電路賞析 打造一個簡單實用的溫控LED電路

今天我們用LM35溫度傳感器

來打造一個簡單實用的電路。在該電路中,我們將根據環境溫度來控制LED。如果溫度高於一個特定值時(該電路中特定值為50攝氏度),紅色LED燈就會自動亮起,如果低於該值時黃色LED燈就會亮起。這個特定值可以調整電位器的阻值來改變。

這個溫控燈電路相當實用,可將其用作溫度指示器,或是在溫度超過特定值時觸發風扇或警報等。如果將閾值設為100攝氏度這樣的高溫時,還可以用作火警。在該電路中我們也會學到如何使用LM35。LM35是一種流行而廉價的溫度傳感器,常用於電子溫度計或其它溫度測量等。

電路賞析 打造一個簡單實用的溫控LED電路

所需電子元器件

9V電池(或9V直流電源

IC 7805

溫度傳感器 LM35

運算放大器 LM358

10kΩ電阻 x 3

1kΩ電阻 x 3

可變電阻器 10kΩ

LED(黃和紅)

NPN三極管 BC547 x 2

溫度傳感器 LM35

LM35是一個3腳三極管一樣的器件。它有著VCC,GND和OUTPUT三個引腳。該傳感器會基於溫度來輸出可變電壓。LM35的溫度範圍在+2℃到+150℃之間。

電路賞析 打造一個簡單實用的溫控LED電路

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溫度每升高1℃,輸出引腳的電壓也會升高10mV。所以溫度為0℃時傳感器輸出為0V,則溫度為10℃時,輸出為100mV。

為運放LM358設定參考電壓

該電路中我們使用運放LM358來比較LM35的輸出電壓與參考電壓。之前說到我們將閾值設為50℃,所以為了在50℃下觸發運放,我們需要將參考電壓設為0.5V,因為這是50℃時LM35的電壓輸出值。參考電壓應添加到LM358的二號引腳。

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為了設定參考電壓,我們需要用電阻R1和10kΩ的可變電阻RV1做一個分壓電路。使用以上電路可以設定參考電壓,並改變閾值溫度。為了將閾值溫度設為50℃,我們可以將電位器調整為8k:2k:

Vout=(R2/R1+R2)*Vin

(此處R2是2kΩ,而R1=8kΩ+2kΩ)

Vout=(2/18+2)*5=0.5V

運放LM358

運放也常被成為電壓比較器。當非反相輸入(+)端的電壓高於反相輸入端(-)的電壓時,比較器的輸出為高。如果反相輸入端(-)的電壓高於非反相輸入(+)端的電壓時,則輸出為低。

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LM358是一個低噪聲雙運放元器件,其中內含兩個獨立的電壓比較器。該運放可以用於許多模式,比如比較器,加法器,積分器,放大

器,微分器,反相模式與非反相模式等。

電路圖

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電路原理

該溫控LED燈的電路原理很簡單。9V電池(或9V直流電源)用於給整個電路供電,IC7805則用於提供5V的穩壓。當溫度低於50℃時,黃燈亮紅燈滅,LM358的輸出為低,Q1關斷,而Q2處於導通。

當環境溫度超過50℃時,LM35的2號引腳電壓高於0.5V。LM35的輸出接到運放LM358的3號引腳。因為我們將參考電壓(LM358的2號引腳電壓)設為了0.5V,所以如今3號引腳(非反相輸入)高於2號引腳(反相輸入)的電壓,運放LM358的輸出(1號引腳)為高。而LM358的輸出接到NPN三極管Q1的基極,所以Q1導通,紅燈亮。而此時Q2關斷,所以黃燈滅。這就是該電路檢測溫度並控制LED的過程。

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