Rangkaian Pengendalian Suhu: Desain, Pembuatan, dan Aplikasi Dunia Nyata

Rangkaian Pengendalian Suhu

Aplikasi kontrol menawarkan banyak ide proyek. Namun, pada kenyataannya, Anda dapat mengontrol berbagai perangkat dan peralatan dengan rangkaian yang tepat. Jadi, mungkin, pertanyaan yang Anda butuhkan jawabannya adalah: Apa yang dapat saya lakukan dengan rangkaian pengontrol suhu?

Pengontrol suhu dapat melakukan banyak hal di luar mematikan dan menyala termostat.

Untungnya, artikel ini akan memandu Anda dalam membangun rangkaian pengendalian suhu dan apa yang dapat Anda lakukan dengannya.

Mari kita mulai!

Apa Itu Perangkat Pengendalian Suhu?

Seperti namanya menyiratkan, perangkat pengendalian suhu dapat mengontrol pemanas atau perangkat lain berdasarkan suhu sambil menangani paparan dingin atau panas.

Pemanas

Anda dapat menetapkan ambang suhu dan mengonfigurasi pengontrol suhu untuk mematikan atau menyala perangkat apa pun yang Anda hubungkan padanya.

Juga, perangkat ini menawarkan kontrol suhu yang presisi dan akurat sambil bekerja dalam berbagai aplikasi industri, rumah, dan bahkan medis.

Misalnya, perangkat pengendalian suhu akan sempurna untuk perangkat yang sensitif terhadap suhu, seperti incubator.

Bagaimana Cara Kerja Saklar Pengontrol Suhu?

Saklar pengendalian suhu bekerja sesuai dengan nilai yang ditetapkan (ambang suhu). Menariknya, ia melakukan ini dengan mengukur kondisi lingkungan ruangan atau perangkat dan membandingkannya dengan ambang suhu.

Kemudian, pengontrol suhu menggunakan perbedaan antara dua nilai untuk menentukan tindakan yang akan diambil. Pada akhirnya, ia akan memutuskan apakah perangkat memerlukan pemanasan atau pendinginan.

Ketika perangkat selesai perhitungannya, ia mengirimkan sinyal daya output. Sinyal output ini melakukan perubahan yang diperlukan. Juga, elemen kontrol akhir (pemanas, kipas, atau perangkat lain) adalah yang menerima sinyal dan memanaskan atau mendinginkan perangkat yang dilampirkan.

Bayangkan oven dengan pemanas, termokopel, dan pengontrol untuk memahami lebih baik cara kerjanya. Pengontrol mengukur suhu termokopel oven dan membandingkannya dengan ambang yang ditetapkan.

Oven

Sumber: Wikimedia Commons

Juga, pengontrol menghitung berapa lama pemanas akan tetap berjalan untuk mempertahankan kondisi lingkungan oven.

Rangkaian Pengendalian Suhu

Anda dapat membangun berbagai sistem rangkaian pengendalian suhu seperti:

• Rangkaian relai pengendalian suhu
• Rangkaian pengontrol suhu 555
• Relai pengendalian suhu dengan Arduino
• Kipas DC pengendalian suhu

Sekarang mari kita lihat cara membuat rangkaian ini dan cara kerjanya.

Rangkaian Relai Pengendalian Suhu

Pertama, kita memiliki rangkaian pengendalian suhu ini yang mudah untuk diatasi. Ini adalah salah satu rangkaian suhu termudah untuk dibuat, tetapi itu tidak menjadikannya sistem yang kurang efektif. Singkatnya, ini cukup praktis untuk aplikasi kontrol suhu otomatis.

Relai Miniatur

Pengontrol suhu ini mengontrol relai yang terhubung ke rangkaian. Ia menggunakan sensor suhu single-chip LM35DZ untuk tugas ini.

Ketika suhu melampaui pengaturan suhu, relai mulai beroperasi. Namun, jika suhu turun di bawah titik, relai berhenti bekerja.

Komponen yang Dibutuhkan

• LM35DZ (IC1)
• TL431 (IC2)
• LM358 (1C3)
• D1-2: Dioda 1N4148 (2)
• D3-4: Dioda 1N400X (2)
• Dioda Zener (13v, 400mW)
• Transistor PNP (Q1)
• Trim pot preset: 2.2k Ambang suhu
• Resistor 1-6 (10k, 4.7M, 1.2K, 1K, 1K, dan 33Ω)
• C1- Kapasitor keramik atau mylar (0.1 uF)
• C2- Kapasitor elektrolitik (470 uF atau 680 uF)
• Relai kecil

Cara Kerja

Sensor suhu LM35DZ adalah unit inti dari rangkaian ini. Ia bekerja dengan skala Celsius dan menggunakan konversi derajat-ke-volt untuk memberikan kontrol yang akurat.

Juga, LM35DZ mengubah tegangan outputnya sesuai dengan suhu yang diukur. Plus, suhu maksimum dapat berada di antara nol derajat (0V) hingga 100 derajat celsius (1000mV).

Resistor R3 dan preset VR1 dari rangkaian ini bertanggung jawab atas pengaturan suhu rangkaian dari 0V hingga 1.62V. Secara tambahan, op-amp mengurangi tegangan referensi untuk mencegah beban berlebihan pada VR1 dan R3.

Kemudian, komparator masuk dan membandingkan tegangan output LM35DZ dengan pengaturan suhu. Ia juga memutuskan apakah relai perlu dinyalakan atau dimatikan.

Relai Pengendalian Suhu dengan Arduino

Rangkaian pengendalian suhu ini bekerja dengan baik dalam mengontrol relai kipas DC. Bagian menyenangkan adalah rangkaian ini menggunakan papan Arduino, tidak terbatas pada kipas DC. Jadi Anda dapat mengganti kipas DC dengan lampu pijar atau perangkat listrik lainnya.

Rangkaian ini secara otomatis menyala kipas atau perangkat ketika mencapai batas suhu maksimum dan mematikannya ketika turun di bawah.

Ini yang Anda butuhkan untuk proyek ini:

• Sensor suhu (LM35)
• Arduino UNO
• 16 x 2 LCD (1)
• Baterai 9v (1)
• Modul relai (1)
• Kabel jumper
• Kipas DC 9v/12v

Berikut adalah langkah-langkah yang diperlukan untuk mengambil.

Langkah Satu: Buat Koneksi Anda

Gunakan skematik di bawah ini untuk menghubungkan semua perangkat keras Anda:

Koneksi Arduino dan LCD 

Koneksi Relai 

Koneksi Kipas DC

Langkah Dua: Waktu Perangkat Lunak

Setelah menyiapkan perangkat keras Anda, di sini adalah sketsa Arduino untuk bagian perangkat lunak:

Sketsa Arduino

Sumber: Screenshot dari Arduino

Sekarang Anda sudah memiliki sensor suhu digital yang dibuat dengan Arduino. Namun, jika kipas Anda masih tidak berfungsi, periksa koneksi GND Arduino dan baterai.

Juga, jika Anda tidak mendapatkan apa-apa pada LCD setelah mengunggah kode Anda, ubah potensiometer LCD. Kemudian, lanjutkan melakukan penyesuaian sampai LCD merespons.

Kipas DC Pengendalian Suhu

Berbeda dengan proyek Arduino yang hanya menyala perangkat, rangkaian ini mengontrol kipas DC untuk mempertahankan suhu perangkat apa pun yang dilampirkan padanya.

Kipas DC Tanpa Baling-Baling

Seperti proyek lainnya, rangkaian ini menyala kipas ketika suhu inti melebihi batas presetnya dan mematikannya ketika turun. Ini juga sepenuhnya otomatis.

Ini yang Anda butuhkan untuk proyek ini:

• Termistor (4.7k NTC)
• Komparator tegangan (IC uA 741)
• Kipas DC Tanpa Baling-Baling 12V (1)
• VR (500K)
• 1N4007
• T1 (BD140)
• R1 (4.7K)
• R2 (47 Ω)

Cara Kerja

Rangkaian ini menggunakan termistor NTC (Negative Temperature Coefficient) yang menurunkan resistansi ketika suhu naik. Ketika rangkaian normal, kipas mati. Namun ketika menjadi lebih panas dan melewati titik suhu maksimum, ia mengaktifkan T1 pada rangkaian.

Pada titik ini, kipas DC akan menyala untuk mendinginkan suhu naik. Ketika semuanya kembali normal, kipas akan mati secara otomatis. Juga, Anda dapat menggunakan daya listrik atau baterai untuk menyediakan daya rangkaian ini.

Berikut adalah skematik di bawah ini untuk membantu membangun rangkaian ini:

Skematik Rangkaian 

Rangkaian Pengontrol Suhu 555

Bekerja bersama dengan IC 555 adalah pembagi resistansi termistor.

IC 555

Dengan rangkaian ini, Anda tidak perlu mengatur pasokan daya apa pun. Jaringan pembagi rangkaian mampu menangani tugas tersebut. Plus, jaringan ini termasuk resistor yang dapat disesuaikan (R3) dan termistor (R4 dan R5)

Cara Kerja

Seperti proyek sebelumnya, sesuatu terjadi ketika suhu meningkat atau menurun. Dalam hal ini, penurunan suhu mengaktifkan pemanas yang dikontrol dan siklus waktu.

Jika suhu inti melampaui ambang sebelum siklus waktu berakhir, rangkaian akan mematikan pemanas. Namun, pemanas akan tetap aktif jika tidak mencapai suhu maksimum karena paparan dingin.

Anda dapat mendapatkan komponen yang diperlukan dan membangun rangkaian ini dengan mengikuti skematik di bawah ini:

Skematik Rangkaian 

Kata Terakhir

Rangkaian pengendalian suhu adalah cara yang bagus untuk mengontrol aplikasi yang sensitif terhadap suhu secara otomatis tanpa meninggalkan kenyamanan Anda. Anda bahkan dapat menghindari beberapa efek suhu.

Pada kenyataannya, rangkaian mudah dibangun, tidak memerlukan bagian yang mahal, dan mirip dengan sensor panas.

Jadi, apa pendapat Anda tentang membangun rangkaian pengendalian suhu? Jika Anda membutuhkan bantuan, jangan ragu untuk menghubungi kami.