עמידה במשטר הטמפרטורה היא תנאי טכנולוגי חשוב מאוד לא רק בייצור, אלא גם בחיי היומיום. בהיותו כל כך חשוב, פרמטר זה חייב להיות מוסדר ונשלט על ידי משהו. מספר עצום של מכשירים כאלה מיוצרים, בעלי תכונות ופרמטרים רבים. אבל לפעמים להכין תרמוסטט במו ידיך זה הרבה יותר משתלם מאשר לקנות אנלוגי מפעל מוכן.
צרו תרמוסטט בעצמכם
תפיסה כללית של בקרי טמפרטורה
מכשירים המתקנים ובו בזמן מווסתים ערך טמפרטורה מוגדר נמצאים במידה רבה יותר בייצור. אבל הם גם מצאו את מקומם בחיי היומיום. כדי לשמור על המיקרו אקלים הנדרש בבית, משתמשים לרוב בתרמוסטטים למים. הם מייצרים מכשירים כאלה לייבוש ירקות או לחימום חממה במו ידיהם. מערכת דומה יכולה למצוא את מקומה בכל מקום.
בסרטון זה נגלה מהו בקר טמפרטורה:
למעשה, מרבית התרמוסטטים הם רק חלק מהמעגל הכולל, המורכב מהרכיבים הבאים:
- חיישן טמפרטורה המודד ומתעד, וכן מעביר את המידע שהתקבל לבקר. זה קורה בגלל המרת אנרגיה תרמית לאותות חשמליים המוכרים על ידי המכשיר. החיישן יכול להיות מדחום התנגדות או צמד תרמי, שבעיצובם יש מתכת המגיבה לשינויי טמפרטורה ומשנה את עמידותו בהשפעתו.
- היחידה האנליטית היא הרגולטור עצמו. הוא מקבל אותות אלקטרוניים ומגיב בהתאם לפונקציות שלו, ולאחר מכן הוא מעביר את האות למפעיל.
- מפעיל הוא מעין מכשיר מכני או אלקטרוני שכאשר מקבל אות מהיחידה, הוא מתנהג בצורה מסוימת. לדוגמא, כאשר תגיע הטמפרטורה שנקבעה, השסתום יכבה את אספקת נוזל הקירור. לעומת זאת, ברגע שהקריאות יורדות מתחת לערכים הקבועים מראש, היחידה האנליטית תתן את הפקודה לפתוח את השסתום.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
אלה שלושת החלקים העיקריים של מערכת בקרת הטמפרטורה. למרות שבנוסף להם, חלקים אחרים, כמו ממסר ביניים, יכולים להשתתף במעגל. אבל הם מבצעים פונקציה נוספת בלבד.
תרמוסטט דיגיטלי
על מנת ליצור תרמוסטט בתפקוד מלא עם כיול מדויק, אינך יכול להסתדר ללא אלמנטים דיגיטליים. שקול מכשיר לשליטה בטמפרטורות בחנות ירקות קטנה.
האלמנט העיקרי כאן הוא המיקרו-בקר PIC16F628A. מעגל מיקרו זה מספק שליטה במכשירים אלקטרוניים שונים. המיקרו-בקר PIC16F628A מכיל 2 משווים אנלוגיים, מתנד פנימי, 3 טיימרים, מודולי השוואת CCP וחילופי נתונים של USART.
כאשר התרמוסטט פועל, ערך הטמפרטורה הקיימת והקבועה מוזן ל- MT30361 - מחוון תלת ספרתי עם קתודה משותפת. על מנת לקבוע את הטמפרטורה הנדרשת, השתמש בלחצנים: SB1 - כדי להקטין ו- SB2 - כדי להגדיל. אם תבצע את ההגדרה תוך לחיצה על כפתור SB3, תוכל להגדיר את ערכי ההיסטריה. ערך ההיסטריה המינימלי של מעגל זה הוא מעלה אחת. על התוכנית ניתן לראות שרטוט מפורט.
הסיבה להרכבת מעגל זה הייתה התמוטטות התרמוסטט בתנור החשמלי במטבח. לאחר שחיפשתי באינטרנט לא מצאתי שפע מיוחד של אפשרויות במיקרו-בקרים, כמובן שיש משהו, אך כולם נועדו בעיקר לעבוד עם חיישן טמפרטורה מסוג DS18B20, והוא מוגבל מאוד בתחום הטמפרטורות של הערכים העליונים. ואינו מתאים לתנור. המשימה הייתה למדוד טמפרטורות עד 300 מעלות צלזיוס, ולכן הבחירה נפלה על צמד התרמי מסוג K. ניתוח פתרונות המעגל הוביל לכמה אפשרויות.
עקרון הפעולה
העיקרון שלפיו כל הרגולטורים עובדים הוא לקחת כמות פיזית (טמפרטורה), להעביר נתונים למעגל יחידת הבקרה, המחליט מה צריך לעשות במקרה מסוים.
אם אתה מבצע ממסר תרמי, האפשרות הפשוטה ביותר תהיה עם מעגל בקרה מכני. כאן, בעזרת הנגד, נקבע סף מסוים, עם הגעתו אליו יינתן אות למפעיל.
כדי לקבל פונקציונליות נוספת ויכולת לעבוד עם טווח טמפרטורות רחב יותר, יהיה עליכם לשלב את הבקר. זה יעזור גם להגדיל את חיי המכשיר.
בסרטון זה תוכלו לראות כיצד להכין תרמוסטט משלכם לחימום חשמלי:
בקר טמפרטורה ביתי
יש למעשה הרבה תוכניות להכנת תרמוסטט בעצמך. הכל תלוי באזור בו ישתמש במוצר כזה. כמובן, יצירת משהו מורכב ורב-תכליתי מדי קשה ביותר. אך ניתן ליצור תרמוסטט שניתן להשתמש בו לחימום אקווריום או ירקות יבשים לחורף במינימום ידע.
זה שימושי: סעפת חלוקה במערכת החימום.
התוכנית הפשוטה ביותר
במעגל התרמוסטט העשה זאת בעצמך הפשוט ביותר יש ספק כוח ללא שנאי, המורכב מגשר דיודה עם דיודת זנר מקבילה המחוברת, המייצב את המתח בתוך 14 וולט, וקבל מרווה. אתה יכול גם להוסיף מייצב 12 וולט כאן אם תרצה בכך.
יצירת תרמוסטט אינה דורשת מאמץ רב והשקעה כספית
המעגל כולו יתבסס על דיודת הזנר TL431, הנשלטת על ידי מחלק המורכב מנגד 47 kΩ, התנגדות של 10 kΩ וטרמיסטור של 10 kΩ הפועל כחיישן טמפרטורה. עמידותו פוחתת עם עליית הטמפרטורה. הנגד וההתנגדות מותאמים בצורה הטובה ביותר בכדי להשיג את דיוק התגובה הטוב ביותר.
התהליך עצמו נראה כך: כאשר נוצר מתח של יותר מ -2.5 וולט על מגע הבקרה של המעגל, אז הוא ייפתח, שידליק את הממסר ויספק עומס למפעיל.
כיצד להכין תרמוסטט לחממה במו ידיך, תוכל לראות בסרטון שהוצג:
לעומת זאת, כאשר המתח יורד, המיקרו מעגל ייסגר והממסר יכבה.
כדי להימנע מקשקש של אנשי הקשר ממסר, יש צורך לבחור אותו בזרם החזקה מינימלי. ובמקביל לתשומות, עליכם להלחין קבלים של 470 × 25 וולט.
כאשר משתמשים בתרמיסטור NTC ובמעגל מיקרו שכבר עסק, כדאי לבדוק תחילה את הביצועים והדיוק שלהם.
לכן, המכשיר הפשוט ביותר מתבררויסות הטמפרטורה. אך עם המרכיבים הנכונים, הוא פועל מצוין במגוון רחב של יישומים.
מכשיר מקורה
תרמוסטטים כאלה עם חיישן טמפרטורת אוויר עשה זאת בעצמך הם אופטימליים לשמירה על פרמטרי המיקרו אקלים שצוינו בחדרים ובמיכלים. הוא מסוגל לחלוטין לבצע אוטומציה של התהליך ולשלוט בכל רדיאטור של חום, ממים חמים לגופי חימום. יחד עם זאת, למתג התרמי יש נתוני ביצועים מצוינים. והחיישן יכול להיות מובנה או מרוחק.
כאן, תרמיסטור, המצוין בתרשים R1, משמש כחיישן טמפרטורה. מחלק המתח כולל R1, R2, R3 ו- R6, שהאות ממנו עובר לסיכה הרביעית של המעגל המגבר התפעולי. המגע החמישי של DA1 מקבל אות מהמחלק R3, R4, R7 ו- R8.
יש לבחור את ההתנגדות של הנגדים באופן שבטמפרטורה הנמוכה הנמוכה ביותר של המדיום הנמדד, כאשר ההתנגדות של התרמיסטור היא מקסימאלית, המשווה רווי באופן חיובי.
המתח ביציאת המשווה הוא 11.5 וולט. בשלב זה הטרנזיסטור VT1 נמצא במצב פתוח, והממסר K1 מפעיל את מנגנון ההנהלה או הביניים, וכתוצאה מכך מתחיל החימום. כתוצאה מכך טמפרטורת הסביבה עולה, מה שמוריד את התנגדות החיישן. בכניסה 4 של המיקרו-מעגל המתח מתחיל לעלות וכתוצאה מכך עולה על המתח בסיכה 5. כתוצאה מכך, המשווה נכנס לשלב הרוויה השלילית. ביציאה העשירית של המיקרו-מעגל, המתח הופך לכ- 0.7 וולט, שהוא אפס הגיוני. כתוצאה מכך הטרנזיסטור VT1 נסגר, והממסר מכבה ומכבה את המפעיל.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
על השבב LM 311
בקר תרמו-כזה-עשה זאת בעצמך נועד לעבוד עם גופי חימום ומסוגל לשמור על פרמטרי הטמפרטורה שהוגדרו בתוך 20-100 מעלות. זוהי האפשרות הבטוחה והאמינה ביותר, מכיוון שהיא משתמשת בבידוד גלווני של חיישן הטמפרטורה ומעגלי הבקרה, וזה מבטל לחלוטין את האפשרות של התחשמלות.
כמו רוב המעגלים הדומים, הוא מבוסס על גשר DC, שבזרוע אחת שלו מחובר משווה, ובשנייה - חיישן טמפרטורה. המשווה עוקב אחר חוסר ההתאמה של המעגל ומגיב למצב הגשר כאשר הוא חוצה את נקודת האיזון. במקביל, הוא גם מנסה לאזן את הגשר באמצעות תרמיסטור, ומשנה את הטמפרטורה שלו. וייצוב תרמי יכול להתרחש רק בערך מסוים.
הנגד R6 קובע את הנקודה בה צריך להיווצר איזון. ובהתאם לטמפרטורת הסביבה, התרמיסטור R8 יכול להיכנס לאיזון זה, המאפשר לך לווסת את הטמפרטורה.
בסרטון ניתן לראות ניתוח של מעגל תרמוסטט פשוט:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
אם הטמפרטורה שנקבעה על ידי R6 נמוכה מהנדרשת, ההתנגדות ב- R8 גבוהה מדי, מה שמוריד את הזרם אצל המשווה. זה יגרום לזרם זרם ולפתוח את המוליך למחצה VS1.אשר יפעיל את גוף החימום. זה יאותת על ידי נורית הנורית.
עם עליית הטמפרטורה, ההתנגדות של R8 תתחיל לרדת. הגשר יטה לנקודת האיזון. על המשווה, הפוטנציאל של הקלט ההפוך פוחת בהדרגה, ועל הישיר הוא גדל. בשלב מסוים, המצב משתנה, והתהליך מתרחש בכיוון ההפוך. לפיכך, הבקר התרמו במו ידיו יפעיל או יכבה את המפעיל בהתאם להתנגדות R8.
אם LM311 אינו זמין, ניתן להחליפו במעגל המקומי KR554SA301. מתברר תרמוסטט פשוט עשה זאת בעצמך עם עלויות מינימליות, דיוק ואמינות גבוהה.
תרמוסטטים לחימום דודים
בעת התאמת מערכות חימום, יש לכייל במדויק את המכשיר. זה ידרוש מד מתח וזרם. כדי ליצור מערכת עובדת, תוכלו להשתמש בתרשים הבא.
באמצעות תוכנית זו, אתה יכול ליצור ציוד חיצוני לשליטה בדוד דלק מוצק. תפקידה של דיודת הזנר מבוצע על ידי המעגל K561LA7. פעולת המכשיר מבוססת על יכולתו של התרמיסטור להפחית את ההתנגדות בחימום. הנגד מחובר לרשת מחלקי מתח החשמל. ניתן לקבוע את הטמפרטורה הנדרשת באמצעות הנגד המשתנה R2.המתח מסופק למהפך 2I-NOT. הזרם שנוצר מוזרם לקבל C1. קבלים מחוברים ל- 2I-NOT, השולט בהפעלת הדק אחד. האחרון מחובר לטריגר השני.
בקרת טמפרטורה מתבצעת על פי התוכנית הבאה:
- עם ירידה במעלות, המתח בממסר עולה;
- כשמגיעים לערך מסוים, המאוורר המחובר לממסר נכבה.
עדיף להלחם על חולדה. כסוללה, אתה יכול לקחת כל מכשיר שפועל בטווח של 3-15 וולט.
זְהִירוּת!
התקנת מכשירים מתוצרת עצמית לכל מטרה על מערכות חימום עלולה להוביל לכשל בציוד. יתר על כן, השימוש במכשירים כאלה עשוי להיות אסור ברמת השירותים המספקים תקשורת בביתך.
יתרונות וחסרונות
אפילו לתרמוסטט פשוט עשה זאת בעצמך יש הרבה יתרונות והיבטים חיוביים. אין צורך לדבר בכלל על מכשירים רב תכליתיים מהמפעל.
בקרי טמפרטורה מאפשרים:
- שמרו על טמפרטורה נוחה.
- שמור אנרגיה.
- אל תערב אדם בתהליך.
- התבונן בתהליך הטכנולוגי והגביר את האיכות.
החסרונות כוללים את העלות הגבוהה של דגמי המפעל. כמובן שזה לא חל על מכשירים ביתיים. אך לאלה של הייצור, הנדרשים בעבודה עם מדיה נוזלית, גזית, אלקליין ודומים אחרים, יש עלות גבוהה. במיוחד אם המכשיר חייב להיות בעל פונקציות ויכולות רבות.
