온도 제어 회로
제어 애플리케이션은 많은 프로젝트 아이디어를 제공합니다. 하지만 사실 올바른 회로로 다양한 장치와 가전제품을 제어할 수 있습니다. 그렇다면 답이 필요한 질문은: 온도 컨트롤러 회로로 무엇을 할 수 있을까?
온도 컨트롤러는 온도 조절기를 켜고 끄는 것 이상의 많은 일을 할 수 있습니다.
다행히 이 글에서는 온도 제어 회로 구축 방법과 활용법을 안내합니다.
시작해봅시다!
이름에서 알 수 있듯 온도 제어 장치는 온도를 기반으로 히터나 다른 장치를 제어하며 추위나 더위 노출을 다룹니다.
히터
온도 임계값을 설정하고 온도 컨트롤러를 구성해 연결된 장치를 켜거나 끌 수 있습니다.
또한 이 장치들은 다양한 산업용, 가정용, 심지어 의료용 애플리케이션에서 정밀하고 정확한 온도 제어를 제공합니다.
예를 들어 온도 제어 장치는 인큐베이터 같은 온도 민감 장치에 완벽합니다.
온도 제어 스위치는 설정값(온도 임계값)에 따라 작동합니다. 흥미롭게도 방의 환경 조건이나 장치를 측정해 온도 임계값과 비교합니다.
그런 다음 온도 컨트롤러는 두 값의 차이를 사용해 취할 행동을 결정합니다. 결국 장치에 가열이나 냉각이 필요한지 결정합니다.
장치가 계산을 마치면 출력 전력 신호를 보냅니다. 이 출력 신호는 필요한 변화를 수행합니다. 또한 최종 제어 요소(히터, 팬, 기타 장치)가 신호를 받아 연결된 장치를 냉각하거나 가열합니다.
히터, 열전대, 컨트롤러가 있는 오븐을 상상해 작동 원리를 더 잘 이해해보세요. 컨트롤러는 오븐의 열전대 온도를 측정해 설정 임계값과 비교합니다.
오븐
출처: Wikimedia Commons
또한 컨트롤러는 오븐의 환경 조건을 유지하기 위해 히터가 얼마나 오래 작동해야 할지 계산합니다.
다양한 온도 제어 회로 시스템을 구축할 수 있습니다:
이제 이 회로들을 만드는 방법과 작동 원리를 알아보겠습니다.
먼저 다루기 쉬운 이 온도 제어 회로가 있습니다. 만들기 가장 쉬운 온도 회로 중 하나지만 그게 덜 효과적이라는 의미는 아닙니다. 요컨대 자동 온도 제어 애플리케이션에 꽤 실용적입니다.
미니어처 릴레이
이 온도 컨트롤러는 회로에 연결된 릴레이를 제어합니다. 이 작업에 LM35DZ 단일 칩 온도 센서를 활용합니다.
온도가 온도 설정을 넘으면 릴레이가 작동하기 시작합니다. 하지만 온도가 설정점 아래로 떨어지면 릴레이가 작동을 멈춥니다.
LM35DZ 온도 센서는 이 회로의 핵심 유닛입니다. 섭씨 스케일로 작동하며 도-볼트 변환으로 정확한 제어를 제공합니다.
또한 LM35DZ는 측정된 온도에 따라 출력 전압을 변경합니다. 최대 온도는 0도(0V)에서 100도 섭씨(1000mV) 사이일 수 있습니다.
이 회로의 R3(저항)과 VR1(프리셋)은 0V에서 1.62V까지 회로의 온도 설정을 담당합니다. 또한 오피앰프는 VR1과 R3 과부하를 방지하기 위해 기준 전압을 낮춥니다.
그런 다음 비교기가 작동해 LM35DZ의 출력 전압과 온도 설정을 비교합니다. 또한 릴레이를 켜거나 끌지 결정합니다.
이 온도 제어 회로는 DC 팬 릴레이 제어에 훌륭한 역할을 합니다. 재미있는 부분은 아두이노 보드를 사용해 DC 팬에 국한되지 않는다는 점입니다. 전구나 다른 전기 장치로 전환할 수 있습니다.
이 회로는 최대 온도 한계에 도달하면 팬이나 장치를 자동으로 켜고 아래로 떨어지면 끕니다.
이 프로젝트에 필요한 것들:
필요한 단계들:
아래 회로도를 사용해 모든 하드웨어를 연결하세요:
아두이노와 LCD 연결
릴레이 연결
DC 팬 연결
하드웨어 설정 후 소프트웨어 부분을 위한 아두이노 스케치:
아두이노 스케치
출처: 아두이노 스크린샷
이제 아두이노로 만든 디지털 온도 센서가 생겼습니다. 하지만 팬이 여전히 작동하지 않으면 아두이노와 배터리의 GND 연결을 확인하세요.
또한 코드 업로드 후 LCD에 아무것도 안 뜨면 LCD의 포텐셔미터를 조정하세요. LCD가 반응할 때까지 계속 조정하세요.
장치를 단순히 켜는 아두이노 프로젝트와 달리 이 회로는 연결된 장치의 온도를 유지하기 위해 DC 팬을 제어합니다.
DC 브러시리스 팬
다른 프로젝트처럼 이 회로는 핵심 온도가 프리셋을 초과하면 팬을 켜고 낮아지면 끕니다. 완전 자동입니다.
이 프로젝트에 필요한 것들:
회로는 온도가 상승하면 저항이 떨어지는 NTC(음온도 계수) 서미스터를 사용합니다. 회로가 정상화되면 팬이 꺼집니다. 하지만 최대 온도점을 넘어 더 뜨거워지면 회로의 T1을 활성화합니다.
이 시점에서 DC 팬이 상승하는 온도를 식히기 위해 켜집니다. 모든 게 정상으로 돌아가면 팬이 자동으로 꺼집니다. 전기로도 배터리로도 이 회로에 전원을 공급할 수 있습니다.
이 회로를 구축하는 데 도움이 될 회로도:
회로도
555 IC와 함께 서미스터 저항 분배기가 작동합니다.
555 IC
이 회로로 전원 공급을 조절할 필요가 없습니다. 회로의 분배 네트워크가 그 작업을 처리할 수 있습니다. 네트워크에는 가변 저항(R3)과 서미스터(R4, R5)가 포함됩니다.
이전 프로젝트처럼 온도 증가나 감소 시 무언가 일어납니다. 이 경우 온도 감소가 제어 히터와 타이밍 사이클을 활성화합니다.
타이밍 사이클이 끝나기 전에 핵심 온도가 임계값을 넘으면 회로가 히터를 끕니다. 하지만 추위 노출로 최대 온도에 도달하지 못하면 히터가 활성 상태를 유지합니다.
아래 회로도를 따라 필요한 부품을 구하고 이 회로를 구축하세요:
회로도
온도 제어 회로는 편안함을 떠나지 않고 온도 민감 애플리케이션을 자동으로 제어하는 훌륭한 방법입니다. 온도의 여러 효과도 피할 수 있습니다.
사실 회로는 만들기 쉽고 비싼 부품이 필요하지 않으며 열 센서와 유사합니다.
온도 제어 회로 구축에 대해 어떻게 생각하시나요? 도움이 필요하시면 주저 말고 연락 주세요.
산업기술
역전압(reverse voltage)은 전기 신호 극성 반전 시 발생하는 에너지 신호. 다이오드 양단에 역극성 인가 시 다이오드 역동작 유도, 브레이크다운 전압(breakdown voltage) 발생→회로 파괴 원인. 발생 메커니즘 에너지원 연결 극성 역전(양극→음극, 음극→양극). 대부분 의도치 않음. 일반 회로 감당 불가. 전압 레벨별 영향 차이 최소 전압: 회로/다이오드 단순 역동작(박스팬 모터 역회전 등). 기능 유지 허용 초과 전압: 브레이크다운 전압 도달→회로 영구 손상. 별칭: 피크 역전압(peak reverse
피드백 회로란? 출력 신호(전압/전류)를 동일 회로 입력단으로 되돌려 보내는 회로. 되돌린 양 조절로 입력 신호량 증감, 출력 신호량 감감 가능 → 회로 안정화. 주요 3가지 활용 목적 1. 출력 신호 감쇠(레벨 다운) 출력 일부 입력으로 환원 → 흐름 중단 없이 신호 레벨 낮춤. 효율적·안정적 레벨 조정. 2. 입력 신호 안정화(레귤레이션) 회로 내 안정화 소자 거쳐 안정된 출력이 불안정 입력에 피드백 → 안정적 정전압/정전류 회로 구현. 3. 증폭·게인 제어 출력 신호 증폭기 통과 후 입력 환원 → 증폭+안정화 동시 달성
