In einem Raum soll mithilfe eines Lüfters bei steigender Temperatur für Kühlung gesorgt werden. Sobald die Temperatur in den Raum zu stark angestiegen
ist, wird ein Lüfter, der mit gekühlter Luft die Raumtemperatur senkt, eingeschaltet.
Diese einfache Aufgabe realisieren wir mit einem Zweipunktregler, der in diesem Beispiel aus dem Komparator LM311P, einem Transistor und Relais sowie einigen
Widerständen inklusive Potis zusammengestellt wird.
Mit zwei separaten Potentiometern P1 und P2 wird der untere und obere Schaltpunkt des Reglers eingestellt. Diese Grenzen werden mit einem analogen externen
Signal, das der Schaltung die aktuelle Raumtemperatur liefert, verglichen. Der Abstand zwischen den beiden Schaltpunkten (Hysterese) kann mit dem Potentiometer P2
reguliert werden. Dank einer passend eingestellten Hysterese wird ein wildes Hin- und Herschalten des Reglers vermieden. Bei dem externen Signal handelt es sich um
ein Signal, das einen Wert zwischen 0-10V annehmen kann. In der Testschaltung wird das Signal mit dem Potentiometer P3 und dem Widerstand R6 simuliert.
Mit Einführung von einigen Widerständen wird sichergestellt, dass der Regler unabhängig von der Einstellung der beiden Potentiometer P1 und P2 funktionstüchtig
bleibt. Eine „falsche“ Einstellung, bei der der Regler gar nicht funktioniert, ist damit ausgeschlossen.
Das Referenzpotenzial, mit dem das externe Signal verglichen wird, wird mit dem Potentiometer P1 eingestellt. Die Widerstände R2 und R3 begrenzen das Signal auf
Werte, die größer als 0V und kleiner als 10V sind (Bereich ca. 05-8,5V). Die mit dem Potentiometer P2 (und R4 + R5) einzustellende Hysterese ist so gewählt, dass diese
Bedingungen weiterhin erfüllt bleiben.
Die Funktionalität der Schaltung entspricht der Funktionalität eines gewöhnlichen Zweipunktreglers. Übersteigt die Temperatur die eingestellte obere Temperaturgrenze,
wird der Kühllüfter eingeschaltet. Fällt die Temperatur schließlich unter die untere Temperaturgrenze, erfolgt seine Abschaltung. Der Lüfter wird mithilfe eines Relais
ein- und ausgeschaltet.
Ein solcher Regler kann natürlich auch für andere Zwecke wie Heizung-, Druck oder z.B. Wasserniveauregelung eingesetzt werden.
Komparator
Bei dem Baustein LM311P handelt es sich um einen Komparator, mit dem zahlreiche Funktionen realisiert werden können. Genaue Auflistung findet man in dem
Datenblatt des Bausteins. In unserem Beispiel beschränken wir uns auf eine einfache Anwendung als einfacher Komparator. Das Referenzsignal, gebildet mit dem Poti P1
wird an Pin 3 angeschlossen. Das externe Signal wird mit Pin 2 verbunden. Der Komparator kann am Ausgang (Pin 7) mit einem Strom bis zu 50 mA belastet werden. Damit
können problemlos Leuchtdioden oder sogar Mini-Relais direkt geschaltet werden.
Transistor und Relais
Der Transistor FU320 und das Relais HJR-4102E-L-05V stellen eine Ergänzung der Schaltung dar. Sobald der Komparator durchschaltet (Temperatur zu hoch), wird
der Transistor angesteuert und das Relais geht an. Mit dem Relais kann dann z.B. ein Lüfter zum Laufen gebracht werden. Bei der Dimensionierung der Bauteile ist
darauf zu achten, dass der Transistor problemlos das Relais bzw. Schütz schalten kann. Das Relais wiederum muss in der Lage sein, die entsprechende Leistung an den
Endabnehmer weiterzugeben. Die Rolle des Endabnehmers spielt in unserer Schaltung eine einfache Leuchtdiode (LED 3).
Schaltplan
Das externe analoge Signal wird zu Testzwecken mit dem Poti P3 gebildet. Der Widerstand R6 bewirkt, dass das Signal im Bereich 0-10 V bleibt.
Die Widerstände R2 und R3 beeinflussen das Referenzsignal, das mit dem Poti P1 einstellbar ist. Mit dem Poti P2 wird passende Hysterese eingestellt. Die
Breite der Hysterese kann bei Bedarf mit den Widerständen R5 und R4 weiter beeinflusst werden.
