Терморегулятор своими руками: схема и пошаговая инструкция по изготовлению самодельного устройства

Многие из полезных вещей, которые помогут увеличить комфорт в нашей жизни, можно без особого труда собрать своими руками. Это же касается и термостата (его еще называют терморегулятором).

Данный прибор позволяет включать или выключать нужное оборудование по охлаждению или нагреванию, осуществляя регулировку, когда происходит определенные изменения температуры там, где он установлен.

К примеру, он может в случае сильных холодов самостоятельно включить расположенный в подвале обогреватель. Поэтому стоит рассмотреть, как можно самостоятельно сделать подобное устройство.

Как работает

Схема работы терморегулятора на примере теплого пола. (Для увеличения нажмите)

Принцип функционирования термостата достаточно прост, поэтому многие радиолюбители для оттачивания своего мастерства делают самодельные аппараты.

При этом можно использовать множество различных схем, хотя наиболее популярной является микросхема-компаратор.

Данный элемент имеет несколько входов, но всего один выход. Так, на первый выход поступает так называемое «Эталонное напряжение», имеющее значение установленной температуры. На второй же поступает напряжение уже непосредственно от термодатчика.

После этого, компаратор сравнивает эти оба значения. В случае, если напряжение с термодатчика имеет определенное отклонение от «эталонного», на выход посылается сигнал, который должен будет включить реле. После этого, подается напряжение на соответствующий нагревающий или охлаждающий аппарат.

Процесс изготовления

Важно помнить, что в цепи сила тока не должна быть больше 5 мА, именно поэтому, чтобы подключить термореле, используется транзистор большой мощнос

Итак, рассмотрим процесс самостоятельного изготовления простого терморегулятора на 12 В, имеющего датчик температуры воздуха.

Все должно происходить следующим образом:

1. Сначала необходимо подготовить корпус. Лучше всего в этом качестве использовать старый электрический счетчик, такой, как «Гранит-1»;
2. На базе этого же счетчика более оптимально собирать и схему. Для этого, к входу компаратора (он обычно помечен «+») нужно подключить потенциометр, который дает возможность задавать температуру. К знаку «-», обозначающему инверсный вход, нужно присоединить термодатчик LM335. В этом случае, когда напряжение на «плюсе» будет больше, чем на «минусе», на выход компаратора будет отправлено значение 1 (то есть высокое). После этого регулятор отправит питание на реле, которое в свою очередь включит уже, например, котел отопления. Когда напряжение, поступающее на «минус» будет больше, чем на «плюсе», на выходе компаратора снова будет 0, после чего отключится и реле;
3. Для обеспечения перепада температур, иными словами для работы терморегулятора, допустим при 22 включение, а при 25 отключение, нужно, используя терморезистор, создать между «плюсом» компаратора и его выходом, обратную связь;
4. Чтобы обеспечить питание, рекомендуется делать трансформатор из катушки. Её можно взять, к примеру, из старого электросчетчика (он должен быть индуктивного типа). Дело в том, что на катушке можно сделать вторичную обмотку. Для получения желанного напряжения в 12 В, будет достаточно намотать 540 витков. При этом, чтобы они уместились, диаметр провода должен составлять не более 0.4 мм.

Совет мастера: чтобы включить нагреватель, лучше всего применять клеммник счетчика.

Мощность нагревателя и установка терморегулятора

В зависимости от уровня выдерживаемой мощности контактами используемого реле, будет зависеть и мощность самого нагревателя.

В случаях, когда значение составляет приблизительно 30 А (это тот уровень, на который рассчитаны автомобильные реле), возможно применение обогревателя мощностью 6.6 кВт (исходя из расчета 30х220).

Но прежде, желательно убедится в том, что вся проводка, а также автомат смогут выдержать нужную нагрузку.

Стоит отметить: любители самоделок могут смастерить электронный терморегулятор своими руками на основе электромагнитного реле с мощными контактами, выдерживающими ток до 30 ампер. Такое самодельное устройство может использоваться для различных бытовых нужд.

Установку терморегулятора необходимо осуществлять практически в самой нижней части стены комнаты, так как именно там скапливается холодный воздух. Также важным моментом является отсутствие тепловых помех, которые могут воздействовать на прибор и тем самым сбивать его с толку.

К примеру, он не будет функционировать должным образом, если будет установлен на сквозняке или рядом с каким-то электроприбором, интенсивно излучающим тепло.

Настройка

Для измерения температуры лучше использовать терморезистор, у которого при изменении температуры меняется электрическое сопротивление

Нужно отметить, что указанный в нашей статье вариант терморегулятора, созданного из датчика LM335, нет необходимости настраивать.

Достаточно лишь знать точное напряжение, которое будет подаваться на «плюс» компаратора. Узнать его можно с помощью вольтметра.

Нужные в конкретных случаях значения можно высчитать используя для этого формулу, такую как: V = (273 + T) x 0. 01. В этом случае Т будет обозначать нужную температуру, указываемую в Цельсии. Поэтому для температуры в 20 градусов, значение будет равняться 2,93 В.

Во всех остальных случаях напряжение будет необходимо проверять уже непосредственно опытным путем. Чтобы это сделать, используется цифровой термометр такой, как ТМ-902С. Чтобы обеспечить максимальную точность настройки, датчики обоих устройств (имеется ввиду термометра и терморегулятора) желательно закрепить друг к другу, после чего можно проводить замеры.

Смотрите видео, в котором популярно разъясняется, как сделать терморегулятор своими руками:

пошаговая инструкция изготовления самодельного устройства

Приведенная ниже схема является развитием темы . В данном случае добавляются термочувствительный и нагревательный элементы благодаря которым и поддерживается требуемая температура. Включая-отключая нагрузку, которой служит электронагреватель, терморегулятор регулирует температуру микросреды инкубатора, аквариума или другого замкнутого пространства.

Схема терморегулятора

• R1 – 10 кОм;
• R2 – 22 кОм;
• R3 – 100 кОм;
• R4 – 6,8 кОм;
• R5 – 1 кОм;
• R6 – 6,8 кОм;
• R7 – 470 Ом;
• R8 – 51 Ом;
• R9 – 5,1 кОм;
• R10 – 27 кОм 2Вт ;
• С1 – 0,33 мкФ;
• DA1 – КР140УД6;
• VT1 – КТ117;
• VD1 – КС212Ж;
• VD2 – КД105;
• VS1 – КУ208Г.

Принцип работы терморегулятора

Итак, рассмотрим как работает схема терморегулятора для инкубатора своими руками: основой данного устройства является операционный усилитель DA1, работающий в режиме компаратора напряжений. На один вход подается изменяющееся напряжение с терморезистора R2, а на второй, задаваемое переменным резистором R5 и подстроечным R4. Для точной и грубой регулировки. В зависимости от области применения, подстроечный резистор можно и исключить.

При равенстве входных напряжений транзистор VT1, управляемый выходом компаратор – закрыт, на управляющем электроде VS1 ноль, а значит закрыт и симистор. При изменении температуры меняется сопротивление R2, а на разницу напряжений на входах компаратор отреагирует подачей открывающего сигнала на VT1. Появившееся на R8 напряжение откроет тиристор, пустив через нагрузку ток. Когда напряжения на входах операционного усилителя выравняются, он отключит нагрузку.
Питание управляющего каскада осуществляется через выпрямительный диод VD2 и гасящее сопротивление R10. При его сверхмалом потреблении тока – это вполне допустимо, как и использование для стабилизации питающего напряжения всего одного стабилитрона VD1. К тому же, управляющие цепи запитываются через нагрузку, на которой тоже происходит падение напряжения, особенно в нагретом состоянии.

Замены деталей

Обратите внимание на мощность резистора R10 — 2Вт, так же этот резистор должен выдерживать мгновенное напряжение 400В, если такой резистор не удается найти, его можно заменить несколькими последовательно включенными резисторами на меньшую мощность и напряжение.
В качестве стабилитрона VD1 можно установить BZX30C12 или любой другой стабилитрон на 12В близкий по параметрам.

Вместо VD2 можно поставить диод с обратным напряжением не менее 400В и током не менее 0,3А: например из серии
На место DA1 можно установить практически любой операционный усилитель, главное чтобы он работал в диапазоне питающих напряжений 10..15В.

А вот однопереходный транзистор КТ117 (VT1) не такой общераспространенный компонент электронных схем (зарубежные однопереходные транзисторы: 2N6027, 2N6028), зато его можно заменить схемой из двух биполярных транзисторов разной структуры и одного резистора 47 кОм. В схеме используются распространенные КТ315 и КТ361, но вполне могут использоваться и другие маломощные комплиментарные биполярные транзисторы.

Области применения терморегулятора

В основном, данное устройство применялось для термостабилизации птичьих инкубаторов. Где в роли тэнов выступали маломощные электрические лампочки по 60 Вт, соединенные параллельно по 4, 6 и 8 штук, в зависимости от размеров инкубатора и количества инкубируемых яиц.

Как монтировать обогреватель для инкубатора

• лампы должны быть равномерно расположены над поверхностью яиц, на расстоянии 25-30 см от их поверхности;
• терморезистор должен находиться как можно ближе к поверхности яиц, но не касаться их;
• использовать вместо лампочек можно и другие нагреватели, но с малой теплоемкостью, к примеру, вольфрамовую проволоку, натянутую на керамическую рамку в форме тетраэдра.

Обогреватель для аквариума

Реже, такой терморегулятор применялся для поддержания заданной температуры в аквариумах с тропическими рыбками. Такая необходимость возникала из-за того, что большинство, выпускаемых для этих целей термообогревателей, имеет механический терморегулятор объединенный с тэном в одном корпусе. А следовательно, они поддерживают в заданных пределах свою, а не окружающую температуру. Это хорошо работает только в помещениях со стабильной, в пределах одного-двух градусов, своей температурой воздуха.

Особенности монтажа

• из-за инертности воды, датчик и обогреватель должны быть разнесены, но в пределах прямой видимости (без перекрытия растениями и элементами декора) друг от друга;
• из-за электропроводимости воды, датчик должен быть изолирован, либо средствами с хорошей теплопроводностью, либо тонким слоем обычного герметика;
• допускается использование как обычных аквариумных обогревателей, так и регулируемых, с выставленной на максимум температурой.

Можно найти и другие сферы применения данному, несложному в изготовлении устройству. К примеру для рассадных парничков, сушильных шкафов, различных термованночек. На что вашей фантазии хватит. Только, если нагрузка допускает возможность короткого замыкания, необходимо добавить плавкий предохранитель на 1 А.

P.S.
Как говорилось выше данный простой терморегулятор применялся в инкубаторах раньше, сейчас на его смену пришли терморегуляторы с микроконтроллерным управлением, способные в автоматическом режиме понижать температуру в течении цикла инкубации. Да и сами инкубаторы обзавелись функцией регулирования влажности и переворачивания яиц.

Терморегуляторы широко используются в современных бытовых приборах, автомобилях, системах отопления и кондиционирования, на производстве, в холодильном оборудовании и при работе печей. Принцип действия любого терморегулятора основан на включении или выключении различных приборов после достижения определенных значений температуры.

Современные цифровые терморегуляторы управляются при помощи кнопок: сенсорных или обычных. Многие модели также оснащены цифровой панелью, на которой отображается заданная температура. Группа программируемых терморегуляторов является самой дорогостоящей. С помощью прибора можно предусмотреть изменение температуры по часам или задать необходимый режим на неделю вперед. Управлять прибором можно дистанционно: через смартфон или компьютер.

Для сложного технологического процесса, например, сталеплавильной печи, сделать терморегулятор своими руками – задача довольно непростая, которая требует серьезных знаний. Но собрать небольшое устройство для кулера или инкубатора под силу любому домашнему мастеру.

Для того, чтобы понять, как работает регулятор температуры, рассмотрим простое устройство, которое используется для открывания и закрывания заслонки шахтового котла и срабатывает при нагреве воздуха.

Для работы устройства были использованы 2 алюминиевые трубы, 2 рычага, пружина для возврата, цепочка, которая идет к котлу, и регулировочный узел в виде кран-буксы. Все комплектующие были смонтированы на котел.

Как известно, коэффициент линейного теплового расширения алюминия составляет 22х10-6 0С. При нагревании алюминиевой трубы длиной полтора метра, шириной 0,02 м и толщиной 0,01 м до 130 градусов Цельсия происходит удлинение на 4,29 мм. При нагреве трубы расширяются, за счет этого происходит смещение рычагов, и заслонка закрывается. При остывании трубы уменьшаются в длине, а рычаги открывают заслонку. Основной проблемой при использовании данной схемы является то, что точно определить порог срабатывания терморегулятора очень сложно. Сегодня предпочтение отдается устройствам на основе электронных элементов.

Схема работы простого терморегулятора

Обычно для поддержания заданной температуры используются схемы на основе реле. Основными элементами, входящими в данное оборудование, являются:

• температурный датчик;
• пороговая схема;
• исполнительное или индикаторное устройство.

В качестве датчика можно использовать полупроводниковые элементы, термисторы, термометры сопротивления, термопары и биметаллические термореле.

Схема терморегулятор реагирует на превышения параметра над заданным уровнем и включает исполнительное устройство. Самым простым вариантом такого прибора является элемент на биполярных транзисторах. Термореле выполнено на основе триггера Шмидта. В роли датчика температуры выступает терморезистор – элемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от повышения или понижения градусов.

R1 – это потенциометр, который устанавливает начальное смещение на терморезисторе R2 и потенциометре R3. За счет регулировки происходит срабатывание исполнительного устройства и коммутации реле K1, когда сопротивление терморезистора изменяется. При этом рабочее напряжение реле должно соответствовать рабочему питанию оборудования. Чтобы защитить выходной транзистор от импульсов напряжения, параллельно подсоединен полупроводниковый диод. Величина нагрузки подключаемого элемента зависит от максимального тока электромагнитного реле.

Внимание! В интернете можно увидеть картинки с чертежами термостата для разного оборудования. Но довольно часто изображение и описание не соответствуют друг другу. Иногда на рисунках могут быть представлены просто другие устройства. Поэтому изготовление можно начинать только после тщательного изучения всей информации.

Перед началом работ следует определиться с мощностью будущего терморегулятора и температурным диапазоном, в котором предстоит ему работать. Для холодильника потребуются одни элементы, а для отопления –другие.

Терморегулятор на трех элементах

Одним из элементарных устройств, на примере которого можно собрать и понять принцип работы, является простой терморегулятор своими руками, предназначенный для вентилятора в ПК. Все работы производятся на макетной плате. Если же существуют проблемы с пальником, то можно взять беспаечную плату.

Схема терморегулятор в этом случае состоит всего лишь из трех элементов:

• силового транзистора MOSFET (N канальный), можно использовать IRFZ24N MOSFET 12 В и 10 А или IFR510 Power MOSFET;
• потенциометра 10 кОм;
• NTC термистора в 10 кОм, который будет выполнять роль сенсора температуры.

Термодатчик реагирует на повышение градусов, за счет чего срабатывает вся схема, и вентилятор включается.

Теперь переходим к настройке. Для этого включаем компьютер и регулируем потенциометр, задавая значение для выключенного вентилятора. В тот момент, когда температура приближается к критической, максимально уменьшаем сопротивление до того, как лопасти будут вращаться очень медленно. Лучше сделать настройку несколько раз, чтобы убедиться в эффективности работы оборудования.

Современная электронная промышленность предлагает элементы и микросхемы, значительно отличающиеся по виду и техническим характеристикам. У каждого сопротивления или реле есть несколько аналогов. Необязательно использовать только те элементы, которые указаны в схеме, можно брать и другие, совпадающие по параметрам с образцами.

Терморегуляторы для котлов отопления

При регулировке отопительных систем важно точно откалибровать прибор. Для этого потребуется измеритель напряжения и тока. Для создания работающей системы можно воспользоваться следующей схемой.

С помощью этой схемы можно создать наружное оборудование для контроля за твердотопливным котлом. Роль стабилитрона здесь выполняет микросхема К561ЛА7. Работа устройства основана на способности терморезистора уменьшать сопротивление при нагреве. Резистор подключается в сеть делителя напряжения электричества. Необходимую температуру можно задать с помощью переменного резистора R2. Напряжение поступает на инвертор 2И-НЕ. Полученный ток подается на конденсатор С1. К 2И-НЕ, который контролирует работу одного триггера, подключен конденсатор. Последний соединен со вторым триггером.

Контроль температуры идет по следующей схеме:

• при понижении градусов напряжение в реле растет;
• при достижении определенного значения вентилятор, который соединен с реле, выключается.

Напайку лучше производить на слепыше. В качестве элемента питания можно взять любое устройство, работающее в пределах 3-15 В.

Осторожно! Установка самодельных приборов любого назначения на системы отопления может привести к выходу из строя оборудования. Более того, использование подобных устройств может быть запрещено на уровне служб, осуществляющих подвод коммуникаций в вашем доме.

Цифровой терморегулятор

Для того чтобы создать полноценно функционирующий терморегулятор с точной калибровкой, без цифровых элементов не обойтись. Рассмотрим прибор для контроля температур в небольшом хранилище для овощей.

Основным элементом здесь является микроконтроллер PIC16F628A. Эта микросхема обеспечивает управление разными электронными устройствами. В микроконтроллере PIC16F628A собраны 2 аналоговых компаратора, внутренний генератор, 3 таймера, модули сравнения ССР и обмена передачи данных USART.

При работе терморегулятора значение существующей и заданной температуры подается на MT30361 – трехразрядный индикатор с общим катодом. Для того чтобы задать необходимую температуру, используются кнопки: SB1 – для уменьшения и SB2 – для увеличения. Если проводить настойку с одновременным нажатием кнопки SB3, то можно установить значения гистерезиса. Минимальным значением гистерезиса для этой схемы является 1 градус. Подробный чертеж можно увидеть на плане.

Используется во многих технологических процессах, в том числе и для бытовых отопительных систем. Фактором определяющим действие терморегулятора, является наружная температура, значение которой анализируется и при достижении установленного предела, расход сокращается либо увеличивается.

Терморегуляторы бывают различного исполнения и сегодня в продаже достаточно много промышленных версий, работающих по различному принципу и предназначенных для использования в разных областях. Также доступны и простейшие электронные схемы, собрать которые может любой, при наличии соответствующих познаний в электронике.

Описание

Терморегулятор представляет собой устройство, устанавливаемое в системах энергоснабжения и позволяющее оптимизировать затраты энергии на обогрев. Основные элементы терморегулятора:

1. Температурные датчики – контролируют уровень температуры, формируя электрические импульсы соответствующей величины.
2. Аналитический блок – обрабатывает электрические сигналы поступающие от датчиков и производит конвертацию значения температуры в величину, характеризующую положение исполнительного органа.
3. Исполнительный орган – регулирует подачу, на величину указанную аналитическим блоком.

Современный терморегулятор – это микросхема на основе диодов, триодов или стабилитрона, могущих преобразовывать энергию тепла в электрическую. Как в промышленном, так и самодельном варианте, это единый блок, к которому подключается термопара, выносная или располагаемая здесь же. Терморегулятор включается последовательно в электрическую цепь питания исполняющего органа, таким образом, уменьшая или увеличивая значение питающего напряжения.

Принцип работы

Датчик температуры подает электрические импульсы, величина тока которых зависит от уровня температуры. Заложенное соотношение этих величин позволяет устройству очень точно определить температурный порог и принять решение, например, на сколько градусов должна быть открыта заслонка подачи воздуха в твердотопливный котел, либо открыта задвижка подачи горячей воды. Суть работы терморегулятора заключается в преобразовании одной величины в другую и соотнесении результата с уровнем силы тока.

Простые самодельные регуляторы, как правило, имеют механическое управление в виде резистора, передвигая который, пользователь устанавливает необходимый температурный порог срабатывания, то есть, указывая, при какой наружной температуре необходимо будет увеличить подачу. Имеющие более расширенный функционал, промышленные приборы, могут программироваться на более широкие пределы, при помощи контроллера, в зависимости от различных диапазонов температуры. У них отсутствуют механические элементы управления, что способствует долгой работе.

Как сделать своими руками

Сделанные собственноручно регуляторы получили широкое применение в бытовых условиях, тем более, что необходимые электронные детали и схемы всегда можно найти. Подогрев воды в аквариуме, включение вентилирования помещения при повышении температуры и многие другие несложные технологические операции вполне можно переложить на такую автоматику.

Схемы авторегуляторов

В настоящее время, у любителей самодельной электроники, популярностью пользуются две схемы автоматического управления:

1. На основе регулируемого стабилитрона типа TL431 – принцип работы состоит в фиксации превышения порога напряжения в 2,5 вольт. Когда на управляющем электроде он будет пробит, стабилитрон приходит в открытое положение и через него проходит нагрузочный ток. В том случае, когда напряжение не пробивает порог в 2,5 вольт, схема приходит в закрытое положение и отключает нагрузку. Достоинство схемы в предельной простоте и высокой надежности, так как стабилитрон оснащается только одним входом, для подачи регулируемого напряжения.
2. Тиристорная микросхема типа К561ЛА7, либо ее современный зарубежный аналог CD4011B – основным элементом является тиристор Т122 или КУ202, выполняющий роль мощного коммутирующего звена. Потребляемый схемой ток в нормальном режиме не превышает 5 мА, при температуре резистора от 60 до 70 градусов. Транзистор приходит в открытое положение при поступлении импульсов, что в свою очередь является сигналом для открытия тиристора. При отсутствии радиатора, последний приобретает пропускную способность до 200 Вт. Для увеличения этого порога, понадобится установка более мощного тиристора, либо оснащение уже имеющегося радиатором, что позволит довести коммутируемую способность до 1 кВт.

Необходимые материалы и инструменты

Сборка самостоятельно не займет много времени, однако обязательно потребуются некоторые знания в области электроники и электротехники, а также опыт работы с паяльником. Для работы необходимо следующее:

• Паяльник импульсный или обычный с тонким нагревательным элементом.
• Печатная плата.
• Припой и флюс.
• Кислота для вытравливания дорожек.
• Электронные детали согласно выбранной схемы.

Схема терморегулятора

Пошаговое руководство

1. Электронные элементы необходимо разместить на плате с таким расчетом, чтобы их легко было монтировать, не задевая паяльником соседние, возле деталей активно выделяющих тепло, расстояние делают несколько большим.
2. Дорожки между элементами протравливаются согласно рисунку, если такого нет, то предварительно выполняется эскиз на бумаге.
3. Обязательно проверяется работоспособность каждого элемента и только после этого выполняется посадка на плату с последующим припаиванием к дорожкам.
4. Необходимо проверять полярность диодов, триодов и других деталей в соответствии со схемой.
5. Для пайки радиодеталей не рекомендуется использовать кислоту, поскольку она может закоротить близкорасположенные соседние дорожки, для изоляции, в пространство между ними добавляется канифоль.
6. После сборки, выполняется регулировка устройства, путем подбора оптимального резистора для максимально точного порога открывания и закрывания тиристора.

Область применения самодельных терморегуляторов

В быту, применение терморегулятора встречается чаще всего у дачников, эксплуатирующих самодельные инкубаторы и как показывает практика, они не менее эффективны, чем заводские модели. По сути, использовать такое устройство можно везде, где необходимо произвести какие-то действия зависящие от показаний температуры. Аналогично можно оснастить автоматикой систему опрыскивания газона или полива, выдвижения светозащитных конструкций или просто звуковую, либо световую сигнализацию, предупреждающую о чем-либо.

Ремонт своими руками

Собранные собственноручно, эти приборы служат достаточно долго, однако существует несколько стандартных ситуаций, когда может потребоваться ремонт:

• Выход из строя регулировочного резистора – случается наиболее часто, поскольку изнашиваются медные дорожки, внутри элемента, по которым скользит электрод, решается заменой детали.
• Перегрев тиристора или триода – неправильно была подобрана мощность или прибор находится в плохо вентилируемой зоне помещения. Чтобы в дальнейшем избежать подобного, тиристоры оборудуются радиаторами, либо же следует переместить терморегулятор в зону с нейтральным микроклиматом, что особенно актуально для влажных помещений.
• Некорректная регулировка температуры – возможно повреждение терморезистора, коррозия или грязь на измерительных электродах.

Преимущества и недостатки

Несомненно, использование автоматического регулирования, уже само по себе является преимуществом, так как потребитель энергии получает такие возможности:

• Экономия энергоресурсов.
• Постоянная комфортная температура в помещении.
• Не требуется участие человека.

Автоматическое управление нашло особенно большое применение в системах отопления многоквартирных домов. Оборудуемые терморегуляторами вводные задвижки автоматически управляют подачей теплоносителя, благодаря чему жители получают значительно меньшие счета.

Недостатком такого прибора можно считать его стоимость, что впрочем, не относится к тем, что изготовлены своими руками. Дорогостоящими являются только устройства промышленного исполнения, предназначенные для регулирования подачи жидких и газообразных сред, так как исполнительный механизм включает в себя специальный двигатель и другую запорную арматуру.

Хотя сам прибор достаточно нетребователен к условиям эксплуатации, точность реагирования зависит от качества первичного сигнала и особенно это касается автоматики работающей в условиях повышенной влажности или контактирующей с агрессивными средами. Термодатчики в таких случаях, не должны контактировать с теплоносителем напрямую.

Выводы закладываются в гильзу из латуни, и герметично запаиваются эпоксидным клеем. Оставить на поверхности можно торец терморезистора, что будет способствовать большей чувствительности.

В быту и подсобном хозяйстве часто требуется поддерживать температурный режим какого-либо помещения. Ранее для этого требовалась достаточно огромная схема, выполненная на аналоговых элементах, одну такую мы рассмотрим для общего развития. Сегодня все намного проще, если возникает необходимо поддерживать температуру в диапазоне от -55 до +125°C, то с поставленной целью может отлично справиться программируемый термометр и термостат DS1821.

Схема терморегулятора на специализированном температурном датчике. Этот термодатчик DS1821 можно дешево купить в АЛИ Экспресс (для заказа кликните на рисунок чуть выше)

Порог температуры включения и отключения термостата задается значениями TH и TL в памяти датчика, которые требуется запрограммировать в DS1821. В случае превышения температуры выше значения записанного в ячейку TH на выходе датчика появится уровень логической единицы. Для защиты от возможных помех, схема управления нагрузкой реализована так, что первый транзистор запирается в ту полуволну сетевого напряжения, когда оно равно нулю, подавая тем самым напряжение смещения на затвор второго полевого транзистора, который включает оптосимистор, а тот уже открывает смистор VS1 управляющий нагрузкой. В качестве нагрузки может быть любое устройство, например электродвигатель или обогреватель. Надежность запирания первого транзистора нужно настроить путем подбора нужного номинала резистора R5.

Датчик температуры DS1820 способен фиксировать температуру от -55 до 125 градусов и работать в режиме термостата.

Схема терморегулятора на датчике DS1820

Если температуры превысит верхний порог TH, то на выходе DS1820 будет логическая единица, нагрузка отключится сети. Если температура опустится ниже нижнего запрограммированного уровня TL то на выходе температурного датчика появится логический ноль и нагрузка будет включена. Если остались непонятные моменты, самодельная конструкция была позаимствована из №2 за 2006 год.

Сигнал с датчика проходит на прямой вывод компаратора на операционном усилителе CA3130. На инвертирующий вход этого же ОУ, поступает опорное напряжение с делителя. Переменным сопротивлением R4 задают требуемый температурный режим.

Схема терморегулятора на датчике LM35

Если на прямом входе потенциал ниже установленного на выводе 2, то на выходе компаратора будем иметь уровень, около 0,65 вольта, а если наоборот, то на выходе компаратора получим высокий уровень около 2,2 вольта. Сигнал с выхода ОУ через транзисторы управляет работой электромагнитного реле. При высоком уровне оно включается, а при низком выключается, коммутируя своими контактами нагрузку.

TL431 — это программируемый стабилитрон. Используется в роли источника опорного напряжения и источника питания для схем с малым потреблением. Требуемый уровень напряжения, на управляющем выводе микросборки TL431, задается с помощью делителя на резисторах Rl, R2 и терморезисторе с отрицательным ТКС R3.

Если на управляющем выводе TL431 напряжение выше 2,5В, микросхема пропускает ток и включает электромагнитное реле. Реле коммутирует управляющий вывод симистора и подключает нагрузку. С увеличением температуры, сопротивление термистора и потенциал на управляющем контакте TL431 снижается ниже 2,5В, реле отпускает свои фронтовые контакты и отключает обогреватель.

С помощью сопротивления R1 регулируем уровень нужной температуры, для включения обогревателя. Данная схема способна управлять нагревательным элементом до 1500 Вт. Реле подойдет РЭС55А с рабочим напряжением 10…12 В или его аналог.

Конструкция аналогового терморегулятора используется для поддержания заданной температуры внутри инкубатора, или в ящике на балконе для хранения овощей зимой. Питание организовано от автомобильного аккумулятора на 12 вольт.

Конструкция состоит из реле в случае падения температуры и отключает при повышении заложенного порога.

Температура, срабатывания реле термостата задается уровнем напряжения на контактах 5 и 6 микросхемы К561ЛЕ5, а температура отключения реле — потенциалом на выводах 1 и 21. Разницу температур контролируется падением напряжения на резисторе R3. В роли температурного датчика R4 используется терморезистор с отрицательным ТКС, т.е .

Конструкция небольшая и состоит всего из двух блоков- измерительного на базе компаратора на ОУ 554СА3 и коммутатора нагрузки до 1000 Вт построенного на регуляторе мощности КР1182ПМ1.

На третий прямой вход ОУ поступает постоянное напряжение с делителя напряжения состоящего из сопротивлений R3 и R4. На четвертый инверсный вход подается напряжение с другого делителя на сопротивлении R1 и терморезистор ММТ-4 R2.

Датчиком температуры является терморезистор находящейся в стеклянной колбе с песком, которую располагают в аквариуме. Главным узлом конструкции является м/с К554САЗ — компаратор напряжения.

От делителя напряжений в состав которого входит и терморезистор, управляющее напряжение идет на прямой вход компаратора. Другой вход компаратора используется для регулировки требуемой температуры. Из сопротивлений R3, R4, R5 выполнен делитель напряжения, который образуют чувствительный к изменениям температуры мост. При изменяется температуры воды в аквариуме, сопротивление терморезистора тоже меняется. Это создает дисбаланс напряжений на входах компаратора.

В зависимости от разности напряжений на входах будет изменяться выходное состояние компаратора. Нагреватель сделан так, что при снижении температуры воды терморегулятор аквариума автоматически запускался, а при повышении, наоборот выключался. Компаратор имеет два выхода, коллекторный и эмиттерный. Для управления полевым транзистором требуется положительное напряжение, поэтому, именно коллекторный выход компаратора подключен к плюсовой линии схемы. Управляющий сигнал получается с эмиттерного вывода. Сопротивления R6 и R7 являются выходной нагрузки компаратора.

Для включения и выключения нагревательного элемента в терморегуляторе использован полевой транзистор IRF840. Для разряда затвора транзистора присутствует диод VD1.

В схеме терморегулятора использован бестрансформаторный блок питания. Лишнее переменное напряжение уменьшается за счет реактивного сопротивления емкости С4.

Основа первой конструкции терморегулятора — микроконтроллер PIC16F84A с датчик температуры DS1621 обладающим интерфейс l2C. В момент включения питания, микроконтроллер сначала инициализирует внутренние регистры температурного датчика, а затем проводит его настройку. Терморегулятор на микроконтроллере во втором случае выполнен уже на PIC16F628 с датчиком DS1820 и управляет подключенной нагрузкой с помощью контактов реле.

Датчик температуры своими руками

Зависимость падения напряжения на p-n переходе полупроводников от температуры, как нельзя лучше подходит для создания нашего самодельного датчика.

Для обеспечения полноценного развития растений в различных теплицах (особенно с круглогодичным циклом выращивания) требуется автоматизированная поддержка температурного режима на определенном уровне. Формирование и регулировка внешней среды вокруг растений в теплице осуществляется одновременно несколькими системами — вентиляционной, отопительной, увлажняющей воздух и почву, испарительным охлаждением и пр. Как сделать терморегулятор в теплице для всех этих систем мы расскажем в этой статье.

Контроль этих систем с последующей корректировкой производится с помощью регулятора температуры воздуха, являющегося важнейшей деталью для получения полноценного урожая, т. к. даже минимальные изменения данных могут негативно сказаться на развитии посадок, не исключая их гибель.

Скрупулезное следование температурному режиму — гарантия достойных урожаев

Индивидуальная настройка терморегулятора позволяет контролировать уровень температуры на протяжение всех суток, стабилизируя защитную функцию котла от перегрева.

Для большинства насаждений наиболее комфортная t равна 16 — 25 °C, любые даже незначительные отклонения тормозят развитие растений, могут привести к развитию заболеваний и увяданию посадок. Контроль необходим не только для температуры воздуха теплицы, но и для t грунта. Эти два показателя являются главенствующими при создании условий для развития растений. От них зависит правильность усвоения полезных веществ, находящихся в почве, и они непосредственно воздействуют на рост и полноценное развитие растений.

Для грунта следует придерживаться диапазона t 13 — 25 °C, точные ее показатели определяются в зависимости от разновидности культуры.

Учтите! Перепады значений температуры грунта зачастую более пагубны для посадок, чем снижение температуры воздуха.

Основы функционирования терморегулирующих устройств

Принцип работы конструкций подобного типа незамысловат: контролирующее устройство получает сигнал, после чего разные модели установки могут реагировать подобным образом:

• увеличивать либо уменьшать мощность отопительной системы;
• включать либо выключать вентиляцию помещения;
• открывать либо прикрывать створки естественной вентиляции;
• подсоединять либо полностью отключать подогрев поливной воды и почвы на грядках.

Появление импульсов сигнала осуществляется при помощи реле термостата, который, в свою очередь, получает данные с датчиков, размещенных в теплице. Как датчики, наиболее чаще применяются такие устройства:

• В качестве температурного датчика очень часто применяется термистор. В самодельных установках как термочувствительный элемент зачастую применяется p-n переход полупроводникового транзистора либо диода.
• Как датчик освещенности используется фоторезистор, а в самодельных конструкциях может использоваться опять p-n переход полупроводникового транзистора либо диода, у которого обратное сопротивление напрямую зависит от освещенности. Чтобы получить доступ света к системе, у транзистора отрезается колпачок из металлического корпуса, а у диода удаляется краска со стекла.

• Параметры влажности регулируются промышленными датчиками, показатели которых зависят от влагопроницаемости среды, находящейся между обкладками конденсатора. Также могут учитываться изменения сопротивления при взаимодействии с увлажненным воздухом оксида алюминия. При корректировке влажности воздуха учитывается и результат перемены длины синтетического волокна либо человеческого волоса и пр. Для самодельных приспособлений подобным датчиком является отрезок фольгированного стеклотекстолита с вырезанными канавками.

К сведению! Для небольших теплиц личного пользования с точки зрения экономичности, абсолютно невыгодно приобретать дорогостоящую систему промышленного образца. В таких ситуациях успешно внедряются терморегуляторы для теплиц, созданные своими руками.

Принципы устройства терморегулятора для теплицы своими руками

Самостоятельная постройка регулятора температуры вполне реальная задача. Но для этого потребуются элементарные инженерные знания и технические навыки.

Основное функционирование системы осуществляется за счет внедрения в конструкцию — 8 битового микроконтроллера марки PIC16F84A.

Как температурный датчик, встраивается цифровой градусник интегральной разновидности DS18B20, имеющий рабочий функционал в диапазоне t -55 — +125°C. Также возможно использование цифрового температурного датчика TCN75-5,0, который по параметрам, компактным размерам и относительной легкости конструкции вполне соответствует для применения в различных автоматических устройствах.

Подобные цифровые датчики по сути имеют незначительные погрешности в измерениях, поэтому параллельное применение нескольких видов датчиков позволяет фактически без погрешностей наблюдать температуру обогрева.

Возможность управлять степенью нагрузки осуществляется при помощи малогабаритного типа реле К1, которое соответствует напряжению срабатывания равному 12 В. Через контакты к реле подсоединяется нагрузка и это позволяет ему производить ее коммутацию. Индикация производится с использованием любых четырехразрядных светодиодов.

Степень температурной реакции задается: SB1-SB2 (микропереключателями). Память микроконтроллера энергетически автономна и хранит заданные параметры. Применяя рабочий режим на индикаторной жидкокристаллической панели устройства можно видеть действующие показатели замеряемой температуры.

На заметку! Подобные электронные терморегуляторы становятся все более популярными, т. к. они обладают способностью чувствовать температуру в любой точке внутри теплицы, а датчик мониторинга может быть помещен между растениями, в почвенный субстрат, либо подвешенным возле крыши. Такой обширный диапазон размещения позволяет терморегулятору иметь точные данные о состоянии внутренней среды теплицы.

Как сделать своими руками терморегулятор для теплицы

Упрощенные терморегуляторы для личных теплиц умельцы изготавливают своими руками. До выбора схемы автоматизации теплицы, нужно сначала установить данные объектов управления.

На фото указана схема терморегулятора с двумя транзисторами типа VT1 и VT2. Как выходное устройство задействовано реле РЭС-10. Датчик температуры — терморезистор ММТ-4.

Одной из моделей терморегулятора, изготовленного своими руками, может послужить, например, вот такая конструкция. В ней в качестве датчика температуры можно использовать стрелочный термометр, подвергшийся переделке:

• Конструкция термометра полностью разбирается.
• В шкале регулирования, сверлится отверстие 2,5 мм.
• Напротив устанавливают фототранзистор в специально сконструированный уголок из тоненькой жести либо листового алюминия, в котором предварительно высверливают отверстия 0 2,8 мм. На фототранзистор наносят по кромке клей и помещают в гнездо.
• Уголок с фототранзистором крепят к шкале клеем «Момент».
• Ниже отверстия крепится упор.
• С другой стороны термометра устанавливают небольшую 9 вольтовую лампочку. Между шкалой и лампочкой размещают линзу — для четкой реакции устройства на показатели.
• Тоненькие провода фототранзистора прокладывают через центральное отверстие шкалы.
• Для проводов лампочки сверлится отверстие в пластмассовом корпусе. Жгут продевается в хлорвиниловую трубочку и фиксируется зажимом.

Кроме датчика, терморегулятор должен включать фотореле и стабилизатор напряжения.

Стабилизатор собирается по обычной схеме. Фотореле тоже не сложно сделать. Фотоэлементом служит транзистор ГТ109.

Лучше всего подойдет механизм, основанный на переделанном заводском реле. Работа осуществляется по принципу электромагнита, где якорь втягивается в катушку. Переключатель (2А, 220 В) регулирует электромагнитный пускатель для подачи питания на устройства нагрева.

Фотореле и блоки питания размещаются в общем корпусе. К нему прикрепляется термометр. С лицевой стороны крепится тумблер и лампочка, оповещающая о включении элементов нагрева.

Схема вентилирования

Если теплица проветривается с помощью электровентилятора, можно применять двухпозиционные терморегуляторы. Для создания нужного режима функционирования вентилятора, подсоединяют промежуточное реле.

Если в теплицу встроены форточки, нужно обеспечить их электроприводом (электромагниты либо электродвигательные механизмы).

Но легче решить вопрос вентиляции теплиц при использовани терморегуляторов прямого действия. В них исполнительный механизм и терморегулятор находятся в одном устройстве. Однако у регуляторов подобного вида разброс показателей температуры может составлять до 5 °С. Для достижения более точной регулировки лучше избрать электронным регуляторам.

Регулирование влажности

Идеальное решение — использование датчиков влажности грунта и регулировка полива по указанной влажности. В основу одного из принципов измерения влажности положен учет изменений объема почвы при увлажнении. Также часто подключают электронный регулятор. Как датчик влажности, вмонтируется деполяризатор со стержнями батарейки 3336Л. При относительной влажности показатели сопротивления равняются где-то 1500 Ом. Переменный резистор R1 помогает срабатывать регулятору на определенном уровне, резистор R2 помогает устанавливать начальную влажность.

Регулирование полива

Очень заманчиво контролировать систему полива электроникой, но необходимо помнить, что более надежными оказываются простые устройства. Упрощенное обустройство полива делается своими руками без использования электронных схем. Это позволяет применять его при перерывах в электроснабжении.

При электронном регулировании подачи воды, используют электромагнитный вентиль с электроприводом. Электромагнитный клапан можно сделать самостоятельно. Одну из конструкций можно увидеть на фото.

1 – электромагнит; 2 – емкость; 3 – груз; 4 – клапан

Главный недостаток системы терморегуляции — полная подчиненность источнику электроснабжения. Отключение электроэнергии может вызвать гибель растений. Во избежание подобных недоразумений, применяются запасные источники питания: генератор, солнечная либо аккумуляторная батарея и пр.

Также следует помнить, что все термостаты со временем теряют точность показаний, поскольку они становятся старше. Поэтому нужно проверять их точность каждый год. Во время проверки функционирования термостата необходимо почистить датчики терморегулятора, тщательно вытереть все выводы и соединения.

пошаговая инструкция изготовления самодельного устройства. Регуляторы температуры позволяют

Работу газового или электрического котла можно оптимизировать, если задействовать внешнее управление агрегатом. Для этой цели предназначены выносные терморегуляторы, имеющиеся в продаже. Понять, что это за приборы и разобраться в их разновидностях поможет данная статья. Также в ней будет рассмотрен вопрос, как собрать термореле своими руками.

Назначение терморегуляторов

Любой электрический или газовый котел оборудован комплектом автоматики, отслеживающей нагрев теплоносителя на выходе из агрегата и отключающей основную горелку при достижении заданной температуры. Снабжены подобными средствами и твердотопливные котлы. Они позволяют поддерживать температуру воды в определенных пределах, но не более того.

При этом климатические условия в помещениях или на улице не учитываются. Это не слишком удобно, домовладельцу приходится постоянно подбирать подходящий режим работы котла самостоятельно. Погода может изменяться в течении дня, тогда в комнатах становится жарко либо прохладно. Было бы гораздо удобнее, если автоматика котла ориентировалась на температуру воздуха в помещениях.

Чтобы управлять работой котлав зависимости от фактической температуры, используются различные термореле для отопления. Будучи подключенным к электронике котла, такое реле отключает и запускает нагрев, поддерживая необходимую температуру воздуха, а не теплоносителя.

Виды термореле

Обычный терморегулятор представляют собой небольшой электронный блок, устанавливаемый на стене в подходящем месте и присоединенный к источнику тепла проводами. На передней панели есть только регулятор температуры, это самая дешевая разновидность прибора.

Кроме нее, существуют и другие виды термореле:

• программируемые: ммеют жидкокристаллический дисплей, подключаются с помощью проводов либо используют беспроводную связь с котлом. Программа позволяет задать изменение температуры в определенные часы суток и по дням в течение недели;
• такой же прибор, только снабженный модулем GSM;
• автономный регулятор с питанием от собственной батареи;
• беспроводное термореле с выносным датчиком для управления процессом нагрева в зависимости от температуры окружающей среды.

Примечание. Модель, где датчик расположен снаружи здания, обеспечивает погодозависимое регулирование работой котельной установки. Способ считается наиболее эффективным, так как источник тепла реагирует на изменение погодных условий еще до того, как они повлияют на температуру внутри здания.

Многофункциональные термореле, которые можно программировать, существенно экономят энергоносители. В те часы суток, когда дома никого нет, поддерживать высокую температуру в комнатах нет смысла. Зная рабочее расписание своей семьи, домовладелец всегда может запрограммировать реле температуры так, чтобы в определенные часы температура воздуха снижалась, а за час до прихода людей включался нагрев.

Бытовые терморегуляторы, укомплектованные GSM – модулем, способны обеспечить дистанционное управление котельной установкой посредством сотовой связи. Бюджетный вариант – отправка уведомлений и команд в виде SMS – сообщений с мобильного телефона. Продвинутые версии приборов имеют собственные приложения, устанавливаемые на смартфон.

Как собрать термореле самостоятельно?

Приборы для регулирования отопления, имеющиеся в продаже, достаточно надежны и нареканий не вызывают. Но при этом они стоят денег, а это не устраивает тех домовладельцев, кто хоть немного разбирается в электротехнике или электронике. Ведь понимая, как должно функционировать такое термореле, можно собрать и подключить его к теплогенератору своими руками.

Конечно, сделать сложный программируемый прибор под силу далеко не каждому. Кроме того, для сборки подобной модели необходимо закупить комплектующие, тот же микроконтроллер, цифровой дисплей и прочие детали. Если вы в этом деле человек новый и разбираетесь в вопросе поверхностно, то стоит начать с какой-нибудь простой схемы, собрать и запустить ее в работу. Достигнув положительного результата, можно замахнуться на что-то более серьезное.

Для начала надо иметь представление, из каких элементов должно состоять термореле с регулировкой температуры. Ответ на вопрос дает принципиальная схема, представленная выше и отражающая алгоритм действия прибора. Согласно схеме, любой терморегулятор должен иметь элемент, измеряющий температуру и отправляющий электрический импульс в блок обработки. Задача последнего – усилить либо преобразовать этот сигнал таким образом, чтобы он послужил командой исполнительному элементу – реле. Дальше мы представим 2 простые схемы и поясним их работу в соответствии с этим алгоритмом, не прибегая к специфическим терминам.

Схема со стабилитроном

Стабилитрон – это тот же полупроводниковый диод, пропускающий ток лишь в одну сторону. Отличие от диода заключается в том, что у стабилитрона имеется управляющий контакт. Пока к нему подводится установленное напряжение, элемент открыт и ток идет по цепи. Когда его величина становится ниже предельной, цепь разрывается. Первый вариант – это схема термореле, где стабилитрон играет роль логического управляющего блока:

Как видите, схема разделена на две части. С левой стороны изображена часть, предшествующая управляющим контактам реле (обозначение К1). Здесь измерительным блоком является термический резистор (R4), его сопротивление уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Ручной регулятор температуры – это переменный резистор R1, питание схемы – напряжение 12 В. В обычном режиме на управляющем контакте стабилитрона присутствует напряжение более 2.5 В, цепь замкнута, реле включено.

Совет. Блоком питания 12 В может служить любой прибор из недорогих, имеющихся в продаже. Реле – герконовое марки РЭС55А или РЭС47, термический резистор – КМТ, ММТ или им подобный.

Как только температура возрастет выше установленного предела, сопротивление R4 упадет, напряжение станет меньше, чем 2.5 В, стабилитрон разорвет цепь. Следом то же самое сделает и реле, отключив силовую часть, чья схема показана справа. Тут простое термореле для котла снабжено симистором D2, что вместе с замыкающими контактами реле служит исполнительным блоком. Через него проходит напряжение питания котла 220 В.

Схема с логической микросхемой

Эта схема отличается от предыдущей тем, что вместо стабилитрона в ней задействована логическая микросхема К561ЛА7. Датчиком температуры по-прежнему служит терморезистор (обозначение – VDR1), только теперь решение о замыкании цепи принимает логический блок микросхемы. Кстати, марка К561ЛА7 производится еще с советских времен и стоит сущие копейки.

Для промежуточного усиления импульсов задействован транзистор КТ315, с той же целью в конечном каскаде установлен второй транзистор – КТ815. Данная схема соответствует левой части предыдущей, силовой блок здесь не показан. Как нетрудно догадаться, он может быть аналогичным – с симистором КУ208Г. Работа такого самодельного термореле проверена на котлах ARISTON, BAXI, Дон.

Заключение

Самостоятельно подключить термореле к котлу – дело несложное, на эту тему в интернете имеется масса материалов. А вот изготовить его своими руками с нуля не так и просто, кроме того, нужен измеритель напряжения и тока, чтобы произвести настройку. Покупать готовое изделие или браться за его изготовление самому – решение принимать вам.

Привет всем любителям электронных самоделок. Недавно я по быстрому смастерил электронный терморегулятор своими руками, схема устройства очень проста. В качестве исполнительного устройства используется электромагнитное реле с мощными контактами, которые могут выдержать ток до 30 ампер. Поэтому рассматриваемая самоделка может использоваться для разных бытовых нужд.

По нижеприведенной схеме, терморегулятор можно использовать, например, для аквариума или для хранения овощей. Кому то он может пригодиться при использовании совместно с электрическим котлом, а кто-то его может приспособить и для холодильника.

Электронный терморегулятор своими руками, схема устройства

Как я уже говорил, схема очень проста, содержит минимум недорогих и распространённых радиодеталей. Обычно терморегуляторы строятся на микросхеме компараторе. Из-за этого устройство усложняется. Данная самоделка построена на регулируемом стабилитроне TL431:

Теперь поговорим подробнее о тех деталях, которые я использовал.

Детали устройства:

• Трансформатор понижающий на 12 вольт
• Диоды; IN4007, или другие с похожими характеристиками 6 шт.
• Конденсаторы электролитические; 1000 мк, 2000 мк, 47 мк
• Микросхема стабилизатор; 7805 или другая на 5 вольт
• Транзистор; КТ 814А, или другой p-n-p c током коллектора не меньше 0,3 А
• Регулируемый стабилитрон; TL431 или советский КР142ЕН19А
• Резисторы; 4,7 Ком, 160 Ком, 150 Ом, 910 Ом
• Резистор переменный; 150 Ком
• Терморезистор в качестве датчика; около 50 Ком с отрицательным ТКС
• Светодиод; любой с наименьшим током потребления
• Реле электромагнитное; любое на 12 вольт с током потребления 100 мА или меньше
• Кнопка или тумблер; для ручного управления

Как сделать терморегулятор своими руками

В качестве корпуса был использован сгоревший электронный счётчик Гранит-1. Плата, на которой расположились все основные радиодетали также от счетчика. Внутри корпуса поместились трансформатор блока питания и электромагнитное реле:

В качестве реле я решил использовать автомобильное, которое можно приобрести в любом автомагазине. Рабочий ток катушки приблизительно 100 миллиампер:

Так как регулируемый стабилитрон маломощный, его максимальный ток не превышает 100 миллиампер, непосредственно включить реле в цепь стабилитрона не получится. Поэтому пришлось использовать более мощный транзистор КТ814. Конечно, схему можно упростить, если применить реле, у которого ток через катушку будет меньше 100 миллиампер, например или SRA-12VDC-AL. Такие реле можно включить непосредственно в цепь катода стабилитрона.

Немного расскажу о трансформаторе. В качестве, которого я решил использовать нестандартный. У меня завалялась катушка напряжения от старого индукционного счетчика электрической энергии:

Как видно на фотографии там имеется свободное место для вторичной обмотки, я решил попробовать намотать её и посмотреть что получится. Конечно площадь поперечного сечение сердечника у него маленькая, соответственно и мощность небольшая. Но для данного регулятора температуры этого трансформатора достаточно. По расчётам у меня получилось 45 витков на 1 вольт. Для получения 12 вольт на выходе нужно намотать 540 витков. Чтобы уместить их я использовал провод диаметром 0,4 миллиметра. Конечно, можно использовать готовый с выходным напряжением 12 вольт или адаптер.

Как вы заметили, в схеме стоит стабилизатор 7805 со стабилизированным выходным напряжением 5 вольт, который питает управляющий вывод стабилитрона. Благодаря этому регулятор температуры получился со стабильными характеристиками, которые не будут изменяться от изменения питающего напряжения.

В качестве датчика я использовал терморезистор, у которого при комнатной температуре сопротивление 50 Ком. При нагревании сопротивление данного резистора уменьшается:

Чтобы защитить его от механических воздействий я применил термоусаживающие трубочки:

Место для переменного резистора R1 нашлось с правой стороны терморегулятора. Так как ось резистора очень короткая пришлось напаять на неё флажок, за который удобно поворачивать. С левой стороны я поместил тумблер ручного управления. При помощи него легко проконтролировать рабочее состояние устройства, при этом, не изменяя выставленную температуру:

Несмотря на то, что клемник бывшего электросчетчика очень громоздкий, убирать его из корпуса я не стал. В него чётко входит вилка, от какого либо прибора, например электрообогревателя. Убрав перемычку (на фотографии желтая справа) и включив вместо перемычки амперметр можно померить силу тока, отдаваемую в нагрузку:

Теперь осталось проградуировать терморегулятор. Для этого нам понадобится . Нужно оба датчика устройства соединить вместе при помощи изоленты:

Термометром произвести замер температуры различных предметов горячих, холодных. При помощи маркера нанести шкалу и разметку на терморегуляторе, момент включения реле. У меня получилось от 8 до 60 градусов Цельсия. Если кому-то нужно сдвинуть рабочую температуру в ту или иную сторону, это легко сделать, изменив номиналы резисторов R1, R2, R3:

Вот мы и сделали электронный терморегулятор своими руками. Внешне выглядит вот так:

Чтобы не было видно внутренности устройства, через прозрачную крышку, я ее закрыл скотчем, оставив отверстие под светодиод HL1. Некоторые радиолюбители, кто решил повторить эту схему, жалуются на то, что реле включается, не очень чётко, как бы дребезжит. Я ничего этого не заметил, реле включается и отключается очень чётко. Даже при небольшом изменении температуры, никакого дребезга не происходит. Если все-таки он возникнет нужно подобрать более точно конденсатор C3 и резистор R5 в цепи базы транзистора КТ814.

Собранный терморегулятор по данной схеме включает нагрузку при понижении температуры. Если кому то наоборот понадобится включать нагрузку при повышении температуры, то нужно поменять местами датчик R2 с резисторами R1, R3.

В быту и подсобном хозяйстве часто требуется поддерживать температурный режим какого-либо помещения. Ранее для этого требовалась достаточно огромная схема, выполненная на аналоговых элементах, одну такую мы рассмотрим для общего развития. Сегодня все намного проще, если возникает необходимо поддерживать температуру в диапазоне от -55 до +125°C, то с поставленной целью может отлично справиться программируемый термометр и термостат DS1821.

Схема терморегулятора на специализированном температурном датчике. Этот термодатчик DS1821 можно дешево купить в АЛИ Экспресс (для заказа кликните на рисунок чуть выше)

Порог температуры включения и отключения термостата задается значениями TH и TL в памяти датчика, которые требуется запрограммировать в DS1821. В случае превышения температуры выше значения записанного в ячейку TH на выходе датчика появится уровень логической единицы. Для защиты от возможных помех, схема управления нагрузкой реализована так, что первый транзистор запирается в ту полуволну сетевого напряжения, когда оно равно нулю, подавая тем самым напряжение смещения на затвор второго полевого транзистора, который включает оптосимистор, а тот уже открывает смистор VS1 управляющий нагрузкой. В качестве нагрузки может быть любое устройство, например электродвигатель или обогреватель. Надежность запирания первого транзистора нужно настроить путем подбора нужного номинала резистора R5.

Датчик температуры DS1820 способен фиксировать температуру от -55 до 125 градусов и работать в режиме термостата.

Схема терморегулятора на датчике DS1820

Если температуры превысит верхний порог TH, то на выходе DS1820 будет логическая единица, нагрузка отключится сети. Если температура опустится ниже нижнего запрограммированного уровня TL то на выходе температурного датчика появится логический ноль и нагрузка будет включена. Если остались непонятные моменты, самодельная конструкция была позаимствована из №2 за 2006 год.

Сигнал с датчика проходит на прямой вывод компаратора на операционном усилителе CA3130. На инвертирующий вход этого же ОУ, поступает опорное напряжение с делителя. Переменным сопротивлением R4 задают требуемый температурный режим.

Схема терморегулятора на датчике LM35

Если на прямом входе потенциал ниже установленного на выводе 2, то на выходе компаратора будем иметь уровень, около 0,65 вольта, а если наоборот, то на выходе компаратора получим высокий уровень около 2,2 вольта. Сигнал с выхода ОУ через транзисторы управляет работой электромагнитного реле. При высоком уровне оно включается, а при низком выключается, коммутируя своими контактами нагрузку.

TL431 — это программируемый стабилитрон. Используется в роли источника опорного напряжения и источника питания для схем с малым потреблением. Требуемый уровень напряжения, на управляющем выводе микросборки TL431, задается с помощью делителя на резисторах Rl, R2 и терморезисторе с отрицательным ТКС R3.

Если на управляющем выводе TL431 напряжение выше 2,5В, микросхема пропускает ток и включает электромагнитное реле. Реле коммутирует управляющий вывод симистора и подключает нагрузку. С увеличением температуры, сопротивление термистора и потенциал на управляющем контакте TL431 снижается ниже 2,5В, реле отпускает свои фронтовые контакты и отключает обогреватель.

С помощью сопротивления R1 регулируем уровень нужной температуры, для включения обогревателя. Данная схема способна управлять нагревательным элементом до 1500 Вт. Реле подойдет РЭС55А с рабочим напряжением 10…12 В или его аналог.

Конструкция аналогового терморегулятора используется для поддержания заданной температуры внутри инкубатора, или в ящике на балконе для хранения овощей зимой. Питание организовано от автомобильного аккумулятора на 12 вольт.

Конструкция состоит из реле в случае падения температуры и отключает при повышении заложенного порога.

Температура, срабатывания реле термостата задается уровнем напряжения на контактах 5 и 6 микросхемы К561ЛЕ5, а температура отключения реле — потенциалом на выводах 1 и 21. Разницу температур контролируется падением напряжения на резисторе R3. В роли температурного датчика R4 используется терморезистор с отрицательным ТКС, т.е .

Конструкция небольшая и состоит всего из двух блоков- измерительного на базе компаратора на ОУ 554СА3 и коммутатора нагрузки до 1000 Вт построенного на регуляторе мощности КР1182ПМ1.

На третий прямой вход ОУ поступает постоянное напряжение с делителя напряжения состоящего из сопротивлений R3 и R4. На четвертый инверсный вход подается напряжение с другого делителя на сопротивлении R1 и терморезистор ММТ-4 R2.

Датчиком температуры является терморезистор находящейся в стеклянной колбе с песком, которую располагают в аквариуме. Главным узлом конструкции является м/с К554САЗ — компаратор напряжения.

От делителя напряжений в состав которого входит и терморезистор, управляющее напряжение идет на прямой вход компаратора. Другой вход компаратора используется для регулировки требуемой температуры. Из сопротивлений R3, R4, R5 выполнен делитель напряжения, который образуют чувствительный к изменениям температуры мост. При изменяется температуры воды в аквариуме, сопротивление терморезистора тоже меняется. Это создает дисбаланс напряжений на входах компаратора.

В зависимости от разности напряжений на входах будет изменяться выходное состояние компаратора. Нагреватель сделан так, что при снижении температуры воды терморегулятор аквариума автоматически запускался, а при повышении, наоборот выключался. Компаратор имеет два выхода, коллекторный и эмиттерный. Для управления полевым транзистором требуется положительное напряжение, поэтому, именно коллекторный выход компаратора подключен к плюсовой линии схемы. Управляющий сигнал получается с эмиттерного вывода. Сопротивления R6 и R7 являются выходной нагрузки компаратора.

Для включения и выключения нагревательного элемента в терморегуляторе использован полевой транзистор IRF840. Для разряда затвора транзистора присутствует диод VD1.

В схеме терморегулятора использован бестрансформаторный блок питания. Лишнее переменное напряжение уменьшается за счет реактивного сопротивления емкости С4.

Основа первой конструкции терморегулятора — микроконтроллер PIC16F84A с датчик температуры DS1621 обладающим интерфейс l2C. В момент включения питания, микроконтроллер сначала инициализирует внутренние регистры температурного датчика, а затем проводит его настройку. Терморегулятор на микроконтроллере во втором случае выполнен уже на PIC16F628 с датчиком DS1820 и управляет подключенной нагрузкой с помощью контактов реле.

Датчик температуры своими руками

Зависимость падения напряжения на p-n переходе полупроводников от температуры, как нельзя лучше подходит для создания нашего самодельного датчика.

СХЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ

Существует большое количество электрических принципиальных схем, которые могут поддерживать желаемую заданную температуру с точностью до 0,0000033 °С. Эти схемы включают коррекцию при отклонении от установленного значения температуры, пропорциональное, интегральное и дифференциальное регулирование.
В регуляторе для электроплиток (рис. 1.1) используется позистор (терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления или ТКС) типа К600А фирмы Allied Electronics, встроенный в кухонную плиту, чтобы поддерживать идеальную температуру варки. Потенциометром можно регулировать запуск семисторного регулятора и, соответственно, включение или выключение нагревательного элемента. Устройство предназначено для работы в электрической сети с напряжением 115 В. При включении устройства в сеть напряжением 220 В необходимо использовать другой питающий трансформатор и семистор.

Рисунок 1.1 Регулятор температуры электроплиты

Таймер LM122 производства компании National используется как дозирующий терморегулятор с оптической развязкой и синхронизацией при прохождении питающего напряжения через нуль. Установкой резистора R2 (рис. 1.2) задается регулируемая позистором R1 температура. Тиристор Q2 подбирается из расчета подключаемой нагрузки по мощности и напряжению. Диод D3 определен для напряжения 200 В. Резисторы R12, R13 и диод D2 реализуют управление тиристором при прохождении питающего напряжения через нуль.

Рисунок 1.2 Дозирующий регулятор мощности нагревателя

Простая схема (рис. 1.3) с переключателем при переходе питающего напряжения через нуль на микросхеме СА3059 позволяет регулировать включение и выключение тиристора, который управляет катушкой нагревательного элемента или реле для управления электро- или газовой печью. Переключение тиристора происходит при малых токах. Измерительное сопротивление NTC SENSOR обладает отрицательным температурным коэффициентом. Резистором Rp устанавливается желаемая температура.

Рисунок 1.3 Схема терморегулятора с комутацией нагрузки при переходе питания через ноль.

Устройство (рис. 1.4) обеспечивает пропорциональное регулирование температуры небольшой маломощной печи с точностью до 1 °С относительно температуры, заданной с помощью потенциометра. В схеме используется стабилизатор напряжения 823В, который питается, как и печь, от того же источника напряжением 28 В. Для задания величины температуры должен использоваться 10-оборотный проволочный потенциометр. Мощный транзистор Qi работает в режиме насыщения или близко к этому режиму, однако радиатор для охлаждения транзистора не требуется.

Рисунок 1.4 Схема терморегулятора для низковольтного нагревателя

Для управления семистором при переходе питающего напряжения через нуль используется переключатель на микросхеме SN72440 от фирмы Texas Instruments. дают напряжение на выводах А и В, которое пропорционально разнице температуры. Потенциометром регулируется ток смещения, который соответствует предварительно устанавливаемой области смещения температуры. Низкое выходное напряжение моста усиливается операционным усилителем MCI741 производства фирмы Motorola до 30 В при изменении напряжения на входе на 0,3 мВ. Буферный транзистор добавлен для подключения нагрузки с помощью реле.

Рисунок 1.6 Регулятор температуры с датчиком на диоде

Температура по шкале Фаренгейта. Для перевода температуры из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия нужно от исходного числа отнять 32 и умножить результат на 5/9/

Позистор RV1 (рис. 1.7) и комбинация из переменного и постоянного резисторов образуют делитель напряжения, поступающего с 10-вольтового диода Зенера (стабилитрона). Напряжение с делителя подается на однопереходный транзистор. Во время положительной полуволны напряжения сети на конденсаторе возникает напряжение пилообразной формы, амплитуда которого зависит от температуры и установки сопротивления на потенциометре номиналом 5 кОм. Когда амплитуда этого напряжения достигает отпирающего напряжения однопереходного транзистора, он включает тиристор, который и подает напряжение на нагрузку. Во время отрицательной полуволны переменного напряжения тиристор выключается. Если температура печи низка, то тиристор открывается в полуволне раньше и производит больший нагрев. Если предварительно установленная температура достигнута, то тиристор открывается позже и производит меньший нагрев. Схема разработана для использования в устройствах с температурой окружающей среды 100 °F.

Рисунок 1.7 Терморегулятор для хлебопечки

Простой регулятор (рис. 1.8), содержащий измерительный мост с термистором и два операционных усилителя, регулирует температуру с очень высокой точностью (до 0,001 °С) и большим динамическим диапазоном, что необходимо при быстрых изменениях условий окружающей среды.

Рисунок 1.8 Схема терморегулятора повышенной точности

Устройство (рис. 1.9) состоит из симистора и микросхемы, которая включает в себя источник питания постоянного тока, детектор перехода питающего напряжения через нуль, дифференциальный усилитель, генератор пилообразного напряжения и выходной усилитель. Устройство обеспечивает синхронное включение и выключение омической нагрузки. Управляющий сигнал получается при сравнении напряжения, получаемого от чувствительного к температуре измерительного моста из резисторов R4 и R5 и резистора с отрицательным температурным коэффициентом R6, а также резисторов R9 и R10 в другой цепи. Все необходимые функции реализованы в микросхеме ТСА280А фирмы Milliard. Показанные значения действительны для симистора с током управляющего электрода 100 мА, для другого симистора значения номиналов резисторов Rd, Rg и конденсатора С1 должны изменяться. Пределы пропорционального регулирования могут устанавливаться с помощью изменения значения резистора R12. При проходе через нуль напряжения сети симистор будет переключаться. Период колебаний пилообразной формы составляет примерно 30 сек и может устанавливаться изменением емкости конденсатора С2.

Представленная простая схема (рис. 1.10) регистрирует разницу температур двух объектов, нуждающихся в использовании регулятора. Например, для включения вентиляторов, выключения нагревателя или для управления клапанами смесителей воды. Два недорогих кремниевых диода 1N4001, установленные в мост сопротивлений, используются как датчики. Температура пропорциональна напряжению между измерительным и опорным диодом, которое подается на выводы 2 и 3 операционного усилителя МС1791. Так как при разнице температур с выхода моста поступает только примерно 2 мВ/°С, то необходим операционный усилитель с высоким усилением. Если для нагрузки требуется более 10 мА, то необходим буферный транзистор.

Рисунок 1.10 Схема терморегулятора с измерительным диодом

При падении температуры ниже установленного значения разность напряжений, на измерительном мосте с терморезистором, регистрируется дифференциальным операционным усилителем, который открывает буферный усилитель на транзисторе Q1 (рис. 1.11) и усилитель мощности на транзисторе Q2. Рассеиваемая мощность транзистора Q2 и его нагрузки резистора R11 обогревают термостат. Терморезистор R4 (1D53 или 1D053 от фирмы National Lead) имеет номинальное сопротивление 3600 Ом при 50 °С. Делитель напряжения Rl-R2 уменьшает входной уровень напряжения до необходимого значения и способствует тому, что терморезистор работает при малых токах, обеспечивающих малый разогрев. Все цепи моста, за исключением резистора R7, предназначенного для точной регулировки температуры, находятся в конструкции термостата.

Рисунок 1.11 Схема терморегулятора с измерительным мостом

Схема (рис. 1.12) осуществляет линейное регулирование температуры с точностью до 0,001 °С, с высокой мощностью и высокой эффективностью. Источник опорного напряжения на микросхеме AD580 питает мостовую схему преобразователя температуры, в которой платиновый измерительный резистор (PLATINUM SENSOR) работает в качестве датчика. Операционный усилитель AD504 усиливает выходной сигнал моста и управляет транзистором 2N2907, который, в свою очередь, управляет синхронизируемым с частотой 60 Гц генератором на однопереходном транзисторе. Этот генератор питает управляющий электрод тиристора через развязывающий трансформатор. Предварительная установка способствует тому, что тиристор включается в различных точках переменного напряжения, что необходимо для точной регулировки нагревателя. Возможный недостаток — возникновение помех высокой частоты, т. к. тиристор переключается посреди синусоиды.

Рисунок 1.12 Тиристорный терморегулятор

Узел управления мощного транзисторного ключа (рис. 1.13) для нагрева инструментов мощностью 150 Вт использует отвод на нагревательном элементе, чтобы принудить переключатель на транзисторе Q3 и усилитель на транзисторе Q2 достичь насыщения и установить малую рассеиваемую мощность. Когда на вход транзистора Qi поступает положительное напряжение, транзистор Qi открывается и приводит транзисторы Q2 и Q3 в открытое состояние. Ток коллектора транзистора Q2 и базовый ток транзистора Q3 определяются резистором R2. Падение напряжения на резисторе R2 пропорционально напряжению питания, так что управляющий ток обладает оптимальным уровнем для транзистора Q3 при большом диапазоне напряжения.

Рисунок 1.13 Ключ для низковольтного терморегулятора

Операционный усилитель СА3080А производства фирмы RCA (рис. 1.14) включает вместе термопару с переключателем, срабатывающем при проходе питающего напряжения через нуль и выполненным на микросхеме СА3079, который служит как триггер для симистора с нагрузкой переменного напряжения. Симистор нужно подбирать Под регулируемую нагрузку. Напряжение питания для операционного усилителя некритично.

Рисунок 1.14 Терморегулятор на термопаре

При использовании фазового управления симистором ток нагрева сокращается постепенно, если происходит приближение к установленной температуре, что предотвращает большое отклонение от установленного значения. Сопротивление резистора R2 (рис. 1.15) регулируется так, чтобы транзистор Q1 при желаемой температуре был закрыт, тогда генератор коротких импульсов на транзисторе Q2 не функционирует и таким образом симистор больше не открывается. Если температура понижается, то сопротивление датчика RT увеличивается и транзистор Q1 открывается. Конденсатор С1 начинает заряжаться до напряжения открывания транзистора Q2, который лавинообразно открывается, формируя мощный короткий импульс, выполняющий включение симистора. Чем больше открывается транзистор Q1, тем быстрее заряжается емкость С1 и симистор в каждой полуволне переключается раньше и, вместе с тем, в нагрузке возникает большая мощность. Пунктирной линией представлена альтернативная схема для регулирования двигателя с постоянной нагрузкой, например с вентилятором. Для работы схемы в режиме охлаждения резисторы R2 и RT нужно поменять местами.

Рисунок 1.15 Терморегулятор для отопления

Пропорциональный терморегулятор (рис. 1.16) использующий микросхему LM3911 от фирмы National, устанавливает постоянную температуру кварцевого термостата на уровне 75 °С с точностью ±0,1 °С и улучшает стабильность кварцевого генератора, который часто используется в синтезаторах и цифровых счетчиках. Отношение импульс/пауза прямоугольного импульса на выходе (отношение времени включения/выключения) изменяется в зависимости от температурного датчика в ИС и напряжения на инверсном входе микросхемы. Изменения продолжительности включения микросхемы изменяют усредненный ток включения нагревательного элемента термостата таким образом, что температура приводится к заданной величине. Частота прямоугольного импульса на выходе ИС определяется резистором R4 и конденсатором С1. Оптрон 4N30 открывает мощный составной транзистор, у которого в цепи коллектора имеется нагревательный элемент. Во время подачи положительного прямоугольного импульса на базу транзисторного ключа последний переходит в режим насыщения и подключает нагрузку, а при окончании импульса отключает ее.

Рисунок 1.16 Пропорциональный терморегулятор

Регулятор (рис. 1.17) поддерживает температуру печи или ванны с высокой стабильностью на уровне 37,5 °С. Рассогласование измерительного моста регистрируется измерительным операционным усилителем AD605 с высоким коэффициентом подавления синфазной составляющей, низким дрейфом и симметричными входами. Составной транзистор с объединенными коллекторами (пара Дарлингтона) осуществляет усиление тока нагревательного элемента. Транзисторный ключ (PASS TRANSISTOR) должен принимать всю мощность, которая не подводится к нагревательному элементу. Чтобы справляться с этим, большая схема следящей системы подключается между точками «А” и «В», чтобы установить постоянно 3 В на транзисторе без учета напряжения, требуемого для нагревательного элемента. Выходной сигнал операционного усилителя 741 сравнивается в микросхеме AD301A с напряжением пилообразной формы, синхронным с напряжением сети частотой 400 Гц. Микросхема AD301A работает как широтно-импульсный модулятор, включающий транзисторный ключ 2N2219-2N6246. Ключ предоставляет управляемую мощность конденсатору емкостью 1000 мкФ и транзисторному ключу (PASS TRANSISTOR) терморегулятора.

Рисунок 1.17 Высоточный терморегулятор

Принципиальная схема терморегулятора, срабатывающего при проходе напряжения сети через нуль (ZERO-POINT SWITCH) (рис. 1.18), устраняет электромагнитные помехи, которые возникают при фазовом управлении нагрузкой. Для точного регулирования температуры электронагревательного прибора используется пропорциональное включение/выключение семистора. Схема, справа от штриховой линии, представляет собой переключатель, срабатывающий при проходе через нуль питающего напряжения, который включает симистор почти непосредственно после прохода через нуль каждой полуволны напряжения сети. Сопротивление резистора R7 устанавливается таким, чтобы измерительный мост в регуляторе был уравновешен для желаемой температуры. Если температура превышена, то сопротивление позистора RT уменьшается и открывается транзистор Q2, который включает управляющий электрод тиристора Q3. Тиристор Q3 включается и замыкает накоротко сигнал управляющего электрода» симистора Q4 и нагрузка отключается. Если температура понижается, то транзистор Q2 закрывается, тиристор Q3 отключается, а к нагрузке поступает полная мощность. Пропорционального управления достигают подачей пилообразного напряжения, формируемого транзистором Q1, через резистор R3 на цепь измерительного моста, причем период пилообразного сигнала — это сразу 12 циклов частоты сети. От 1 до 12 этих циклов могут вставляться в нагрузку и, таким образом, мощность может модулироваться от 0-100% с шагом 8 %.

Рисунок 1.18 Терморегулятор на симисторе

Схема устройства (рис. 1.19) позволяет оператору устанавливать верхние и нижние границы температуры для регулятора, что бывает необходимо при продолжительных тепловых испытаниях свойств материала. Конструкция переключателя дает возможность для выбора способов управления: от ручного до полностью автоматизированных циклов. С помощью контактов реле К3 управляют двигателем. Когда реле включено, двигатель вращается в прямом направлении с целью повышения температуры. Для понижения температуры направление вращения двигателя меняется на противоположное. Условие переключения реле К3 зависит от того, какое из ограничительных реле было включено последним, К\ или К2. Схема управления проверяет выход программатора температуры. Этот входной сигнал постоянного тока будет уменьшен резисторами и R2 максимально на 5 В и усилен повторителем напряжения А3. Сигнал сравнивается в компараторах напряжения Aj и А2 с непрерывно изменяющимся эталонным напряжением от 0 до 5 В. Пороги компараторов предварительно устанавливаются 10-оборотными потенциометрами R3 и R4. Транзистор Qi закрыт, если сигнал на входе ниже опорного сигнала. Если входной сигнал превосходит опорный сигнал, то транзистор Qi отрывается и возбуждает катушку реле К, верхнего предельного значения.

Рисунок 1.19

Пара преобразователей температуры LX5700 от фирмы National (рис. 1.20) выдает выходное напряжение, которое пропорционально разнице температуры между обоими преобразователями и используется для измерения градиента температуры в таких процессах, как, например, распознавание отказа вентилятора охлаждения, распознавание движения охлаждающего масла, а также для наблюдения за другими явлениями в охлаждающих системах. С измерительным преобразователем, находящимся в горячей среде (вне охлаждающей жидкости или в покоящемся воздухе более 2 мин), 50-омный потенциометр должен устанавливаться таким образом, чтобы выход выключался. Тогда как с преобразователем в прохладной среде (в жидкости или в подвижном воздухе продолжительностью 30 сек) должно находиться положение, при котором выход включается. Эти установки перекрываются между собой, но окончательная установка между тем дает в итоге достаточно стабильный режим.

Рисунок 1.20 Схема детектора температур

В схеме (рис. 1.21) используется высокоскоростной изолированный усилитель AD261K для высокоточного регулирования температуры лабораторной печи. Многодиапазонный мост содержит датчики с сопротивлением от 10 Ом до 1 мОм с делителями Кельвина-Варлея (Kelvin-Varley), которые используются для предварительного выбора точки управления. Выбор точки правления осуществляется с помощью переключателя на 4 положения. Для питания моста допускается применение неинвертирующего стабилизируемого усилителя AD741J, не допускающего синфазной погрешности напряжения. Пассивный фильтр на 60 Гц подавляет помехи на входе усилителя AD261K, который питает транзистор 2N2222A. Далее питание поступает на пару Дарлингтона и подводится 30 В к нагревательному элементу.

Измерительный мост (рис. 1.22) образуется позистором (резистором с положительным температурным коэффициентом) и резисторами Rx R4, R5, Re. Сигнал, снимаемый с моста, усиливается микросхемой СА3046, которая в одном корпусе содержит 2 спаренных транзистора и один отдельный выходной транзистор. Положительная обратная связь через резистор R7 предотвращает пульсации, если достигнута точка переключения. Резистором R5 устанавливается точная температура переключения. Если температура опускается ниже установленного значения, то реле RLA включается. Для противоположной функции должны меняться местами только позистор и Rj. Значение резистора Rj выбирается так, чтобы приблизительно достичь желаемой точки регулировки.

Рисунок 1.22 Регулятор температуры с позистором

Схема регулятора (рис. 1.23) добавляет множество стадий опережающего сигнала к нормально усиленному выходу температурного датчика LX5700 от фирмы National, чтобы, по меньшей мере, частично компенсировать измерительные задержки. Коэффициент усиления по постоянному напряжению операционного усилителя LM216 будет установлен на значение, равное 10, с помощью резисторов с сопротивлением 10 и 100 мОм, что дает в итоге 1 В/°С на выходе операционного усилителя. Выход операционного усилителя активирует оптрон, который управляет обычным терморегулятором.

Рисунок 1.23 Терморегулятор с оптроном

Схема (рис. 1.24) используется для регулирования температуры в установке промышленного отопления, работающей на газе и обладающей высокой тепловой мощностью. Когда операционный усилитель-компаратор AD3H переключается при требуемой температуре, то запускается одновйбратор 555, выходной сигнал которого открывает транзисторный ключ, а следовательно, включает газовый вентиль и зажигает горелку отопительной системы. По истечении одиночного импульса горелка выключается, несмотря на состояние выхода операционного усилителя. Постоянная времени таймера 555 компенсирует задержки в системе, при которой нагрев выключается, прежде чем датчик AD590 достигает точки переключения. Позистор, включенный во времязадающую цепь одновибратора»555, компенсирует изменения постоянной времени таймера из-за изменений температуры окружающей среды. При включении питания во время процесса запуска системы сигнал, формируемый операционным усилителем AD741, минует таймер и включает нагрев отопительной системы, при этом схема имеет одно устойчивое состояние.

Рисунок 1.24 Коррекция перегрузки

Все компоненты терморегулятора находятся на корпусе кварцевого резонатора (рис. 1.25), таким образом, максимальная рассеиваемая мощность резисторов 2 Вт служит для того, чтобы поддерживать температуру в кварце. Позистор имеет при комнатной температуре сопротивление около 1 кОм. Типы транзистора некритичны, но должны иметь низкие токи утечки. Ток позистора примерно от 1 мА должен быть гораздо больше, чем ток базы 0,1 мА транзистора Q1. Если в качестве Q2 выбрать кремниевый транзистор, то нужно повысить 150-омное сопротивление до 680 Ом.

Рисунок 1.25

В мостовой схеме регулятора (рис. 1.26) используется платиновый датчик. Сигнал с моста снимается операционным усилителем AD301, который включен как дифференциальный усилитель-компаратор. В холодном состоянии сопротивление датчика менее 500 Ом, при этом выход операционного усилителя приходит в насыщение и дает положительный сигнал на выходе, который открывает мощный транзистор и нагревательный элемент начинает греться. По мере нагревания элемента растет и сопротивление датчика, которое возвращает мост в состояние уравновешивания, и нагрев выключается. Точность достигает 0,01 °С.

Рисунок 1.26 Регулятор температуры на компараторе

Соблюдение температурного режима является очень важным технологическим условием не только на производстве, но и в повседневной жизни. Имея столь большое значение, этот параметр должен чем-то регулироваться и контролироваться. Производят огромное количество таких приборов, имеющих множество особенностей и параметров. Но сделать терморегулятор своими руками порой куда выгоднее, нежели покупать готовый заводской аналог.

Создайте терморегулятор своими руками

Общее понятие о температурных регуляторах

Приборы, фиксирующие и одновременно регулирующие заданное температурное значение, в большей степени встречаются на производстве. Но и в быту они также нашли своё место. Для поддержания необходимого микроклимата в доме часто используются терморегуляторы для воды. Своими руками делают такие аппараты для сушки овощей или отопления инкубатора. Где угодно может найти своё место подобная система.

В данном видео узнаем что из себя представляет регулятор температуры:

В действительности большинство терморегуляторов являются лишь частью общей схемы, которая состоит из таких составляющих:

1. Датчик температуры, выполняющий замер и фиксацию, а также передачу к регулятору полученной информации. Происходит это за счёт преобразования тепловой энергии в электрические сигналы, распознаваемые прибором. В роли датчика может выступать термометр сопротивления или термопара, которые в своей конструкции имеют металл, реагирующий на изменение температуры и под её воздействием меняющий своё сопротивление.
2. Аналитический блок – это и есть сам регулятор. Он принимает электронные сигналы и реагирует в зависимости от своих функций, после чего передаёт сигнал на исполнительное устройство.
3. Исполнительный механизм – некое механическое или электронное устройство, которое при получении сигнала с блока ведёт себя определённым образом. К примеру, при достижении заданной температуры клапан перекроет подачу теплоносителя. И напротив, как только показания станут ниже заданных, аналитический блок даст команду на открытие клапана.

Это три основные части системы поддержания заданных температурных параметров. Хотя, помимо них, в схеме могут участвовать и другие части наподобие промежуточного реле. Но они исполняют лишь дополнительную функцию.

Принцип работы

Принцип, по которому работают все регуляторы, – это снятие физической величины (температуры), передача данных на схему блока управления, решающего, что нужно сделать в конкретном случае.

Если делать термореле, то наиболее простой вариант будет иметь механическую схему управления. Здесь с помощью резистора устанавливается определённый порог, при достижении которого будет дан сигнал на исполнительный механизм.

Чтобы получить дополнительную функциональность и возможность работы с более широким диапазоном температур, придётся встраивать контроллер. Это же поможет увеличить срок эксплуатации прибора.

На данном видео вы можете посмотреть как самостоятельно изготовить терморегулятор для электрического отопления:

Самодельный регулятор температуры

Схем для того, чтобы сделать терморегулятор самому, в действительности очень много. Всё зависит от сферы, в которой будет применяться такое изделие. Конечно, создать нечто слишком сложное и многофункциональное крайне трудно. А вот термостат, который сможет использоваться для обогревания аквариума или сушки овощей на зиму, вполне можно создать, имея минимум знаний.

Простейшая схема

Самая простая схема термореле своими руками имеет безтрансформаторный блок питания, который состоит из диодного моста с параллельно подключённым стабилитроном, стабилизирующим напряжение в пределах 14 вольт, и гасящего конденсатора. Сюда же можно при желании добавить и стабилизатор на 12 вольт.

Создание терморегулятора не требует особых усилий и денежных вложений

В основе всей схемы будет использован стабилитрон TL431, который управляется делителем, состоящим из резистора на 47 кОм, сопротивления на 10 кОм и терморезистора, выполняющего роль датчика температуры, на 10 кОм. Его сопротивление понижается с повышением температуры. Резистор и сопротивление лучше подбирать, чтобы добиться наилучшей точности срабатывания.

Сам же процесс выглядит следующим образом: когда на контакте управления микросхемой образуется напряжение больше 2,5 вольт, то она произведёт открытие, что включит реле, подавая нагрузку на исполнительный механизм.

Как изготовить терморегулятор для инкубатора своими руками, вы можете увидеть на представленном видео:

И напротив, когда напряжение станет ниже, то микросхема закроется и реле отключится.

Чтобы избежать дребезжания контактов реле, необходимо его выбирать с минимальным током удержания. И параллельно вводам нужно припаять конденсатор 470×25 В.

При использовании терморезистора NTC и микросхемы, уже бывавших в деле, предварительно стоит проверить их работоспособность и точность.

Таким образом, получается простейший прибор , регулирующий температуру. Но при правильно подобранных составляющих он превосходно работает в широком спектре применения.

Прибор для помещения

Такие терморегуляторы с датчиком температуры воздуха своими руками оптимально подходят для поддержания заданных параметров микроклимата в помещениях и ёмкостях. Он полностью способен автоматизировать процесс и управлять любым излучателем тепла начиная с горячей воды и заканчивая тэнами. При этом термовыключатель имеет отличные эксплуатационные данные. А датчик может быть как встроенным, так и выносным.

Здесь в качестве термодатчика выступает терморезистор, обозначенный на схеме R1. В делитель напряжения входят R1, R2, R3 и R6, сигнал с которого поступает на четвёртый контакт микросхемы операционного усилителя. На пятый контакт DA1 подаётся сигнал с делителя R3, R4, R7 и R8.

Сопротивления резисторов необходимо подбирать таким образом, чтобы при минимально низкой температуре замеряемой среды, когда сопротивление терморезистора максимальное, компаратор положительно насыщался.

Напряжение на выходе компаратора составляет 11,5 вольт. В это время транзистор VT1 находится в открытом положении, а реле K1 включает исполнительный или промежуточный механизм, в результате чего начинается нагрев. Температура окружающей среды в результате этого повышается, что понижает сопротивление датчика. На входе 4 микросхемы начинает повышаться напряжение и в результате превосходит напряжение на контакте 5. Вследствие этого компаратор входит в фазу отрицательного насыщения. На десятом выходе микросхемы напряжение становится приблизительно 0,7 Вольт, что является логическим нулём. В результате транзистор VT1 закрывается, а реле отключается и выключает исполнительный механизм.

На микросхеме LM 311

Такой термоконтроллер своими руками предназначен для работы с тэнами и способен поддерживать заданные параметры температуры в пределах 20-100 градусов. Это наиболее безопасный и надёжный вариант, так как в его работе применяется гальваническая развязка термодатчика и регулирующих цепей, а это полностью исключает возможность поражения электротоком.

Как и большинство подобных схем, в её основу берется мост постоянного тока, в одно плечо которого подключают компаратор, а в другое – термодатчик. Компаратор следит за рассогласованием цепи и реагирует на состояние моста, когда тот переходит точку баланса. Одновременно он же старается уравновесить мост с помощью терморезистора, изменяя его температуру. А термостабилизация может возникнуть лишь при определённом значении.

Резистором R6 задают точку, при которой должен образоваться баланс. И в зависимости от температуры среды терморезистор R8 может в этот баланс входить, что и позволяет регулировать температуру.

На видео вы можете увидеть разбор простой схемы терморегулятора:

Если заданная R6 температура ниже необходимой, то на R8 сопротивление слишком большое, что понижает ток на компараторе. Это вызовет протекание тока и открывание семистора VS1 , который включит нагревательный элемент. Об этом будет сигнализировать светодиод.

По мере того как температура будет повышаться, сопротивление R8 станет снижаться. Мост будет стремиться к точке баланса. На компараторе потенциал инверсного входа плавно снижается, а на прямом – повышается. В какой-то момент ситуация меняется, и процесс происходит в обратную сторону. Таким образом, термоконтроллер своими руками будет включать или выключать исполнительный механизм в зависимости от сопротивления R8.

Если в наличии нет LM311, то её можно заменить отечественной микросхемой КР554СА301. Получается простой терморегулятор своими руками с минимальными затратами, высокой точностью и надёжностью работы.

Необходимые материалы и инструменты

Сама по себе сборка любой схемы электрорегулятора температуры не занимает много времени и сил. Но чтобы сделать термостат, необходимы минимальные знания в электронике, набор деталей согласно схеме и инструмент:

1. Импульсный паяльник. Можно использовать и обычный, но с тонким жалом.
2. Припой и флюс.
3. Печатная плата.
4. Кислота, чтобы вытравить дорожки.

Достоинства и недостатки

Даже простой терморегулятор своими руками имеет массу достоинств и положительных моментов. Говорить же о заводских многофункциональных устройствах и вовсе не приходится.

Регуляторы температуры позволяют:

1. Поддерживать комфортную температуру.
2. Экономить энергоресурсы.
3. Не привлекать к процессу человека.
4. Соблюдать технологический процесс, повышая качество.

Из недостатков можно назвать высокую стоимость заводских моделей. Конечно, самодельных приборов это не касается. А вот производственные, которые требуются при работе с жидкими, газообразными, щелочными и другими подобными средами, имеют высокую стоимость. Особенно если прибор должен иметь множество функций и возможностей.

Терморегулятор (термостат) — монтаж своими руками (фото) | Своими руками

Температура в помещении зависит не только от степени нагрева радиаторов. Её увеличению способствуют и солнечный свет, попадающий в окно, и работающие электроприборы, и количество людей в комнате. Термостат среагирует на повышение температуры — и клапан автоматически перекроет подачу воды в отопительный радиатор, в результате чего уменьшится его нагрев и соответствующие затраты на отопление. А когда зайдёт солнце, уйдут гости и выключатся электроприборы, приток тепла уменьшится, и термостат снова увеличит подачу теплоносителя в радиатор.

Конструктивно терморегулятор состоит из двух основных элементов — термостата, который реагирует на изменение температуры в помещении, и клапана, соответственно меняющего подачу воды в радиатор отопления. Процесс регулирования — автоматический. Главный рабочий элемент терморегулятора — термостат: сильфон (герметичный гофрированный баллон с термочувствительной газоконденсатной смесью), который при изменении температуры, подвергаясь сжатию-растяжению, регулирует клапан. Терморегуляторы могут работать в системах отопления, в которых теплоносителем служит как вода, так и пропиленгликоль с концентрацией до 40%.

Развитие техники привело к появлению терморегуляторов с микропроцессорным управлением и жидкокристаллическим дисплеем. Электронный термостат позволяет не просто задавать температуру воздуха в помещении, но и програм-мироватьеё изменения в зависимости от времени суток и дня недели. Кроме того, интеллектуальный датчик реагирует на резкое понижение температуры при проветривании помещения. Отключая радиатор на это время, терморегулятор предотвращает бесполезный расход тепла через открытые окна и форточки.

Примером такого регулятора служит термоэлемент «Данфосс» Living Есо с чувствительностью 0,5’С и скоростью реакции на изменение температуры в помещении — 1 мин. Настраивают терморегулятор с помощью трёх кнопок и меню на дисплее. Диапазон регулирования температуры воздуха в помещении — от +4*С до +28’С. Предусмотрена функция блокировки от детей.

---

Читайте также: Отопление своими руками- выбираем отопительную технику

---

Терморегуляторы можно устанавливать как в двухтрубные, так и однотрубные системы отопления, но в последних для каждого радиатора должен быть предусмотрен байпас. При установке терморегуляторов на радиаторах во всех помещениях, в каждом из них можно поддерживать заданную температуру независимо от других комнат.

Монтаж терморегуляторов вполне по силам домашним умельцам, имеющим опыт сантехнических работ. Клапан термостата устанавливают на подающем (горячем) патрубке отопительного радиатора, причём стандартный термостатический элемент терморегулятора (со встроенным датчиком температуры) должен быть расположен на регулирующем клапане только горизонтально. Основные моменты монтажа терморегулятора показаны на фото 1 -6.

В случае установки терморегулятора на радиатор, укрытый за декоративной панелью, температура в зоне терморегулятора будет заметно выше температуры воздуха в помещении. В таких ситуациях следует применять термоэлемент дистанционного управления, устанавливаемый на стене.

---

Читайте также:  Радиатор отопления – какой лучше выбрать

---

Монтаж терморегулятора своими руками – фото

1. Классический шаровой кран, установленный на радиаторе отопления, позволяет только вручную регулировать расход теплоносителя – открывать, когда холодно, и закрывать, если жарко.
2. Снятый с клапана хвостовик с надетой накидной гайкой вкручивают в пробку радиатора. Резьбовое соединение уплотняют льняной прядью и сантехнической пастой или герметиком.
3. Накидную гайку накручивают на корпус клапана и затягивают. Заранее проверяют, нет ли грязи на клапане и хвостовике. Дополнительной герметизации для этого соединения не требуется.
4. После демонтажа шарового крана следует вывернуть из пробки радиатора старый фитинг. Для этого, возможно, придётся воспользоваться стальным стержнем квадратного сечения.
5. Корпус клапана накручивают на подводящую трубу, также предварительно уплотнив резьбовое соединение.
6. Сняв защитный колпачок с клапана, настраивают термоэлемент на максимум, затем надевают и уверенно нажимают на термоголовку в направлении клапана до щелчка.

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

---

Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.

Будем друзьями!

Терморегулятор для котла отопления своими руками

Автономное отопление – это расходы из семейного бюджета, и экономные хозяева стараются их уменьшить. Но как это сделать, чтобы в доме было тепло и уютно в холода? Выход простой – нужно установить терморегулятор для котла. С его помощью экономится до 20% энергоносителей – газа, электричества, жидкого или твердого топлива.

Разновидности теплогенераторов и регулировка температуры

Типы котлов индивидуального отопления для квартир и домов: теплогенераторы на твердом топливе, газовые котлы, агрегаты на электричестве и на жидком топливе. Основной материал корпуса и элементов любого котла – сталь и/или чугун. В любой из моделей может быть установлен терморегулятор для котла или простейший термоэлемент, чтобы можно было регулировать температуру теплоносителя в автоматическом или ручном режиме. Термоэлементы для котла отопления

 

Конструкция термоэлемента проста – корпус из стали, который уменьшается или увеличивается в размерах, если изменяется температура теплоносителя. При изменении размеров корпуса также меняется положение рычага датчика, регулирующего положение внутренней заслонки. Открытая заслонка провоцирует более активное горение газа или другого топлива, закрытая – уменьшает активность горения. Если необходимо полностью затушить котел, то термостат устанавливают в нулевое положение, и горение без доступа воздуха прекращается. В современные теплогенераторы встраивают микроконтроллеры (микросхемы), управляющие воздушным потоком в зависимости от установленного теплового режима при помощи регулировки режима специального вентилятора. Температурный регулятор для котла на любых энергоносителях

 

Газовый котел используют в качестве генератора тепла для отопительной системы чаще всего, так как это самый экономный и простой в обслуживании агрегат.  Некоторые двухконтурные модели котлов имеют в комплекте отдельный терморегулятор для котла – для системы отопления и ГВС. Одноконтурные агрегаты оборудованы одним теплообменником только для отопления. Проводной терморегулятор для газового котла

 

Электрический котел устанавливают в жилье, к которому не подведена газовая магистраль. Такое оборудование имеет высокий КПД, но электроэнергия стоит дороже, чем газ или твердое топливо. В данном оборудовании предусматривается регулировка температуры и защита от перегревания теплогенератора. Таймер механического типа для отопительных котлов

 

Работает такой механический таймер для котла на электричестве просто – в нем можно активировать три режима: теплогенератор выключен, включен, включается по заданной программе. Стандартное внешнее оформление таймера – крупный круглый циферблат с 24 делениями шкалы. Поворотом диска устанавливается требуемое время включения или выключения отопления. Наружная часть таймера – это набор вкладок с периодом срабатывания в 15 минут. Они служат для более удобного управления режимами работы котла. Есть возможность срочной перенастройки при работающем теплогенераторе. Механический таймер имеет существенный недостаток в управлении – он срабатывает в заданном режиме каждый день, и для перестройки его требуется регулировать.

Разновидности терморегуляторов

1. По функциональности все регуляторы температуры подразделяются на конструкции с опцией поддержания температуры и многофункциональные.
2. По конструктивному исполнению терморегуляторы для котлов отопления бывают радиоуправляемыми и с проводным подключением для соединения кабелем. Монтируется терморегулятор в любом месте помещения, датчик температуры подключают в блок управления электрокотлом или газовым генератором.

Комнатные термостаты для отопления требуют постоянного воздушного потока, поэтому их нельзя закрывать плотными решетками, отгораживать шторами или мебелью. Рядом с ними нежелательно располагать осветительные и отопительные приборы, бытовую технику, излучающую тепло при работе.

Комнатный электронный программируемый термостат можно настроить на выбор требуемой температуры, перенастроить и изменить режим работы в любое время. Такой температурный датчик имеет функцию программирования работы в выходные дни и в будни, для любого дня недели, для зимнего и демисезонного отопления, вне зависимости от присутствия или отсутствия людей в доме. Комнатный термостат с программатором

 

Программируемый контроллер оснащен функциями, расширяющими возможности регулирования температуры:

1. Опция «Партия», выключающая котел на несколько часов, с возобновлением его работы.
2. Функция «Перекрыть», меняющая температуру в любом из заданных режимов работы.
3. Опция «Праздник», ускоряющая или замедляющая нагрев котла на определенное количество дней.

Центральный терморегулятор для электрокотла монтируется на любом расстоянии от котла и управляет отоплением во всех помещениях. Ранние модели имеют проводное соединение, современное электронное оборудование управляется из командного пункта. Иногда теплогенераторы снабжены дилатометрическим термостатом для электрокотла или твердотопливного оборудования, управляемым дистанционно. Комнатная автоматика для электрокотла выключает его после замера температуры – при повышенной отопление выключается и наоборот. Терморегулятор для электрического котла

 

Рекомендации по термореле:

1. Начальное положение – 20⁰С.
2. Ночная температура – 19-21⁰С.
3. Для детской –22⁰С.
4. Для пожилых людей и инвалидов – 22⁰С.

Одним контроллером можно регулировать температуру как в отдельных помещениях, так и во всем доме.

Термостатические клапаны для регулировки температуры

Включение термостатического клапана в систему отопления – самое простое и эффективное решение, чтобы теплоноситель циркулировал по трубам с заданной температурой. Регулировка температуры происходит путем подмешивания более холодного теплоносителя к теплому. Стандартное подключение клапана – на схеме ниже: Как подключить трехходовой термоклапан смешения

 

Термоклапан, установленный на радиатор, контролирует и регулирует температуру в комнатах, изменяя мощность потока горячего теплоносителя к отопительному котлу через секции батареи, и не оказывает влияния на работу котла. Такое подключение устройства обеспечивает настройку температуры для отдельно взятого помещения. Подобную схему подключения терморегулятора с датчиком температуры применяют как дополнение к основному регулирующему оборудованию. Каждый сезон термостатический смесительный клапан необходимо осматривать на предмет перенастройки и проверки работоспособности.

Самодельный терморегулятор для любого котла

Из схемы регулятора температуры для котла с датчиком видно, что аппаратура работает на микросхемах Atmega-8 и 566, имеет жидкокристаллический дисплей, встроенный фотоэлемент и несколько датчиков температуры. Контроллер Atmega-8 следит за заданными режимами работы терморегулятора. Терморегулятор, собранный своими руками, – схема устройства

Данный термодатчик для котла отопления останавливает или запускает теплогенератор при колебаниях температуры в помещениях, а для ее контроля служат датчики U1 и U2. Включенные в схему два таймера задают время остановки или запуска теплогенератора. Работающий в устройстве фоторезистор регулирует остановку или запуск в темное или светлое время суток. Датчик U1 монтируется в комнате, датчик U2 – за окном. Необходимо организовать подключение наружного датчика как можно ближе к котлу. Терморегулятор, собранный на микросхеме K561ЛА7 своими руками

 

Схема регулятора температуры на отечественной микросхеме К651ЛА7 простая и позволяет легко регулировать параметры теплоносителя. Термостатом служит терморезистор, во много раз уменьшающий свое сопротивление при нагреве от теплоносителя. Терморезистор включается в делитель напряжения, а резистор R2 (на схеме) служит для плавной регулировки температуры. Подключение терморегулятора на контроллере PIC16F84A

 

На этой схеме нарисовано электронное оборудование на микросхеме PIC16F84A-04/P. Датчиком температуры выступает цифровой термометр DS18B20. Компактное мини-реле предназначено для управления нагрузкой и присоединяется к ней на выходе схемы. Мини-переключателями SB1-SB3 задают требуемое значение температуры, показатели которой выводятся на жидкокристаллический индикатор. Перед реализацией этой схемы необходимо перепрограммировать контроллер и стереть с микросхемы все предыдущие данные. Такая схема надежна в работе при любых условиях эксплуатации.

Рекомендации:

1. Практически все термостаты – унифицированные, то есть их можно устанавливать на любые котлы. Но профессионалы рекомендуют выбирать регулятор температуры от изготовителя котла. Это сделает намного проще и монтаж, и процесс эксплуатации оборудования.
2. Перед тем, как приобрести оборудование, рекомендуется произвести расчеты полной площади отапливаемого помещения, вычислить оптимальную температуру для него, чтобы оно не перегружалось, но и не простаивало. Также рекомендуется поменять электропроводку, которая будет задействована при подключении всего электрооборудования, включая электрический котел.
3. Перед монтажом отопительного оборудования помещение необходимо теплоизолировать, чтобы уменьшить неоправданные тепловые потери и затраты на энергоносители.
4. При нехватке средств дорогостоящее оборудование механический термостат – лучший выход. Единственный недостаток – нужно будет периодически корректировать работу термостата вручную.

Принципиальная схема терморегулятора. Обзор наиболее популярных схем

СХЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ     Существует большое количество электрических принципиальных схем, которые могут поддерживать желаемую заданную температуру с точностью до 0,0000033 °С. Эти схемы включают коррекцию при отклонении от установленного значения температуры, пропорциональное, интегральное и дифференциальное регулирование.     В регуляторе для электроплиток (рис. 1.1) используется позистор (терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления или ТКС) типа К600А фирмы Allied Electronics, встроенный в кухонную плиту, чтобы поддерживать идеальную температуру варки. Потенциометром можно регулировать запуск семисторного регулятора и, соответственно, включение или выключение нагревательного элемента. Устройство предназначено для работы в электрической сети с напряжением 115 В. При включении устройства в сеть напряжением 220 В необходимо использовать другой питающий трансформатор и семистор. Рисунок 1.1 Регулятор температуры электроплиты     Таймер LM122 производства компании National используется как дозирующий терморегулятор с оптической развязкой и синхронизацией при прохождении питающего напряжения через нуль. Установкой резистора R2 (рис. 1.2) задается регулируемая позистором R1 температура. Тиристор Q2 подбирается из расчета подключаемой нагрузки по мощности и напряжению. Диод D3 определен для напряжения 200 В. Резисторы R12, R13 и диод D2 реализуют управление тиристором при прохождении питающего напряжения через нуль. Рисунок 1.2 Дозирующий регулятор мощности нагревателя     Простая схема (рис. 1.3) с переключателем при переходе питающего напряжения через нуль на микросхеме СА3059 позволяет регулировать включение и выключение тиристора, который управляет катушкой нагревательного элемента или реле для управления электро- или газовой печью. Переключение тиристора происходит при малых токах. Измерительное сопротивление NTC SENSOR обладает отрицательным температурным коэффициентом. Резистором Rp устанавливается желаемая температура. Рисунок 1.3 Схема терморегулятора с комутацией нагрузки при переходе питания через ноль.     Устройство (рис. 1.4) обеспечивает пропорциональное регулирование температуры небольшой маломощной печи с точностью до 1 °С относительно температуры, заданной с помощью потенциометра. В схеме используется стабилизатор напряжения 823В, который питается, как и печь, от того же источника напряжением 28 В. Для задания величины температуры должен использоваться 10-оборотный проволочный потенциометр. Мощный транзистор Qi работает в режиме насыщения или близко к этому режиму, однако радиатор для охлаждения транзистора не требуется. Рисунок 1.4 Схема терморегулятора для низковольтного нагревателя     Для управления семистором при переходе питающего напряжения через нуль используется переключатель на микросхеме SN72440 от фирмы Texas Instruments. Эта микросхема переключает симистор TRIAC (рис. 1.5), включающий или выключающий нагревательный элемент, обеспечивая необходимый нагрев. Управляющий импульс в момент перехода напряжения сети через нуль подавляется или пропускается под действием дифференциального усилителя и моста сопротивления в интегральной схеме (ИС). Ширина последовательных выходных импульсов на выводе 10 ИС регулируется потенциометром в цепи запуска R(trigger)? как это показано в таблице на рис. 1.5, и должна изменяться в зависимости от параметров используемого симистора. Рисунок 1.5 Терморегулятор на микросхеме SN72440     Обычный кремниевый диод с температурным коэффициентом 2 мВ/°С служит для поддержания разницы температур до ±10 °F] с точностью примерно 0,3 °F в широком диапазоне температур. дают напряжение на выводах А и В, которое пропорционально разнице температуры. Потенциометром регулируется ток смещения, который соответствует предварительно устанавливаемой области смещения температуры. Низкое выходное напряжение моста усиливается операционным усилителем MCI741 производства фирмы Motorola до 30 В при изменении напряжения на входе на 0,3 мВ. Буферный транзистор добавлен для подключения нагрузки с помощью реле. Рисунок 1.6 Регулятор температуры с датчиком на диоде     Температура по шкале Фаренгейта. Для перевода температуры из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия нужно от исходного числа отнять 32 и умножить результат на 5/9/     Позистор RV1 (рис. 1.7) и комбинация из переменного и постоянного резисторов образуют делитель напряжения, поступающего с 10-вольтового диода Зенера (стабилитрона). Напряжение с делителя подается на однопереходный транзистор. Во время положительной полуволны напряжения сети на конденсаторе возникает напряжение пилообразной формы, амплитуда которого зависит от температуры и установки сопротивления на потенциометре номиналом 5 кОм. Когда амплитуда этого напряжения достигает отпирающего напряжения однопереходного транзистора, он включает тиристор, который и подает напряжение на нагрузку. Во время отрицательной полуволны переменного напряжения тиристор выключается. Если температура печи низка, то тиристор открывается в полуволне раньше и производит больший нагрев. Если предварительно установленная температура достигнута, то тиристор открывается позже и производит меньший нагрев. Схема разработана для использования в устройствах с температурой окружающей среды 100 °F. Рисунок 1.7 Терморегулятор для хлебопечки     Простой регулятор (рис. 1.8), содержащий измерительный мост с термистором и два операционных усилителя, регулирует температуру с очень высокой точностью (до 0,001 °С) и большим динамическим диапазоном, что необходимо при быстрых изменениях условий окружающей среды. Рисунок 1.8 Схема терморегулятора повышенной точности     Устройство (рис. 1.9) состоит из симистора и микросхемы, которая включает в себя источник питания постоянного тока, детектор перехода питающего напряжения через нуль, дифференциальный усилитель, генератор пилообразного напряжения и выходной усилитель. Устройство обеспечивает синхронное включение и выключение омической нагрузки. Управляющий сигнал получается при сравнении напряжения, получаемого от чувствительного к температуре измерительного моста из резисторов R4 и R5 и резистора с отрицательным температурным коэффициентом R6, а также резисторов R9 и R10 в другой цепи. Все необходимые функции реализованы в микросхеме ТСА280А фирмы Milliard. Показанные значения действительны для симистора с током управляющего электрода 100 мА, для другого симистора значения номиналов резисторов Rd, Rg и конденсатора С1 должны изменяться. Пределы пропорционального регулирования могут устанавливаться с помощью изменения значения резистора R12. При проходе через нуль напряжения сети симистор будет переключаться. Период колебаний пилообразной формы составляет примерно 30 сек и может устанавливаться изменением емкости конденсатора С2.         Представленная простая схема (рис. 1.10) регистрирует разницу температур двух объектов, нуждающихся в использовании регулятора. Например, для включения вентиляторов, выключения нагревателя или для управления клапанами смесителей воды. Два недорогих кремниевых диода 1N4001, установленные в мост сопротивлений, используются как датчики. Температура пропорциональна напряжению между измерительным и опорным диодом, которое подается на выводы 2 и 3 операционного усилителя МС1791. Так как при разнице температур с выхода моста поступает только примерно 2 мВ/°С, то необходим операционный усилитель с высоким усилением. Если для нагрузки требуется более 10 мА, то необходим буферный транзистор. Рисунок 1.10 Схема терморегулятора с измерительным диодом     При падении температуры ниже установленного значения разность напряжений, на измерительном мосте с терморезистором, регистрируется дифференциальным операционным усилителем, который открывает буферный усилитель на транзисторе Q1 (рис. 1.11) и усилитель мощности на транзисторе Q2. Рассеиваемая мощность транзистора Q2 и его нагрузки резистора R11 обогревают термостат. Терморезистор R4 (1D53 или 1D053 от фирмы National Lead) имеет номинальное сопротивление 3600 Ом при 50 °С. Делитель напряжения Rl—R2 уменьшает входной уровень напряжения до необходимого значения и способствует тому, что терморезистор работает при малых токах, обеспечивающих малый разогрев. Все цепи моста, за исключением резистора R7, предназначенного для точной регулировки температуры, находятся в конструкции термостата. Рисунок 1.11 Схема терморегулятора с измерительным мостом     Схема (рис. 1.12) осуществляет линейное регулирование температуры с точностью до 0,001 °С, с высокой мощностью и высокой эффективностью. Источник опорного напряжения на микросхеме AD580 питает мостовую схему преобразователя температуры, в которой платиновый измерительный резистор (PLATINUM SENSOR) работает в качестве датчика. Операционный усилитель AD504 усиливает выходной сигнал моста и управляет транзистором 2N2907, который, в свою очередь, управляет синхронизируемым с частотой 60 Гц генератором на однопереходном транзисторе. Этот генератор питает управляющий электрод тиристора через развязывающий трансформатор. Предварительная установка способствует тому, что тиристор включается в различных точках переменного напряжения, что необходимо для точной регулировки нагревателя. Возможный недостаток — возникновение помех высокой частоты, т. к. тиристор переключается посреди синусоиды. Рисунок 1.12 Тиристорный терморегулятор     Узел управления мощного транзисторного ключа (рис. 1.13) для нагрева инструментов мощностью 150 Вт использует отвод на нагревательном элементе, чтобы принудить переключатель на транзисторе Q3 и усилитель на транзисторе Q2 достичь насыщения и установить малую рассеиваемую мощность. Когда на вход транзистора Qi поступает положительное напряжение, транзистор Qi открывается и приводит транзисторы Q2 и Q3 в открытое состояние. Ток коллектора транзистора Q2 и базовый ток транзистора Q3 определяются резистором R2. Падение напряжения на резисторе R2 пропорционально напряжению питания, так что управляющий ток обладает оптимальным уровнем для транзистора Q3 при большом диапазоне напряжения. Рисунок 1.13 Ключ для низковольтного терморегулятора     Операционный усилитель СА3080А производства фирмы RCA (рис. 1.14) включает вместе термопару с переключателем, срабатывающем при проходе питающего напряжения через нуль и выполненным на микросхеме СА3079, который служит как триггер для симистора с нагрузкой переменного напряжения. Симистор нужно подбирать Под регулируемую нагрузку. Напряжение питания для операционного усилителя некритично. Рисунок 1.14 Терморегулятор на термопаре     При использовании фазового управления симистором ток нагрева сокращается постепенно, если происходит приближение к установленной температуре, что предотвращает большое отклонение от установленного значения. Сопротивление резистора R2 (рис. 1.15) регулируется так, чтобы транзистор Q1 при желаемой температуре был закрыт, тогда генератор коротких импульсов на транзисторе Q2 не функционирует и таким образом симистор больше не открывается. Если температура понижается, то сопротивление датчика RT увеличивается и транзистор Q1 открывается. Конденсатор С1 начинает заряжаться до напряжения открывания транзистора Q2, который лавинообразно открывается, формируя мощный короткий импульс, выполняющий включение симистора. Чем больше открывается транзистор Q1, тем быстрее заряжается емкость С1 и симистор в каждой полуволне переключается раньше и, вместе с тем, в нагрузке возникает большая мощность. Пунктирной линией представлена альтернативная схема для регулирования двигателя с постоянной нагрузкой, например с вентилятором. Для работы схемы в режиме охлаждения резисторы R2 и RT нужно поменять местами. Рисунок 1.15 Терморегулятор для отопления     Пропорциональный терморегулятор (рис. 1.16) использующий микросхему LM3911 от фирмы National, устанавливает постоянную температуру кварцевого термостата на уровне 75 °С с точностью ±0,1 °С и улучшает стабильность кварцевого генератора, который часто используется в синтезаторах и цифровых счетчиках. Отношение импульс/пауза прямоугольного импульса на выходе (отношение времени включения/выключения) изменяется в зависимости от температурного датчика в ИС и напряжения на инверсном входе микросхемы. Изменения продолжительности включения микросхемы изменяют усредненный ток включения нагревательного элемента термостата таким образом, что температура приводится к заданной величине. Частота прямоугольного импульса на выходе ИС определяется резистором R4 и конденсатором С1. Оптрон 4N30 открывает мощный составной транзистор, у которого в цепи коллектора имеется нагревательный элемент. Во время подачи положительного прямоугольного импульса на базу транзисторного ключа последний переходит в режим насыщения и подключает нагрузку, а при окончании импульса отключает ее. Рисунок 1.16 Пропорциональный терморегулятор     Регулятор (рис. 1.17) поддерживает температуру печи или ванны с высокой стабильностью на уровне 37,5 °С. Рассогласование измерительного моста регистрируется измерительным операционным усилителем AD605 с высоким коэффициентом подавления синфазной составляющей, низким дрейфом и симметричными входами. Составной транзистор с объединенными коллекторами (пара Дарлингтона) осуществляет усиление тока нагревательного элемента. Транзисторный ключ (PASS TRANSISTOR) должен принимать всю мощность, которая не подводится к нагревательному элементу. Чтобы справляться с этим, большая схема следящей системы подключается между точками «А” и «В», чтобы установить постоянно 3 В на транзисторе без учета напряжения, требуемого для нагревательного элемента. Выходной сигнал операционного усилителя 741 сравнивается в микросхеме AD301A с напряжением пилообразной формы, синхронным с напряжением сети частотой 400 Гц. Микросхема AD301A работает как широтно-импульсный модулятор, включающий транзисторный ключ 2N2219—2N6246. Ключ предоставляет управляемую мощность конденсатору емкостью 1000 мкФ и транзисторному ключу (PASS TRANSISTOR) терморегулятора. Рисунок 1.17 Высоточный терморегулятор     Принципиальная схема терморегулятора, срабатывающего при проходе напряжения сети через нуль (ZERO-POINT SWITCH) (рис. 1.18), устраняет электромагнитные помехи, которые возникают при фазовом управлении нагрузкой. Для точного регулирования температуры электронагревательного прибора используется пропорциональное включение/выключение семистора. Схема, справа от штриховой линии, представляет собой переключатель, срабатывающий при проходе через нуль питающего напряжения, который включает симистор почти непосредственно после прохода через нуль каждой полуволны напряжения сети. Сопротивление резистора R7 устанавливается таким, чтобы измерительный мост в регуляторе был уравновешен для желаемой температуры. Если температура превышена, то сопротивление позистора RT уменьшается и открывается транзистор Q2, который включает управляющий электрод тиристора Q3. Тиристор Q3 включается и замыкает накоротко сигнал управляющего электрода’ симистора Q4 и нагрузка отключается. Если температура понижается, то транзистор Q2 закрывается, тиристор Q3 отключается, а к нагрузке поступает полная мощность. Пропорционального управления достигают подачей пилообразного напряжения, формируемого транзистором Q1, через резистор R3 на цепь измерительного моста, причем период пилообразного сигнала — это сразу 12 циклов частоты сети. От 1 до 12 этих циклов могут вставляться в нагрузку и, таким образом, мощность может модулироваться от 0—100% с шагом 8 %. Рисунок 1.18 Терморегулятор на симисторе     Схема устройства (рис. 1.19) позволяет оператору устанавливать верхние и нижние границы температуры для регулятора, что бывает необходимо при продолжительных тепловых испытаниях свойств материала. Конструкция переключателя дает возможность для выбора способов управления: от ручного до полностью автоматизированных циклов. С помощью контактов реле К3 управляют двигателем. Когда реле включено, двигатель вращается в прямом направлении с целью повышения температуры. Для понижения температуры направление вращения двигателя меняется на противоположное. Условие переключения реле К3 зависит от того, какое из ограничительных реле было включено последним, К\ или К2. Схема управления проверяет выход программатора температуры. Этот входной сигнал постоянного тока будет уменьшен резисторами и R2 максимально на 5 В и усилен повторителем напряжения А3. Сигнал сравнивается в компараторах напряжения Aj и А2 с непрерывно изменяющимся эталонным напряжением от 0 до 5 В. Пороги компараторов предварительно устанавливаются 10-оборотными потенциометрами R3 и R4. Транзистор Qi закрыт, если сигнал на входе ниже опорного сигнала. Если входной сигнал превосходит опорный сигнал, то транзистор Qi отрывается и возбуждает катушку реле К, верхнего предельного значения. Рисунок 1.19     Пара преобразователей температуры LX5700 от фирмы National (рис. 1.20) выдает выходное напряжение, которое пропорционально разнице температуры между обоими преобразователями и используется для измерения градиента температуры в таких процессах, как, например, распознавание отказа вентилятора охлаждения, распознавание движения охлаждающего масла, а также для наблюдения за другими явлениями в охлаждающих системах. С измерительным преобразователем, находящимся в горячей среде (вне охлаждающей жидкости или в покоящемся воздухе более 2 мин), 50-омный потенциометр должен устанавливаться таким образом, чтобы выход выключался. Тогда как с преобразователем в прохладной среде (в жидкости или в подвижном воздухе продолжительностью 30 сек) должно находиться положение, при котором выход включается. Эти установки перекрываются между собой, но окончательная установка между тем дает в итоге достаточно стабильный режим. Рисунок 1.20 Схема детектора температур     В схеме (рис. 1.21) используется высокоскоростной изолированный усилитель AD261K для высокоточного регулирования температуры лабораторной печи. Многодиапазонный мост содержит датчики с сопротивлением от 10 Ом до 1 мОм с делителями Кельвина—Варлея (Kelvin-Varley), которые используются для предварительного выбора точки управления. Выбор точки правления осуществляется с помощью переключателя на 4 положения. Для питания моста допускается применение неинвертирующего стабилизируемого усилителя AD741J, не допускающего синфазной погрешности напряжения. Пассивный фильтр на 60 Гц подавляет помехи на входе усилителя AD261K, который питает транзистор 2N2222A. Далее питание поступает на пару Дарлингтона и подводится 30 В к нагревательному элементу.     Измерительный мост (рис. 1.22) образуется позистором (резистором с положительным температурным коэффициентом) и резисторами Rx R4, R5, Re. Сигнал, снимаемый с моста, усиливается микросхемой СА3046, которая в одном корпусе содержит 2 спаренных транзистора и один отдельный выходной транзистор. Положительная обратная связь через резистор R7 предотвращает пульсации, если достигнута точка переключения. Резистором R5 устанавливается точная температура переключения. Если температура опускается ниже установленного значения, то реле RLA включается. Для противоположной функции должны меняться местами только позистор и Rj. Значение резистора Rj выбирается так, чтобы приблизительно достичь желаемой точки регулировки. Рисунок 1.22 Регулятор температуры с позистором     Схема регулятора (рис. 1.23) добавляет множество стадий опережающего сигнала к нормально усиленному выходу температурного датчика LX5700 от фирмы National, чтобы, по меньшей мере, частично компенсировать измерительные задержки. Коэффициент усиления по постоянному напряжению операционного усилителя LM216 будет установлен на значение, равное 10, с помощью резисторов с сопротивлением 10 и 100 мОм, что дает в итоге 1 В/°С на выходе операционного усилителя. Выход операционного усилителя активирует оптрон, который управляет обычным терморегулятором. Рисунок 1.23 Терморегулятор с оптроном     Схема (рис. 1.24) используется для регулирования температуры в установке промышленного отопления, работающей на газе и обладающей высокой тепловой мощностью. Когда операционный усилитель-компаратор AD3H переключается при требуемой температуре, то запускается одновйбратор 555, выходной сигнал которого открывает транзисторный ключ, а следовательно, включает газовый вентиль и зажигает горелку отопительной системы. По истечении одиночного импульса горелка выключается, несмотря на состояние выхода операционного усилителя. Постоянная времени таймера 555 компенсирует задержки в системе, при которой нагрев выключается, прежде чем датчик AD590 достигает точки переключения. Позистор, включенный во времязадающую цепь одновибратора’555, компенсирует изменения постоянной времени таймера из-за изменений температуры окружающей среды. При включении питания во время процесса запуска системы сигнал, формируемый операционным усилителем AD741, минует таймер и включает нагрев отопительной системы, при этом схема имеет одно устойчивое состояние. Рисунок 1.24 Коррекция перегрузки     Все компоненты терморегулятора находятся на корпусе кварцевого резонатора (рис. 1.25), таким образом, максимальная рассеиваемая мощность резисторов 2 Вт служит для того, чтобы поддерживать температуру в кварце. Позистор имеет при комнатной температуре сопротивление около 1 кОм. Типы транзистора некритичны, но должны иметь низкие токи утечки. Ток позистора примерно от 1 мА должен быть гораздо больше, чем ток базы 0,1 мА транзистора Q1. Если в качестве Q2 выбрать кремниевый транзистор, то нужно повысить 150-омное сопротивление до 680 Ом. Рисунок 1.25     В мостовой схеме регулятора (рис. 1.26) используется платиновый датчик. Сигнал с моста снимается операционным усилителем AD301, который включен как дифференциальный усилитель-компаратор. В холодном состоянии сопротивление датчика менее 500 Ом, при этом выход операционного усилителя приходит в насыщение и дает положительный сигнал на выходе, который открывает мощный транзистор и нагревательный элемент начинает греться. По мере нагревания элемента растет и сопротивление датчика, которое возвращает мост в состояние уравновешивания, и нагрев выключается. Точность достигает 0,01 °С. Рисунок 1.26 Регулятор температуры на компараторе   Адрес администрации сайта: [email protected]

Схема простого термостата

с использованием транзисторов

Электронный термостат, описанный здесь, может использоваться для управления температурой в помещении путем соответствующего включения (включения и выключения) нагревательного устройства.

Автор: R.K. Singh

Описание работы электронного термостата

В качестве датчика в схеме используется термистор NTC (отрицательный температурный коэффициент).

— Пока температура окружающей среды остается выше значения, установленного потенциометром, реле, соответственно, остается неактивным, и можно видеть красный светодиод.
— Если температура окружающей среды опускается ниже установленного значения, реле срабатывает и загорается зеленый светодиод.

Потенциометр необходимо тщательно отрегулировать, чтобы получить желаемый эффект.

Для настройки предлагаемой схемы транзисторного термостата NTC заключен в стеклянную трубку, а его выводы заканчиваются длинными проводами, чтобы его можно было разместить в желаемом месте для требуемого измерения.

Схема устанавливается путем помещения стеклянной трубки термистора вместе с ртутным термометром в емкость, наполненную тающей ледяной водой, и в следующей процедуре ее помещают при температуре окружающей среды и, наконец, рядом с газовой горелкой для выполнения всех уровней настройки.

В каждом из вышеупомянутых случаев точка, в которой только что загорается зеленый светодиод, определяется осторожным перемещением ручки кастрюли в сторону максимума и отметкой ее линией над ручкой шкалы, чтобы выполнить соответствующие калибровки температуры. эти отметки затем соответствующим образом маркируются соответствующими температурами, которые одновременно регистрируются на соответствующем термометре.

Работа схемы довольно проста и может быть понята путем оценки каждого состояния отключения и запуска транзистора.

До тех пор, пока сопротивление NTC очень высокое (при низкой температуре окружающей среды), транзистор T1 переходит в насыщение при условии, что настройка потенциометра позволяет это.

Учитывая описанную выше ситуацию, транзисторы T1, T2, T3 и T4 насыщаются, а также активируют реле.

Используемое реле может быть двойным контактом, и каждый раз, когда оно активируется, выполняются две операции: одна пара контактов для переключения светодиодов, а другая для включения нагревателя или желаемой нагрузки.

Конденсатор C1 гарантирует резкие изменения значения NTC.

Принципиальная схема

Спецификация материалов для вышеуказанной цепи транзисторного термостата:

— Резисторы: R1, R4, R6: 10 кОм, R2: 12 кОм, R3: 6,8 кОм, R5: 33 кОм, R7: 470 кОм, R8: 2,2 кОм , R9: 560 Ом.
— Потенциометр: линейный 10К.
— NTC: отрицательный температурный коэффициент 10К.
— Конденсаторы: C1: 100nF, C2: 47uF, 10V (электролитический конденсатор).
— светодиоды: 1 красный, 1 зеленый
— Транзисторы T1 и T3: 2N2222, T2: 2N2907, T4: 2N2905
— Реле: 12V DPDT.

Как сделать простую схему термостата с использованием транзисторов

Упомянутый здесь электронный термостат может использоваться для управления температурой в помещении путем правильного включения (включения и выключения) нагревательного устройства.

Рабочие характеристики электронного термостата

В схеме используется термистор NTC (отрицательный температурный коэффициент) в качестве сенсорного устройства.

— Предполагая, что температура окружающей среды продолжает превышать значение, установленное потенциометром, реле таким же образом продолжает отключаться, и красный светодиод также становится ярче.

— В случае, если температура окружающей среды становится ниже установленного значения, реле включается и загорается зеленый светодиод.

Потенциометр необходимо точно изменить, чтобы получить требуемые результаты.

Для настройки предлагаемой схемы транзисторного термостата, NTC заключен в стеклянную трубку, а его выводы закрыты длинными проводами, чтобы его можно было расположить в желаемом месте для существенного измерения.

Схема сконцентрирована путем размещения стеклянной трубки термистора рядом с ртутным термометром внутри контейнера с тающей ледяной водой, а также следующим способом: она размещается при температуре окружающей среды, в конечном счете, рядом с газовой горелкой для использования всех уровней настройки.

В каждой из ранее обсужденных ситуаций уровень, на котором зеленый светодиод только что загорается, устанавливается путем мягкого перемещения ручки кастрюли в сторону максимума и установки ее линией над шкалой ручки, чтобы произвести подходящую калибровку температуры. эти виды маркировки затем правильно маркируются с конкретными температурами, которые обычно регистрируются в это время на подключенном термометре.

Схема процесса довольно несложная, что позволяет распознать его, исследуя каждый отключенный и провоцирующий состояния транзистора.

Для предположения, что сопротивление NTC невероятно высокое (при низкой температуре окружающей среды) приводит к тому, что транзистор T1 входит в насыщение, при условии, что настройка потенциометра позволяет это.

Принимая во внимание описанный выше сценарий, транзисторы T1, T2, T3 и T4 могут насыщать или просто запускать реле.

Применяемое реле также может быть двойным контактом, и каждый раз, когда оно включается, выполняются две функции: одна пара контактов для переключения светодиодов, а другая — для включения нагревателя или требуемой нагрузки.

Конденсатор C1 обеспечивает немедленное изменение значения NTC.

Спецификация материалов для вышеуказанной схемы транзисторного термостата:

— Резисторы: R1, R4, R6: 10 кОм, R2: 12 кОм, R3: 6,8 кОм, R5: 33 кОм, R7: 470 кОм, R8: 2.2K, R9: 560 Ом.

— Потенциометр: линейный 10К.

— NTC: отрицательный температурный коэффициент 10K.

— Конденсаторы: C1: 100 нФ, C2: 47 мкФ, 10 В (электролитический конденсатор).

— светодиоды: 1 красный, 1 зеленый

— Транзисторы T1 и T3: 2N2222, T2: 2N2907, T4: 2N2905

— Реле: 12V DPDT.

ОСНОВЫ РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ — Электроника длины волны

Источник тока регулятора температуры : Одним из ключевых звеньев регулятора температуры является регулируемый двунаправленный источник тока. Его также можно назвать выходным каскадом. Эта секция отвечает за секцию системы управления, управляя током на исполнительный механизм температуры (термоэлектрический или резистивный нагреватель). Направление тока имеет решающее значение для термоэлектриков. На блок-схеме термоэлектрический элемент подключен между двумя выводами на контроллере.Для резистивного нагревателя может потребоваться специальная проводка, чтобы ограничить ток через резистивный нагреватель только в одном направлении.

Система управления : Пользовательские входы включают предельную уставку (в терминах максимального тока, разрешенного для термоэлектрического или резистивного нагревателя) и рабочую уставку. Кроме того, если требуется удаленная уставка, обычно доступен вход удаленной уставки.

• Уставка : аналоговое напряжение в системе.Его можно создать путем сочетания регулировки бортового триммера и ввода удаленной уставки. В некоторых случаях эти входы суммируются. Некоторые действуют самостоятельно.
• Источник тока смещения прецизионного датчика : Этот источник тока управляет датчиком температуры на известном уровне, делая фактическое напряжение датчика стабильным и точным. Напряжение на датчике определяется законом Ома: V = I * R, где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление датчика. Напряжение ограничено максимумом и минимумом (указанным в таблице данных контроллера температуры).Следует использовать минимально возможный ток, чтобы свести к минимуму эффекты самонагрева. Термистор нагревается при более высоких уровнях тока и ложно сообщает о более высокой температуре.
• Генерация ошибки : Чтобы узнать, как работает система, фактическая температура сравнивается с заданной температурой. Эти два напряжения вычитаются, и результат называется «Ошибка». Выходной сигнал регулируемого источника тока будет изменяться, чтобы сигнал обратной связи по температуре оставался неизменным.
• Система ПИД-регулирования : Преобразует сигнал ошибки в сигнал управления для регулируемого источника тока. Более подробное обсуждение ПИД-регулирования можно найти в Техническом примечании TN-TC01
.
• Предельная цепь : Один из способов повредить термоэлектрик — пропустить через него слишком большой ток. В каждом техническом описании привода указывается максимальный рабочий ток. Превышение этого тока приведет к повреждению устройства. Чтобы этого избежать, в терморегулятор включен ограничительный контур.Пользователь определяет максимальную настройку, и выходной ток не должен превышать этот уровень. Большинство цепей ограничения ограничивают ток на максимальном уровне и продолжают работать.
• Функции безопасности : Термоэлектрики и резистивные нагреватели чувствительны к избыточной мощности, но они устойчивы к быстрым изменениям тока или напряжения. Функции безопасности могут включать индикатор состояния «теплового разгона». Температурные пределы — как высокие, так и низкие — также могут быть доступны для включения индикаторов или отключения выходного тока.

Питание : Питание должно подаваться на управляющую электронику и источник тока. Это может быть источник питания постоянного тока (некоторые драйверы используют входы с одним источником питания, другие используют два источника питания) или входной разъем переменного тока и кабель. В некоторых случаях, когда для термоэлектрического или резистивного нагревателя требуется более высокое напряжение, могут быть доступны отдельные входы источника питания постоянного тока для питания управляющей электроники от источника низкого напряжения +5 В и термоэлектрического элемента от источника более высокого напряжения.

В чем разница между инструментом, модулем и компонентом?

Обычно цена, набор функций и размер. Прибор обычно имеет переднюю панель с ручками и кнопками для регулировки, а также какой-либо дисплей для отслеживания датчика. Все они могут быть автоматизированы с помощью компьютерного управления через USB, RS-232, RS-485 или GPIB. Инструмент обычно питается от сети переменного тока, а не от источника постоянного тока. По нашему определению, модуль не включает в себя дисплей или источник питания и имеет минимально необходимые настройки.Для контроля состояния вольтметр измеряет напряжение, а в таблице данных модуля предусмотрена передаточная функция для преобразования напряжения в фактическое сопротивление датчика. В паспорте датчика сопротивление датчика преобразуется в температуру. Некоторые устройства выделяют память для калибровки отклика датчика. Компонент дополнительно урезан, без движущихся частей. Внешние резисторы или конденсаторы задают рабочие параметры. Функции безопасности являются общими для всех трех форм. Обычно модули можно разместить на столе или интегрировать в систему с помощью кабелей.Компоненты монтируются непосредственно на печатную плату (PCB) с помощью выводов для сквозного монтажа или поверхностного монтажа (SMT). Два ряда контактов называются DIP-упаковкой (двойной ряд), а один ряд выводов называется упаковкой SIP (одинарный ряд).

Разнообразные стандартные контроллеры доступны как в приборной, так и в OEM-упаковке. Некоторые производители стирают границы, например, предлагая USB-управление компонентами в качестве мини-инструментов.

Упаковка компонентов и модулей включает надлежащий теплоотвод элементов схемы (или инструкции о том, как устройство должно быть теплоотводом) и обычно включает соответствующие кабели для термоэлектрического элемента, датчика и источника питания.Инструменты включают шнур питания, и доступ пользователя внутрь корпуса не требуется.

Типовая терминология:

Термоэлектрик: Это устройство, состоящее из двух керамических пластин, которые скрепляют металлические соединения двух разнородных металлов. Если ток протекает через соединение разнородных металлов, тепло генерируется с одной стороны, а поглощается с другой. Пропуская ток через термоэлектрик, тепло передается от одной керамической пластины к другой.Направление тока определяет, какая пластина станет «горячей», а какая — «холодной» относительно друг друга. Изменение направления тока немедленно меняет эффект. Контроллер температуры работает, оптимально контролируя величину и направление тока через переход, чтобы поддерживать фиксированную температуру устройства, подключенного к «холодной» стороне. Термоэлектрики можно накладывать друг на друга, чтобы создать более широкий температурный перепад. Их называют многоступенчатыми или каскадными термоэлектриками. Термоэлектрик также может преобразовывать перепад температур в электричество.Это называется эффектом Зеебека. Термоэлектрик также известен как термоэлектрический охладитель, устройство Пельтье или твердотельный тепловой насос.

Q MAX: Спецификация термоэлектрика. Это максимальная мощность, которую он может поглотить холодной пластиной.

Delta T MAX: Спецификация термоэлектрика. Это максимальный перепад температур, который может создать термоэлектрик между своими пластинами. Он указан в IMAX и VMAX и для определенной температуры «горячей» пластины.

I MAX и V MAX: Максимальный ток и напряжение термоэлектрика, соответственно. Не превышайте эти условия эксплуатации.

Резистивный нагреватель: Обычно эти нагреватели гибкие с резистивным элементом, зажатым между двумя изоляторами. Материалы резистивного элемента и изоляторов сильно различаются в зависимости от области применения. Некоторым требуется питание переменного тока, а не постоянного тока, который вырабатывается обычным контроллером температуры. В резистивном нагревателе при протекании тока в любом направлении выделяется тепло; следовательно, активная функция охлаждения отсутствует.Охлаждение достигается за счет снижения тока до нуля и рассеивания тепла в окружающую среду. Стабильность обычно не так хороша, как у термоэлектриков, за исключением случаев, когда рабочая температура значительно выше температуры окружающей среды.

Температура окружающей среды: Обычно это температура воздуха / условий окружающей среды вокруг нагрузки.

Отключить: Когда выходной ток отключен, все механизмы безопасности обычно устанавливаются на начальное состояние включения, и на термоэлектрический элемент подается только остаточный ток утечки.

DVM: Цифровой вольтметр , измеритель напряжения.

Амперметр: Измеритель, контролирующий ток.

ESD: Электростатический разряд. «Взрыв», который возникает при переходе по ковру и прикосновении к металлической ручке двери, является наиболее распространенным примером электростатического разряда. Лазерные диоды чувствительны к электростатическому разряду. «Взрыва», которого не чувствует человек, по-прежнему достаточно, чтобы повредить лазерный диод. При обращении с лазерным диодом или другим чувствительным к электростатическому разряду электронным оборудованием следует соблюдать соответствующие меры предосторожности.

Внутреннее рассеивание мощности: При использовании линейного источника тока часть мощности, подаваемой источником питания, идет на термоэлектрический или резистивный нагреватель, а часть используется в контроллере температуры. Максимальное внутреннее рассеивание мощности контроллера — это предел, при превышении которого возможно тепловое повреждение внутренних электронных компонентов. Проектирование системы контроля температуры включает выбор напряжения питания. Если для управления термоэлектриком с напряжением 6 В выбрано питание 28 В, на выходном каскаде регулятора температуры (или источнике тока) будет падать 22 В.Если драйвер работает на 1 А, внутренне рассеиваемая мощность будет V * I или 22 * ​​1 = 22 Вт. Если внутренняя мощность рассеивания составляет 9 Вт, компоненты источника тока будут перегреваться и необратимо повреждены. Wavelength предоставляет онлайн-калькуляторы безопасной рабочей зоны для всех компонентов и модулей, чтобы упростить выбор конструкции.

Соответствие напряжению: Источник тока имеет соответствующее падение напряжения на нем. Соответствующее напряжение — это напряжение источника питания за вычетом этого внутреннего падения напряжения.Это максимальное напряжение, которое может подаваться на термоэлектрический или резистивный нагреватель. Обычно указывается при полном токе.

Предел тока: В технических характеристиках термоэлектрического или резистивного нагревателя максимальный ток будет указан при температуре окружающей среды. Выше этого тока устройство может выйти из строя. При более высоких температурах это максимальное значение будет уменьшаться. Current Limit — это максимальный ток, который подает источник тока. Предел тока можно установить ниже максимального термоэлектрического тока и использовать в качестве инструмента для минимизации внутреннего рассеивания мощности терморегулятора.При более высоком пределе тока термоэлектрик будет быстрее передавать больше тепла, поэтому время достижения температуры может быть уменьшено (если система управления оптимизирована, чтобы избежать перерегулирования и звона).

Нагрузка: Для регулятора температуры нагрузка состоит из регулятора температуры (термоэлектрического или резистивного нагревателя) и датчика температуры.

ACTUAL TEMP MON: Это аналоговое напряжение, пропорциональное сопротивлению датчика температуры. Функции перехода к сопротивлению представлены в отдельных таблицах данных на контроллеры.Для преобразования сопротивления в температуру используются передаточные функции из таблицы данных датчика. Его также можно назвать монитором ACT T или монитором температуры.

VSET: Это общий термин, используемый для обозначения входного сигнала удаленной уставки. V указывает на сигнал напряжения, в то время как SET указывает его цель: заданное значение системы управления. Его также можно назвать MOD, MOD IN или ANALOG IN.

Каковы типичные характеристики и как их интерпретировать для моего приложения?

В настоящее время каждый производитель проводит собственное тестирование, и стандарта для измерения не существует.После того, как вы определите решение для своего приложения, критически важно протестировать продукт в своем приложении, чтобы проверить его работу. Вот некоторые из определений, которые использует длина волны, и способы интерпретации спецификаций в вашем дизайне.

Входное сопротивление: Указывается для аналоговых входов напряжения, таких как VSET или MOD IN. Он используется для расчета силы тока, которую должен выдавать внешний генератор сигналов. Например, если VSET управляется цифро-аналоговым преобразователем с максимальным напряжением 5 В и входным сопротивлением 20 кОм, цифро-аналоговый преобразователь должен выдавать не менее 5 В / 20000 Ом или 0.25 мА.

Стабильность: Для регулятора температуры, насколько стабильной может быть система, обычно является критическим параметром. Испытания на длину волны с использованием термисторов, поскольку они обеспечивают наибольшее изменение сопротивления на градус C. Испытательная нагрузка также хорошо спроектирована: датчик находится рядом с управляемым устройством, а термоэлектрический датчик, радиатор надлежащего размера и компоненты, соединенные с помощью высококачественной термопасты, минимизировать тепловое сопротивление между ними. Стабильность указывается в градусах Кельвина или Цельсия.Типичная стабильность может достигать 0,001 ° C. Более подробное техническое примечание TN-TC02, описывающее тестирование, доступно в Интернете.

Диапазон рабочих температур: Электроника разработана для правильной работы в указанном диапазоне температур. За пределами минимальной и максимальной температуры может произойти повреждение или измениться поведение. Рабочий диапазон, который указывает длина волны, связан со спецификацией максимального внутреннего рассеивания мощности. Выше определенной температуры окружающей среды (обычно 35 ° C или 50 ° C) максимальное внутреннее рассеивание мощности снижается до нуля при максимальной рабочей температуре.

Диапазон рабочего напряжения: В некоторых регуляторах температуры можно использовать два напряжения питания — одно для питания управляющей электроники (VDD), а второе для обеспечения более высокого напряжения согласования для термоэлектрического или резистивного нагревателя (VS). Обычно управляющая электроника работает при более низких напряжениях: от 3,3 до 5,5 В. Превышение этого напряжения может повредить элементы в секциях управления или питания. Источник тока (или выходной каскад) разработан для более высоких напряжений (например, 30 В для контроллеров температуры семейства PTC).Эту спецификацию необходимо рассматривать вместе с приводным током и мощностью, подаваемой на нагрузку, чтобы гарантировать, что конструкция не превышает спецификацию максимального внутреннего рассеивания мощности. Например, PTC5K-CH рассчитан на работу до 5 А и может принимать входное напряжение 30 В. Максимальная внутренняя рассеиваемая мощность составляет 60 Вт. Если 28 В используется для питания термоэлектрика, который падает на 4 В, 24 В будет падать на PTC5K-CH. При 24 В максимальный ток в пределах безопасного рабочего диапазона составляет менее 60/24 или 2.5 ампер. Использование большего значения тока приведет к перегреву компонентов выходного каскада и необратимому повреждению контроллера. Максимальные характеристики тока и напряжения связаны, а не достижимы независимо.

Монитор в сравнении с фактической погрешностью: Сигнал ACT T MON представляет собой аналоговое напряжение, пропорциональное сопротивлению датчика. Точность фактического сопротивления по отношению к измеренным значениям указана в отдельных технических паспортах драйвера. Для обеспечения этой точности в длине волны используется откалиброванное оборудование, отслеживаемое NIST.

Отдельное заземление монитора и питания: Одно заземление высокой мощности предназначено для подключения к источнику питания на любом контроллере температуры. Несколько слаботочных заземлений расположены среди сигналов монитора, чтобы минимизировать смещения и погрешности. Несмотря на то, что заземления с высоким и низким током связаны внутри, для достижения наилучших результатов используйте заземление с низким током с любым монитором.

Линейные или импульсные блоки питания для компонентов и модулей: Линейные блоки питания относительно неэффективны и имеют большие размеры по сравнению с импульсными блоками питания.Однако они малошумные. Если шум критичен для вашей системы, вы можете попробовать импульсный источник питания, чтобы увидеть, влияет ли частота переключения на производительность в любом месте системы.

Thermal Runaway: Если термоэлектрик отводит тепло от устройства (охлаждает его до температуры ниже окружающей), это тепло должно отводиться из системы. Дополнительное тепло от неэффективности термоэлектрика также должно рассеиваться. Если конструкция радиатора подходящая, удаляется достаточно тепла, чтобы устройство могло работать при температуре ниже окружающей среды.Однако, если конструкция является предельной, тепло остается в нагрузке, а температура датчика повышается вместо того, чтобы оставаться на желаемой температуре. Система управления реагирует, пропуская больше охлаждающего тока через термоэлектрик. Это приводит к увеличению количества тепла, выделяемого нагрузкой, и продолжающемуся повышению температуры датчика. Это называется «тепловым разгоном». Температура системы не контролируется, но определяется недостаточным отводом тепла в окружающую среду.

Wavelength разрабатывает регуляторы температуры и производит их на предприятии в Бозмане, штат Монтана, США.Чтобы просмотреть список текущих вариантов регуляторов температуры, щелкните здесь.

Полезных сайтов:

Что такое термоэлектрик?

Что такое термистор?

Внешние ссылки предназначены для справочных целей. Wavelength Electronics не несет ответственности за содержание внешних сайтов.

Как работают домашние термостаты | HowStuffWorks

Часто в вашем доме есть комнаты, которые всегда теплее или холоднее, чем другие.Этому может быть много объяснений. Во-первых, повышается температура, поэтому в комнатах на втором или третьем этажах часто бывает слишком тепло. В свою очередь, в подвальных помещениях обычно слишком холодно. Комнаты со сводчатыми потолками с трудом удерживают тепло, в то время как комнаты, которые получают долгие часы солнечного света, часто трудно охладить. Это всего лишь несколько причин, но независимо от того, почему температура в комнате неудобная, есть только один верный способ выровнять температуру в вашем доме: зонирование системы.

Системное зонирование довольно просто.Он включает в себя несколько термостатов, которые подключены к панели управления, которая управляет заслонками в воздуховоде вашей системы приточного воздуха. Термостаты постоянно считывают температуру в своей конкретной зоне, а затем открывают или закрывают заслонки в воздуховоде в соответствии с настройками термостата. Системное зонирование не только полезно для домов с непостоянной комнатной температурой, но также отлично подходит для обогрева или охлаждения отдельных спален в зависимости от желаемой настройки температуры. Если у вас обычно пустая комната для гостей, просто закройте дверь и закройте заслонку.

При правильном использовании зонирование системы может помочь вам сэкономить деньги на счетах за электроэнергию. По данным Министерства энергетики США, зонирование системы может сэкономить домовладельцам до 30 процентов на типичных счетах за отопление и охлаждение. Эта экономия может составлять приличную сумму — по оценкам Министерства энергетики, на отопление и охлаждение приходится 40 процентов расходов на коммунальные услуги в среднем домохозяйстве. Поскольку комнаты для гостей и другие редко используемые комнаты не требуют постоянного обогрева или охлаждения, зонирование системы позволяет вам сэкономить деньги, подавая в эти комнаты воздух с регулируемой температурой только тогда, когда это необходимо.

Многие домовладельцы не решаются или не хотят переходить на программируемые термостаты и зонирование системы из-за первоначальной стоимости установки. Это понятная проблема для всех, кто не строит новый дом или не заменяет старую систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, но есть и другие варианты. Несмотря на то, что установка типичной зонированной системы не является самостоятельным проектом, Программа изобретений и инноваций Министерства энергетики профинансировала разработку демпферной системы, которая может быть модернизирована для существующих воздуховодов.Система сочетает в себе вставки для контроля воздуха с гибкими заслонками RetroZone с электронным контроллером и системой откачки воздуха. Здесь нет тяжелых двигателей, поэтому существующие воздуховоды не нуждаются в изменении или поддержке.

Гибкие демпферы, которые выпускаются в моделях с круглыми и квадратными воздуховодами, наполняются воздухом, чтобы ограничить или заблокировать воздушный поток внутри воздуховода. Они устойчивы к нагреванию, старению, влаге, переносимым по воздуху химическим веществам и озону, и даже если они будут проколоты, что маловероятно, большинство отверстий не повлияют на производительность.Демпферы Flex следует устанавливать в стальных или гибких воздуховодах. Заслонки можно легко обслужить, получив доступ через регистр. Демпферы Flex также работают с большинством марок зонных панелей управления.

Если вы планируете установить модернизированную систему управления зонами, вот что вам нужно включить в список покупок:

• термостат для каждой зоны
• соленоидный насос
• соленоидная панель
• панель управления зонами
• нагнетательная трубка
• трансформатор
• огнестойкая лента
• контрольный концевой выключатель
• гибкие демпферы

Количество зон, необходимых в вашем доме, повлияет на способ настройки системы.В двухзонной системе, где зоны примерно равны по размеру, воздуховоды каждой зоны должны быть способны обрабатывать до 70 процентов общего CFM (кубических футов в минуту) воздуха, производимого вашей системой HVAC. В трехзонной системе зоны должны располагаться как можно ближе по общей площади. В этом случае воздуховоды каждой зоны должны выдерживать до 50 процентов общего объема CFM. Установка четырехзонной системы требует немного больше работы. Воздуховоды необходимо увеличить на один дюйм, и они требуют демпфера сброса статического давления и защиты по верхнему и нижнему пределу.Чтобы избежать серьезных повреждений, не перекрывайте полностью поток воздуха через теплообменник или змеевик вашей системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Теперь мы рассмотрим еще одну новинку в области домашнего термостата — говорящий термостат.

OpenTCC: недорогая камера контроля температуры с открытым исходным кодом

https://doi.org/10.1016/j.ohx.2020.e00099Получить права и контент

Основные моменты

•

OpenTCC обеспечивает низкую стоимость открытого доступа контроль температуры источника.

•

OpenTCC снижает электромагнитные помехи, снижая инструментальный шум во время электрохимического анализа.

•

Конструкция OpenTCC представляет собой универсальную платформу, которую можно штабелировать и легко перемещать.

•

Изменения температуры можно запрограммировать для имитации температурных циклов.

Реферат

Микробные электрохимические технологии (МЭТ) — это новые системы для экологических приложений, таких как производство возобновляемой энергии или устранение загрязнения. Исследования МЕТ часто требуют стабильных температур и низких уровней электромагнитных помех.Из-за наличия электрических проводов и датчиков нагрев МЕТ с использованием рециркуляции с водяной рубашкой может вызвать проблемы с безопасностью, тогда как нагревательные змеевики могут повлиять на результаты электрохимического анализа. Предлагаемая камера контроля температуры с открытым исходным кодом (OpenTCC) призвана обеспечить недорогое решение для контроля температуры (в диапазоне 20–55 ° C) при одновременном снижении электромагнитных помех, вызываемых импульсными источниками питания. OpenTCC состоит из легкой и дешевой конструкции, включающей восемь нагревательных элементов и два модуля охлаждения Пельтье, питаемых от электронных схем с открытым исходным кодом.Его оборудование управляется микроконтроллером Arduino и интерфейсом Python, который обеспечивает регистрацию данных и служит основой для программируемых температурных циклов. Система имеет модульную конструкцию, позволяющую складывать несколько независимых модулей. OpenTCC обеспечивает надежный и настраиваемый контроль температуры при меньших затратах, чем доступные в настоящее время коммерческие контроллеры температуры, и предоставляет платформу для обновлений для конкретных условий эксплуатации. Хотя Open-TCC оптимизирован для МЕТ, он может быть адаптирован для других лабораторных приложений благодаря своей гибкой конструкции.

Ключевые слова

Клетка Фарадея

Элемент Пельтье

Биоэлектрохимия

Электрический шум

Инкубатор

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2020 Издано Citing статей

Рекомендуемый Пояснение к проекту прецизионного термостата

Создание проекта прецизионного термостата.

Схема представляет собой сдвоенный операционный усилитель MC4558, работающий как компаратор, который работает от одного источника 5 В с датчиком температуры LM34DZ.

LM34DZ работает от 5 вольт, один конец положительный (+), а другой конец отрицательный (-). Центральный провод является выходным проводом и через резистор мощностью 180 000 Ом 1/2 Вт подается на контакт 3 датчика. Я построил только два таких датчика, но с разными цифровыми панельными измерителями. Первый датчик показывает точные показания с резистором 180000 Ом, а второй датчик показывает точные показания без резистора 180000 Ом, поэтому очевидно, что цифровой панельный измеритель, который вы используете, имеет значение.Кроме того, если вы устанавливаете датчик внутри пластмассового, металлического, деревянного или любого другого кожуха, ВЫ БУДЕТЕ ИЗМЕРЕТЬ ВНУТРЕННЮЮ ТЕМПЕРАТУРУ КОРПУСА, А НЕ ТЕМПЕРАТУРУ ПОМЕЩЕНИЯ. Установите датчик вне корпуса.

Контакт 2 MC4558 устанавливает настройку «HI» термостата, а контакт 6 устанавливает настройку «LO» термостата. Когда цифровой панельный измеритель подключен к контакту 3 MC4558, но без десятичной точки, поскольку мы выбрали его таким образом на задней панели цифрового панельного измерителя, показания на цифровом панельном измерителе будут иметь только числа и фактически будут считывать комнату температуры, первые 2 или 3 цифры — это градусы по Фаренгейту, а последняя цифра справа — десятые доли градуса по Фаренгейту.Фактическое измерение, производимое датчиком, выражается в милливольтах (т. Е. 0,758 вольт, что составляет 75,8 ° F и отображается на цифровом панельном измерителе как 758).

Напряжение подается на контакт 2, которое устанавливает предел «HI», а напряжение подается на контакт 3, которое устанавливает предел «LO». Это также отображается цифровым панельным измерителем с переключателем, показывающим показание «HI», а затем переключением, показывающим показание «LO».

На моем схематическом рисунке в правом нижнем углу вы найдете рисунок транзистора 2N2222.Собственно, их будет 2. Один транзистор предназначен для настройки «HI», а другой транзистор — для настройки «LO». Что касается этой схемы, убедитесь, что, когда вы подключаете к ней напряжение, переменный резистор в каждой цепи устанавливается на конце, ближайшем к земле, в противном случае он будет подавать смещение на транзистор и, вероятно, перейдет в режим насыщения по току. Вы настраиваете обе схемы одинаково. С помощью вольтметра, приложенного к эмиттеру, показанному подключенным к верхней части регулируемого элемента управления, медленно изменяйте сопротивление, наблюдая за показаниями вольтметра, пока оно не достигнет.8 вольт, потом остановись. Не все регуляторы на 200 Ом будут равны точно 200 Ом, но вы установили оба регулятора так, чтобы они отображали 0,8 В (что было бы установкой для 80 ° F), но мы еще ничего не устанавливаем. Мы просто задействуем то, на что он способен. Оба транзистора потребляют микроампер и не более 2 мА, поэтому нет необходимости в радиаторе на любом из этих 2 транзисторов. Мы доработали возможности обоих. Теперь они могут настраивать температуру от 80 ° F до 70 ° F как для отопления, так и для кондиционирования воздуха.ДАННЫЙ ТЕРМОСТАТ ПРЕДНАЗНАЧЕН ТОЛЬКО ДЛЯ ГАЗОВОГО НАГРЕВА И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА.

Есть еще один рисунок на схеме другого 2N2222, расположенный внизу от верхнего правого угла рисунка. Всего получается три 2N2222. Он подключен к реле на 5 вольт, но поскольку конкретное реле с определенным сопротивлением не указано, транзистор будет потреблять разное количество тока, в зависимости от того, что вы выберете. Точно так же резистор, показанный подключенным к базе, также будет отличаться.По сути, 2N2222 имеет коэффициент усиления по току 200, поэтому, если у вас есть реле, требующее 10 миллиампер, вам нужно будет подать на базу 50 микроампер (200 X 0,000050 ампер = 10 миллиампер). Поскольку этот транзистор потребляет больше тока, чем другие 2N2222, для него ТРЕБУЕТСЯ НАГРЕВАТЕЛЬ.

Цифровой панельный измеритель ДОЛЖЕН быть в диапазоне 2 В и на постоянном токе. Те, которые я использовал, имеют точность 0,8% и различаются по физическим размерам. На задней стороне есть «IN» и «GND» для входа и «POWER» с изображением батареи, указывающей на рисунке, что положительно, а что отрицательно.Различные цифровые панельные измерители имеют разные требования к мощности, и большинство из них находится в диапазоне микроампер. До сих пор ни один из них не требовал усиления датчика, но если вы собираетесь подключить датчик к аналоговому измерителю, это другое. На схеме один цифровой панельный измеритель подключен к датчику LM34DZ, а другой цифровой панельный измеритель с помощью переключателя подключается к входу «HI» или «LO» компаратора.

У большинства термостатов есть переключатель на лицевой панели, который выбирает НАГРЕВ, ВЫКЛ и ОХЛАЖДЕНИЕ.Есть еще один переключатель, который выбирает, находится ли ВЕНТИЛЯТОР (вентилятор) в АВТОМАТИЧЕСКОМ или ВКЛЮЧЕННОМ режиме. У этого тоже есть. Тем не менее, есть 2 секции на HEAT, OFF и COOL, которые соединяют вас либо с Q, либо с дополнением Q (фактически, HEAT или COOL) через характеристики переключения 7400.

Теперь давайте установим наш переключатель на НАГРЕВ, а затем установим наш другой переключатель на «HI», а затем давайте установим показание на втором цифровом панельном измерителе, где оно будет показывать 765. Теперь мы настроили обогреватель так, чтобы, когда температура в помещении достигнет 76.5 ° F, горелка выключится, но нагнетатель продолжит работать еще немного, пока весь металл, окружающий обогреватель, не остынет, а затем нагнетатель прекратит работу. Это фактически сделает комнату теплее, и если она слишком теплая, измените эту настройку на более низкую и комфортную, но не слишком сильно.

Теперь давайте установим наш переключатель в положение «LO», а затем установим показание на втором цифровом панельном измерителе, где оно будет показывать 736. Теперь мы настроили обогреватель так, чтобы, когда температура в помещении достигнет 73.5 ° F или ниже, горелка включится, но вентилятор включится не сразу, а лишь немного позже. Воздуходувки не предназначены для включения и выключения сразу же, пока они либо не остынут до определенной температуры, либо не нагреются до определенной температуры, и то и другое вне вашего избирательного контроля.

Как работает компаратор? Когда положительный (+) вход выше по значению, чем отрицательный (-) вход, фиксированное положительное (+) напряжение отправляется на выходной контакт этого конкретного компаратора. Перевел, если напряжение.766 или больше появляется на контакте 3, контакт 1 этого компаратора будет выдавать положительное напряжение около +4 В, потому что значение 0,766 В и выше на входном положительном (+) контакте 3 выше, чем 0,765 В на отрицательном (-) контакт 2.

То же правило применяется ко 2-му компаратору. Теперь у нас будет положительное (-) выходное напряжение для включения цепи и выключения цепи. В конечном итоге мы намерены использовать положительный (+) выход одного компаратора для управления транзистором и включения реле.В цикле НАГРЕВА, когда температура в помещении опускается ниже 73,6 ° F, мы хотим, чтобы обогреватель включился, и мы хотим ЗАБЛОКИРОВАТЬ его (оставаться включенным), пока комната нагревается, и даже когда температура в комнате позже становится ниже. выше настройки «LO» и больше не имеет положительного (+) входа, превышающего по значению отрицательное (-) входное значение, обычно необходимое для поддержания выходного напряжения компаратора. Итак, в цикле НАГРЕВА нам нужно ЗАБЛОКИРОВАТЬ цепь при ее включении. Однако в ЦИКЛЕ ОХЛАЖДЕНИЯ верно обратное.Когда температура в помещении превышает определенное значение, нам нужно включить кондиционер и ЗАБЛОКИРОВАТЬ его на более высоком уровне.

Мы делаем это со схемой 7400. Рядом с рисунком находится таблица, в которой показаны выходные данные 7400 в соответствии с входными данными 7400. Выбрав Q или дополнение Q, мы получим желаемый результат для 2N2222 и предполагаемые последствия.

У меня была схема, в которой использовался тиристор, но позже и более глубоких размышлений я придумал эту схему.Позднее мышление сократило мои предыдущие компоненты в 3 раза по сравнению с тем, что у меня было сейчас. Прежде чем сделать свою печатную плату, я тестирую использование тиристора вместо выхода 2N2222 и реле. Я должен быть осторожен. Если подумать, я могу даже стать опасным!

Контроль температуры включения-выключения — Electronics-Lab.com

Эта схема управляет нагрузкой (в данном случае бесщеточным вентилятором постоянного тока) на основе температуры по сравнению с заданным значением. Преобразованный диод в режиме прямой поляризации.Фактически, при прямом смещении прямое падение напряжения на диоде зависит от температуры, в частности, имеет отрицательный линейный наклон. Это из-за распределения Больцмана, заставляющего электроны переходить в зону проводимости термически, снижая падение напряжения на диоде.

В любом случае эта схема сравнивает точное опорное напряжение (стабилитрон) с прямым падением напряжения на диоде, смещенном вперед с током 11 мА.

Компаратор — это просто LM158 / 258/358, работающий в режиме разомкнутого контура, инвертирующий вход подключен к диодному датчику, а неинвертирующий — к опорному напряжению.Когда температура поднимается выше уставки, прямое напряжение падает ниже опорного напряжения, и выход компаратора вращается на транзисторе и, следовательно, на вентиляторе.

Транзистор большей мощности может быть заменен на более крупные вентиляторы, или вы можете заменить реле, IGBT, МОП-транзистор и т. Д. Для управления более высокими нагрузками (и более высокими напряжениями).

Уставка регулируется с помощью потенциометра, и вы можете использовать драйвер светодиода LM3914 для создания индикатора уставки температуры (требуется тщательная калибровка и использование Excel для расчета наклона и точки пересечения).

Можно сделать множество модификаций, но схема работает очень хорошо в своей основной форме.

Компаратор может различать разницу в 10 мкВ, поэтому разница составляет примерно 0,01 ° C (осторожная регулировка потенциометра может позволить почувствовать тепло тела на расстоянии 1/2 см от датчика или почувствовать тепло окружающей среды, что позволит постоянно включать и выключать вентилятор)

Вы можете контролировать температуру до 140 ° C (150 макс. Температура диода), но линейность не гарантируется

Возможные варианты использования? Охлаждение радиатора, аварийное охлаждение компьютера (но я думаю, что линейное устройство лучше, чем двухпозиционное), охлаждение металла при сверлении и т. Д.

А! Одно замечание: вы можете даже нагревать с помощью этой схемы, но вам нужны входы обратного компаратора и заменить вентилятор реле, управляющим нагревателем.

.