 |
energiatakarékosság automatikus vezérléssel |  |
Fig. 1 automatikus vezérlést használnak ebben a vízmelegítőben.
gondolkodott már azon, hogy az utcai lámpák hogyan “tudják” bekapcsolni, amikor sötétedik, és nappali fényben kikapcsol, vagy hogyan “tudja” az automatikus ajtó kinyitni az Ön számára, amikor közel jár és bezárul, miután elhaladt? Gondoltál már arra, hogy egy légkondicionáló hogyan “tudja”, ha egy szoba elég hűvös és kikapcsolja a kompresszort, vagy hogyan “tudja” a vízmelegítő, hogy kikapcsolja magát, hogy megakadályozza a víz felforralását? Mindezek és még sok más az automatikus vezérlés csodái. Mint ebben a modulban látni fogja, az automatikus vezérlések nemcsak kényelmesek, hanem energiát is megtakarítanak. Vessünk egy közelebbi pillantást.
utcai lámpák
az utcai lámpákat úgy tervezték, hogy automatikusan bekapcsoljanak, ha sötét van, és kikapcsoljanak, ha fény van, hogy energiát takarítsanak meg. Hogyan érzékelik az utcai lámpák a sötétséget és a napfényt? Az általánosan használt eszközt fényfüggő ellenállásnak (LDR) nevezik. Ez egy ellenállású ellenállás, amely a rá eső fény mennyiségének megfelelően változik. Amikor az LDR sötétben van, ellenállása nagyon nagy, jellemzően az M
tartományban. Ha erős fény alatt van, ellenállása a k tartományban van. Az az áramkör, amely ezt az ellenállásváltozást használja különböző fényviszonyok mellett, képes automatikusan be-és kikapcsolni a lámpákat éjszaka, illetve nappal. Az utcai lámpák LDR-jét úgy kell elhelyezni, hogy más fényforrások ne ragyogjanak az LDR-en. A kapcsolási áramkör késleltetése azért is szükséges, hogy rövid sötétségi időszakok (például amikor egy madár repül az LDR felett napközben) vagy rövid fényességi időszakok (például amikor egy autó fényszórói éjszaka az LDR-re világítanak) ne kapcsolják be vagy ki a lámpákat.
 |
 |
| Fig. Az 2 utcai lámpák fényérzékeny vezérléssel rendelkeznek, amely lehetővé teszi számukra, hogy éjszaka automatikusan bekapcsoljanak. | ábra. 3 fényfüggő ellenállást használnak számos automatikus vezérlő áramkörben. |
vízmelegítők, sütők, hűtőszekrények, légkondicionálók
számos olyan készülék létezik, mint például a vízmelegítők, hűtőszekrények és légkondicionálók, amelyeket úgy terveztek, hogy automatikusan be-vagy kikapcsoljanak egy előre beállított hőmérséklet elérése után. Ezzel elkerülhető a készülékek folyamatos működtetése és a túlzott villamosenergia-fogyasztás.
egyes automatikus vezérlőberendezések úgy működnek, hogy érzékelik a hőmérséklet változását, és ennek megfelelően megszakítják vagy befejezik az áramkört. Ezeket az eszközöket általában elektromos készülékekben használják, amint azt a következő szakaszok mutatják:
Bimetál csíkok
a bimetál csíkok mögött az az elv áll, hogy a különböző fémek különböző mértékben tágulnak a hőmérséklet változásával. Ha két különböző fémet egymás tetejére egy szalagba kombinálunk, egy bimetál csík képződik. Mivel a két fém ugyanazon hőmérsékletváltozás alatt eltérő módon tágul vagy összehúzódik, a szalag meghajlik. Ezután fel lehet használni az áramkör be-vagy kikapcsolására bizonyos hőmérsékleteken. A bimetál csíkok gyakran megtalálhatók a sütőkben. Az ilyen típusú vezérlés tipikus szerkezetét az ábra mutatja. 5.
 |
 |
| Fig. 4 egy tipikus bimetál szalag | ábra. 5 a szerkezet egy bimetál szalag |
a készülék ábrán látható. Az 5 jellemző a sütőkben használtakra. A felső fém (kék) hevítéskor jobban kitágul, hűtéskor pedig jobban összehúzódik, mint az alsó fém. Így, amikor a sütő belsejében a hőmérséklet egy bizonyos pont alá esik, a bimetál szalag felfelé hajlik ahhoz, hogy befejezze az áramkört, bekapcsolva a fűtőelemet. Hűtőszekrényben a fordított beállítást használják. Amikor a hűtőszekrény belsejében a hőmérséklet emelkedik, a bimetál szalag meghajlik, hogy bekapcsolja a kompresszort, amely elindítja a hűtési ciklust.
Termisztorok
Fig. 6 a termisztor hőmérsékletfüggő ellenállással rendelkezik.
a termisztor megváltoztatja ellenállását a hőmérsékletnek megfelelően. A fémektől eltérően a termisztor ellenállása általában a hőmérséklet növekedésével csökken. Egy tipikus termisztor ellenállása szobahőmérsékleten néhány száz Ohm. Ez folyamatosan kevesebb, mint száz ohmra csökken 100 oC-on. Például egy elektronikusan vezérelt háztartási vízkazánban egy processzor vagy áramkör méri a termisztor ellenállását. Ha egy adott hőmérsékletet jelző ellenállást ér el, a fűtőelemek be-vagy kikapcsolásra kerülnek.
a termisztorok félvezetőket használnak az ellenállás változásainak eléréséhez. Sok termisztor félvezető anyagból készült vékony tekercsből, például szinterezett fém-oxidból készül. Az anyagnak az a tulajdonsága, hogy a hőmérséklet növekedésével az anyagban több elektron gerjesztődik, és képes mozogni az elektromosság vezetésére. Mivel több töltéshordozó áll rendelkezésre a vezetéshez, az anyag ellenállása a hőmérséklet növekedésével csökken.
Modern hőmérséklet-szabályozók
Fig. 7 Ez a hőmérséklet-szabályozó hőelemet használ a hőmérséklet-változások mérésére. Amikor a mért hőmérséklet (22 oC) megközelít egy bizonyos értéket (42 oC), az aljzat elektromos teljesítménye automatikusan csökken.
a Modern hőmérsékletszabályozók hőelemeket használnak a megfigyelt tárgy részletes hőmérséklet-változásának mérésére. A hőelem a hőmérsékleti adatokat elektromos jelekké alakítja. A vezérlő elektronikus alkatrészei ezt az információt használják a jövőbeli hőmérséklet-változás levezetésére és a készülék kimeneti teljesítményének szabályozására (pl. fűtés vagy légkondicionáló) ennek megfelelően, hogy a hőmérséklet a tárgy egy előre beállított tartományon belül. A felhasználók könnyen beállíthatják a hőmérsékleti tartományt igényeiknek megfelelően.
a hőmérsékletszabályozókban használt hőelemek általában két különböző fém/ötvözet huzalból állnak, amelyek egyik végén egymáshoz vannak rögzítve (pl. hegesztéssel). A mellékelt vég a hőmérséklet mérésére szolgál, forró csomópontnak nevezik. A hőelem másik vége egy feszültségmérő eszközhöz van csatlakoztatva, amelyet hideg csomópontnak neveznek. Ha a két csomópont hőmérséklete eltérő, potenciális különbség jelenik meg a két eltérő anyag között. A potenciálkülönbség megközelítőleg arányos a két csomópont közötti hőmérsékletkülönbséggel. Ezt a jelenséget Seebeck-effektusnak nevezik. A hőelemek általában nagyon tartósak, szűk helyeken helyezhetők el, és magas hőmérsékletet mérhetnek, így nagyon sokoldalú hőmérők.
mozgásérzékelők lámpákhoz és mozgólépcsőkhöz
infravörös mozgásérzékelők világításvezérléshez
az infravörös mozgásérzékelőket általában arra használják, hogy automatikusan bekapcsolják a lámpákat, amikor emberek jelenlétét észlelik. Ez energiát takarít meg, miközben szükség esetén megfelelő megvilágítást biztosít. Ez a vezérlés különösen hasznos olyan folyosók vagy helyiségek esetén, amelyeket nem gyakran használnak.
általában passzív típusú mozgásérzékelőket használnak. A “passzív” itt azt jelenti, hogy érzékenyek az észlelt tárgyak által kibocsátott infravörös sugárzásra (pl. emberi test), de nincs aktív forrása az infravörös sugárzás kibocsátására.
 |
 |
| Fig. 8 infravörös mozgásérzékelőt használnak a folyosók világításának szabályozására. | ábra. 9 az infravörös mozgásérzékelő belső szerkezete. |
mi az infravörös mozgásérzékelők szerkezete és hogyan működnek? Nézze meg az infravörös mozgásérzékelő fényképét. Az elülső ívelt felület egy speciális lencse, az úgynevezett Fresnel lencse, amely az infravörös sugárzást az infravörös érzékelő eszközre, egy piroelektromos érzékelőre fókuszálja. A Fresnel lencse infravörös sugárzásra átlátszó anyagból készül, különösen az emberi test által kibocsátott infravörös sugárzás tartományából, de nem látható fényből.
a piroelektromos érzékelők olyan piroelektromos anyagból állnak, amely hőmérsékletváltozás esetén feszültséget termel. Amikor például egy személy sétál, megváltozik az infravörös sugárzás mennyisége, amely eléri a piroelektromos érzékelőket, ami viszont megváltoztatja a hőmérsékletet és feszültséget hoz létre . A generált feszültség ezután felhasználható a világítás vezérlésére.
mozgásérzékelő mozgólépcsőkhöz
Fig. 10 infravörös mozgásérzékelőt használnak a mozgólépcsők vezérlésére, hogy energiát takarítsanak meg nem csúcsidőben.
a mozgólépcsők vezérléséhez aktív típusú infravörös mozgásérzékelőket használnak, amelyek infravörös sugárzást bocsátanak ki a mozgólépcsők bejáratánál. Általában mind az infravörös sugár forrása (az úgynevezett adó), mind az infravörös detektor ugyanazon az oldalon van, míg a reflektor az ellenkező oldalon van. Amikor egy személy az adó és a reflektor közé lép, az infravörös sugár megszakad, és a mozgólépcső be van kapcsolva. Ha a sugárút egy bizonyos ideig helyreáll, a mozgólépcső kikapcsol, és így energiát takarít meg anélkül, hogy befolyásolná a szolgáltatást.
az alábbi animáció néhány automatikus vezérlés működését mutatja be.
többféle automatikus vezérlőeszközt és anyagot vezettünk be. Most kattintson a következő tevékenységre, hogy kísérletezzen ezekkel az eszközökkel.