Overholdelse af temperaturregimet er en meget vigtig teknologisk betingelse ikke kun i produktionen, men også i hverdagen. Da denne parameter er så vigtig, skal den reguleres og styres af noget. Der produceres et stort antal af sådanne enheder, som har mange funktioner og parametre. Men at lave en termostat med egne hænder er undertiden meget mere rentabelt end at købe en færdiglavet fabriksanalog.
Opret selv en termostat
Generelt koncept for temperaturregulatorer
Enheder, der fikser og samtidig regulerer en indstillet temperaturværdi, findes i højere grad i produktionen. Men de fandt også deres plads i hverdagen. For at opretholde det krævede mikroklima i huset bruges termostater til vand ofte. De fremstiller sådanne enheder til tørring af grøntsager eller opvarmning af en inkubator med egne hænder. Et lignende system kan finde sit sted hvor som helst.
I denne video finder vi ud af, hvad en temperaturregulator er:
Faktisk er de fleste termostater kun en del af det samlede kredsløb, som består af følgende komponenter:
- En temperatursensor, der måler og retter, samt sender den modtagne information til controlleren. Dette sker på grund af konvertering af termisk energi til elektriske signaler, der genkendes af enheden. Sensoren kan være et modstandstermometer eller termoelement, der i deres design har et metal, der reagerer på temperaturændringer og ændrer dets modstand under dens indflydelse.
- Den analytiske enhed er selve regulatoren. Den modtager elektroniske signaler og reagerer afhængigt af dens funktioner, hvorefter den sender signalet til aktuatoren.
- En aktuator er en slags mekanisk eller elektronisk enhed, der, når den modtager et signal fra enheden, opfører sig på en bestemt måde. For eksempel, når den indstillede temperatur er nået, lukker ventilen kølemiddelforsyningen. Omvendt, så snart aflæsningerne falder under de forudindstillede værdier, vil den analytiske enhed give kommandoen om at åbne ventilen.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Dette er de tre hoveddele af temperaturkontrolsystemet. Selvom andre dele, som et mellemrelæ, ud over dem kan deltage i kredsløbet. Men de udfører kun en ekstra funktion.
Digital termostat
For at skabe en fuldt fungerende termostat med nøjagtig kalibrering kan du ikke undvære digitale elementer. Overvej en enhed til kontrol af temperaturer i en lille grøntsagsbutik.
Hovedelementet her er PIC16F628A mikrocontroller. Dette mikrokredsløb giver kontrol over forskellige elektroniske enheder. PIC16F628A mikrocontroller indeholder 2 analoge komparatorer, en intern oscillator, 3 timere, CCP sammenligningsmoduler og USART dataudveksling.
Når termostaten kører, tilføres værdien af den eksisterende og indstillede temperatur til MT30361 - en trecifret indikator med en fælles katode. For at indstille den ønskede temperatur skal du bruge knapperne: SB1 - for at sænke og SB2 - for at øge. Hvis du udfører indstillingen, mens du trykker på SB3-knappen, kan du indstille hystereseværdierne. Den mindste hystereseværdi for dette kredsløb er 1 grad. En detaljeret tegning kan ses på planen.
Årsagen til samlingen af dette kredsløb var nedbrydningen af termostaten i den elektriske ovn i køkkenet. Efter at have søgt på Internettet fandt jeg ikke en særlig overflod af muligheder på mikrokontrollere, selvfølgelig er der noget, men alle er hovedsageligt designet til at arbejde med en DS18B20-temperaturføler, og det er meget begrænset i temperaturområdet for de øvre værdier Og er ikke egnet til en ovn. Opgaven var at måle temperaturer op til 300 ° C, så valget faldt på K-typen termoelement. Analysen af kredsløbsløsninger førte til et par muligheder.
Driftsprincip
Princippet, hvormed alle regulatorer arbejder, er at tage en fysisk mængde (temperatur), overføre data til styreenhedens kredsløb, der bestemmer, hvad der skal gøres i et bestemt tilfælde.
Hvis du laver et termisk relæ, har den enkleste mulighed et mekanisk kontrolkredsløb. Her indstilles en vis tærskel ved hjælp af en modstand, når den når, hvor signalet vil blive givet til aktuatoren.
For at få yderligere funktionalitet og evnen til at arbejde med et bredere temperaturområde skal du integrere controlleren. Dette vil også bidrage til at øge enhedens levetid.
I denne video kan du se, hvordan du laver din egen termostat til elektrisk opvarmning:
Hjemmelavet temperaturregulator
Der er faktisk mange ordninger til selv at lave en termostat. Det hele afhænger af det område, hvor et sådant produkt vil blive brugt. Selvfølgelig er det ekstremt vanskeligt at skabe noget for komplekst og multifunktionelt. Men en termostat, der kan bruges til at opvarme et akvarium eller tørre grøntsager til vinteren, kan oprettes med et minimum af viden.
Dette er nyttigt: fordelingsmanifold i varmesystemet.
Den enkleste ordning
Det enkleste gør-det-selv-termostatkredsløb har en transformerfri strømforsyning, der består af en diodebro med en parallelforbundet zenerdiode, som stabiliserer spændingen inden for 14 volt, og en slukningskondensator. Du kan også tilføje en 12 volt stabilisator her, hvis du ønsker det.
Oprettelsen af en termostat kræver ikke meget indsats og pengeinvesteringer
Hele kredsløbet vil være baseret på TL431 Zener-dioden, som styres af en skillevæg bestående af en 47 kΩ modstand, en 10 kΩ modstand og en 10 kΩ termistor, der fungerer som en temperatursensor. Dens modstand falder med stigende temperatur. Modstand og modstand matches bedst for at opnå den bedste responsnøjagtighed.
Selve processen ser sådan ud: Når der dannes en spænding på mere end 2,5 volt på mikrokredsløbets kontrolkontakt, åbnes den, som tænder relæet og leverer en belastning til aktuatoren.
Hvordan man laver en termostat til en inkubator med egne hænder, kan du se i den præsenterede video:
Omvendt, når spændingen falder til under, lukkes mikrokredsløbet, og relæet slukkes.
For at undgå skramling af relækontakterne er det nødvendigt at vælge den med en minimum holdestrøm. Og parallelt med indgangene skal du lodde en 470 × 25 V kondensator.
Når du bruger en NTC-termistor og et mikrokredsløb, der allerede har været i drift, er det værd at først kontrollere deres ydeevne og nøjagtighed.
På denne måde den enkleste enhed viser sigregulering af temperaturen. Men med de rigtige ingredienser fungerer det fremragende i en bred vifte af applikationer.
Indendørs enhed
Sådanne termostater med en gør-det-selv-lufttemperatursensor er optimale til at opretholde de specificerede mikroklima-parametre i rum og containere. Det er fuldt ud i stand til at automatisere processen og styre enhver varmekøler, fra varmt vand til varmeelementer. Samtidig har den termiske omskifter fremragende ydeevnedata. Og sensoren kan enten være indbygget eller fjernbetjent.
Her fungerer en termistor, der er angivet i diagrammet R1, som en temperatursensor. Spændingsdeleren inkluderer R1, R2, R3 og R6, hvorfra signalet går til den fjerde ben på operationsforstærkerens mikrokredsløb. Den femte kontakt af DA1 modtager et signal fra skillelinjen R3, R4, R7 og R8.
Modstanden af modstandene skal vælges på en sådan måde, at komparatoren er positivt mættet ved den laveste lave temperatur i det målte medium, når modstandens modstand er maksimal.
Spændingen ved udgangen af komparatoren er 11,5 volt. På dette tidspunkt er transistoren VT1 i åben position, og relæet K1 tænder den udøvende eller mellemliggende mekanisme, hvilket resulterer i, at opvarmningen begynder. Som et resultat stiger omgivelsestemperaturen, hvilket sænker sensorens modstand. Ved indgangen 4 til mikrokredsløbet begynder spændingen at stige og overstiger som et resultat spændingen ved pin 5. Som et resultat går komparatoren ind i fasen med negativ mætning. Ved det tiende output af mikrokredsløbet bliver spændingen ca. 0,7 volt, hvilket er et logisk nul. Som et resultat lukker transistoren VT1, og relæet slukkes og slukker for aktuatoren.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
På LM 311-chip
En sådan gør-det-selv termokontroller er designet til at arbejde med varmeelementer og er i stand til at opretholde de indstillede temperaturparametre inden for 20-100 grader. Dette er den sikreste og mest pålidelige løsning, da den bruger galvanisk isolering af temperatursensoren og kontrolkredsløbene, og dette eliminerer fuldstændigt muligheden for elektrisk stød.
Som de fleste lignende kredsløb er den baseret på en jævnstrømsbro, i hvilken den ene arm er forbundet, og i den anden - en temperatursensor. Komparatoren overvåger kredsløbets uoverensstemmelse og reagerer på broens tilstand, når den krydser balancepunktet. På samme tid forsøger han også at afbalancere broen ved hjælp af en termistor og ændre dens temperatur. Og termisk stabilisering kan kun forekomme ved en bestemt værdi.
Modstand R6 indstiller det punkt, hvor balance skal dannes. Og afhængigt af temperaturen i miljøet kan termistoren R8 indtaste denne balance, som giver dig mulighed for at regulere temperaturen.
I videoen kan du se en analyse af et simpelt termostatkredsløb:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Hvis temperaturen indstillet med R6 er lavere end den krævede, er modstanden på R8 for stor, hvilket reducerer strømmen på komparatoren. Dette får strøm til at strømme og åbne halvlederen VS1.som tænder for varmeelementet. Dette signaliseres af LED'en.
Når temperaturen stiger, begynder modstanden på R8 at falde. Broen har tendens til balancepunktet. På komparatoren falder potentialet for det inverse input gradvist, og på det direkte øges det. På et tidspunkt ændrer situationen sig, og processen finder sted i den modsatte retning. Således vil termostyringen med egne hænder tænde eller slukke for aktuatoren afhængigt af modstanden R8.
Hvis LM311 ikke er tilgængelig, kan den udskiftes med det indenlandske KR554SA301-mikrokredsløb. Det viser sig en simpel gør-det-selv termostat med minimale omkostninger, høj nøjagtighed og pålidelighed.
Termostater til kedler
Ved justering af varmesystemer er det vigtigt at kalibrere enheden nøjagtigt. Dette kræver en spændings- og strømmåler. For at oprette et fungerende system kan du bruge følgende diagram.
Med denne ordning kan du oprette udendørs udstyr til styring af en kedel med fast brændsel. Zenerdiodens rolle udføres af K561LA7-mikrokredsløbet. Driften af enheden er baseret på termistorens evne til at reducere modstanden, når den opvarmes. Modstanden er forbundet til el-spændingsdeler-netværket. Den ønskede temperatur kan indstilles ved hjælp af den variable modstand R2.Spændingen leveres til 2I-NOT inverteren. Den resulterende strøm tilføres kondensatoren Cl. En kondensator er tilsluttet 2I-NOT, som styrer funktionen af en trigger. Sidstnævnte er forbundet til den anden udløser.
Temperaturregulering følger følgende skema:
- med et fald i grader stiger spændingen i relæet;
- når en bestemt værdi er nået, slukkes ventilatoren, som er forbundet til relæet.
Det er bedre at lodde på en muldvarprotte. Som batteri kan du tage en hvilken som helst enhed, der fungerer inden for 3-15 V.
Advarsel!!!!
Installation af selvfremstillede enheder til ethvert formål på varmesystemer kan føre til udstyrsfejl. Desuden kan brugen af sådanne enheder være forbudt på det niveau af tjenester, der leverer kommunikation i dit hjem.
Fordele og ulemper
Selv en simpel gør-det-selv-termostat har mange fordele og positive aspekter. Der er slet ikke behov for at tale om multifunktionelle enheder fra fabrikken.
Temperaturregulatorer tillader:
- Oprethold en behagelig temperatur.
- Spar energi.
- Inddrag ikke en person i processen.
- Overhold den teknologiske proces og øg kvaliteten.
Ulemperne inkluderer de høje omkostninger ved fabriksmodeller. Dette gælder selvfølgelig ikke for hjemmelavede enheder. Men de produktionsmaterialer, der kræves, når der arbejdes med flydende, gasformige, alkaliske og andre lignende medier, har høje omkostninger. Især hvis enheden skal have mange funktioner og funktioner.
