Die Einhaltung des Temperaturregimes ist nicht nur in der Produktion, sondern auch im Alltag eine sehr wichtige technologische Voraussetzung. Da dieser Parameter so wichtig ist, muss er durch etwas reguliert und gesteuert werden. Es wird eine große Anzahl solcher Geräte hergestellt, die viele Merkmale und Parameter aufweisen. Die Herstellung eines Thermostats mit eigenen Händen ist jedoch manchmal viel rentabler als der Kauf eines fertigen Werksanalogons.
Erstellen Sie selbst einen Thermostat
Allgemeines Konzept der Temperaturregler
Geräte, die einen eingestellten Temperaturwert fixieren und gleichzeitig regulieren, sind in größerem Umfang in der Produktion zu finden. Sie fanden aber auch ihren Platz im Alltag. Um das erforderliche Mikroklima im Haus aufrechtzuerhalten, werden häufig Thermostate für Wasser verwendet. Sie stellen solche Geräte zum Trocknen von Gemüse oder zum Erhitzen eines Inkubators mit ihren eigenen Händen her. Ein ähnliches System kann überall seinen Platz finden.
In diesem Video erfahren Sie, was ein Temperaturregler ist:
Tatsächlich sind die meisten Thermostate nur ein Teil des Gesamtkreises, der aus den folgenden Komponenten besteht:
- Ein Temperatursensor, der misst und repariert sowie die empfangenen Informationen an die Steuerung überträgt. Dies geschieht aufgrund der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Geräte, die vom Gerät erkannt werden. Der Sensor kann ein Widerstandsthermometer oder ein Thermoelement sein, die in ihrer Konstruktion ein Metall aufweisen, das auf Temperaturänderungen reagiert und dessen Widerstand unter seinem Einfluss ändert.
- Die Analyseeinheit ist der Regler selbst. Es empfängt elektronische Signale und reagiert abhängig von seinen Funktionen. Danach sendet es das Signal an den Aktuator.
- Ein Aktuator ist eine Art mechanisches oder elektronisches Gerät, das sich beim Empfang eines Signals vom Gerät auf eine bestimmte Weise verhält. Wenn beispielsweise die eingestellte Temperatur erreicht ist, schaltet das Ventil die Kühlmittelzufuhr ab. Umgekehrt gibt die Analyseeinheit den Befehl zum Öffnen des Ventils, sobald die Messwerte unter die voreingestellten Werte fallen.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Dies sind die drei Hauptteile des Temperaturregelungssystems. Zusätzlich zu ihnen können andere Teile, wie ein Zwischenrelais, an der Schaltung teilnehmen. Sie erfüllen jedoch nur eine zusätzliche Funktion.
Digitaler Thermostat
Um einen voll funktionsfähigen Thermostat mit genauer Kalibrierung zu erstellen, können Sie nicht auf digitale Elemente verzichten. Stellen Sie sich ein Gerät zur Temperaturregelung in einem kleinen Gemüseladen vor.
Das Hauptelement hier ist der Mikrocontroller PIC16F628A. Diese Mikroschaltung ermöglicht die Steuerung verschiedener elektronischer Geräte. Der Mikrocontroller PIC16F628A enthält 2 analoge Komparatoren, einen internen Oszillator, 3 Timer, CCP-Vergleichsmodule und einen USART-Datenaustausch.
Wenn der Thermostat in Betrieb ist, wird der Wert der vorhandenen und eingestellten Temperatur dem MT30361 zugeführt - einer dreistelligen Anzeige mit einer gemeinsamen Kathode. Um die gewünschte Temperatur einzustellen, verwenden Sie die Tasten: SB1 - zum Verringern und SB2 - zum Erhöhen. Wenn Sie die Einstellung mit der Taste SB3 vornehmen, können Sie die Hysteresewerte einstellen. Der minimale Hysteresewert für diese Schaltung beträgt 1 Grad. Eine detaillierte Zeichnung ist auf dem Plan zu sehen.
Der Grund für die Montage dieses Stromkreises war der Ausfall des Thermostats im Elektroofen in der Küche. Nachdem ich im Internet gesucht hatte, fand ich keine besondere Fülle von Optionen für Mikrocontroller. Natürlich gibt es etwas, aber alle sind hauptsächlich für die Verwendung mit einem Temperatursensor vom Typ DS18B20 ausgelegt und im Temperaturbereich der oberen Werte sehr begrenzt Und ist nicht für einen Ofen geeignet. Die Aufgabe bestand darin, Temperaturen bis zu 300 ° C zu messen, sodass die Wahl auf das K-Thermoelement fiel. Die Analyse von Schaltungslösungen führte zu mehreren Optionen.
Arbeitsprinzip
Das Prinzip, nach dem alle Regler arbeiten, besteht darin, eine physikalische Größe (Temperatur) zu erfassen und Daten an den Steuerkreis zu übertragen, der entscheidet, was in einem bestimmten Fall zu tun ist.
Wenn Sie ein thermisches Relais herstellen, verfügt die einfachste Option über einen mechanischen Steuerkreis. Hier wird mit Hilfe eines Widerstands eine bestimmte Schwelle eingestellt, bei deren Erreichen ein Signal an den Aktuator gegeben wird.
Um zusätzliche Funktionen und die Möglichkeit zu erhalten, mit einem größeren Temperaturbereich zu arbeiten, müssen Sie den Regler integrieren. Dies trägt auch dazu bei, die Lebensdauer des Geräts zu verlängern.
In diesem Video können Sie sehen, wie Sie Ihren eigenen Thermostat für die elektrische Heizung herstellen:
Selbst gemachter Temperaturregler
Es gibt tatsächlich viele Schemata, um einen Thermostat selbst herzustellen. Es hängt alles von dem Bereich ab, in dem ein solches Produkt verwendet wird. Natürlich ist es äußerst schwierig, etwas zu Komplexes und Multifunktionales zu schaffen. Mit einem Minimum an Wissen kann jedoch ein Thermostat erstellt werden, mit dem ein Aquarium oder trockenes Gemüse für den Winter beheizt werden kann.
Das ist nützlich: Verteiler im Heizsystem.
Das einfachste Schema
Die einfachste Do-it-yourself-Thermostatschaltung verfügt über eine transformatorlose Stromversorgung, die aus einer Diodenbrücke mit einer parallel geschalteten Zenerdiode, die die Spannung innerhalb von 14 Volt stabilisiert, und einem Löschkondensator besteht. Wenn Sie möchten, können Sie hier auch einen 12-Volt-Stabilisator hinzufügen.
Die Schaffung eines Thermostats erfordert nicht viel Aufwand und Geldinvestition
Die gesamte Schaltung basiert auf der Zenerdiode TL431, die von einem Teiler gesteuert wird, der aus einem 47-kΩ-Widerstand, einem 10-kΩ-Widerstand und einem 10-kΩ-Thermistor besteht, der als Temperatursensor fungiert. Sein Widerstand nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Widerstand und Widerstand sind am besten aufeinander abgestimmt, um die beste Ansprechgenauigkeit zu erzielen.
Der Prozess selbst sieht folgendermaßen aus: Wenn am Steuerkontakt des Mikrokreises eine Spannung von mehr als 2,5 Volt gebildet wird, öffnet er sich, wodurch das Relais eingeschaltet wird und der Aktuator mit einer Last versorgt wird.
Wie Sie mit Ihren eigenen Händen einen Thermostat für einen Inkubator herstellen, sehen Sie im folgenden Video:
Wenn umgekehrt die Spannung abfällt, schließt der Mikrokreis und das Relais schaltet sich aus.
Um ein Klappern der Relaiskontakte zu vermeiden, muss diese mit einem minimalen Haltestrom ausgewählt werden. Und parallel zu den Eingängen müssen Sie einen 470 × 25 V-Kondensator löten.
Wenn Sie einen NTC-Thermistor und eine Mikroschaltung verwenden, die bereits im Geschäft sind, sollten Sie zunächst deren Leistung und Genauigkeit überprüfen.
Auf diese Weise, das einfachste Gerät stellt sich herausRegulierung der Temperatur. Mit den richtigen Inhaltsstoffen eignet es sich jedoch hervorragend für eine Vielzahl von Anwendungen.
Innengerät
Solche Thermostate mit einem Do-it-yourself-Lufttemperatursensor sind optimal, um die angegebenen Mikroklima-Parameter in Räumen und Behältern einzuhalten. Es ist in der Lage, den Prozess zu automatisieren und jeden Wärmestrahler zu steuern, vom Warmwasser bis zu den Heizelementen. Gleichzeitig verfügt der Thermoschalter über hervorragende Leistungsdaten. Der Sensor kann entweder eingebaut oder ferngesteuert sein.
Hier wirkt ein im Diagramm R1 angegebener Thermistor als Temperatursensor. Der Spannungsteiler enthält R1, R2, R3 und R6, von denen das Signal zum vierten Pin der Mikroschaltung des Operationsverstärkers geht. Der fünfte Kontakt von DA1 empfängt ein Signal von den Teilern R3, R4, R7 und R8.
Die Widerstände der Widerstände müssen so gewählt werden, dass bei der niedrigsten niedrigen Temperatur des Messmediums, wenn der Widerstand des Thermistors maximal ist, der Komparator positiv gesättigt ist.
Die Spannung am Ausgang des Komparators beträgt 11,5 Volt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Transistor VT1 in der offenen Position und das Relais K1 schaltet den Exekutiv- oder Zwischenmechanismus ein, wodurch die Erwärmung beginnt. Infolgedessen steigt die Umgebungstemperatur an, was den Widerstand des Sensors senkt. Am Eingang 4 der Mikroschaltung beginnt die Spannung anzusteigen und überschreitet infolgedessen die Spannung an Pin 5. Infolgedessen tritt der Komparator in die Phase der negativen Sättigung ein. Am zehnten Ausgang der Mikroschaltung wird die Spannung ungefähr 0,7 Volt, was eine logische Null ist. Infolgedessen schließt der Transistor VT1 und das Relais schaltet den Aktuator aus und aus.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
Auf dem LM 311 Chip
Ein solcher Do-it-yourself-Thermocontroller ist für die Arbeit mit Heizelementen ausgelegt und kann die eingestellten Temperaturparameter zwischen 20 und 100 Grad halten. Dies ist die sicherste und zuverlässigste Option, da der Temperatursensor und die Steuerkreise galvanisch getrennt sind und die Möglichkeit eines Stromschlags vollständig ausgeschlossen ist.
Wie die meisten ähnlichen Schaltkreise basiert es auf einer Gleichstrombrücke, in deren einem Arm ein Komparator angeschlossen ist, und im anderen auf einem Temperatursensor. Der Komparator überwacht die Nichtübereinstimmung der Schaltung und reagiert auf den Zustand der Brücke, wenn sie den Gleichgewichtspunkt überquert. Gleichzeitig versucht er, die Brücke mit einem Thermistor auszugleichen und ihre Temperatur zu ändern. Und eine thermische Stabilisierung kann nur bei einem bestimmten Wert erfolgen.
Der Widerstand R6 legt den Punkt fest, an dem das Gleichgewicht gebildet werden soll. Und abhängig von der Umgebungstemperatur kann der Thermistor R8 in diese Waage eintreten, wodurch Sie die Temperatur regulieren können.
Im Video sehen Sie eine Analyse eines einfachen Thermostatkreislaufs:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Wenn die durch R6 eingestellte Temperatur niedriger als die erforderliche ist, ist der Widerstand an R8 zu groß, wodurch der Strom am Komparator verringert wird. Dadurch fließt Strom und der Halbleiter VS1 wird geöffnet.Dadurch wird das Heizelement eingeschaltet. Dies wird durch die LED signalisiert.
Mit steigender Temperatur beginnt der Widerstand von R8 abzunehmen. Die Brücke tendiert zum Gleichgewichtspunkt. Beim Komparator nimmt das Potential des inversen Eingangs allmählich ab und beim direkten Eingang zu. Irgendwann ändert sich die Situation und der Prozess findet in die entgegengesetzte Richtung statt. Somit schaltet der Thermocontroller mit seinen eigenen Händen den Aktuator abhängig vom Widerstand R8 ein oder aus.
Wenn der LM311 nicht verfügbar ist, kann er durch den inländischen Mikrokreis KR554SA301 ersetzt werden. Es stellt sich heraus, dass es sich um einen einfachen Do-it-yourself-Thermostat mit minimalen Kosten, hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit handelt.
Thermostate zum Heizen von Kesseln
Bei der Einstellung von Heizsystemen ist es wichtig, das Gerät genau zu kalibrieren. Dies erfordert einen Spannungs- und Strommesser. Um ein funktionierendes System zu erstellen, können Sie das folgende Diagramm verwenden.
Mit diesem Schema können Sie Außengeräte zur Steuerung eines Festbrennstoffkessels erstellen. Die Rolle der Zenerdiode übernimmt die Mikroschaltung K561LA7. Der Betrieb der Vorrichtung basiert auf der Fähigkeit des Thermistors, den Widerstand beim Erhitzen zu verringern. Der Widerstand ist mit dem Stromspannungsteilernetz verbunden. Die gewünschte Temperatur kann mit dem variablen Widerstand R2 eingestellt werden.Die Spannung wird dem 2I-NOT-Wechselrichter zugeführt. Der resultierende Strom wird dem Kondensator C1 zugeführt. Ein Kondensator ist an 2I-NOT angeschlossen, der den Betrieb eines Triggers steuert. Letzterer ist mit dem zweiten Trigger verbunden.
Die Temperaturregelung erfolgt nach folgendem Schema:
- mit abnehmendem Grad steigt die Spannung im Relais an;
- Wenn ein bestimmter Wert erreicht ist, schaltet sich der Lüfter aus, der an das Relais angeschlossen ist.
Es ist besser, eine Maulwurfsratte anzulöten. Als Batterie können Sie jedes Gerät verwenden, das innerhalb von 3-15 V betrieben wird.
Vorsicht!
Die Installation von selbst hergestellten Geräten für jeden Zweck in Heizungssystemen kann zu Geräteausfällen führen. Darüber hinaus kann die Verwendung solcher Geräte auf der Ebene der Dienste, die die Kommunikation in Ihrem Haus bereitstellen, verboten sein.
Vorteile und Nachteile
Selbst ein einfacher Heimwerkerthermostat hat viele Vorteile und positive Aspekte. Über werkseitige Multifunktionsgeräte muss überhaupt nicht gesprochen werden.
Temperaturregler ermöglichen:
- Sorgen Sie für eine angenehme Temperatur.
- Energie sparen.
- Beziehen Sie keine Person in den Prozess ein.
- Beobachten Sie den technologischen Prozess und steigern Sie die Qualität.
Zu den Nachteilen zählen die hohen Kosten von Werksmodellen. Dies gilt natürlich nicht für hausgemachte Geräte. Die Produktionsmedien, die für die Arbeit mit flüssigen, gasförmigen, alkalischen und ähnlichen Medien erforderlich sind, sind jedoch mit hohen Kosten verbunden. Besonders wenn das Gerät viele Funktionen und Fähigkeiten haben muss.
