Lämpötilajärjestelmän noudattaminen on erittäin tärkeä tekninen edellytys paitsi tuotannossa myös jokapäiväisessä elämässä. Koska tämä parametri on niin tärkeä, sitä täytyy säätää ja ohjata jollakin. Tuotetaan valtava määrä tällaisia laitteita, joilla on monia ominaisuuksia ja parametreja. Mutta termostaatin tekeminen omin käsin on joskus paljon kannattavampaa kuin valmiiden tehdasanalogien ostaminen.
Luo itse termostaatti
Lämpötilasäätimien yleinen käsite
Laitteet, jotka kiinnittävät ja säätävät samalla asetettua lämpötila-arvoa, löytyvät enemmän tuotannossa. Mutta he löysivät paikkansa myös jokapäiväisessä elämässä. Vaaditun mikroilmaston ylläpitämiseksi talossa käytetään usein vesitermostaatteja. He tekevät tällaisia laitteita vihannesten kuivaamiseen tai inkubaattorin lämmittämiseen omin käsin. Vastaava järjestelmä voi löytää paikkansa mistä tahansa.
Tässä videossa selvitetään, mikä on lämpötilan säädin:
Itse asiassa useimmat termostaatit ovat vain osa kokonaispiiriä, joka koostuu seuraavista komponenteista:
- Lämpötila-anturi, joka mittaa ja kiinnittää sekä lähettää vastaanotetut tiedot ohjaimelle. Tämä johtuu lämpöenergian muuttumisesta laitteen tunnistamiksi sähköisiksi signaaleiksi. Anturi voi olla vastuslämpömittari tai termoelementti, jolla on suunnittelussaan metalli, joka reagoi lämpötilan muutoksiin ja muuttaa vastuksensa vaikutuksen alaisena.
- Analyyttinen yksikkö on itse säädin. Se vastaanottaa elektronisia signaaleja ja reagoi toimintoistaan riippuen, minkä jälkeen se lähettää signaalin toimilaitteelle.
- Toimilaite on eräänlainen mekaaninen tai elektroninen laite, joka käyttäessään signaalia yksiköltä käyttäytyy tietyllä tavalla. Esimerkiksi, kun asetettu lämpötila on saavutettu, venttiili sulkee jäähdytysnesteen syötön. Päinvastoin, heti kun lukemat laskevat alle asetettujen arvojen, analyyttinen yksikkö antaa komennon avata venttiili.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Nämä ovat lämpötilan säätöjärjestelmän kolme pääosaa. Vaikka niiden lisäksi muut osat, kuten välirele, voivat osallistua piiriin. Mutta ne suorittavat vain lisätoiminnon.
Digitaalinen termostaatti
Täysin toimivan ja tarkalla kalibroinnilla varustetun termostaatin luomiseksi et voi tehdä ilman digitaalisia elementtejä. Harkitse laitetta lämpötilojen säätämiseen pienessä vihannesliikkeessä.
Tärkein elementti on PIC16F628A-mikrokontrolleri. Tämä mikropiiri tarjoaa mahdollisuuden hallita erilaisia elektronisia laitteita. PIC16F628A-mikrokontrolleri sisältää 2 analogista komparaattoria, sisäisen oskillaattorin, 3 ajastinta, CCP-vertailumoduulia ja USART-tiedonsiirron.
Kun termostaatti on toiminnassa, nykyisen ja asetetun lämpötilan arvo syötetään MT30361: een - kolminumeroinen ilmaisin, jolla on yhteinen katodi. Tarvittavan lämpötilan asettamiseksi käytä painikkeita: SB1 - laskeaksesi ja SB2 - lisätä. Jos teet asetuksen samalla kun painat SB3-painiketta, voit asettaa hystereesiarvot. Tämän piirin pienin hystereesiarvo on 1 aste. Yksityiskohtainen piirustus näkyy suunnitelmassa.
Syy tämän piirin kokoonpanoon oli termostaatin hajoaminen keittiön sähköuunissa. Internetistä haettuani en löytänyt erityistä runsaasti vaihtoehtoja mikrokontrollereista, tietysti on jotain, mutta kaikki on suunniteltu pääasiassa toimimaan DS18B20-tyyppisen lämpötila-anturin kanssa, ja se on hyvin rajallinen ylempien arvojen lämpötila-alueella Ja ei sovellu uuniin. Tehtävänä oli mitata lämpötilat 300 ° C: een saakka, joten valinta jäi K-tyyppiselle termoelementille. Piiriratkaisujen analyysi johti pari vaihtoehtoa.
Toimintaperiaate
Periaatteena, jolla kaikki säätimet työskentelevät, on ottaa fyysinen määrä (lämpötila), siirtää tietoja ohjausyksikön piiriin, joka päättää, mitä tietyssä tapauksessa on tehtävä.
Jos teet lämpöreleen, yksinkertaisimmalla vaihtoehdolla on mekaaninen ohjauspiiri. Tässä asetetaan vastuksen avulla tietty kynnys, jonka saavuttamiseksi toimilaitteelle annetaan signaali.
Saadaksesi lisätoimintoja ja kykyä työskennellä laajemman lämpötila-alueen kanssa, sinun on integroitava ohjain. Tämä auttaa myös pidentämään laitteen käyttöikää.
Tässä videossa voit katsella, kuinka tehdä oma termostaatti sähkölämmitystä varten:
Kotitekoinen lämpötilan säädin
Todellisuudessa termostaatin valmistamiseksi itse on paljon malleja. Kaikki riippuu alueesta, jolla tällaista tuotetta käytetään. Liian monimutkaisen ja monitoimisen luominen on tietysti äärimmäisen vaikeaa. Mutta termostaatti, jota voidaan käyttää akvaarion lämmittämiseen tai vihannesten kuivaamiseen talveksi, voidaan luoda mahdollisimman vähän tietoa.
Tästä on hyötyä: jakeluputki lämmitysjärjestelmässä.
Yksinkertaisin järjestelmä
Yksinkertaisimmalla tee-se-itse-termostaattipiirillä on muuntajaton virtalähde, joka koostuu diodisillasta, jossa on rinnakkain kytketty zener-diodi, joka vakauttaa jännitteen 14 voltin sisällä, ja sammutuskondensaattorista. Voit myös lisätä tähän 12 voltin stabilointiaineen, jos haluat.
Termostaatin luominen ei vaadi paljon vaivaa ja rahaa
Koko piiri perustuu TL431 Zener -diodiin, jota ohjaa jakaja, joka koostuu 47 kΩ: n vastuksesta, 10 kΩ: n vastuksesta ja 10 kΩ: n termistorista, joka toimii lämpötila-anturina. Sen vastus pienenee lämpötilan noustessa. Vastus ja vastus sovitetaan parhaiten parhaan vastetarkkuuden saavuttamiseksi.
Itse prosessi näyttää tältä: kun yli 2,5 voltin jännite muodostuu mikropiirin ohjauskoskettimeen, se avautuu, mikä käynnistää releen ja syöttää kuorman toimilaitteeseen.
Kuinka tehdä termostaatti inkubaattorille omin käsin, näet esitetyssä videossa:
Päinvastoin, kun jännite laskee alle, mikropiiri sulkeutuu ja rele sammuu.
Releen koskettimien kolisemisen välttämiseksi se on valittava pienimmällä pitovirralla. Ja rinnakkain tulojen kanssa sinun on juotettava 470 × 25 V kondensaattori.
Kun käytetään NTC-termistoria ja jo toiminnassa olevaa mikropiiriä, kannattaa ensin tarkistaa niiden suorituskyky ja tarkkuus.
Tällä tavoin, yksinkertaisin laite osoittautuulämpötilan säätäminen. Oikeilla ainesosilla se toimii erinomaisesti monissa sovelluksissa.
Sisälaite
Tällaiset do-it-yourself-ilmanlämpötila-anturilla varustetut termostaatit ovat optimaalisia ylläpitämään määritettyjä mikroilmastoparametreja huoneissa ja astioissa. Se pystyy täysin automatisoimaan prosessin ja hallitsemaan mitä tahansa lämpösäteilijää kuumasta vedestä lämmityselementteihin. Samalla lämpökytkimellä on erinomaiset suorituskykytiedot. Anturi voi olla joko sisäänrakennettu tai kaukosäädin.
Tässä termistori, joka on esitetty kaaviossa R1, toimii lämpöanturina. Jännitteenjakaja sisältää R1, R2, R3 ja R6, signaali, josta menee operatiivisen vahvistimen mikropiirin neljänteen tapiin. DA1: n viides kosketin vastaanottaa signaalin jakajalta R3, R4, R7 ja R8.
Vastusten resistanssit on valittava siten, että mitatun väliaineen matalimmalla matalalla lämpötilalla, kun termistorin vastus on suurin, vertailija on kyllästetty.
Jännite vertailijan ulostulossa on 11,5 volttia. Tällä hetkellä transistori VT1 on avoimessa asennossa, ja rele K1 kytkee päälle pää- tai välimekanismin, minkä seurauksena lämmitys alkaa. Tämän seurauksena ympäristön lämpötila nousee, mikä alentaa anturin vastusta. Mikropiirin tulossa 4 jännite alkaa kasvaa ja sen seurauksena ylittää jännitteen nastassa 5. Tämän seurauksena vertailija siirtyy negatiivisen kylläisyyden vaiheeseen. Mikropiirin kymmenennellä ulostulolla jännitteestä tulee noin 0,7 volttia, mikä on looginen nolla. Tämän seurauksena transistori VT1 sulkeutuu, ja rele sammuu ja sammuttaa toimilaitteen.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
LM 311 -sirulla
Tällainen tee-se-itse-lämpöohjain on suunniteltu toimimaan lämmityselementtien kanssa ja pystyy pitämään asetetut lämpötilaparametrit 20-100 asteen sisällä. Tämä on turvallisin ja luotettavin vaihtoehto, koska se käyttää lämpötila-anturin ja ohjauspiirien galvaanista eristämistä, mikä eliminoi täysin sähköiskun mahdollisuuden.
Kuten useimmat samanlaiset piirit, se perustuu tasavirtasillalle, jonka toiseen haaraan on kytketty vertailulaite ja toiseen - lämpötila-anturi. Vertailija valvoo piirin epäsuhtaa ja reagoi sillan tilaan, kun se ylittää tasapainopisteen. Samalla hän yrittää tasapainottaa siltaa termistorilla muuttamalla sen lämpötilaa. Ja terminen stabilointi voi tapahtua vain tietyllä arvolla.
Vastus R6 asettaa pisteen, johon tasapaino tulisi muodostaa. Ja ympäristön lämpötilasta riippuen termistori R8 voi päästä tähän tasapainoon, jonka avulla voit säätää lämpötilaa.
Videossa näet yksinkertaisen termostaattipiirin analyysin:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Jos R6: n asettama lämpötila on vaadittua alhaisempi, R8: n vastus on liian suuri, mikä vähentää vertailuvirtaa. Tämä saa virran virtaamaan ja avaamaan puolijohteen VS1.joka käynnistää lämmityselementin. LED ilmoittaa tästä.
Lämpötilan noustessa R8: n vastus alkaa laskea. Silta pyrkii tasapainopisteeseen. Vertailussa käänteissyötön potentiaali pienenee vähitellen ja suoralla se kasvaa. Jossain tilanteessa tilanne muuttuu, ja prosessi tapahtuu päinvastaiseen suuntaan. Täten lämpöohjain omilla käsillään käynnistää tai sammuttaa toimilaitteen vastuksesta R8 riippuen.
Jos LM311 ei ole saatavana, se voidaan korvata kotimaisella KR554SA301-mikropiirillä. Osoittautuu yksinkertainen tee-se-itse-termostaatti, jolla on minimaaliset kustannukset, korkea tarkkuus ja luotettavuus.
Termostaatit kattiloiden lämmitykseen
Lämmitysjärjestelmiä säädettäessä on tärkeää kalibroida laite tarkasti. Tämä edellyttää jännite- ja virtamittaria. Voit luoda toimivan järjestelmän käyttämällä seuraavaa kaaviota.
Tämän järjestelmän avulla voit luoda ulkovälineitä kiinteän polttoaineen kattilan ohjaamiseksi. Zener-diodin rooli suoritetaan K561LA7-mikropiirillä. Laitteen toiminta perustuu termistorin kykyyn vähentää vastusta kuumennettaessa. Vastus on kytketty sähköjännitteenjakajaverkkoon. Tarvittava lämpötila voidaan asettaa muuttuvalla vastuksella R2.Jännite syötetään 2I-NOT-taajuusmuuttajaan. Tuloksena oleva virta syötetään kondensaattoriin C1. Kondensaattori on kytketty 2I-NOT-liitäntään, joka ohjaa yhden liipaisun toimintaa. Jälkimmäinen on kytketty toiseen liipaisimeen.
Lämpötilan säätö tapahtuu seuraavan kaavan mukaan:
- asteiden laskiessa releen jännite kasvaa;
- kun tietty arvo saavutetaan, releeseen kytketty tuuletin sammuu.
On parempi juottaa moolirotalle. Akkuna voit ottaa minkä tahansa laitteen, joka toimii 3-15 V: n sisällä.
Varoitus!
Itsetehtyjen laitteiden asentaminen mihin tahansa tarkoitukseen lämmitysjärjestelmiin voi johtaa laitevikoihin. Lisäksi tällaisten laitteiden käyttö voi olla kiellettyä palvelujen tasolla, jotka tarjoavat viestintää kotiisi.
Hyödyt ja haitat
Jopa yksinkertaisella tee-se-itse-termostaatilla on paljon etuja ja positiivisia puolia. Tehtaan monitoimilaitteista ei tarvitse puhua ollenkaan.
Lämpötilansäätimet sallivat:
- Pidä miellyttävä lämpötila.
- Säästä energiaa.
- Älä ota henkilöä mukaan prosessiin.
- Tarkkaile teknologista prosessia, parantamalla laatua.
Haittoja ovat tehdasmallien korkeat kustannukset. Tämä ei tietenkään koske kotitekoisia laitteita. Mutta tuotantolaitoksilla, joita vaaditaan työskenneltäessä nestemäisten, kaasumaisten, emäksisten ja muiden vastaavien aineiden kanssa, on korkeat kustannukset. Varsinkin jos laitteella on oltava monia toimintoja ja ominaisuuksia.
