Naleving van het temperatuurregime is een zeer belangrijke technologische voorwaarde, niet alleen bij de productie, maar ook in het dagelijks leven. Omdat deze parameter zo belangrijk is, moet hij ergens door worden gereguleerd en gecontroleerd. Er wordt een groot aantal van dergelijke apparaten geproduceerd, die veel functies en parameters hebben. Maar het maken van een thermostaat met je eigen handen is soms veel winstgevender dan het kopen van een kant-en-klaar fabrieksanalogon.
Maak zelf een thermostaat
Algemeen concept van temperatuurregelaars
Apparaten die een ingestelde temperatuurwaarde vastleggen en tegelijkertijd regelen, worden in grotere mate in de productie aangetroffen. Maar ze vonden ook hun plek in het dagelijks leven. Om het vereiste microklimaat in huis te behouden, worden vaak thermostaten voor water gebruikt. Ze maken dergelijke apparaten om groenten te drogen of een broedmachine met hun eigen handen te verwarmen. Een soortgelijk systeem kan overal zijn plaats vinden.
In deze video zullen we ontdekken wat een temperatuurregelaar is:
In feite zijn de meeste thermostaten slechts een deel van het totale circuit, dat uit de volgende componenten bestaat:
- Een temperatuursensor die de ontvangen informatie meet, registreert en doorgeeft aan de controller. Dit gebeurt door de omzetting van thermische energie in elektrische signalen die door het apparaat worden herkend. De sensor kan een weerstandsthermometer of thermokoppel zijn, die in hun ontwerp een metaal hebben dat reageert op temperatuurveranderingen en de weerstand verandert onder invloed ervan.
- De analytische eenheid is de regulator zelf. Hij ontvangt elektronische signalen en reageert afhankelijk van zijn functies, waarna hij het signaal doorgeeft aan de actuator.
- Een actuator is een soort mechanisch of elektronisch apparaat dat zich op een bepaalde manier gedraagt wanneer het een signaal van de unit ontvangt. Als de ingestelde temperatuur bijvoorbeeld is bereikt, sluit de klep de koelmiddeltoevoer af. Omgekeerd, zodra de aflezingen onder de vooraf ingestelde waarden vallen, zal de analyse-eenheid het commando geven om de klep te openen.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Dit zijn de drie belangrijkste onderdelen van het temperatuurregelsysteem. Hoewel naast hen ook andere onderdelen, zoals een tussenrelais, kunnen deelnemen aan het circuit. Maar ze vervullen slechts een extra functie.
Digitale thermostaat
Om een volledig functionerende thermostaat met nauwkeurige kalibratie te creëren, kun je niet zonder digitale elementen. Overweeg een apparaat om de temperatuur in een kleine groentewinkel te regelen.
Het belangrijkste element hier is de PIC16F628A-microcontroller. Met deze microschakeling kunnen verschillende elektronische apparaten worden aangestuurd. De PIC16F628A microcontroller bevat 2 analoge comparators, een interne oscillator, 3 timers, CCP-vergelijkingsmodules en USART-gegevensuitwisseling.
Wanneer de thermostaat werkt, wordt de waarde van de bestaande en ingestelde temperatuur naar de MT30361 gestuurd - een driecijferige indicator met een gemeenschappelijke kathode. Om de gewenste temperatuur in te stellen, gebruikt u de knoppen: SB1 - verlagen en SB2 - verhogen. Als u de instelling uitvoert terwijl u op de SB3-knop drukt, kunt u de hysteresewaarden instellen. De minimale hysteresewaarde voor dit circuit is 1 graad. Een gedetailleerde tekening is te zien op het plan.
De reden voor de montage van dit circuit was het uitvallen van de thermostaat in de elektrische oven in de keuken. Nadat ik op internet had gezocht, vond ik geen speciale overvloed aan opties op microcontrollers, natuurlijk is er iets, maar ze zijn allemaal voornamelijk ontworpen om te werken met een DS18B20-type temperatuursensor, en het is zeer beperkt in het temperatuurbereik van de bovenste waarden En is niet geschikt voor een oven. De taak was om temperaturen tot 300 ° C te meten, dus de keuze viel op het K-type thermokoppel. De analyse van circuitoplossingen leidde tot een aantal opties.
Werkingsprincipe
Het principe waarmee alle regelaars werken, is om een fysieke hoeveelheid (temperatuur) te nemen, gegevens over te dragen naar het circuit van de besturingseenheid, dat beslist wat er in een bepaald geval moet worden gedaan.
Als u een thermisch relais maakt, heeft de eenvoudigste optie een mechanisch regelcircuit. Hier wordt met behulp van een weerstand een bepaalde drempel ingesteld, bij het bereiken waarvan een signaal wordt gegeven aan de actuator.
Om extra functionaliteit te krijgen en de mogelijkheid om met een groter temperatuurbereik te werken, moet u de controller integreren. Dit zal ook helpen om de levensduur van het apparaat te verlengen.
In deze video kun je zien hoe je je eigen thermostaat maakt voor elektrische verwarming:
Zelfgemaakte temperatuurregelaar
Er zijn eigenlijk veel schema's om zelf een thermostaat te maken. Het hangt allemaal af van het gebied waarin een dergelijk product zal worden gebruikt. Het creëren van iets dat te complex en multifunctioneel is, is natuurlijk buitengewoon moeilijk. Maar een thermostaat die kan worden gebruikt om een aquarium of droge groenten voor de winter te verwarmen, kan met een minimum aan kennis worden gemaakt.
Dit is handig: verdeelstuk in het verwarmingssysteem.
Het eenvoudigste schema
Het eenvoudigste doe-het-zelf thermostaatcircuit heeft een transformatorloze voeding, die bestaat uit een diodebrug met een parallel geschakelde zenerdiode, die de spanning stabiliseert binnen 14 volt, en een bluscondensator. Indien gewenst kunt u hier ook een 12 volt stabilisator aan toevoegen.
Het maken van een thermostaat kost niet veel moeite en geld
Het hele circuit zal gebaseerd zijn op de TL431 zenerdiode, die wordt bestuurd door een deler die bestaat uit een 47 kΩ-weerstand, een 10 kΩ-weerstand en een 10 kΩ-thermistor die als temperatuursensor fungeert. De weerstand neemt af met toenemende temperatuur. Weerstand en weerstand zijn het best op elkaar afgestemd om de beste responsnauwkeurigheid te verkrijgen.
Het proces zelf ziet er als volgt uit: wanneer een spanning van meer dan 2,5 volt wordt gevormd op het stuurcontact van de microschakeling, gaat deze open, waardoor het relais wordt ingeschakeld en de actuator wordt belast.
Hoe je met je eigen handen een thermostaat voor een couveuse maakt, zie je in de gepresenteerde video:
Omgekeerd, wanneer de spanning daalt, wordt de microschakeling gesloten en wordt het relais uitgeschakeld.
Om ratelen van de relaiscontacten te voorkomen, is het noodzakelijk om deze te selecteren met een minimale houdstroom. En parallel aan de ingangen moet je een condensator van 470 × 25 V solderen.
Bij gebruik van een NTC-thermistor en een microschakeling die al in bedrijf is, is het de moeite waard om eerst hun prestaties en nauwkeurigheid te controleren.
Dus, het eenvoudigste apparaat blijktregelen van de temperatuur. Maar met de juiste ingrediënten presteert het uitstekend in een breed scala aan toepassingen.
Indoor apparaat
Dergelijke thermostaten met een doe-het-zelf luchttemperatuursensor zijn optimaal voor het handhaven van de gespecificeerde microklimaatparameters in kamers en containers. Het is volledig in staat om het proces te automatiseren en elke warmtestraler te regelen, van warm water tot verwarmingselementen. Tegelijkertijd beschikt de thermische schakelaar over uitstekende prestatiegegevens. En de sensor kan zowel ingebouwd als op afstand zijn.
Hier fungeert een thermistor, aangegeven in het diagram R1, als temperatuursensor. De spanningsdeler omvat R1, R2, R3 en R6, waarvan het signaal naar de vierde pin van de microschakeling van de operationele versterker gaat. Het vijfde contact van DA1 ontvangt een signaal van de deler R3, R4, R7 en R8.
De weerstanden van de weerstanden moeten zo worden gekozen dat bij de laagste lage temperatuur van het gemeten medium, wanneer de weerstand van de thermistor maximaal is, de comparator positief verzadigd is.
De spanning aan de uitgang van de comparator is 11,5 volt. Op dit moment staat de transistor VT1 in de open positie en schakelt het relais K1 het uitvoerende of tussenliggende mechanisme in, waardoor de verwarming begint. Hierdoor stijgt de omgevingstemperatuur, waardoor de weerstand van de sensor afneemt. Aan de ingang 4 van de microschakeling begint de spanning toe te nemen en overschrijdt daardoor de spanning op pin 5. Hierdoor komt de comparator in de fase van negatieve verzadiging. Op de tiende uitgang van de microschakeling wordt de spanning ongeveer 0,7 volt, wat een logische nul is. Als gevolg hiervan sluit de transistor VT1 en wordt het relais uitgeschakeld en de actuator uitgeschakeld.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
Op de LM 311-chip
Zo'n doe-het-zelf-thermocontroller is ontworpen om met verwarmingselementen te werken en kan de ingestelde temperatuurparameters binnen 20-100 graden houden. Dit is de veiligste en meest betrouwbare optie, omdat het gebruik maakt van galvanische isolatie van de temperatuursensor en regelcircuits, en dit elimineert de mogelijkheid van elektrische schokken volledig.
Zoals de meeste vergelijkbare circuits, is het gebaseerd op een DC-brug, in de ene arm waarvan een comparator is aangesloten, en in de andere - een temperatuursensor. De comparator bewaakt de mismatch van het circuit en reageert op de toestand van de brug wanneer deze het balanspunt overschrijdt. Tegelijkertijd probeert hij ook de brug in evenwicht te brengen met behulp van een thermistor, waardoor de temperatuur verandert. En thermische stabilisatie kan alleen optreden bij een bepaalde waarde.
Weerstand R6 stelt het punt in waarop het evenwicht moet worden gevormd. En afhankelijk van de temperatuur van de omgeving kan de thermistor R8 in deze balans komen, waardoor u de temperatuur kunt regelen.
In de video zie je een analyse van een eenvoudig thermostaatcircuit:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Als de temperatuur ingesteld door R6 lager is dan de vereiste temperatuur, is de weerstand op R8 te hoog, waardoor de stroom op de comparator daalt. Hierdoor gaat er stroom vloeien en wordt de halfgeleider VS1 geopend.waardoor het verwarmingselement wordt ingeschakeld. Dit wordt aangegeven door de LED.
Naarmate de temperatuur stijgt, zal de weerstand van R8 beginnen af te nemen. De brug zal naar het balanspunt neigen. Op de comparator neemt het potentieel van de inverse input geleidelijk af, en op de directe neemt het toe. Op een gegeven moment verandert de situatie en vindt het proces plaats in de tegenovergestelde richting. Zo zal de thermocontroller met zijn eigen handen de actuator in- of uitschakelen, afhankelijk van de weerstand R8.
Als LM311 niet beschikbaar is, kan deze worden vervangen door de huishoudelijke KR554SA301-microschakeling. Het blijkt een simpele doe-het-zelf thermostaat met minimale kosten, hoge nauwkeurigheid en betrouwbaarheid.
Thermostaten voor verwarmingsketels
Bij het afstellen van verwarmingssystemen is het belangrijk om het apparaat nauwkeurig te kalibreren. Hiervoor is een spannings- en stroommeter nodig. Om een werkend systeem te maken, kunt u het volgende diagram gebruiken.
Met dit schema kunt u buitenapparatuur maken om een ketel voor vaste brandstoffen te regelen. De rol van de zenerdiode wordt vervuld door de K561LA7-microschakeling. De werking van het apparaat is gebaseerd op het vermogen van de thermistor om de weerstand bij verhitting te verminderen. De weerstand is verbonden met het elektriciteitsspanningsdelernetwerk. Met de variabele weerstand R2 kan de gewenste temperatuur worden ingesteld.De spanning wordt geleverd aan de 2I-NOT omvormer. De resulterende stroom wordt naar de condensator C1 gevoerd. Op 2I-NOT is een condensator aangesloten, die de werking van één trigger regelt. De laatste is verbonden met de tweede trigger.
De temperatuurregeling verloopt volgens het volgende schema:
- met een afname in graden neemt de spanning in het relais toe;
- wanneer een bepaalde waarde wordt bereikt, wordt de ventilator, die op het relais is aangesloten, uitgeschakeld.
Het is beter om op een molrat te solderen. Als batterij kunt u elk apparaat gebruiken dat werkt binnen 3-15 V.
Voorzichtigheid!
De installatie van zelfgemaakte apparaten voor welk doel dan ook op verwarmingssystemen kan leiden tot uitval van apparatuur. Bovendien kan het gebruik van dergelijke apparaten verboden zijn op het niveau van de diensten die de communicatie in uw huis verzorgen.
Voor-en nadelen
Zelfs een simpele doe-het-zelf thermostaat heeft veel voordelen en positieve aspecten. Het is helemaal niet nodig om over multifunctionele fabrieksapparaten te praten.
Temperatuurregelaars maken het volgende mogelijk:
- Zorg voor een comfortabele temperatuur.
- Energie besparen.
- Betrek geen persoon bij het proces.
- Observeer het technologische proces en verhoog de kwaliteit.
De nadelen zijn onder meer de hoge kosten van fabrieksmodellen. Dit geldt natuurlijk niet voor zelfgemaakte apparaten. Maar de productiemedia, die nodig zijn bij het werken met vloeibare, gasvormige, alkalische en andere soortgelijke media, hebben hoge kosten. Zeker als het apparaat veel functies en mogelijkheden moet hebben.
