Bộ linh kiện + mạch in mạch bật quạt tự động theo nhiệt độ LDNam

1. Cấu trúc chính của mạch

• • Cảm biến nhiệt độ NTC (RT1 – NHIỆT TRỘ AM NTC 10K): Đây là một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ, có giá trị giảm khi nhiệt độ tăng. Trong sơ đồ, RT1 có giá trị 10kΩ ở nhiệt độ chuẩn (thường là 25°C), và giá trị này thay đổi theo nhiệt độ môi trường.

• • Op-amp LM358 (U1B): Sử dụng trong cấu hình so sánh để so sánh điện áp từ cảm biến nhiệt độ với một điện áp tham chiếu (được điều chỉnh bởi RV1 – biến trở).

• • Relay (RL1): Được sử dụng để điều khiển tải (quạt) bằng cách đóng/mở mạch tải khi nhiệt độ đạt đến ngưỡng nhất định.

• • LED (D6): Đèn báo hiệu trạng thái của relay (bật/tắt).

• • Nguồn 5V: Cung cấp điện cho toàn bộ mạch.

• • Công tắc SW4 (SW-DPDT-MOM): Một công tắc kép (Double Pole Double Throw) dùng để điều khiển hoặc khởi động mạch, có thể đóng/mở kết nối đến các terminal (J1, J2).

• • Các thành phần khác: Điện trở (R1, R2, R6, R7, R10), tụ điện (C1, C2, C4), diode (D2, D5), transistor (Q1 – BC1815) hỗ trợ điều khiển relay.

2. Nguyên lý hoạt động

Mạch hoạt động dựa trên nguyên tắc so sánh điện áp từ cảm biến NTC với một điện áp tham chiếu để quyết định việc bật/tắt relay (và do đó bật/tắt quạt) khi nhiệt độ đạt đến ngưỡng cài đặt. Dưới đây là các bước chi tiết:

a. Cảm biến nhiệt độ NTC (RT1)

• • NTC là một điện trở có giá trị giảm khi nhiệt độ tăng. Trong mạch, RT1 được nối với R2 (10kΩ) thành một mạch phân áp với nguồn 5V. Điện áp tại điểm nối giữa RT1 và R2 (đầu vào không đảo của op-amp, chân 5) thay đổi theo nhiệt độ:
    • • Khi nhiệt độ tăng, giá trị RT1 giảm, làm tăng điện áp tại chân 5 của U1B.
    • • Khi nhiệt độ giảm, giá trị RT1 tăng, làm giảm điện áp tại chân 5.

b. Điện áp tham chiếu (RV1 và R10)

• • Điện áp tham chiếu được tạo ra bởi biến trở RV1 (10kΩ) và điện trở R10 (1kΩ), kết hợp với nguồn 5V. Điện áp này được áp vào chân đảo của op-amp (chân 6).

• • Người dùng có thể điều chỉnh RV1 để đặt ngưỡng nhiệt độ mong muốn, tại đó relay sẽ bật/tắt. Điện áp tham chiếu này là cố định tại một mức nhất định, trừ khi RV1 được thay đổi.

c. Op-amp LM358 (U1B) như một comparator

• • LM358 là một op-amp đôi, và trong trường hợp này, U1B được sử dụng như một so sánh (comparator).

• • Khi điện áp tại chân không đảo (chân 5, từ NTC) cao hơn điện áp tại chân đảo (chân 6, từ RV1), đầu ra của op-amp (chân 7) sẽ ở mức cao (gần 5V).

• • Khi điện áp tại chân 5 thấp hơn điện áp tại chân 6, đầu ra của op-amp sẽ ở mức thấp (gần 0V).

• • Tụ C4 (100µF) có thể được sử dụng để ổn định hoặc lọc nhiễu cho đầu ra của op-amp.

d. Điều khiển relay và transistor (Q1)

• • Đầu ra của op-amp (chân 7) kết nối với transistor NPN (Q1 – BC1815) thông qua điện trở R6 (1kΩ).

• • Khi đầu ra op-amp ở mức cao (nhiệt độ vượt ngưỡng), transistor Q1 được kích hoạt (bật), cho phép dòng điện chạy qua cuộn dây của relay RL1.

• • Relay RL1 đóng mạch, kết nối terminal J2 (TERMINAL 2) để bật quạt (tải).

• • Diode D5 (1N4007) được nối song song với cuộn dây relay để bảo vệ transistor khỏi xung điện ngược khi relay ngắt.

e. LED D6

• • LED D6 được nối với đầu ra của op-amp thông qua R7 (10kΩ). Khi op-amp ở mức cao (relay bật), LED D6 sáng, báo hiệu quạt đang hoạt động.

f. Công tắc SW4 và mạch phụ

• • Công tắc SW4 (SW-DPDT-MOM) là một công tắc hai cực, hai trạng thái, dùng để điều khiển hoặc khởi động mạch. Nó có thể đóng/mở kết nối giữa các terminal (J1, J2) và mạch chính.

• • LED D2 và các thành phần R1, C1, C2 trong phần mạch công tắc có thể dùng để báo hiệu trạng thái của công tắc hoặc cung cấp thêm chức năng như khởi động/tắt mạch thủ công.

3. Cách hoạt động tổng quát

• • Khi nhiệt độ thấp: Giá trị RT1 cao, điện áp tại chân 5 của U1B thấp hơn điện áp tham chiếu tại chân 6. Đầu ra op-amp ở mức thấp, transistor Q1 không hoạt động, relay RL1 ngắt, quạt không chạy, và LED D6 tắt.

• • Khi nhiệt độ cao: Giá trị RT1 giảm, điện áp tại chân 5 tăng và vượt quá điện áp tham chiếu. Đầu ra op-amp ở mức cao, transistor Q1 bật, relay RL1 hoạt động, quạt chạy, và LED D6 sáng.

4. Ưu điểm và hạn chế

• • Ưu điểm: Mạch đơn giản, sử dụng ít linh kiện, dễ điều chỉnh ngưỡng nhiệt độ bằng RV1, và có thể điều khiển tải lớn (quạt) thông qua relay.

• • Hạn chế: Độ chính xác của NTC có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường, cần hiệu chỉnh RV1 cẩn thận. Tụ C4 và các linh kiện khác có thể gây chậm trễ hoặc nhiễu nếu không chọn đúng giá trị.

5. Kết luận

Mạch này là một hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động, sử dụng cảm biến NTC để phát hiện nhiệt độ và op-amp để so sánh, cuối cùng kích hoạt relay để bật/tắt quạt khi nhiệt độ vượt ngưỡng cài đặt. Bạn có thể điều chỉnh ngưỡng nhiệt độ bằng biến trở RV1 để phù hợp với nhu cầu sử dụng. Nếu cần thêm chi tiết hoặc phân tích sâu hơn về từng linh kiện, hãy cho tôi biết!