Temperatūros režimo laikymasis yra labai svarbi technologinė sąlyga ne tik gamyboje, bet ir kasdieniame gyvenime. Būdamas toks svarbus, šis parametras turi būti kažkuo reguliuojamas ir kontroliuojamas. Gaminama labai daug tokių prietaisų, kurie turi daug funkcijų ir parametrų. Tačiau gaminti termostatą savo rankomis kartais yra daug pelningiau nei pirkti paruoštą gamyklos analogą.
Patys susikurkite termostatą
Bendra temperatūros reguliatorių samprata
Prietaisai, fiksuojantys ir tuo pačiu metu reguliuojantys nustatytą temperatūros vertę, yra daugiau randami gamyboje. Tačiau jie taip pat rado savo vietą kasdieniame gyvenime. Norint palaikyti reikiamą mikroklimatą namuose, dažnai naudojami vandens termostatai. Jie savo rankomis gamina tokius prietaisus daržovėms džiovinti ar inkubatoriui šildyti. Panaši sistema gali rasti savo vietą bet kur.
Šiame vaizdo įraše sužinosime, kas yra temperatūros reguliatorius:
Tiesą sakant, dauguma termostatų yra tik dalis bendros grandinės, kurią sudaro šie komponentai:
- Temperatūros jutiklis, matuojantis ir fiksuojantis, taip pat perduodantis gautą informaciją valdikliui. Tai atsitinka dėl šiluminės energijos pavertimo į prietaiso atpažįstamus elektrinius signalus. Jutiklis gali būti atsparumo termometras arba termoelementas, kurie savo konstrukcijoje turi metalą, kuris reaguoja į temperatūros pokyčius ir įtakoja savo atsparumą.
- Analitinis vienetas yra pats reguliatorius. Jis priima elektroninius signalus ir reaguoja priklausomai nuo savo funkcijų, po kurio jis perduoda signalą į pavarą.
- Pavaros yra tam tikras mechaninis ar elektroninis įtaisas, kuris, priimdamas signalą iš įrenginio, elgiasi tam tikru būdu. Pavyzdžiui, pasiekus nustatytą temperatūrą, vožtuvas išjungs aušinimo skysčio tiekimą. Priešingai, kai tik rodmenys nukrenta žemiau nustatytų verčių, analitinis padalinys duos komandą atidaryti vožtuvą.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Tai yra trys pagrindinės temperatūros reguliavimo sistemos dalys. Nors, be jų, grandinėje gali dalyvauti ir kitos dalys, pavyzdžiui, tarpinė relė. Bet jie atlieka tik papildomą funkciją.
Skaitmeninis termostatas
Norėdami sukurti pilnai veikiantį ir tiksliai kalibruojantį termostatą, neapsieisite be skaitmeninių elementų. Apsvarstykite prietaisą temperatūros kontrolei mažoje daržovių parduotuvėje.
Pagrindinis elementas yra PIC16F628A mikrovaldiklis. Ši mikroschema suteikia galimybę valdyti įvairius elektroninius prietaisus. PIC16F628A mikrovaldiklyje yra 2 analoginiai komparatoriai, vidinis osciliatorius, 3 laikmačiai, CCP palyginimo moduliai ir USART duomenų mainai.
Kai termostatas veikia, esamos ir nustatytos temperatūros vertė perduodama į MT30361 - trijų skaitmenų indikatorių su bendru katodu. Norėdami nustatyti reikiamą temperatūrą, naudokite mygtukus: SB1 - sumažinti, o SB2 - padidinti. Jei nustatymą atliksite paspausdami mygtuką SB3, galite nustatyti histerezės vertes. Minimali šios grandinės histerezės vertė yra 1 laipsnis. Plane galima pamatyti išsamų brėžinį.
Šios grandinės surinkimo priežastis buvo termostato sugedimas virtuvėje esančioje elektrinėje orkaitėje. Ieškojęs internete neradau ypatingos gausybės mikrovaldiklių variantų, žinoma, yra kažkas, bet visi daugiausia skirti dirbti su DS18B20 tipo temperatūros jutikliu, o aukščiausiųjų temperatūrų diapazone jis yra labai ribotas. Ir netinka orkaitei. Užduotis buvo išmatuoti temperatūrą iki 300 ° C, todėl pasirinkimas atiteko K tipo termoporai. Analizuojant grandinių sprendimus, buvo pasirinkta pora variantų.
Veikimo principas
Principas, pagal kurį dirba visi reguliatoriai, yra paimti fizinį kiekį (temperatūrą), perkelti duomenis į valdymo bloko grandinę, kuri nusprendžia, ką reikia padaryti konkrečiu atveju.
Jei padarysite šiluminę relę, tada paprasčiausias variantas turės mechaninio valdymo grandinę. Čia, naudojant rezistorių, nustatoma tam tikra riba, kurią pasiekus, vykdytojui bus duotas signalas.
Norėdami gauti papildomų funkcijų ir galimybę dirbti esant platesniam temperatūros diapazonui, turėsite integruoti valdiklį. Tai taip pat padės prailginti prietaiso tarnavimo laiką.
Šiame vaizdo įraše galite žiūrėti, kaip pasigaminti savo termostatą elektriniam šildymui:
Naminis temperatūros reguliatorius
Iš tikrųjų yra daugybė schemų, kaip patys pasidaryti termostatą. Viskas priklauso nuo srities, kurioje toks produktas bus naudojamas. Žinoma, sukurti kažką per sudėtingo ir daugiafunkcinio yra nepaprastai sunku. Bet turint minimalių žinių galima sukurti termostatą, kurį galima naudoti žiemai akvariumui pašildyti ar daržovėms džiovinti.
Tai naudinga: paskirstymo kolektorius šildymo sistemoje.
Paprasčiausia schema
Paprasčiausia „pasidaryk pats“ termostato grandinė turi be transformatoriaus maitinimo šaltinį, kurį sudaro diodinis tiltas su lygiagrečiai sujungtu „zener“ diodu, stabilizuojančiu įtampą per 14 voltų, ir gesinimo kondensatorius. Jei norite, čia taip pat galite pridėti 12 voltų stabilizatorių.
Termostato sukūrimas nereikalauja daug pastangų ir pinigų
Visa grandinė bus pagrįsta TL431 „Zener“ diodu, kurį valdo daliklis, susidedantis iš 47 kΩ rezistoriaus, 10 kΩ varžos ir 10 kΩ termistoriaus, veikiančio kaip temperatūros jutiklis. Jo atsparumas mažėja didėjant temperatūrai. Rezistorius ir varža yra geriausiai suderinti, kad gautų geriausią atsako tikslumą.
Pats procesas atrodo taip: kai ant mikroschemos valdymo kontakto susidaro didesnė nei 2,5 voltų įtampa, tada jis atsidarys, kuris įjungs relę, tiekdamas apkrovą į pavarą.
Kaip padaryti inkubatoriaus termostatą savo rankomis, galite pamatyti pateiktame vaizdo įraše:
Ir atvirkščiai, kai įtampa nukris žemiau, mikroschema užsidarys ir relė išsijungs.
Norint išvengti relės kontaktų barškėjimo, būtina jį pasirinkti su minimalia laikymo srove. Lygiagrečiai įėjimams reikia lituoti 470 × 25 V kondensatorių.
Naudojant NTC termistorių ir mikroschemą, kuri jau buvo versle, pirmiausia verta patikrinti jų veikimą ir tikslumą.
Šiuo būdu, pasirodo paprasčiausias prietaisasreguliuojant temperatūrą. Bet turėdamas tinkamus ingredientus, jis puikiai veikia įvairiais būdais.
Vidinis prietaisas
Tokie termostatai su „pasidaryk pats“ oro temperatūros jutikliu yra optimalūs palaikant nurodytus mikroklimato parametrus patalpose ir talpyklose. Jis gali visiškai automatizuoti procesą ir valdyti bet kokį šilumos radiatorių, pradedant karštu vandeniu ir baigiant kaitinimo elementais. Tuo pačiu metu terminis jungiklis turi puikius veikimo duomenis. Jutiklis gali būti įmontuotas arba nuotolinis.
Termistorius, nurodytas diagramoje R1, veikia kaip temperatūros jutiklis. Į įtampos daliklį įeina R1, R2, R3 ir R6, iš kurių signalas eina į ketvirtąjį operacinio stiprintuvo mikroschemos kaištį. Penktasis DA1 kontaktas gauna signalą iš daliklio R3, R4, R7 ir R8.
Rezistorių varžos turi būti parinktos taip, kad esant žemiausiai matuojamos terpės žemai temperatūrai, kai termistoriaus varža būtų maksimali, lyginamasis būtų teigiamai prisotintas.
Įtampa komparatoriaus išėjime yra 11,5 voltai. Šiuo metu tranzistorius VT1 yra atviroje padėtyje, o relė K1 įjungia vykdomąjį arba tarpinį mechanizmą, dėl kurio prasideda šildymas. Dėl to aplinkos temperatūra pakyla, o tai sumažina jutiklio atsparumą. Esant mikroprocesoriaus 4 įėjimui, įtampa pradeda didėti ir dėl to viršija įtampą 5 kontakte. Dėl to palyginamasis patenka į neigiamo prisotinimo fazę. Dešimtajame mikroschemos išėjime įtampa tampa maždaug 0,7 voltų, o tai yra logiškas nulis. Dėl to tranzistorius VT1 užsidaro, o relė išsijungia ir išjungia pavarą.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
„LM 311“ luste
Toks „pasidaryk pats“ termovaldiklis skirtas darbui su kaitinimo elementais ir sugeba palaikyti nustatytus temperatūros parametrus per 20–100 laipsnių. Tai yra saugiausias ir patikimiausias variantas, nes jame naudojama galvaninė temperatūros jutiklio ir valdymo grandinių izoliacija, ir tai visiškai pašalina elektros smūgio galimybę.
Kaip ir dauguma panašių grandinių, jis yra pagrįstas nuolatinės srovės tiltu, kurio vienoje rankoje yra prijungtas palyginamasis elementas, o kitoje - temperatūros jutiklis. Lyginamasis stebi grandinės neatitikimą ir reaguoja į tilto būseną, kai jis kerta balanso tašką. Tuo pačiu metu jis taip pat bando subalansuoti tiltą naudodamas termistorių, keisdamas jo temperatūrą. Terminis stabilizavimas gali įvykti tik esant tam tikrai vertei.
Rezistorius R6 nustato tašką, kuriame turėtų susidaryti pusiausvyra. Atsižvelgiant į aplinkos temperatūrą, termistorius R8 gali patekti į šį balansą, kuris leidžia jums reguliuoti temperatūrą.
Vaizdo įraše galite pamatyti paprastos termostato grandinės analizę:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Jei R6 nustatyta temperatūra yra žemesnė nei reikalaujama, tada R8 varža yra per didelė, todėl sumažėja lygintuvo srovė. Tai sukels srovę ir atvers puslaidininkį VS1.kuris įjungs kaitinimo elementą. Apie tai praneš šviesos diodas.
Kylant temperatūrai, R8 varža pradės mažėti. Tiltas bus link pusiausvyros taško. Palyginamojoje medžiagoje atvirkštinės įvesties potencialas palaipsniui mažėja, o tiesioginiame - didėja. Tam tikru momentu situacija pasikeičia, ir procesas vyksta priešinga kryptimi. Taigi termovaldiklis savo rankomis įjungs arba išjungs pavarą, priklausomai nuo varžos R8.
Jei LM311 nėra, tada jį galima pakeisti buitiniu KR554SA301 mikroschemu. Pasirodo paprastas „pasidaryk pats“ termostatas su minimaliomis sąnaudomis, dideliu tikslumu ir patikimumu.
Katilų šildymo termostatai
Reguliuojant šildymo sistemas, svarbu tiksliai sukalibruoti prietaisą. Tam reikės įtampos ir srovės matuoklio. Norėdami sukurti veikiančią sistemą, galite naudoti šią schemą.
Naudodamiesi šia schema, galite sukurti lauko įrangą kietojo kuro katilui valdyti. Zenerio diodo vaidmenį atlieka K561LA7 mikroschema. Prietaiso veikimas pagrįstas termistoriaus galimybe sumažinti atsparumą kaitinant. Rezistorius prijungtas prie elektros įtampos daliklio tinklo. Reikiamą temperatūrą galima nustatyti naudojant kintamą rezistorių R2.Įtampa tiekiama į keitiklį 2I-NOT. Gauta srovė tiekiama į kondensatorių C1. Prie 2I-NOT prijungtas kondensatorius, kuris valdo vieno paleidiklio veikimą. Pastarasis yra prijungtas prie antrojo gaiduko.
Temperatūros valdymas vyksta pagal šią schemą:
- sumažėjus laipsniams, įtampa relėje padidėja;
- pasiekus tam tikrą vertę, ventiliatorius, prijungtas prie relės, išsijungia.
Geriau lituoti ant kurmių žiurkės. Kaip akumuliatorių galite paimti bet kurį įrenginį, veikiantį per 3-15 V.
Atsargiai!
Įrengus bet kokius tikslus pačių pagamintus įtaisus šildymo sistemose, įrenginiai gali sugesti. Be to, tokių prietaisų naudojimas gali būti uždraustas paslaugų lygiu, teikiančiu ryšius jūsų namuose.
Privalumai ir trūkumai
Net paprastas „pasidaryk pats“ termostatas turi daug privalumų ir teigiamų aspektų. Apie gamyklinius daugiafunkcinius įrenginius visai nereikia kalbėti.
Temperatūros reguliatoriai leidžia:
- Palaikykite patogią temperatūrą.
- Taupyk energiją.
- Į procesą neįtraukite žmogaus.
- Stebėkite technologinį procesą, didindami kokybę.
Trūkumai apima didelę gamyklinių modelių kainą. Žinoma, tai netaikoma naminiams prietaisams. Tačiau produkcijos, reikalingos dirbant su skystomis, dujinėmis, šarminėmis ir kitomis panašiomis terpėmis, kaina yra didelė. Ypač jei prietaisas turi turėti daug funkcijų ir galimybių.
