يعد الامتثال لنظام درجة الحرارة شرطًا تكنولوجيًا مهمًا للغاية ليس فقط في الإنتاج ، ولكن أيضًا في الحياة اليومية. نظرًا لكون هذه المعلمة مهمة جدًا ، يجب تنظيمها والتحكم فيها بواسطة شيء ما. يتم إنتاج عدد كبير من هذه الأجهزة ، والتي لها العديد من الميزات والمعلمات. لكن صنع منظم الحرارة بيديك يكون أحيانًا أكثر ربحية من شراء نظير مصنع جاهز.
قم بإنشاء منظم حرارة بنفسك
المفهوم العام لوحدات التحكم في درجة الحرارة
تم العثور على الأجهزة التي تصلح وفي نفس الوقت تنظم قيمة درجة حرارة محددة إلى حد كبير في الإنتاج. لكنهم وجدوا أيضًا مكانهم في الحياة اليومية. للحفاظ على المناخ المحلي المطلوب في المنزل ، غالبًا ما تستخدم منظمات الحرارة للمياه. إنهم يصنعون مثل هذه الأجهزة لتجفيف الخضار أو تسخين حاضنة بأيديهم. يمكن لنظام مماثل أن يجد مكانه في أي مكان.
في هذا الفيديو ، سنكتشف ماهية جهاز التحكم في درجة الحرارة:
في الواقع ، معظم منظمات الحرارة ليست سوى جزء من الدائرة العامة ، والتي تتكون من المكونات التالية:
- مستشعر درجة الحرارة الذي يقيس ويصلح ، وكذلك ينقل المعلومات الواردة إلى وحدة التحكم. يحدث هذا بسبب تحويل الطاقة الحرارية إلى إشارات كهربائية يتعرف عليها الجهاز. يمكن أن يكون المستشعر مقياس حرارة مقاومًا أو مزدوجًا حراريًا ، والذي يحتوي في تصميمه على معدن يتفاعل مع التغيرات في درجات الحرارة ويغير مقاومته تحت تأثيره.
- الوحدة التحليلية هي المنظم نفسه. يستقبل الإشارات الإلكترونية ويتفاعل وفقًا لوظائفه ، وبعد ذلك ينقل الإشارة إلى المشغل.
- المشغل هو نوع من الأجهزة الميكانيكية أو الإلكترونية التي ، عند تلقي إشارة من الوحدة ، تتصرف بطريقة معينة. على سبيل المثال ، عند الوصول إلى درجة الحرارة المحددة ، سيغلق الصمام مصدر سائل التبريد. على العكس من ذلك ، بمجرد أن تنخفض القراءات عن القيم المحددة مسبقًا ، ستعطي الوحدة التحليلية الأمر لفتح الصمام.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
هذه هي الأجزاء الثلاثة الرئيسية لنظام التحكم في درجة الحرارة. على الرغم من أنه بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لأجزاء أخرى ، مثل التتابع الوسيط ، المشاركة في الدائرة. لكنهم يؤدون وظيفة إضافية فقط.
ترموستات رقمي
من أجل إنشاء منظم حرارة يعمل بكامل طاقته مع معايرة دقيقة ، لا يمكنك الاستغناء عن العناصر الرقمية. ضع في اعتبارك جهازًا للتحكم في درجات الحرارة في متجر خضروات صغير.
العنصر الرئيسي هنا هو متحكم PIC16F628A. توفر هذه الدائرة المصغرة التحكم في الأجهزة الإلكترونية المختلفة. يحتوي المتحكم الدقيق PIC16F628A على مقارنين تناظريين ومذبذب داخلي و 3 مؤقتات ووحدات مقارنة CCP وتبادل بيانات USART.
عندما يعمل منظم الحرارة ، يتم تغذية قيمة درجة الحرارة الحالية والمحددة إلى MT30361 - مؤشر مكون من ثلاثة أرقام مع كاثود مشترك. لضبط درجة الحرارة المطلوبة ، استخدم الأزرار: SB1 - للتقليل و SB2 - للزيادة. إذا قمت بإجراء الإعداد أثناء الضغط على زر SB3 ، فيمكنك ضبط قيم التخلفية. الحد الأدنى لقيمة التخلفية لهذه الدائرة هو 1 درجة. يمكن رؤية الرسم التفصيلي على الخطة.
كان سبب تجميع هذه الدائرة هو انهيار منظم الحرارة في الفرن الكهربائي في المطبخ. بعد البحث في الإنترنت ، لم أجد وفرة خاصة من الخيارات على المتحكمات الدقيقة ، بالطبع هناك شيء ما ، ولكن جميعها مصممة بشكل أساسي للعمل مع مستشعر درجة الحرارة من نوع DS18B20 ، وهي محدودة للغاية في نطاق درجات الحرارة للقيم العليا وغير مناسب للفرن. كانت المهمة هي قياس درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية ، لذلك وقع الاختيار على المزدوج الحراري من النوع K. أدى تحليل حلول الدوائر إلى خيارين.
مبدأ التشغيل
المبدأ الذي يعمل به جميع المنظمين هو أخذ الكمية المادية (درجة الحرارة) ، ونقل البيانات إلى دائرة وحدة التحكم ، والتي تقرر ما يجب القيام به في حالة معينة.
إذا قمت بإجراء مرحل حراري ، فسيكون لأبسط خيار دائرة تحكم ميكانيكية. هنا ، بمساعدة المقاوم ، يتم تعيين عتبة معينة ، عند الوصول إلى إشارة إلى المشغل.
للحصول على وظائف إضافية والقدرة على العمل مع نطاق درجة حرارة أوسع ، سيتعين عليك دمج وحدة التحكم. سيساعد هذا أيضًا على زيادة عمر الجهاز.
في هذا الفيديو ، يمكنك مشاهدة كيفية صنع منظم الحرارة الخاص بك للتدفئة الكهربائية:
تحكم في درجة الحرارة محلية الصنع
يوجد في الواقع الكثير من المخططات لصنع منظم الحرارة بنفسك. كل هذا يتوقف على المنطقة التي سيتم استخدام مثل هذا المنتج فيها. بطبيعة الحال ، فإن إنشاء شيء معقد للغاية ومتعدد الوظائف أمر صعب للغاية. ولكن يمكن إنشاء منظم حرارة يمكن استخدامه لتسخين حوض السمك أو تجفيف الخضار لفصل الشتاء بأقل قدر من المعرفة.
وهذا مفيد: مشعب التوزيع في نظام التدفئة.
أبسط مخطط
تحتوي أبسط دائرة ترموستات تعمل بنفسك على مصدر طاقة بدون محول ، والذي يتكون من جسر ديود مع صمام زينر متصل بالتوازي ، والذي يعمل على استقرار الجهد في حدود 14 فولت ، ومكثف تبريد. يمكنك أيضًا إضافة مثبت 12 فولت هنا إذا كنت ترغب في ذلك.
لا يتطلب إنشاء منظم الحرارة الكثير من الجهد والاستثمار المالي
ستعتمد الدائرة بأكملها على الصمام الثنائي TL431 Zener ، والذي يتم التحكم فيه بواسطة مقسم يتكون من المقاوم 47 kΩ ، ومقاومة 10 kΩ وثرمستور 10 kΩ يعمل كمستشعر درجة الحرارة. تقل مقاومته مع زيادة درجة الحرارة. أفضل مطابقة للمقاومة والمقاومة للحصول على أفضل دقة استجابة.
تبدو العملية نفسها على النحو التالي: عندما يتشكل جهد يزيد عن 2.5 فولت على جهة اتصال التحكم في الدائرة المصغرة ، فسيتم فتحها ، والتي ستعمل على تشغيل التتابع ، مما يوفر حمولة للمشغل.
كيف تصنع منظم حرارة للحاضنة بيديك ، يمكنك أن ترى في الفيديو المقدم:
على العكس من ذلك ، عندما ينخفض الجهد إلى أسفل ، ستغلق الدائرة المصغرة وينطفئ التتابع.
لتجنب اهتزاز جهات اتصال الترحيل ، من الضروري تحديدها بحد أدنى من تيار التثبيت. وبالتوازي مع المدخلات ، تحتاج إلى لحام مكثف 470 × 25 فولت.
عند استخدام الثرمستور NTC والدائرة الدقيقة التي كانت تعمل بالفعل ، فإن الأمر يستحق التحقق أولاً من أدائها ودقتها.
في هذا الطريق، أبسط جهاز اتضحتنظيم درجة الحرارة. ولكن مع المكونات الصحيحة ، فإنه يعمل بشكل ممتاز في مجموعة واسعة من التطبيقات.
جهاز داخلي
تعتبر منظمات الحرارة هذه المزودة بمستشعر درجة حرارة الهواء بيديك مثالية للحفاظ على معايير المناخ المحلي المحددة في الغرف والحاويات. إنه قادر تمامًا على أتمتة العملية والتحكم في أي مشعاع للحرارة ، من الماء الساخن إلى عناصر التسخين. في نفس الوقت ، يحتوي المفتاح الحراري على بيانات أداء ممتازة. ويمكن أن يكون المستشعر مدمجًا أو بعيدًا.
هنا ، الثرمستور ، المشار إليه في الرسم البياني R1 ، يعمل كمستشعر درجة الحرارة. يشتمل مقسم الجهد على R1 و R2 و R3 و R6 ، حيث تنتقل الإشارة إلى الدبوس الرابع من الدائرة المصغرة لمكبر الصوت التشغيلي. تستقبل جهة الاتصال الخامسة لـ DA1 إشارة من الحاجز R3 و R4 و R7 و R8.
يجب اختيار مقاومات المقاومات بطريقة تكون عند أدنى درجة حرارة منخفضة للوسيط المقاس ، عندما تكون مقاومة الثرمستور القصوى ، يكون المقارن مشبعًا بشكل إيجابي.
الجهد عند خرج المقارنة هو 11.5 فولت. في هذا الوقت ، يكون الترانزستور VT1 في الوضع المفتوح ، ويتحول التتابع K1 إلى آلية تنفيذية أو وسيطة ، ونتيجة لذلك يبدأ التسخين. نتيجة لذلك ، ترتفع درجة الحرارة المحيطة ، مما يقلل من مقاومة المستشعر. عند الإدخال 4 من الدائرة المصغرة ، يبدأ الجهد في الزيادة ، ونتيجة لذلك ، يتجاوز الجهد عند الطرف 5. ونتيجة لذلك ، يدخل المقارن مرحلة التشبع السالب. عند الخرج العاشر للدائرة الدقيقة ، يصبح الجهد حوالي 0.7 فولت ، وهو صفر منطقي. نتيجة لذلك ، يتم إغلاق الترانزستور VT1 ، ويتم إيقاف تشغيل التتابع وإيقاف تشغيل المحرك.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
على شريحة LM 311
تم تصميم هذا المتحكم الحراري بيديك للعمل مع عناصر التسخين وهو قادر على الحفاظ على معلمات درجة الحرارة المحددة في حدود 20-100 درجة. هذا هو الخيار الأكثر أمانًا والأكثر موثوقية ، حيث يستخدم العزل الكلفاني لمستشعر درجة الحرارة ودوائر التحكم ، وهذا يلغي تمامًا إمكانية حدوث صدمة كهربائية.
مثل معظم الدوائر المماثلة ، فهو يعتمد على جسر DC ، حيث يتم توصيل المقارن في ذراعه ، وفي الآخر - مستشعر درجة الحرارة. يراقب المقارن عدم تطابق الدائرة ويتفاعل مع حالة الجسر عندما يعبر نقطة التوازن. في الوقت نفسه ، يحاول أيضًا موازنة الجسر باستخدام الثرمستور ، وتغيير درجة حرارته. ويمكن أن يحدث التثبيت الحراري فقط عند قيمة معينة.
يحدد المقاوم R6 النقطة التي يجب أن يتشكل عندها التوازن. واعتمادًا على درجة حرارة البيئة ، يمكن أن يدخل الثرمستور R8 في هذا التوازن ، مما يسمح لك بتنظيم درجة الحرارة.
في الفيديو ، يمكنك مشاهدة تحليل لدائرة ترموستات بسيطة:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
إذا كانت درجة الحرارة المحددة بواسطة R6 أقل من الدرجة المطلوبة ، فإن المقاومة على R8 كبيرة جدًا ، مما يقلل من التيار في المقارنة. سيؤدي هذا إلى تدفق التيار وفتح VS1 أشباه الموصلات.والتي ستعمل على تشغيل عنصر التسخين. سيتم الإشارة إلى هذا بواسطة مؤشر LED.
مع ارتفاع درجة الحرارة ، ستبدأ مقاومة R8 في الانخفاض. سوف يميل الجسر إلى نقطة التوازن. في المقارنة ، تتناقص إمكانات المدخلات العكسية تدريجياً ، وتزداد في الاتجاه المباشر. في مرحلة ما ، يتغير الوضع ، وتحدث العملية في الاتجاه المعاكس. وبالتالي ، فإن وحدة التحكم الحرارية بأيديها سوف تقوم بتشغيل أو إيقاف تشغيل المشغل حسب المقاومة R8.
إذا لم يكن LM311 متاحًا ، فيمكن استبداله بالدائرة الدقيقة KR554SA301 المحلية. لقد اتضح أنه منظم حرارة بسيط يعمل بنفسك بأقل تكلفة ودقة وموثوقية عالية.
ترموستات لتسخين الغلايات
عند ضبط أنظمة التدفئة ، من المهم معايرة الجهاز بدقة. سيتطلب هذا مقياس الجهد والتيار. لإنشاء نظام عمل ، يمكنك استخدام الرسم التخطيطي التالي.
باستخدام هذا المخطط ، يمكنك إنشاء معدات خارجية للتحكم في غلاية تعمل بالوقود الصلب. يتم تنفيذ دور الصمام الثنائي زينر بواسطة الدائرة المصغرة K561LA7. يعتمد تشغيل الجهاز على قدرة الثرمستور على تقليل المقاومة عند تسخينه. المقاوم متصل بشبكة مقسم جهد الكهرباء. يمكن ضبط درجة الحرارة المطلوبة باستخدام المقاوم المتغير R2.يتم توفير الجهد للعاكس 2I-NOT. يتم تغذية التيار الناتج إلى المكثف C1. مكثف متصل بـ 2I-NOT ، الذي يتحكم في تشغيل مشغل واحد. الأخير متصل بالمشغل الثاني.
يتم التحكم في درجة الحرارة وفقًا للمخطط التالي:
- مع انخفاض في الدرجات ، يزداد الجهد في التتابع ؛
- عند الوصول إلى قيمة معينة ، يتم إيقاف تشغيل المروحة المتصلة بالمرحل.
من الأفضل اللحام على فأر الخلد. كبطارية ، يمكنك استخدام أي جهاز يعمل في حدود 3-15 فولت.
حذر!
يمكن أن يؤدي تركيب الأجهزة ذاتية الصنع لأي غرض من الأغراض على أنظمة التدفئة إلى تعطل المعدات. علاوة على ذلك ، قد يكون استخدام مثل هذه الأجهزة محظورًا على مستوى الخدمات التي توفر الاتصالات في منزلك.
المميزات والعيوب
حتى منظم الحرارة البسيط الذي يعمل بنفسك لديه الكثير من المزايا والجوانب الإيجابية. ليست هناك حاجة للحديث عن أجهزة المصنع متعددة الوظائف على الإطلاق.
تسمح أجهزة التحكم في درجة الحرارة بما يلي:
- حافظ على درجة حرارة مريحة.
- توفير الطاقة.
- لا تشرك أي شخص في هذه العملية.
- مراقبة العملية التكنولوجية ، وزيادة الجودة.
تشمل العيوب التكلفة العالية لنماذج المصنع. بالطبع ، هذا لا ينطبق على الأجهزة محلية الصنع. لكن وسائل الإنتاج المطلوبة عند العمل مع الوسائط السائلة والغازية والقلوية وغيرها من الوسائط المماثلة لها تكلفة عالية. خاصة إذا كان للجهاز وظائف وإمكانيات عديدة.
