دنیای الکترونیک

عملكرد اكثر سيستم هاي الكترونيك به درجه حرارت محيط بستگي دارند : تقويت كننده هاي ترانزيستوري – منابع تغذيه و امثال آن چنانچه در برابر افزايش حرارت محافظت نشوند آسيب پذير بوده و صدمه مي بينند براي اجتناب از چنين امري كه ممكن است كه منجر به خسارات سنگين شود مداري در اين مقاله شرح داده مي شود . كه با بهره گيري از آن مي توان مدارات و سيستمهاي الكترونيك را در برابر افزايش دما حفاظت كرد .

مونتاژ مورد نظر داراي يك سوند كوچك است كه بمحض بالا رفتن دما در يك نقطه از ميزان تعيين شده يك لامپ روشن مي شود . چنانچه حرارت باز هم افزايش يابد ، بنحوي كه امكان آسيب ديدن سيستم وجود داشته باشد ، رله اي بكار مي افتد و تغذيه سيستم را قطع ميكند .

براي درك بهتر طرز كار مدار ازواحد حساس به حرارت مونتاژ شروع مي كنيم . اختلاف پتانسيل دو سر اين واحد كه با افزايش يا كاهش دما تغيير ميكند به ورودي يك مقايسه كننده با ولتاژ آستانه بالا اعمال مي شود .

دومين ورودي مقايسه كننده ي اول به ولتاژ مرجع قابل تنظيمي با حد آستانه پايين وصل است كه با افزايش حرارت ، خروجي آن تغيير وضعيت مي دهد .

بهمين ترتيب دومين ورودي مقايسه كننده  نيز به ولتاژ مرجع قابل تنظيم با حد آستانه بالا ارتباط دارد كه با افزايش حرارت بيش تري نسبت به مقايسه كننده اولي تغيير حالت مي دهد. به عبارت ديگر با افزايش حرارت ، ابتدا مقايسه كننده ايكه داراي ولتاژ آستانه پايينتري است در t1 و سپس مقايسه كننده بعدي در درجه حرارت t2 وارد عمل مي شوند كه به مدارهاي رله و اخطار بعدي فرمان ميدهد . LED نيز وضعيت رله را نشان مي دهد .

شرح مدار :

آشكار ساز حرارت در حقيقت يك NTC ( مقاومت با ضريب حرارتي منفي ) مي باشد . NTC مورد نظر ما در 25 درجه سانتيگراد داراي 22 كيلو اهم مقاومت مي باشد كه با افزايش حرارت كاهش مي يابد . ذكر اين نكته ضروري است كه تغييرات مقاومت NTC نسبت به حرارت خطي نيست – ولي براي مونتاژ مورد نظر داراي دقت كافي مي باشد .

محل اتصال R1 و NTC به پايه هاي 2 و 3 آي سي ها اتصال دارد . به كمك R3 در دماي اطاق خروجي 6 IC3  از پايين به حالت بالا يعني حدود 9 ولت مي بريم كه در نتيجه بر اثر برابر شدن پتانسيل بيس – اميتر T1 در وضعيت قطع قرار مي گيرد ( LED نارنجي خاموش خواهد ماند ) . همين ولتاژ يعني 9 ولت خروجي آي سي ترانزيستور T2 را از طريق زنر D و مقاومت R6 به اشباع برده و ديود نوراني سبز L1 را روشن مي كند – مقاومت R7 كه يك طرف آن به + وصل است جريان LED مذكور را محدود مي كند .

تا هنگاميكه ولتاژ NTC كه به پايه 2 ، IC2 وصل است ، بالا است پتانسيل پايه 2 نسبت به پتانسيل 3 كه توسط R2 تعيين مي شود كمتر خواهد بود . بنابراين ولتاژ پايه 6 نيز صفر مي شود . بايد توجه داشت كه خروجي آي سي 741 در صورتيكه بطور يكطرفه يعني صفر – مثبت ، تغذيه بشود هرگز به صفر نمي رسد بلكه در خروجي آن باقي مي ماند . زنر 2/7 ولتي اين ولتاژ را حذف و به صفر افت مي دهد تا قطع كامل T3 ، غير فعال بودن ، كه حالت پايين و خاموش بودن LED3 را تضمين كند با گرم شدن NTC ( با حرارتي بالاتر از حرارت محيط ) مقاومت داخلي آن ، و همچنين ولتاژ پايه 3 IC3 ، كاهش پيدا مي كند تا كمتر از ولتاژ مربع R3 بشود ، كه در نتيجه خروجي IC3 تغيير وضعيت داده از 9 ولت به 2 ولت تنزل مي نمايد . دراين لحظه ديود D7 باقيمانده ولتاژ خروجي آي سي را حذف كرده ترانزيستور T2 را به قطع كامل برده و LED نيز خاموش مي گردد . همزمان با اين عمل بيس T1 توسط خروجي 6 IC3 و R11   و D5 گرايش مستقيم پيدا كرده به اشباع مي رود .

با هدايت T2  كاتد LED بوسيله كلكتور اميتر آن زمين شده ، روشن مي شود . مقاومت R5 جريان LED مذكور را محدود مي كند .

روشن شدن اين LED مصرف كننده دستگاه را متوجه بالا رفتن حرارت NTC مي نمايد ولي هنوز مدار رله از I C2 فرمان نگرفته و رله همچنان در حالت سكون بوده و منتظر بالا رفتن حرارت است ، چنانچه حرارت باز هم افزايش يابد مقاومت NTC تنزل بيشتري مي يابد . پتانسيل پايه 2 IC2 بطور محسوسي كاهش مي يابد كه در نتيجه از ولتاژ پايه 3 IC2 كمتر مي شود . بعبارتي پايه 3 مثبت تر از پايه 2 شده  و ولتاژ پايه 6  IC2 از 2 به 9 ولت افزايش مي يابد .

با بالا رفتن ولتاژ اين پايه ، بيس T3 از طريق D8 ,R8 گرايش مثبت پيدا كرده آنرا به اشباع مي برد . با هدايت اين ترانزيستور رله عمل ميكند . در اينحال LED  قرمز (L3) نيز روشن شده موقعيت رله را نشان مي دهد . مقاومت R10  جريان LED را محدود مي نمايد .

چنانچه كليد حافظه وصل باشد ، رله همچنان در اين حالت باقي مي ماند و حتي تنزل حرارت آن را آزاد نخواهد كرد .  كنتاكت شماره 2 رله نيز جريان برق مصرفي دستگاه مورد حفاظت را قطع  مي كند . همانطور كه گفتيم تنزل حرارت ، موجب پايين آمدن ولتاژ خروجي IC2 مي گردد ولي نمي تواند  رله را آزاد نمايد زيرا بوبين رله در اينحال بوسيله كنتاكت شماره 1 رله بين زمين و مثبت قرار مي گيرد و آزاد كردن رله بوسيله كليد حافظه امكان پذير مي گردد .

لازم به تذكر است كه اين كليد مي تواند در وضعيت  قطع قرار گيرد كه در نتيجه تا لحظه ايكه حرارتي بالايي بوسيله NTC احساس مي شود رله فعال باقي مي ماند و با تنزل حرارت آزاد مي شود . يا بعبارت آنكه سيستم بصورت ترموستات عمل مي نمايد .

نقش مهم  مقاومت R4 را نبايد از نظر دور داشت زيرا وجود اين مقاومت IC2 را بصورت اشميت تريگر در مي آورد و مانع نوسان رله موقع عمل نمودن آن مي گردد .

مقاومت هاي R12 , R9 به قطع كامل سريع T3 , T2 كمك مي كنند و در صورت فقدان اين مقاومت ها ، ممكن است LED بصورت نيمه روشن درآيد . لزومي ندارد NTC انتخابي حتما از نوعي باشد كه در اينجا تعيين شده ، حتي ميزان اهم آن با مورد پيشنهادي ما تفاوت داشته باشد ، مي توان به كمك R3 , R2 جبران كرد . ولتاژ متناوب تغذيه مدار بوسيله يك ترانسفورماتور كاهنده 220 به 12 كاهش يافته ، بعد از يكسو شدن تصفيه و تثبيت به 9 ولت تقليل پيدا مي كند . خازن C2  امپدانس خروجي تغذيه رگوله را پايين تر آورده آنرا كاملا صاف مي كند تا در برابر تغييرات آني و لحظه  اي باز ( فعال شدن رله و LED ها ) ثابت بماند .

مونتاژ عملي مدار :

مدار چاپي را آماده كرده  و قطعات را در آن جايگزين مي نماييم . قبل از وصل دستگاه به برق آنرا كاملا بازديد نمائيد .

دو قطعه سيم بطول 30 سانتيمتر به 2 انتهاي NTC لحيم كنيد . سيم هاي برق را به نقاط Ph , N  ارتباط دهيد . كليد حافظه را در حالت قطع قرار دهيد . بعد از روشن كردن دستگاه حداقل بايد يكي از LED  ها روشن شود .

با چرخان پتانسيومترها كاري كنيد كه فقط LED سبز روشن بماند ، NTC را تا 45 درجه سانتيگراد گرم كنيد . با تنظيم R3 ديود نوراني نارنجي بايد روشن بشود اين حالت را وضعيت اخطار مي ناميم . حالا NTC را بهمان ترتيب تا 60 درجه سانتيگراد گرم كنيد ( با سشوار ) بوسيله R2 ديود نوراني قرمز را روشن كنيد در اين لحظه رله نيز خواهد چسبيد .

با سرد شدن NTC ديود نوراني قرمز نيز خاموش و رله آزاد خواهد شد . آنگاه ديود سبز روشن مي شود كه مبين عادي شدن حرارت است . كليد حافظه را وصل كنيد NTC را تا حرارت بالايي گرم كنيد . ديود نوراني قرمز بايد روشن بشود و همچنان روشن بماند حتي اگر حرارت NTC  كاهش پيدا كرده باشد .

با چسباندن NTC در يك سيستم الكترونيك به نقطه ايكه حرارت آن بايد مورد نظارت و كنترل قرار گيرد مي توان مانع صدمه ديدن مدارهاي ترانزيستوري و ... شد . درجه حرارت هايي كه ما براي تنظيم دستگاه پيشنهاد كرده ايم قابل تنظيم هستند و مي توانيد آنرا به ميل خود در يك محدوده مشخص تغيير دهيد .

اين دستگاه را مي توان براي كنترل حرارت مايعات نيز بكار برد .

دوستان عزيز در صورت تمايل به داشتن بلوك دياگرام ، مدار كامل ، ليست قطعات  ، مدار چاپي و فهميدن طرز قرار گرفتن قطعات روي فيبر مدار چاپي و همچنين طرز سيم بندي دستگاه با email   من تماس حاصل نمايند .