Az áramkörről:

Sok hőkapcsoló áramkör (termosztát) lelhető fel az interneten. Azonban amikkel én eddig találkoztam, azok jelentős részében a hőmérséklet figyelésére termisztort, vagy valamilyen hő-szenzort alkalmaznak. Ez utóbbi nagyon jó, ha mondjuk 0,05 fokos pontossággal szeretnénk hőmérsékletet mérni. Na de! Mindez nem sokat ér, hogyha a mérendő közeg és a hőmérő eszköz közt nem biztosított a jó termikus kapcsolat. A termisztorok és a hő-szenzorok tokozása (pl. TO-92) nem olyan, hogy azt könnyen és jó termikus kapcsolatot biztosítva felszerelhető legyen például egy hűtőbordára.

Az itt szereplő áramkör hőmérsékletet figyelő alkatrésze egy MBR10100-as típusú TO-220-as tokozású schottky dióda. Az áramkört célzottan hűtőborda hőmérsékletének figyelésére terveztem. A TO-220-as tokozásnak hála a dióda könnyen szerelhető a hűtőbordához és a fém jó termikus kapcsolatot biztosít.

A nagyobb felbontású megtekintéshez kattints a képre!

Az áramkör működése:

A "TAP" csatlakozón kerül az egyenfeszültség az áramkörre. IC2 (7812) előállítja a stabil 12V-os tápfeszültséget. Ebből a VR1 (TL431) előállítja a 2,5V-os referencia-feszültséget. Erről a feszültségről van táplálva az R2, P1 és R4 alkatrészekből álló osztó, illetve ez a referencia-feszültség nyitja ki R5 áramkorlátozó ellenálláson keresztül a D1 hőmérséklet-figyelő diódát, ami a figyelendő felületre szerelendő (hűtőborda). A P1 helitrimmer segítségével azt a hőmérséklet értéket tudjuk meghatározni, aminél az áramkörnek kapcsolnia kell. A trimmerről a feszültség az IC1A nem invertáló lábára kerül, a D1-en mérhető feszültség pedig az invertáló lábra. A szilícium félvezetők P-N átmeneteinek a nyitófeszültsége Celsius fokonként kb. 2,2mV-ot csökken. A hőmérséklet figyelése az áramkörben ezen az elven alapszik. Azért használtam az áramkörben normál dióda helyett shottky-t, mert ezeken a hőmérséklet-változásra arányaiban sokkal dinamikusabban változik a nyitófeszültség és ezért könnyebb komparálni. A D1 schottky diódán mérhető feszültség (nyitófeszültség) a hőmérséklet emelkedésével csökkenni kezd. IC1A komparátorként működik; amint a D1 diódán lévő feszültség a helitrimmerrel beállított érték alá csökken, a kimenete H szintű lesz, amit LED jelez. Emellett T1 kinyit és J1 relé meghúz. Ez az állapot mindaddig fennáll, amíg a hűtőborda hőmérséklete nagyobb mint amit a P1 helitrimmerrel beállítottunk. Ha a borda lehűl, akkor a LED elalszik és a J1 relé elenged. A relé érintkezőit sokféle célra felhasználhatjuk. Például bekapcsolhatunk vele egy hűtőventillátort, vagy egy erősítő esetén lekapcsolhatjuk a hangszórókat vagy a tápot, vagy mondjuk egy tápegység esetén ha túl forró borda, akkor lekapcsolhatjuk a táp kimenetét.

Szimulátorban az alábbi feszültség-értékek mérhetőek az MBR10100-as diódán a hőmérséklet függvényében:

Az áramkörben lévő értékekkel a helitrimmerrel 33,91mV-tól 188,04mV-ig lehet állítani a komparátor nem invertáló lábán lévő feszültséget. Így elvileg kb. 42°C-tól 85°C-ig állítható a kapcsolási hőmérséklet. A gyakorlatban az alkatrészek szórása miatt természetesen kis eltérés van, de méréseim alapján a szimulátorban kapott eredmények elég reálisak.