Спазването на температурния режим е много важно технологично условие не само в производството, но и в ежедневието. Тъй като е толкова важен, този параметър трябва да се регулира и контролира от нещо. Произвеждат се огромен брой такива устройства, които имат много характеристики и параметри. Но да направите термостат със собствените си ръце понякога е много по-изгодно от закупуването на готов фабричен аналог.
Създайте сами термостат
Обща концепция за температурни контролери
Устройствата, които фиксират и в същото време регулират зададена стойност на температурата, се намират в по-голяма степен в производството. Но те намериха своето място и в ежедневието. За да се поддържа необходимият микроклимат в къщата, често се използват термостати за вода. Те правят такива устройства за сушене на зеленчуци или отопление на инкубатор със собствените си ръце. Подобна система може да намери своето място навсякъде.
В това видео ще разберем какво е терморегулатор:
Всъщност повечето термостати са само част от цялостната верига, която се състои от следните компоненти:
- Температурен сензор, който измерва и фиксира, както и предава получената информация на контролера. Това се случва поради превръщането на топлинната енергия в електрически сигнали, разпознати от устройството. Сензорът може да бъде термометър за съпротивление или термодвойка, които в своя дизайн имат метал, който реагира на температурни промени и променя съпротивлението си под негово влияние.
- Аналитичната единица е самият регулатор. Той получава електронни сигнали и реагира в зависимост от функциите си, след което предава сигнала към изпълнителния механизъм.
- Задвижващият механизъм е вид механично или електронно устройство, което при получаване на сигнал от устройството се държи по определен начин. Например, когато се достигне зададената температура, клапанът ще изключи подаването на охлаждаща течност. И обратно, веднага щом показанията паднат под предварително зададените стойности, аналитичният блок ще даде команда за отваряне на клапана.
Това са трите основни части на системата за контрол на температурата. Въпреки че в допълнение към тях във веригата могат да участват и други части, като междинно реле. Но те изпълняват само допълнителна функция.
Как работи завършената схема
С помощта на транзистор се включва реле, което от своя страна дава възможност на магнитния стартер да се включи. Чрез своите контакти нагревателят е свързан към мрежата с два свои контакта. В този случай при натоварване стартерът не остава фаза върху товара. Ако в стаята има висока влажност, препоръчително е да използвате RCD за връзка.
Като нагревател освен нагревателни елементи се използват маслени радиатори, лампи с нажежаема жичка 100 W и битови нагреватели с вграден вентилатор. Необходимо е да се изключи директният достъп до части под напрежение.
След като термостатът за включване и изключване със собствените ви ръце е сглобен, трябва да проверите качеството и правилната инсталация. Всички връзки трябва да бъдат добре запоени. След това можете да конфигурирате устройството в съответствие с посочените параметри.
Принцип на действие
Принципът, по който работят всички регулатори, е да се вземе физическо количество (температура), да се прехвърлят данни към веригата на управляващия блок, който решава какво трябва да се направи в даден случай.
Ако направите термореле, тогава най-простият вариант ще има механична верига за управление.Тук с помощта на резистор се задава определен праг, при достигане на който ще бъде подаден сигнал към изпълнителния механизъм.
За да получите допълнителна функционалност и възможност за работа с по-широк температурен диапазон, ще трябва да интегрирате контролера. Това също ще помогне да се увеличи живота на устройството.
В това видео можете да гледате как да направите свой собствен термостат за електрическо отопление:
Типична верига на термичното реле
Дизайнът се основава на температурния сензор LM335 или неговите аналози, както и на компресора LM311. Термостатната схема е допълнена от изходно устройство, към което е свързан нагревател с зададена мощност. Необходимо е захранване, ако е необходимо, могат да се използват индикатори.
По-сложна схема включва транзистори, релета, ценеров диод и кондензатор С1, който изглажда пулсациите на напрежението. Изравняването на тока се извършва с помощта на параметричен стабилизатор. В този случай устройството може да се захранва от всеки източник, параметрите на който съвпадат с напрежението на релейната намотка в диапазона от 12 до 24 волта. Захранването може да се стабилизира с помощта на конвенционален диоден мост с кондензатор.
Домашен терморегулатор
Всъщност има много схеми за самостоятелно изработване на термостат. Всичко зависи от областта, в която ще се използва такъв продукт. Разбира се, създаването на нещо твърде сложно и многофункционално е изключително трудно. Но термостат, който може да се използва за отопление на аквариум или сушене на зеленчуци през зимата, може да бъде създаден с минимум познания.
Това е полезно: разпределителен колектор в отоплителната система.
Най-простата схема
Най-простата терморегулираща верига "направи си сам" има захранване без трансформатор, което се състои от диоден мост с паралелно свързан ценеров диод, който стабилизира напрежението в рамките на 14 волта, и кондензатор за охлаждане. Можете също да добавите 12 волта стабилизатор тук, ако желаете.
Създаването на термостат не изисква много усилия и парични инвестиции
Цялата верига ще се основава на ценеров диод TL431, който се управлява от разделител, състоящ се от 47 kΩ резистор, 10 kΩ резистор и 10 kΩ термистор, действащ като температурен сензор. Съпротивлението му намалява с повишаване на температурата. Резисторът и съпротивлението са най-подходящи за постигане на най-добрата точност на реакцията.
Самият процес изглежда така: когато на управляващия контакт на микросхемата се образува напрежение повече от 2,5 волта, той ще се отвори, което ще включи релето, подавайки товар към задвижващия механизъм.
Как да направите термостат за инкубатор със собствените си ръце, можете да видите във видеото, представено:
И обратно, когато напрежението падне, микросхемата ще се затвори и релето ще се изключи.
За да се избегне тракането на релейните контакти, е необходимо да се избере с минимален задържащ ток. И успоредно на входовете, трябва да запоявате кондензатор 470 × 25 V.
Когато използвате NTC термистор и микросхема, които вече са в бизнеса, струва си първо да проверите тяхната производителност и точност.
По този начин, се оказва най-простото устройстворегулиране на температурата. Но с правилните съставки, той се представя отлично в широк спектър от приложения.
Вътрешно устройство
Такива термостати със самостоятелен сензор за температура на въздуха са оптимални за поддържане на зададените параметри на микроклимата в помещенията и контейнерите. Той е напълно способен да автоматизира процеса и да контролира всеки излъчвател на топлина, от топла вода до нагревателни елементи. В същото време термичният превключвател има отлични данни за работата. А сензорът може да бъде или вграден, или дистанционен.
Тук термисторът, посочен на диаграмата R1, действа като температурен сензор. Разделителят на напрежение включва R1, R2, R3 и R6, сигналът от който отива към четвъртия щифт на микросхемата на операционния усилвател. Петият контакт на DA1 получава сигнал от разделителя R3, R4, R7 и R8.
Съпротивленията на резисторите трябва да бъдат избрани по такъв начин, че при най-ниската ниска температура на измерената среда, когато съпротивлението на термистора е максимално, компараторът да бъде положително наситен.
Напрежението на изхода на компаратора е 11,5 волта. По това време транзисторът VT1 е в отворено положение и релето K1 включва изпълнителния или междинен механизъм, в резултат на което започва нагряването. В резултат на това температурата на околната среда се повишава, което намалява съпротивлението на сензора. На входа 4 на микросхемата напрежението започва да се увеличава и в резултат надвишава напрежението на щифт 5. В резултат компараторът влиза във фазата на отрицателно насищане. На десетия изход на микросхемата напрежението става приблизително 0,7 волта, което е логична нула. В резултат на това транзисторът VT1 се затваря и релето се изключва и изключва задвижването.
На чипа LM 311
Такъв терморегулатор "направи си сам" е проектиран да работи с нагревателни елементи и е в състояние да поддържа зададените температурни параметри в рамките на 20-100 градуса. Това е най-безопасната и надеждна опция, тъй като използва галванична изолация на температурния сензор и контролните вериги, а това напълно елиминира възможността от токов удар.
Подобно на повечето подобни схеми, той се основава на мост с постоянен ток, в единия рамо на който е свързан компаратор, а в другия - температурен сензор. Сравнителят наблюдава несъответствието на веригата и реагира на състоянието на моста, когато пресича точката на баланса. В същото време той се опитва да балансира моста с термистор, променяйки температурата му. А термичната стабилизация може да настъпи само при определена стойност.
Резисторът R6 задава точката, в която трябва да се формира баланс. И в зависимост от температурата на околната среда, термисторът R8 може да влезе в този баланс, който ви позволява да регулирате температурата.
Във видеото можете да видите анализ на проста схема на термостата:
Ако температурата, зададена от R6, е по-ниска от необходимата, тогава съпротивлението на R8 е твърде високо, което намалява тока на компаратора. Това ще доведе до протичане на ток и ще отвори полупроводника VS1.което ще включи нагревателния елемент. Това ще бъде сигнализирано от светодиода.
С повишаване на температурата, съпротивлението на R8 ще започне да намалява. Мостът ще клони към точката на баланса. На компаратора потенциалът на обратния вход постепенно намалява, а на директния - се увеличава. В един момент ситуацията се променя и процесът протича в обратна посока. По този начин термоконтролерът със собствените си ръце ще включва или изключва задвижването в зависимост от съпротивлението R8.
Ако LM311 не е наличен, той може да бъде заменен с вътрешната микросхема KR554SA301. Оказва се обикновен термостат „направи си сам“ с минимални разходи, висока точност и надеждност.
Прост термостат, направен сам - схема
Устройството на термостата не е особено сложно, така че много начинаещи радиолюбители усъвършенстват уменията си в производството на това устройство. Веригите се предлагат по най-различни начини, но най-широко разпространен е вариантът с използването на специална микросхема, наречена компаратор.
Този елемент има два входа и един изход. Към единия вход се подава определено референтно напрежение, което съответства на необходимата температура, а към втория - напрежението от температурния сензор.
Верига на терморегулатора за подово отопление
Сравнителят сравнява входящите данни и при определено съотношение генерира сигнал на изхода, който включва транзистора или включва релето. В този случай токът се подава към нагревателя или хладилния агрегат.
Предимства и недостатъци
Дори един обикновен термостат, направен сам, има много предимства и положителни аспекти. За фабричните многофункционални устройства изобщо не е нужно да говорим.
Температурните контролери позволяват:
- Поддържайте комфортна температура.
- Пестя енергия.
- Не включвайте човек в процеса.
- Наблюдавайте технологичния процес, повишавайки качеството.
Недостатъците включват високата цена на фабричните модели. Разбира се, това не се отнася за домашно приготвени устройства. Но производствените, които се изискват при работа с течни, газообразни, алкални и други подобни среди, имат висока цена. Особено ако устройството трябва да има много функции и възможности.
