El compliment del règim de temperatura és una condició tecnològica molt important no només en la producció, sinó també en la vida quotidiana. En ser tan important, aquest paràmetre ha de ser regulat i controlat per alguna cosa. Es produeixen un gran nombre d'aquests dispositius, que tenen moltes funcions i paràmetres. Però fer un termòstat amb les vostres mans és de vegades molt més rendible que comprar un analògic de fàbrica ja fet.
Creeu vosaltres mateixos un termòstat
Concepte general de controladors de temperatura
Els dispositius que fixen i, alhora, regulen un valor de temperatura fixat es troben en major mesura en la producció. Però també van trobar el seu lloc a la vida quotidiana. Per mantenir el microclima requerit a la casa, sovint s’utilitzen termòstats per a aigua. Fabriquen aquest tipus d’aparells per assecar verdures o escalfar una incubadora amb les seves pròpies mans. Un sistema similar pot trobar el seu lloc a qualsevol lloc.
En aquest vídeo, descobrirem què és un controlador de temperatura:
De fet, la majoria dels termòstats només formen part del circuit general, que consta dels components següents:
- Un sensor de temperatura que mesura i registra, a més de transferir la informació rebuda al controlador. Això passa a causa de la conversió d’energia tèrmica en senyals elèctrics reconeguts pel dispositiu. El sensor pot ser un termòmetre o termoparell de resistència, que en el seu disseny té un metall que reacciona als canvis de temperatura i canvia la seva resistència sota la seva influència.
- La unitat analítica és el propi regulador. Rep senyals electrònics i reacciona en funció de les seves funcions, i després transmet el senyal a l’actuador.
- Un actuador és un tipus de dispositiu mecànic o electrònic que, en rebre un senyal de la unitat, es comporta d’una manera determinada. Per exemple, quan s’assoleix la temperatura establerta, la vàlvula aturarà el subministrament de refrigerant. Per contra, tan bon punt les lectures caiguin per sota dels valors predeterminats, la unitat analítica donarà l'ordre d'obrir la vàlvula.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Aquestes són les tres parts principals del sistema de control de temperatura. Tot i que, a més d’elles, altres parts, com un relé intermedi, poden participar al circuit. Però només fan una funció addicional.
Termòstat digital
Per tal de crear un termòstat completament funcionant amb un calibratge precís, no es pot prescindir dels elements digitals. Penseu en un dispositiu per controlar les temperatures en una petita botiga de verdures.
L’element principal aquí és el microcontrolador PIC16F628A. Aquest microcircuit proporciona control de diversos dispositius electrònics. El microcontrolador PIC16F628A conté 2 comparadors analògics, un oscil·lador intern, 3 temporitzadors, mòduls de comparació CCP i intercanvi de dades USART.
Quan el termòstat funciona, el valor de la temperatura existent i ajustada s’alimenta al MT30361, un indicador de tres dígits amb un càtode comú. Per establir la temperatura necessària, utilitzeu els botons: SB1 - per disminuir i SB2 - per augmentar. Si realitzeu la configuració mentre premeu el botó SB3, podeu establir els valors de la histèresi. El valor mínim d’histèresi d’aquest circuit és d’1 grau. Es pot veure un dibuix detallat al pla.
El motiu del muntatge d’aquest circuit va ser l’avaria del termòstat del forn elèctric de la cuina. Després d’haver buscat per Internet, no he trobat una gran quantitat d’opcions especials en els microcontroladors, és clar que hi ha alguna cosa, però tots estan dissenyats principalment per treballar amb un sensor de temperatura tipus DS18B20, i és molt limitat en el rang de temperatura dels valors superiors. I no és adequat per a forn. La tasca consistia a mesurar temperatures de fins a 300 ° C, de manera que l’elecció va recaure en el termoparell tipus K. L'anàlisi de solucions de circuits va donar lloc a un parell d'opcions.
Principi de funcionament
El principi pel qual treballen tots els reguladors és agafar una quantitat física (temperatura), transferir dades al circuit de la unitat de control, que decideix què cal fer en un cas concret.
Si feu un relé tèrmic, l’opció més senzilla tindrà un circuit de control mecànic. Aquí, amb l'ajut d'una resistència, s'estableix un llindar determinat, en arribar al qual es donarà un senyal a l'actuador.
Per obtenir funcionalitats addicionals i la possibilitat de treballar amb un rang de temperatura més ampli, haureu d’integrar el controlador. Això també ajudarà a augmentar la vida útil del dispositiu.
En aquest vídeo, podeu veure com fer el vostre propi termòstat per a la calefacció elèctrica:
Controlador de temperatura casolà
En realitat, hi ha molts esquemes per fabricar un termòstat vosaltres mateixos. Tot depèn de la zona en què s’utilitzarà aquest producte. Per descomptat, crear quelcom massa complex i multifuncional és extremadament difícil. Però es pot crear un termòstat que es pot utilitzar per escalfar un aquari o assecar verdures per a l’hivern amb un mínim de coneixements.
Això és útil: col·lector de distribució al sistema de calefacció.
L’esquema més senzill
El circuit de termòstat de bricolatge més senzill té una font d’alimentació sense transformador, que consisteix en un pont de díodes amb un díode zener connectat en paral·lel, que estabilitza la tensió a 14 volts i un condensador d’apagat. Si voleu, també podeu afegir un estabilitzador de 12 volts.
La creació d’un termòstat no requereix gaire esforç i inversió
Tot el circuit es basarà en el díode Zener TL431, que està controlat per un divisor format per una resistència de 47 kΩ, una resistència de 10 kΩ i un termistor de 10 kΩ que actua com a sensor de temperatura. La seva resistència disminueix amb l’augment de la temperatura. La resistència i la resistència s’adeqüen millor per obtenir la millor precisió de resposta.
El procés en sí té aquest aspecte: quan es forma una tensió de més de 2,5 volts al contacte de control del microcircuit, s’obrirà, que engegarà el relé, subministrant una càrrega a l’actuador.
Com es pot fer un termòstat per a una incubadora amb les seves pròpies mans, es pot veure al vídeo presentat:
Per contra, quan baixa la tensió, el microcircuit es tancarà i el relé s’apagarà.
Per evitar el trencament dels contactes del relé, cal seleccionar-lo amb una intensitat de retenció mínima. I paral·lel a les entrades, cal soldar un condensador de 470 × 25 V.
Quan s’utilitza un termistor NTC i un microcircuit que ja han estat en funcionament, val la pena comprovar-ne primer el rendiment i la precisió.
Així, resulta el dispositiu més senzillregulant la temperatura. Però amb els ingredients adequats, funciona excel·lentment en una àmplia gamma d’aplicacions.
Dispositiu interior
Aquests termòstats amb un sensor de temperatura de l’aire de bricolatge són òptims per mantenir els paràmetres de microclima especificats a les habitacions i als contenidors. És totalment capaç d’automatitzar el procés i controlar qualsevol radiador de calor, des d’aigua calenta fins a elements calefactors. Al mateix temps, l’interruptor tèrmic té dades de rendiment excel·lents. I el sensor pot ser integrat o remot.
Aquí, un termistor, indicat al diagrama R1, actua com a sensor de temperatura. El divisor de tensió inclou R1, R2, R3 i R6, el senyal del qual va al quart pin del microcircuit amplificador operacional. El cinquè contacte de DA1 rep un senyal del divisor R3, R4, R7 i R8.
Les resistències de les resistències s’han de seleccionar de manera que a la temperatura baixa més baixa del medi mesurat, quan la resistència del termistor sigui màxima, el comparador estigui saturat positivament.
El voltatge a la sortida del comparador és d’11,5 volts. En aquest moment, el transistor VT1 es troba en posició oberta i el relé K1 activa el mecanisme executiu o intermedi, com a conseqüència del qual s’inicia l’escalfament. Com a resultat, la temperatura ambiental augmenta, cosa que redueix la resistència del sensor. A l’entrada 4 del microcircuit, la tensió comença a augmentar i, com a resultat, supera la tensió al pin 5. Com a resultat, el comparador entra en la fase de saturació negativa. A la desena sortida del microcircuit, el voltatge esdevé aproximadament 0,7 volts, que és un zero lògic. Com a resultat, el transistor VT1 es tanca i el relé s’apaga i apaga l’actuador.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
Al xip LM 311
Aquest termocontrolador de bricolatge està dissenyat per funcionar amb elements calefactors i és capaç de mantenir els paràmetres de temperatura establerts entre 20 i 100 graus. Aquesta és l'opció més segura i fiable, ja que utilitza l'aïllament galvànic del sensor de temperatura i dels circuits de control, i això elimina completament la possibilitat de descàrregues elèctriques.
Com la majoria de circuits similars, es basa en un pont de corrent continu, en un braç del qual està connectat un comparador i, en l’altre, un sensor de temperatura. El comparador controla el desajustament del circuit i reacciona a l’estat del pont quan creua el punt d’equilibri. Al mateix temps, també intenta equilibrar el pont mitjançant un termistor, canviant-ne la temperatura. I l’estabilització tèrmica només es pot produir amb un valor determinat.
La resistència R6 estableix el punt en què s’ha de formar l’equilibri. I en funció de la temperatura de l’entorn, el termistor R8 pot entrar en aquesta balança, cosa que permet regular la temperatura.
Al vídeo, podeu veure una anàlisi d’un circuit senzill de termòstat:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Si la temperatura establerta per R6 és inferior a la requerida, la resistència a R8 és massa alta, cosa que fa baixar el corrent del comparador. Això farà que el corrent flueixi i obri el semiconductor VS1.que activarà l'element calefactor. Això serà senyalitzat pel LED.
A mesura que augmenta la temperatura, la resistència de R8 començarà a disminuir. El pont tendirà fins al punt d’equilibri. En el comparador, el potencial de l'entrada invers disminueix gradualment i, en el directe, augmenta. En algun moment, la situació canvia i el procés té lloc en la direcció contrària. Així, el termocontrolador amb les seves pròpies mans activarà o apagarà l’actuador en funció de la resistència R8.
Si LM311 no està disponible, es pot substituir pel microcircuit nacional KR554SA301. Resulta un simple termòstat de bricolatge amb costos mínims, alta precisió i fiabilitat.
Termostats per a calderes de calefacció
Quan ajusteu els sistemes de calefacció, és important calibrar amb precisió el dispositiu. Això requerirà un mesurador de tensió i corrent. Per crear un sistema de treball, podeu utilitzar el diagrama següent.
Amb aquest esquema, podeu crear equips exteriors per controlar una caldera de combustible sòlid. El paper del díode zener és realitzat pel microcircuit K561LA7. El funcionament del dispositiu es basa en la capacitat del termistor de reduir la resistència quan s’escalfa. La resistència està connectada a la xarxa divisòria de tensió elèctrica. La temperatura requerida es pot configurar mitjançant la resistència variable R2.La tensió es subministra a l’inversor 2I-NOT. El corrent resultant s’alimenta al condensador C1. Es connecta un condensador a 2I-NOT, que controla el funcionament d’un activador. Aquest últim està connectat al segon activador.
El control de temperatura segueix el següent esquema:
- amb una disminució de graus, augmenta la tensió del relé;
- quan s’assoleix un valor determinat, el ventilador, que està connectat al relé, s’apaga.
És millor soldar amb una rata talp. Com a bateria, podeu agafar qualsevol dispositiu que funcioni entre 3 i 15 V.
Atenció!
La instal·lació de dispositius de fabricació pròpia per a qualsevol propòsit en sistemes de calefacció pot provocar falles en l’equip. A més, es pot prohibir l’ús d’aquests dispositius a nivell de serveis que subministren comunicacions a casa vostra.
Avantatges i inconvenients
Fins i tot un simple termòstat de bricolatge té molts avantatges i aspectes positius. No cal parlar dels dispositius multifuncionals de fàbrica.
Els controladors de temperatura permeten:
- Mantingueu una temperatura confortable.
- Estalviar energia.
- No involucreu una persona en el procés.
- Observar el procés tecnològic, augmentant la qualitat.
Els desavantatges inclouen l’elevat cost dels models de fàbrica. Per descomptat, això no s'aplica als dispositius fabricats a casa. Però els de producció, que es requereixen quan es treballa amb suports líquids, gasosos, alcalins i altres similars, tenen un cost elevat. Especialment si el dispositiu ha de tenir moltes funcions i funcions.
