کنترل سرعت موتور DC با دما (استفاده از ترمیستور)

سلام. کنترل سرعت فن DC با توجه به دما با ترمیستور و آپ امپ (پروژه آنالوگ) را آماده کرده ایم. ما در این پروژه op-amp یک پنکه دی سی را با توجه به دما کنترل میکنیم.

آموزش کنترل سرعت فن DC وابسته به دما

همانطور که گفته شد ما با یک تقویت کننده عملیاتی یعنی آپ امپ و یک ترمیستور سرعت موتور DC را کنترل میکنیم. ساخت این پروژه بسیار آسان و مقرون به صرفه است. میتوانید از این پروژه برای تنظیم سرعت خنک کننده های لپتاپ ، گلخانه ها و … استفاده کنید. دستگاه های کنترل سرعت فن وابسته به دما که با Thermistor ساخته میشوند اغلب در موتور خودرو ها استفاده میشوند. همچنین کم کردن خودکار سرعت فن باعث مصرف کمتر انرژی میشود.

ما این پروژه را قبلا با آردوینو طراحی کرده ایم ، میتوانید ببینید : پروژه آردوینو تغییر سرعت فن وابسته دما (آموزش کامل کنترل سرعت Fan)

اول از همه شما باید با مفاهیم آپ امپ و ترمیستور آشنا باشید.

ترمیستور چیست و چگونه کار میکند ؟

قطعه اصلی استفاده شده در این پروژه ، Thermistor است که از آن برای تشخیص افزایش دما استفاده میشود. ترمیستور یک مقاومت حساس به دما است. دو نوع ترمیستور وجود دارد.

• ترمیستور NTC : با ضریب دمایی منفی. این نوع ترمیستور با افزایش دما ، مقاومت خود را کاهش میدهد.
• ترمیستور PTC : با ضریب دمایی مثبت. این نوع ترمیستور با افزایش دما ، مقاومت خود را افزایش میدهد.

ما از یک Thermistor نوع NTC استفاده میکنیم.

آپ امپ LM741 چیست ؟

یک تقویت کننده عملیاتی یک تقویت کننده ولتاژ الکترونیکی با برد بالا است. این تراشه کوچک است که دارای 8 پین است. تقویت کننده عملیاتی (آپ امپ) به عنوان یک مقایسه کننده استفاده می شود که دو سیگنال یعنی سیگنال معکوس و غیر معکوس را با یکدیگر مقایسه می کند. PIN2 یک ترمینال ورودی معکوس است و PIN3 ترمینال ورودی غیر معکوس است. پین خروجی نیز PIN6 است. کارکرد اصلی این IC انجام عملیات ریاضی در مدارهای مختلف است.

Op-amp در اصل دارای مقایسه کننده ولتاژ (Voltage Comparator) است که دارای دو ورودی است ، ورودی معکوس و ورودی غیر معکوس است. هنگامی که ولتاژ در ورودی غیر معکوس (+) بیشتر از ولتاژ در ورودی معکوس (-) باشد ، خروجی مقایسه گر زیاد است. و اگر ولتاژ ورودی معکوس (-) از انتهای غیر معکوس (+) بالاتر باشد ، خروجی آن کم است. برخی از Op-amps دارای بیش از یک مقایسه کننده در داخل خود هستند. مثلا LM358 دارای 2 و LM324 دارای 4 مقایسه کننده در داخل خود هستند.

در جدول زیر توضیحات پین های اپ امپ LM741 میبینید.

نحوه کار پروژه کنترل سرعت پنکه با توجه به دما

اصل کار این پروژه ترمیستور است. در این مدار پین 3 آپ امپ به پتانسیومتر متصل میشود و پین 2 در بین R2 و RT1 ترمسیتور که یک مدار تقسیم ولتاژ است متصل میشود. در ابتدا یعنی در شرایط عادی خروجی op-amp کم است زیرا ولتاژ در ورودی غیر معکوس از ورودی معکوس کمتر است و باعث میشود ترانزیستور NPN خاموش بماند. ترانزیستور در حالت خاموش باقی میماند زیرا هیچ ولتاژی به پایه آن اعمال نمیشود. در اینجا ما از ترانزیستور NPN MJE3055 استفاده کرده ایم اما هر ترانزیستور جریان بالایی می تواند در اینجا کار کند مانند BD140.

در صورت افزایش دما ، مقاومت ترمیستور و ولتاژ در ترمینال غیر معکوس op-amp از ترمینال معکوس بیشتر می شود ، بنابراین پین 6 یعنی خروجی op amp بالاتر می رود و ترانزیستور روشن خواهد شد. اکنون این انتقال ترانزیستور NPN به فن اجازه می دهد تا شروع به کار کند. با بازگشت ترمیستور به حالت عادی ، فن به طور خودکار خاموش می شود.

شماتیک کامل پروژه

در تصویر زیر شماتیک کامل مدار پروژه کنترل سرعت پنکه DC با توجه به دما را مشاهده میکنید.

قطعات مورد نیاز

در لیست زیر تمامی قطعات مورد نیاز این پروژه آورده شده اند.

1. آی سی آپ امپ LM741
2. ترمیستور 10 کیلو اهم NTC
3. ترانزیستور NPN MJE3055
4. پتانسیومتر 10 کیلو اهم
5. مقاومت 47 اهم
6. مقاومت 4.7 کیلو اهم
7. موتور DC
8. منبع تغذیه 5 ولت