3.

Vergelijker vergelijkt LM35DZ-uitgangsspanning met temperatuureinstelling. Beslist of relais aan/uit moet.

Temperatuurgecontroleerd Relais met Arduino

Deze schakeling controleert DC-ventilator relais uitstekend. Gebruikt Arduino-board, niet beperkt tot DC-ventilator: wisselbaar naar gloeilamp of ander elektrisch apparaat.

Schakelt ventilator/apparaat automatisch aan bij maximum temperatuurlimiet, uit bij daling eronder.

Benodigdheden:

• Temperatuursensor (LM35)
• Arduino UNO
• 16×2 LCD (1×)
• 9V-batterij (1×)
• Relaismodule (1×)
• Jumper-draden
• 9V/12V DC-ventilator

Stap 1: Verbindingen Maken

Gebruik schema's voor hardware-aansluiting:

Stap 2: Software

Na hardware-opzet: Arduino-schets voor software:

Bron: Screenshot uit Arduino

Nu heeft u een digitale temperatuursensor met Arduino. Ventilator werkt niet? Check GND-verbindingen Arduino en batterij. Niets op LCD na upload? Pas potentiometer van LCD aan tot reactie.

Temperatuurgecontroleerde DC-ventilator

In tegenstelling tot Arduino-project (alleen aan/uit), regelt deze schakeling een DC-ventilator om de temperatuur van elk aangesloten apparaat te handhaven.

Ventilator aan bij overschrijding preset, uit bij daling. Volledig automatisch.

Benodigdheden:

• Thermistor (4,7k NTC)
• Spanningsvergelijker (IC uA 741)
• 12V Brushless DC-ventilator (1×)
• VR (500k)
• 1N4007
• T1 (BD140)
• R1 (4,7k)
• R2 (47 Ω)

Werking

NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor: weerstand daalt bij stijgende temperatuur. Bij normalisatie: ventilator uit. Bij overheat: activeert T1 → ventilator aan voor afkoeling. Bij normalisatie: automatisch uit. Voeding: elektrisch of batterijen.

Schema's voor deze schakeling:

Schakelingsschema's

555 Temperatuurcontroller-schakeling

Werkt samen met 555 IC en een thermistor-weerstandsdelernetwerk.

Geen voedingsregeling nodig: delernetwerk regelt dit. Netwerk bevat instelbare weerstand (R3) en thermistoren (R4, R5).

Werking

Temperatuurdaling activeert geregelde verwarming en timing-cyclus. Kruist kerntemperatuur drempel vóór einde cyclus → verwarming uit. Bereikt niet maximum door koudeblootstelling → verwarming blijft actief.

Componenten en bouwen via schema's:

Tot Slot

Een temperatuurregelschakeling is een geweldige manier om temperatuurgevoelige toepassingen automatisch te regelen zonder uw comfortzone te verlaten. U kunt de diverse effecten van temperatuur voorkomen.

De schakeling is eenvoudig te bouwen, vereist geen dure onderdelen, en lijkt op een warmtesensor.

Wat denkt u van het bouwen van een temperatuurregelschakeling? Hulp nodig? Aarzel niet om contact met ons op te nemen.