El cumplimiento del régimen de temperatura es una condición tecnológica muy importante no solo en la producción, sino también en la vida cotidiana. Siendo tan importante, este parámetro debe ser regulado y controlado por algo. Se produce una gran cantidad de estos dispositivos, que tienen muchas características y parámetros. Pero hacer un termostato con sus propias manos a veces es mucho más rentable que comprar un análogo de fábrica listo para usar.
Cree un termostato usted mismo
Concepto general de controladores de temperatura
Los dispositivos que fijan y al mismo tiempo regulan un valor de temperatura establecido se encuentran en mayor medida en la producción. Pero también encontraron su lugar en la vida cotidiana. Para mantener el microclima requerido en la casa, a menudo se usan termostatos para agua. Hacen tales dispositivos para secar verduras o calentar una incubadora con sus propias manos. Un sistema similar puede encontrar su lugar en cualquier lugar.
En este video, descubriremos qué es un controlador de temperatura:
De hecho, la mayoría de los termostatos son solo una parte del circuito general, que consta de los siguientes componentes:
- Un sensor de temperatura que mide y fija, además de transmitir la información recibida al controlador. Esto sucede debido a la conversión de energía térmica en señales eléctricas reconocidas por el dispositivo. El sensor puede ser un termómetro de resistencia o un termopar, que en su diseño tienen un metal que reacciona a los cambios de temperatura y cambia su resistencia bajo su influencia.
- La unidad analítica es el propio regulador. Recibe señales electrónicas y reacciona en función de sus funciones, tras lo cual transmite la señal al actuador.
- Un actuador es una especie de dispositivo mecánico o electrónico que, al recibir una señal de la unidad, se comporta de una determinada manera. Por ejemplo, cuando se alcanza la temperatura establecida, la válvula cerrará el suministro de refrigerante. Por el contrario, tan pronto como las lecturas caigan por debajo de los valores preestablecidos, la unidad analítica dará el comando para abrir la válvula.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Estas son las tres partes principales del sistema de control de temperatura. Aunque, además de ellos, otras partes, como un relevo intermedio, pueden participar en el circuito. Pero realizan solo una función adicional.
Termostato digital
Para crear un termostato en pleno funcionamiento con una calibración precisa, no puede prescindir de elementos digitales. Considere un dispositivo para controlar la temperatura en una pequeña tienda de verduras.
El elemento principal aquí es el microcontrolador PIC16F628A. Este microcircuito proporciona el control de varios dispositivos electrónicos. El microcontrolador PIC16F628A contiene 2 comparadores analógicos, un oscilador interno, 3 temporizadores, módulos de comparación CCP e intercambio de datos USART.
Cuando el termostato está funcionando, el valor de la temperatura existente y establecida se alimenta al MT30361, un indicador de tres dígitos con un cátodo común. Para configurar la temperatura requerida, use los botones: SB1 - para disminuir y SB2 - para aumentar. Si realiza el ajuste mientras presiona el botón SB3, puede configurar los valores de histéresis. El valor mínimo de histéresis para este circuito es 1 grado. Se puede ver un dibujo detallado en el plano.
El motivo del montaje de este circuito fue la avería del termostato del horno eléctrico de la cocina. Habiendo buscado en Internet, no encontré una abundancia especial de opciones en microcontroladores, por supuesto que hay algo, pero todos están diseñados principalmente para funcionar con un sensor de temperatura tipo DS18B20, y es muy limitado en el rango de temperatura de valores superiores. Y no es apto para horno. La tarea consistía en medir temperaturas de hasta 300 ° C, por lo que la elección recayó en el termopar tipo K. El análisis de las soluciones de circuitos condujo a un par de opciones.
Principio de funcionamiento
El principio por el cual todos los reguladores funcionan es tomar una cantidad física (temperatura), transferir datos al circuito de la unidad de control, que decide lo que se debe hacer en un caso particular.
Si hace un relé térmico, entonces la opción más simple tendrá un circuito de control mecánico. Aquí, con la ayuda de una resistencia, se establece un cierto umbral, al alcanzarlo, se le dará una señal al actuador.
Para obtener funcionalidad adicional y la capacidad de trabajar con un rango de temperatura más amplio, deberá integrar el controlador. Esto también ayudará a aumentar la vida útil del dispositivo.
En este video, puede ver cómo hacer su propio termostato para calefacción eléctrica:
Controlador de temperatura casero
En realidad, existen muchos esquemas para hacer un termostato usted mismo. Todo depende del área en la que se utilizará dicho producto. Por supuesto, crear algo demasiado complejo y multifuncional es extremadamente difícil. Pero un termostato que se puede usar para calentar un acuario o verduras secas para el invierno se puede crear con un mínimo de conocimiento.
Esto es útil: colector de distribución en el sistema de calefacción.
El esquema más simple
El circuito de termostato de bricolaje más simple tiene una fuente de alimentación sin transformador, que consiste en un puente de diodos con un diodo Zener conectado en paralelo, que estabiliza el voltaje dentro de los 14 voltios, y un condensador de enfriamiento. También puede agregar un estabilizador de 12 voltios aquí si lo desea.
La creación de un termostato no requiere mucho esfuerzo e inversión de dinero.
Todo el circuito se basará en el diodo Zener TL431, que está controlado por un divisor que consta de una resistencia de 47 kΩ, una resistencia de 10 kΩ y un termistor de 10 kΩ que actúa como sensor de temperatura. Su resistencia disminuye al aumentar la temperatura. La resistencia y la resistencia se combinan mejor para obtener la mejor precisión de respuesta.
El proceso en sí se ve así: cuando se forma un voltaje de más de 2.5 voltios en el contacto de control del microcircuito, entonces se abrirá, lo que encenderá el relé, suministrando una carga al actuador.
Cómo hacer un termostato para una incubadora con sus propias manos, puede ver en el video presentado:
Por el contrario, cuando el voltaje cae, el microcircuito se cerrará y el relé se apagará.
Para evitar el traqueteo de los contactos del relé, es necesario seleccionarlo con una corriente de retención mínima. Y en paralelo a las entradas, necesita soldar un condensador de 470 × 25 V.
Cuando se usa un termistor NTC y un microcircuito que ya ha estado en el negocio, primero vale la pena verificar su rendimiento y precisión.
Por lo tanto, resulta el dispositivo más simpleregulando la temperatura. Pero con los ingredientes adecuados, funciona de manera excelente en una amplia gama de aplicaciones.
Dispositivo interior
Dichos termostatos con un sensor de temperatura del aire de bricolaje son óptimos para mantener los parámetros de microclima especificados en habitaciones y contenedores. Es totalmente capaz de automatizar el proceso y controlar cualquier emisor de calor, desde agua caliente hasta elementos calefactores. Al mismo tiempo, el interruptor térmico tiene excelentes datos de rendimiento. Y el sensor puede ser integrado o remoto.
Aquí, un termistor, indicado en el diagrama R1, actúa como sensor térmico. El divisor de voltaje incluye R1, R2, R3 y R6, cuya señal va al cuarto pin del microcircuito del amplificador operacional. El quinto contacto de DA1 recibe una señal del divisor R3, R4, R7 y R8.
Las resistencias de las resistencias deben seleccionarse de tal manera que a la temperatura mínima más baja del medio medido, cuando la resistencia del termistor es máxima, el comparador se satura positivamente.
El voltaje en la salida del comparador es de 11,5 voltios. En este momento, el transistor VT1 está en la posición abierta y el relé K1 enciende el mecanismo ejecutivo o intermedio, como resultado de lo cual comienza el calentamiento. Como resultado, la temperatura ambiente aumenta, lo que reduce la resistencia del sensor. En la entrada 4 del microcircuito, el voltaje comienza a aumentar y, como resultado, excede el voltaje en el pin 5. Como resultado, el comparador ingresa a la fase de saturación negativa. En la décima salida del microcircuito, el voltaje se convierte en aproximadamente 0,7 voltios, que es un cero lógico. Como resultado, el transistor VT1 se cierra y el relé se apaga y apaga el actuador.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
En el chip LM 311
Este termocontrolador de bricolaje está diseñado para funcionar con elementos calefactores y puede mantener los parámetros de temperatura establecidos dentro de los 20-100 grados. Esta es la opción más segura y confiable, ya que utiliza aislamiento galvánico del sensor de temperatura y los circuitos de control, y esto elimina por completo la posibilidad de descarga eléctrica.
Como la mayoría de los circuitos similares, se basa en un puente de CC, en un brazo del cual está conectado un comparador y en el otro, un sensor de temperatura. El comparador monitorea la falta de coincidencia del circuito y reacciona al estado del puente cuando cruza el punto de equilibrio. Al mismo tiempo, intenta equilibrar el puente con un termistor, cambiando su temperatura. Y la estabilización térmica puede ocurrir solo a un cierto valor.
La resistencia R6 establece el punto en el que se debe formar el equilibrio. Y dependiendo de la temperatura del ambiente, el termistor R8 puede ingresar a este equilibrio, lo que le permite regular la temperatura.
En el video, puede ver un análisis de un circuito de termostato simple:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Si la temperatura establecida por R6 es más baja que la requerida, entonces la resistencia en R8 es demasiado alta, lo que reduce la corriente en el comparador. Esto hará que la corriente fluya y abra el semiconductor VS1.que encenderá el elemento calefactor. Esto será señalado por el LED.
A medida que aumenta la temperatura, la resistencia de R8 comenzará a disminuir. El puente tenderá al punto de equilibrio. En el comparador, el potencial de la entrada inversa disminuye gradualmente y en la directa aumenta. En algún momento, la situación cambia y el proceso se desarrolla en la dirección opuesta. Por lo tanto, el termocontrolador con sus propias manos encenderá o apagará el actuador dependiendo de la resistencia R8.
Si el LM311 no está disponible, se puede reemplazar con el microcircuito doméstico KR554SA301. Resulta un termostato de bricolaje simple con costos mínimos, alta precisión y confiabilidad.
Termostatos para calderas de calefacción
Al ajustar los sistemas de calefacción, es importante calibrar con precisión el dispositivo. Esto requerirá un medidor de voltaje y corriente. Para crear un sistema de trabajo, puede utilizar el siguiente diagrama.
Con este esquema, puede crear equipos al aire libre para controlar una caldera de combustible sólido. El papel del diodo Zener lo realiza el microcircuito K561LA7. El funcionamiento del dispositivo se basa en la capacidad del termistor para reducir la resistencia cuando se calienta. La resistencia está conectada a la red del divisor de voltaje de la electricidad. La temperatura requerida se puede configurar usando la resistencia variable R2.La tensión se suministra al inversor 2I-NOT. La corriente resultante se alimenta al condensador C1. Un condensador está conectado a 2I-NOT, que controla el funcionamiento de un disparador. Este último está conectado al segundo disparador.
El control de temperatura se realiza según el siguiente esquema:
- con una disminución en grados, el voltaje en el relé aumenta;
- cuando se alcanza un cierto valor, el ventilador, que está conectado al relé, se apaga.
Es mejor soldar en una rata topo. Como batería, puede tomar cualquier dispositivo que funcione dentro de 3-15 V.
¡Precaución!
La instalación de dispositivos de fabricación propia para cualquier propósito en sistemas de calefacción puede provocar fallas en el equipo. Además, el uso de dichos dispositivos puede estar prohibido a nivel de los servicios que brindan comunicaciones en su hogar.
Ventajas y desventajas
Incluso un simple termostato de bricolaje tiene muchas ventajas y aspectos positivos. No es necesario hablar en absoluto de dispositivos multifuncionales de fábrica.
Los controladores de temperatura permiten:
- Mantenga una temperatura agradable.
- Ahorra energía.
- No involucre a una persona en el proceso.
- Observe el proceso tecnológico, aumentando la calidad.
Las desventajas incluyen el alto costo de los modelos de fábrica. Por supuesto, esto no se aplica a los dispositivos caseros. Pero los de producción, que se requieren cuando se trabaja con medios líquidos, gaseosos, alcalinos y otros similares, tienen un costo elevado. Especialmente si el dispositivo debe tener muchas funciones y capacidades.
