Схема терморегулятора — второй вариант
Немного поразмыслив пришел к выводу, что возможно сюда присоединить тот же контроллер, что и на паяльной станции, но с небольшой доработкой. В процессе эксплуатации паяльной станции были выявлены незначительные неудобства: необходимость перевода таймеров в 0, и иногда проскакивает помеха которая переводит станцию в режим SLEEP
. Учитывая то, что женщинам ни к чему запоминать алгоритм перевода таймера в режим 0 или 1 была повторена схема той же станции, но только канал фен
А небольшие доработки привели к устойчивой и «помехонекапризной» работе терморегулятора в части управления. При прошивке AtMega8 следует обратить внимание на новые фьюзы
На следующем фото показана термопара К-типа, которую удобно монтировать в духовке.
Работа регулятора температуры на макетной плате понравилась — приступил к окончательной сборке на печатной плате.
Закончил сборку, работа тоже стабильная, показания в сравнении с лабораторным градусником отличаются порядка на 1,5°C, что в принципе отлично. На печатной плате при настройке стоит выводной резистор, пока что не нашел в наличии SMD такого номинала.
Светодиод моделирует ТЭНы духовки. Единственное замечание: необходимость создания надежной общей земли, что в свою очередь сказывается на конечный результат измерений
В схеме необходим именно многооборотный подстроечный резистор, а во-вторых обратите внимание на R16, его возможно тоже необходимо будет подобрать, в моём случае стоит номинал 18 кОм. Итак, вот что имеем:
В процессе экспериментов с последним терморегулятором появились ещё незначительные доработки, качественно влияющие на конечный результат, смотрим на фото с надписью 543
— это означает датчик отключен или обрыв.
И наконец переходим от экспериментов до готовой конструкции терморегулятора. Внедрил схему в электроплиту и пригласил авторитетную комиссию принимать работу:) Единственное что жена забраковала — маленькие кнопки на управлении конвекцией, общее питание и обдув, но это решаемо со временем, а пока выглядит вот так.
Регулятор заданную температуру держит с точностью до 2-х градусов. Происходит это в момент нагрева, из-за инертности всей конструкции (ТЭНы остывают, внутренний каркас выравнивается температурно), в общем в работе схема мне очень понравилась, а потому рекомендуется для самостоятельного повторения. Автор — ГУБЕРНАТОР
Обсудить статью СХЕМА ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА
Терморегуляторы повсеместно применяются в различных целях: в автомобилях, отопительных системах различного типа, холодильных камерах и печах. Их работа заключается в отключении или включении приборов после достижения определённой температуры. Простой механический терморегулятор своими руками сделать нетрудно. Современные конструкции имеют более сложную схему, но при некотором опыте можно сделать аналоги и таких стройств.
- Показать всё
Регулятор температуры своими руками: питание и нагрузка
Что касается подключения LM 335 то оно должно быть последовательным. Все сопротивления необходимо подобрать так, чтобы общая величина тока, который проходит через термодатчик соответствовала показателям от 0,45 мА до 5 мА. Превышения отметки допускать нельзя, так как датчик будет перегреваться, и показывать искаженные данные.
Запитка терморегулятора может происходить несколькими способами:
- С помощью блока питания с ориентировкой на 12 В;
- С помощью любого другого устройства, питание которого не превышает вышеуказанный показатель, но при этом ток, протекающий через катушку не должен превышать 100 мА.
Еще раз напомним о том, что показатель тока в цепи датчика не должен превышать 5 мА, по этой причине придется использовать транзистор с большой мощностью. Лучше всего подойдет КТ 814. Конечно, если вы хотите избежать применения транзистора, можно использовать реле с меньшим уровнем тока. Он сможет работать от напряжения в 220 В.
Детали устройства регулятора температуры своими руками
В роли датчика температуры обычно выступает терморезистор – элемент, электрическое сопротивление которого меняется в зависимости от температуры. Используют и полупроводниковые элементы – транзисторы и диоды, на характеристики которых температура также оказывает влияние: при нагреве увеличивается ток коллектора (у транзисторов), при этом наблюдается смещение рабочей точки и транзистор перестает работать, не реагируя на входной сигнал.
Но у таких сенсоров есть существенный недостаток: их довольно сложно откалибровать, то есть «привязать» к определенным значениям температуры, из-за чего точность самодельного терморегулятора оставляет желать лучшего.
Между тем промышленность давно освоила выпуск недорогих термодатчиков, калибровка которых осуществляется в процессе изготовления.
К таковым относится прибор марки LM335 от компании National Semiconductor, которым мы и рекомендуем воспользоваться. Стоимость этого аналогового термодатчика составляет всего 1 доллар.
«Тройка» на первой позиции цифрового ряда в маркировке означает, что прибор ориентирован на применение в бытовой технике. Модификации LM235 и LM135 предназначены для использования, соответственно, в промышленности и в военной сфере.
Имея в своем составе 16 транзисторов, этот датчик работает как стабилитрон. При этом его напряжение стабилизации зависит от температуры.
Зависимость следующая: на каждый градус по абсолютной шкале (по Кельвину) приходится 0,01 В напряжения, то есть при нуле по Цельсию (273 по Кельвину) напряжение стабилизации на выходе составит 2,73 В. Производитель калибрует датчик по температуре в 25С (298К). Рабочий диапазон лежит в пределах от -40 до +100 градусов Цельсия.
Таким образом, собирая терморегулятор на базе LM335, пользователь избавляется от необходимости подбирать методом проб и ошибок эталонное напряжение, при котором прибор обеспечит требуемую температуру.
Его можно рассчитать, используя несложную формулу:
V = (273 + T) x 0.01,
Где Т – интересующая пользователя температура по шкале Цельсия.
Помимо термодатчика нам понадобится компаратор (подойдет марки LM311 от того же производителя), потенциометр для формирования эталонного напряжения (настройка требуемой температуры), выходное устройство для подключения нагрузки (реле), индикаторы и блок питания.
Выбор терморегулятора для теплых полов
Изначально наверняка перед вами стоит вопрос какой же терморегулятор для теплого пола выбрать.
Терморегуляторы для теплых полов бывают:
— Механические и электронные. ( У последних присутствует LCD дисплей, а у первых обыкновенная крутилка наподобие переменного резистора)
— Программируемые и не программируемые. (Наличие LCD экрана не свидетельствует о наличии функции программирования).
1) Механические терморегуляторы для пола:
Самыми простыми в использовании и дешевыми является механически терморегуляторы, стоят они от 1000 рублей за штуку. Справиться с в включением/выключением и регулировкой температуры может любой человек.
Но у данных терморегуляторов есть и существенно большой минус: — это большое энергопотребление, в случае если Вы забудете его выключить к примеру.
2) Электронные терморегуляторы.
Существуют и электронные типы терморегуляторов, Включение выключение. регулировка температуры здесь происходит с помощью нажатия на кнопки, ка на обычных пультах.
На LCD экран выводиться информация о текущей температуре пола, и желаемой, а также добавляются функции часов.
3) Электронные терморегуляторы с функцией программирования.
У данных терморегуляторов помимо функции описанных у обычного электронного прибора добавляются функции включения и выключения теплых полов в определенное время, день и час.
Использовать такие терморегуляторы экономически целесообразно, чтобы уменьшите расходы на электричество, а автоматически включать теплые полы только в нужное время.
Например с утра в ванной комнате, вечером на кухне во время ужина и так далее.
Недостатки таких терморегуляторов:
— довольно сложно сразу разобраться с функциями программирования настроек.
При покупке программируемого терморегулятора выбирайте те модели — у которых есть память на настройки, при отключении электричества. иначе вся работа по программирование пойдет на смарку.
Наличие памяти — означает — что в регулятор встроена батарейка, и при отключении электричества, все настройки остаются в памяти.
Термостаты удобнее для больших объёмов
Умельцы, делающие инкубатор самостоятельно, используя корпус старого холодильника, предпочитают ставить термостат для инкубатора. Устройство имеет приличный вид. Достаточно заменить регулятор и сделать подвижными полки, чтобы менять положение яиц.
В этом случае со старым холодильником переделка сводится к минимуму. Термостат представляет собой совмещение терморегулятора и нагревательного прибора накаливания. Добавляется психометр, контролирующий влажность и механизм переворачивания яиц. Благодаря теплоизоляции корпуса холодильника, температура держится стабильно и требует минимальной корректировки. Цифровой дисплей устанавливается снаружи и упрощает контроль.
Настройка терморегулятора
Как уже говорилось, терморегулятор на базе датчика LM335 в настройке не нуждается. Достаточно знать напряжение, подаваемое потенциометром на прямой вход компаратора.
Измерить его можно при помощи вольтметра. Необходимое значение напряжения определяется по приведенной выше формуле.
Если нужно, к примеру, чтобы прибор срабатывал при температуре в 20 градусов, оно должно составлять 2,93 В.
Если в качестве термодатчика применяется какой-либо иной элемент, эталонное напряжение придется проверять опытным путем. Для этого необходимо воспользоваться цифровым термометром, например, ТМ-902С. Для точности настройки датчики термометра и терморегулятора можно соединить посредством изоленты, после чего их помещают в среду с различной температурой.
Терморегулятор из подручных материалов
Ручку потенциометра нужно плавно вращать, пока терморегулятор не сработает. В этот момент следует посмотреть на шкалу цифрового термометра и отображаемую на ней температуру нанести на шкалу терморегулятора. Можно определить крайние точки, например, для температуры в 8 и 40 градусов, а промежуточные значения отметить, разделив диапазон на равные части.
Если цифрового термометра под рукой не оказалось, крайние точки можно определять по воде с плавающим в ней льдом (0 градусов) или по кипящей воде (100 градусов).
Простой терморегулятор своими руками — схема
Устройство термостата особой сложностью не отличается, поэтому многие начинающие радиолюбители оттачивают на изготовлении этого прибора свое мастерство. Схемы предлагаются самые разные, но наибольшее распространение получил вариант с применением особой микросхемы, называемой компаратором.
У этого элемента есть два входа и один выход. На один вход подается некое эталонное напряжение, которое соответствует требуемой температуре, а на второй – напряжение от термодатчика.
Схема терморегулятора для теплых полов
Компаратор сравнивает поступающие данные и при определенном их соотношении генерирует на выходе сигнал, открывающий транзистор или включающий реле. При этом подается ток на нагреватель или холодильный агрегат.
Основные блоки системы терморегуляции
Современные терморегуляторы с датчиком температуры воздуха для инкубатора выдерживают уровень нагрева внутри бокса с точностью до 0,10С.
Система терморегуляции состоит из 3-х основных блоков:
- термодатчик и датчик уровня влажности (гигрометр);
- блок управления;
- нагревательное оборудование.
Датчики температуры и влажности
Термодатчик современного регулятора представляет собой ИК-сенсор, термопару или терморезистор. Первый сделан на основе фотоэлемента, прибор срабатывает на инфракрасное излучение окружающего пространства. Другие датчики представляют собой резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Подаваемые ими сигналы проходят через схему управления терморегулятора и в итоге отображаются на цифровом дисплее в числовом значении.
По такому же принципу работает датчик, измеряющий уровень влажности внутри корпуса инкубатора. Показания гигрометра отражаются на экране в %.
Блок управления
Основной орган терморегулятора – схема, помещённая внутрь корпуса прибора. Существует множество вариантов комплектации и строения блока управления. Всех их объединяет одно – своевременное и точное сообщение о состоянии температуры и влажности на информационное табло прибора, а также подача команды на включение/выключение ламп или ТЭНов.
Понятие о температурных регуляторах
Изделия этой категории применяют для решения разных задач. По соответствующей настройке температурного порога подают питание (отключают):
- отопление в погребе;
- нагрев паяльной станции;
- циркуляционный насос котла.
Из приведенных примеров понятны базовые требования к точности, которую должна обеспечить подходящая схема терморегулятора. В некоторых ситуациях необходимо поддержание заданного уровня не ниже, чем ±1C°. Для контроля рабочих параметров нужна оперативная индикация. Существенное значение имеют нагрузочные способности.
Перечисленные особенности поясняют назначение типовых функциональных узлов:
- значение температуры фиксируют специализированным датчиком (резистором, термопарой);
- показания анализирует микроконтроллер или другое устройство;
- исполнительный сигнал поступает на электронный (механический) переключатель.
К сведению. Кроме рассмотренных частей, схема термореле может содержать дополнительные компоненты для подачи питания на электронагреватель, другую мощную нагрузку.
Как сделать терморегулятор своими руками
1. Вскрывается донор корпуса и силовой схемы — электронный таймер CDT-1G. На сером трехжильном шлейфе установлен микроконтроллер таймера. Отпаиваем шлейф от платы. Отверстия для проводов шлейфа имеют маркировку (+) — питание +5 Вольт, (О) — подача управляющего сигнала, (-) — минус питания. Коммутировать нагрузку будет электромагнитное реле.
Донор корпуса
Параметры таймера
Удобный корпус
Силовая схема
2. Так как питание схемы от силового блока не имеет гальванической развязки от сети, то все работы по проверки и настройке схемы проводим от безопасного источника питания 5 вольт. Сначала на стенде проверяем работоспособность элементов схемы.
Сборка макета
Проверка работы
3. После проверки элементов схемы конструкция собирается на плате. Плата для устройства не разрабатывалась и собрана на куске макетной платы. После сборки также проводится проверка работоспособности на стенде.
4. Термодатчик R1 установлен снаружи на боковой поверхности корпуса блок- розетки, проводники изолированы термоусадочной трубкой. Для недопущения контакта с датчиком, но и сохранения доступа наружного воздуха к датчику сверху установлена защитная трубка. Трубка изготовлена из средней части шариковой авторучки. В трубке вырезано отверстие для установки на датчик. Трубка приклеена к корпусу.
Защитная трубка
Термодатчик
Защитная трубка
5. Переменный резистор R3 установлен на верхней крышке корпуса, там же сделано отверстие для светодиода. Корпус резистора полезно для безопасности покрыть слоем изоленты.
6. Ручка регулировки для резистора R3 самодельная и изготовлена своими руками из старой зубной щетки подходящей формы :).
Резистор R3
Донор ручки
Ручка снизу
Ручка настройки
7. Перед окончательной сборкой еще раз проверяем работу на стенде, далее подпаиваем проводники к контактам силовой схемы и включаем в сеть. При включении схема должна работать.
Еще раз напоминаю питание терморегулятора бестрансформаторное и гальваническая развязка от сети отсутствует, то есть опасное сетевое напряжение присутствует на элементах устройства. При подборе резистора R3 недопустимо применение резистора с отсутствием изоляции управляющей ручки от контактов.
Терморегулятор изготовлен для управления работой электрокамина на котором регулятор температуры не установлен.
4 Особенности датчиков и возможные поломки
Воздушные датчики реагируют на изменение температуры гораздо быстрее
К особенностям датчиков относятся их упругость и наличие гребней. Как только температура начинает повышаться, газ, находящийся между дисками, увеличивается в объеме. В результате диски разъединяются, и тот из них, который расположен внутри, оказывает давление на небольшой переключатель, находящийся в средней части прибора. Цепь размыкается, нагревание прекращается.
Когда окружающая температура уменьшается, газ между пластинками сжимается, и диски снова примыкают друг к другу, давление на переключатель больше не оказывается, и снова включается нагрев. Чаще всего модели имеют световые индикаторы, кнопку включения и ручку для регулировки температуры.
Если терморегулятор перестал нормально функционировать, следует прежде всего разобраться, что с ним произошло, какая именно деталь вышла из строя. В подавляющем большинстве случаев причиной поломки терморегулятора является неправильно работающий термоэлемент. Единственный правильный выход — приобрести новое устройство. Стоимость его не так уж и высока, чтобы принимать какие-то меры по ремонту.
Механический терморегулятор имеет множество преимуществ перед электронным. И главные из них — низкая цена, простота в эксплуатации, долговечность.
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.
Элементы, необходимые для терморегулятора
Чтобы создать действующий и долговечный терморегулятор своими руками необходимо запастись следующими электронными и полупроводниковыми деталями:
- микросхема;
- диоды;
- нагревательный элемент (цепи ламп);
- триоды;
- резисторы (постоянные С2-23, С2-33, переменные СП5-1В1А, термические RK1-RK2);
- транзисторы;
- регулятор;
- конденсатор (малогабаритные, керамические: их емкость независимо от модели не должна быть ниже 10 МКФ, а напряжение меньше 20 В).
Вам также понадобятся провода.
плата терморегулятора
Посмотрев на фото, вы можете убедиться, что схема самодельного терморегулятора обладает достаточно простым характером. Главное, чтобы она получилась достаточно компактных размеров. Это предоставит возможность более удобно работать с ней при паянии.
схема
Однако создать схему терморегулятора для инкубатора на бумаге – это только половина успеха. Для платы рекомендуется брать односторонний стеклотекстолит, отделанный фольгой. Толщина которого составляет 1,5 мм, а размеры – 95х60 мм.
Как настроить
Для настройки прибора необходимо либо иметь эталонное устройство, либо знать номинал напряжений, соответствующих той или иной температуре контролируемой среды. Для отдельных устройств существуют собственные формулы, показывающие зависимость напряжения на компараторе от температуры. Например, для датчика LM335 такая формула имеет вид:
V = (273 + T) • 0,01,
где Т — требуемая температура по Цельсию.
В других схемах настройка производится путём подбора номиналов регулировочных резисторов при создании определённой, известной температуры. В каждом конкретном случае могут быть использованы собственные методики, оптимальным образом подходящие к имеющимся условиям или используемому оборудованию. Требования к точности прибора также отличаются друг от друга, поэтому единой технологии настройки не существует в принципе.
Принцип работы
Решать задачу по производству электричества из тепловой энергии приходится, как принято говорить в науке, от обратного. Противоположным эффекту Зеебека является эффект Пельтье, который состоит в изменении температур двух объединенных в замкнутый контур разнородных полупроводников при пропускании через них постоянного тока: один из них нагревается, второй – остывает.
Если направление тока изменить, изменится и направление теплового потока: первый полупроводник будет остывать, а второй – нагреваться. В качестве полупроводников чаще всего применяют твердую смесь кремния с германием и теллурид висмута.
Эффект Пельтье
Эффект, открытый Жаном Пельтье, получил широкое применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности, где требуются холодильные машины, но нет возможности применить компрессорный тепловой насос на фреоне. Поэтому именно его именем назвали выпускаемые для этой цели устройства – элементы Пельтье.
Но если на такой элемент или, как его еще называют, термоэлектрический охладитель оказать воздействие с противоположной стороны, то есть создать на его полупроводниках разность температур, то мы получим эффект Зеебека: элемент Пельтье превратится в источник постоянного тока.
Терморегулятор своими руками схема
Про конструкцию термостата можно сказать, что она не особа сложна, именно по этой причине большинство радиолюбителей начинают свое обучение именно с этого прибора, а так же именно на нем оттачивают свои навыки и мастерство. Схем прибора можно найти очень большое количество, но самой распространенной является схема с применением, так называемого компаратора.
Данный элемент имеет несколько входов и выходов:
- Один вход отвечает подачу эталонного напряжения, которое отвечает необходимой температуре;
- Второй получает напряжения от датчика температуры.
Сам компаратор принимает все поступающие показания и сравнивает их. В случае если будет генерировать сигнал на выходе, то он включит реле, которое подаст ток на обогревательный или холодильный аппарат.
Самодельный терморегулятор пошаговая инструкция
Если вы приобрели все необходимые составляющие для сборки, осталось рассмотреть подробную инструкцию. Рассматривать будем на примере датчика температуры рассчитанного на 12В.
Самодельный регулятор температуры собирается по следующему принципу:
- Подготавливаем корпус. Можно использовать старые оболочки от счетчика, например от установки «Гранит-1».
- Схему подбираете ту, которая вам больше понравится, но можно и сориентироваться и на плату от счетчика. Прямой ход с пометкой «+» необходим для подключения потенциометра, Инверсионный вход с отметкой «–» будет служить для подключения термодатчика. Если так случилось, что напряжение на прямом входе будет выше требуемого, на выходе установится высокая отметка и транзистор начнет подавать питание на реле, а оно в свою очередь на нагревательный элемент. Как только напряжение на выходе превысит допустимую отметку – реле отключится.
- Для того чтобы терморегулятор срабатывал вовремя и перепады температур были обеспечены, потребуется сделать с помощью резистора связь отрицательного типа, которая образуется между прямым входом и выходом на компараторе.
- Что касается трансформатора и его питания, то здесь может понадобиться индукционная катушка от старого электрического счетчика. Для того чтобы напряжение соответствовало показателю в 12 вольт, вам нужно будет сделать 540 витков. Уместить их получится только в том случае, если диаметр провода будет не более 0,4 мм.
Вот и все. В этих небольших действиях и заключается вся работа по созданию терморегулятора своими руками. Возможно, самому без определенных навыков сделать его сразу и не получится, однако с опорой на фото и видео инструкции вы сможете испытать все свои умения.
Благодаря простой конструкции, самостоятельно созданный термоконтроллер может быть использован где угодно.
Например:
- Для теплого пола;
- Для погреба;
- Может заняться регулировкой температуры воздуха;
- Для духовки;
- Для аквариума, где будет контролировать температурный показатель воды;
- Для того чтобы контролировать температурное значение насоса электрокотла (его включения и отключение);
- И даже для автомобиля.
Не обязательно использовать цифровой, электронный или механический покупной термовыключатель. Купив недорогое термореле, сделать регулировку мощности на симисторе и термопаре и ваш самодельный аппарат будет работать не хуже покупного.
