Przestrzeganie reżimu temperatury jest bardzo ważnym warunkiem technologicznym nie tylko w produkcji, ale także w życiu codziennym. Skoro tak ważny, ten parametr musi być przez coś regulowany i kontrolowany. Produkowanych jest ogromna liczba takich urządzeń, które mają wiele funkcji i parametrów. Ale zrobienie termostatu własnymi rękami jest czasami znacznie bardziej opłacalne niż zakup gotowego fabrycznego analogu.
Sam stwórz termostat
Ogólna koncepcja regulatorów temperatury
W produkcji w większym stopniu znajdują się urządzenia, które ustalają i jednocześnie regulują zadaną wartość temperatury. Ale też odnaleźli swoje miejsce w życiu codziennym. Aby utrzymać wymagany mikroklimat w domu, często stosuje się termostaty do wody. Robią takie urządzenia do suszenia warzyw lub ogrzewania inkubatora własnymi rękami. Podobny system może znaleźć swoje miejsce wszędzie.
W tym filmie dowiemy się, czym jest regulator temperatury:
W rzeczywistości większość termostatów to tylko część całego obwodu, który składa się z następujących elementów:
- Czujnik temperatury, który mierzy i naprawia, a także przekazuje otrzymane informacje do sterownika. Dzieje się tak dzięki zamianie energii cieplnej na sygnały elektryczne rozpoznawane przez urządzenie. Czujnikiem może być termometr oporowy lub termopara, które w swojej konstrukcji posiadają metal reagujący na zmiany temperatury i zmieniający swoją rezystancję pod wpływem.
- Jednostką analityczną jest sam regulator. Odbiera sygnały elektroniczne i reaguje w zależności od swoich funkcji, po czym przekazuje sygnał do siłownika.
- Siłownik to rodzaj urządzenia mechanicznego lub elektronicznego, które po otrzymaniu sygnału z urządzenia zachowuje się w określony sposób. Na przykład po osiągnięciu ustawionej temperatury zawór odetnie dopływ chłodziwa. I odwrotnie, gdy tylko odczyty spadną poniżej zadanych wartości, jednostka analityczna wyda polecenie otwarcia zaworu.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
To są trzy główne części systemu kontroli temperatury. Chociaż oprócz nich w obwodzie mogą uczestniczyć inne części, takie jak przekaźnik pośredni. Ale pełnią tylko dodatkową funkcję.
Cyfrowy termostat
Aby stworzyć w pełni działający termostat z dokładną kalibracją, nie można obejść się bez elementów cyfrowych. Rozważ urządzenie do kontrolowania temperatury w małym sklepie warzywnym.
Głównym elementem jest tutaj mikrokontroler PIC16F628A. Ten mikroukład zapewnia sterowanie różnymi urządzeniami elektronicznymi. Mikrokontroler PIC16F628A zawiera 2 komparatory analogowe, wewnętrzny oscylator, 3 timery, moduły porównawcze CCP i wymianę danych USART.
W czasie pracy termostatu wartość temperatury istniejącej i zadanej podawana jest do MT30361 - trzycyfrowego wskaźnika ze wspólną katodą. W celu ustawienia żądanej temperatury służą przyciski: SB1 - zmniejszanie i SB2 - zwiększanie. Jeśli wykonujesz ustawienie, naciskając przycisk SB3, możesz ustawić wartości histerezy. Minimalna wartość histerezy dla tego obwodu to 1 stopień. Szczegółowy rysunek można zobaczyć na planie.
Przyczyną montażu tego obwodu była awaria termostatu w piekarniku elektrycznym w kuchni. Przeszukując internet nie znalazłem szczególnej obfitości opcji na mikrokontrolerach, oczywiście jest coś, ale wszystkie są głównie przeznaczone do współpracy z czujnikiem temperatury typu DS18B20 i jest to bardzo ograniczone w zakresie temperatur górnych wartości I nie nadaje się do piekarnika. Zadanie polegało na pomiarze temperatur do 300 ° C, więc wybór padł na termoparę typu K. Analiza rozwiązań obwodów doprowadziła do kilku opcji.
Zasada działania
Zasada działania wszystkich regulatorów polega na pobraniu wielkości fizycznej (temperatury), przekazaniu danych do obwodu jednostki sterującej, która decyduje o tym, co należy zrobić w konkretnym przypadku.
Jeśli zrobisz przekaźnik termiczny, najprostsza opcja będzie miała mechaniczny obwód sterujący. Tutaj za pomocą rezystora ustawia się pewien próg, po osiągnięciu którego zostanie przekazany sygnał do siłownika.
Aby uzyskać dodatkową funkcjonalność i możliwość pracy w szerszym zakresie temperatur, będziesz musiał zintegrować sterownik. Pomoże to również wydłużyć żywotność urządzenia.
W tym filmie możesz zobaczyć, jak zrobić własny termostat do ogrzewania elektrycznego:
Domowy regulator temperatury
W rzeczywistości istnieje wiele schematów samodzielnego wykonania termostatu. Wszystko zależy od obszaru, w którym taki produkt będzie używany. Oczywiście stworzenie czegoś zbyt złożonego i wielofunkcyjnego jest niezwykle trudne. Ale termostat, który może służyć do ogrzewania akwarium lub suszenia warzyw na zimę, można stworzyć przy minimalnej wiedzy.
Jest to przydatne: rozdzielacz w systemie grzewczym.
Najprostszy schemat
Najprostszy obwód termostatu zrób to sam ma beztransformatorowy zasilacz, który składa się z mostka diodowego z równolegle połączoną diodą Zenera, która stabilizuje napięcie w granicach 14 woltów, oraz kondensatora gaszącego. Jeśli chcesz, możesz tutaj również dodać stabilizator 12 V.
Stworzenie termostatu nie wymaga dużego wysiłku i nakładów finansowych
Całość będzie oparta na diodzie Zenera TL431, którą steruje dzielnik składający się z rezystora 47 kΩ, rezystora 10 kΩ i termistora 10 kΩ pełniącego rolę czujnika temperatury. Jego odporność maleje wraz ze wzrostem temperatury. Rezystor i rezystancja są najlepiej dopasowane, aby uzyskać najlepszą dokładność odpowiedzi.
Sam proces wygląda następująco: gdy na styku sterującym mikroukładu powstanie napięcie większe niż 2,5 wolta, wówczas otworzy się, co włączy przekaźnik, dostarczając obciążenie do siłownika.
Jak zrobić termostat do inkubatora własnymi rękami, możesz zobaczyć na prezentowanym filmie:
I odwrotnie, gdy napięcie spadnie, mikroukład zamknie się, a przekaźnik wyłączy się.
Aby uniknąć grzechotania styków przekaźnika, konieczne jest wybranie go z minimalnym prądem trzymania. Równolegle do wejść należy przylutować kondensator 470 × 25 V.
Korzystając z termistora NTC i mikroukładu, który już był w biznesie, warto najpierw sprawdzić ich działanie i dokładność.
W ten sposób, okazuje się najprostsze urządzenieregulacja temperatury. Ale z odpowiednimi składnikami doskonale sprawdza się w szerokim zakresie zastosowań.
Urządzenie wewnętrzne
Takie termostaty z czujnikiem temperatury powietrza do samodzielnego wykonania są optymalne do utrzymania określonych parametrów mikroklimatu w pomieszczeniach i pojemnikach. Jest w pełni zdolny do automatyzacji procesu i sterowania dowolnym grzejnikiem, od ciepłej wody po elementy grzewcze. Jednocześnie wyłącznik termiczny ma doskonałe parametry wydajności. Czujnik może być wbudowany lub zdalny.
Tutaj termistor, pokazany na schemacie R1, działa jako czujnik termiczny. Dzielnik napięcia zawiera R1, R2, R3 i R6, z którego sygnał trafia do czwartego pinu mikroukładu wzmacniacza operacyjnego. Piąty styk DA1 odbiera sygnał z dzielnika R3, R4, R7 i R8.
Rezystancje rezystorów muszą być tak dobrane, aby przy najniższej niskiej temperaturze mierzonego medium, gdy rezystancja termistora jest maksymalna, komparator był dodatnio nasycony.
Napięcie na wyjściu komparatora wynosi 11,5 wolta. W tym czasie tranzystor VT1 znajduje się w pozycji otwartej, a przekaźnik K1 włącza mechanizm wykonawczy lub pośredni, w wyniku czego rozpoczyna się ogrzewanie. W rezultacie wzrasta temperatura otoczenia, co obniża rezystancję czujnika. Na wejściu 4 mikroukładu napięcie zaczyna rosnąć iw rezultacie przekracza napięcie na pinie 5. W rezultacie komparator wchodzi w fazę ujemnego nasycenia. Na dziesiątym wyjściu mikroukładu napięcie osiąga około 0,7 wolta, co jest logicznym zerem. W rezultacie tranzystor VT1 zamyka się, a przekaźnik wyłącza się i wyłącza siłownik.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
Na chipie LM 311
Taki termokontroler `` zrób to sam '' przeznaczony jest do współpracy z elementami grzejnymi i jest w stanie utrzymać zadane parametry temperatury w granicach 20-100 stopni. Jest to najbezpieczniejsza i najbardziej niezawodna opcja, ponieważ wykorzystuje izolację galwaniczną czujnika temperatury i obwodów sterujących, co całkowicie eliminuje możliwość porażenia prądem.
Jak większość podobnych obwodów opiera się na mostku DC, w jednym ramieniu, do którego podłączony jest komparator, aw drugim - na czujniku temperatury. Komparator monitoruje niedopasowanie obwodu i reaguje na stan mostka, gdy ten przekracza punkt równowagi. Jednocześnie próbuje zrównoważyć mostek termistorem, zmieniając jego temperaturę. Stabilizacja termiczna może wystąpić tylko przy określonej wartości.
Rezystor R6 ustawia punkt, w którym powinna powstać równowaga. W zależności od temperatury otoczenia termistor R8 może wejść do tej równowagi, co pozwala regulować temperaturę.
Na filmie można zobaczyć analizę prostego obwodu termostatu:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Jeżeli temperatura zadana przez R6 jest niższa od wymaganej, to rezystancja na R8 jest zbyt duża, co obniża prąd na komparatorze. Spowoduje to przepływ prądu i otwarcie półprzewodnika VS1.który włączy element grzejny. Zostanie to zasygnalizowane diodą LED.
Wraz ze wzrostem temperatury rezystancja R8 zacznie się zmniejszać. Most będzie dążył do punktu równowagi. W komparatorze potencjał odwrotnego wejścia stopniowo maleje, a na bezpośrednim rośnie. W pewnym momencie sytuacja się zmienia, a proces przebiega w przeciwnym kierunku. W ten sposób termokontroler własnymi rękami włączy lub wyłączy siłownik w zależności od rezystancji R8.
Jeśli LM311 nie jest dostępny, można go zastąpić krajowym mikroukładem KR554SA301. Okazuje się, że jest to prosty termostat zrób to sam przy minimalnych kosztach, wysokiej dokładności i niezawodności.
Termostaty do kotłów grzewczych
Podczas regulacji systemów grzewczych ważne jest, aby dokładnie skalibrować urządzenie. Będzie to wymagało miernika napięcia i prądu. Aby stworzyć działający system, możesz skorzystać z poniższego diagramu.
Za pomocą tego schematu można stworzyć sprzęt zewnętrzny do sterowania kotłem na paliwo stałe. Rolę diody Zenera pełni mikroukład K561LA7. Działanie urządzenia opiera się na zdolności termistora do zmniejszania rezystancji podczas podgrzewania. Rezystor jest podłączony do sieci dzielnika napięcia elektrycznego. Wymaganą temperaturę można ustawić za pomocą rezystora zmiennego R2.Napięcie jest dostarczane do falownika 2I-NOT. Wynikowy prąd jest podawany do kondensatora C1. Kondensator jest podłączony do 2I-NOT, który steruje działaniem jednego wyzwalacza. Ten ostatni jest podłączony do drugiego wyzwalacza.
Kontrola temperatury przebiega według następującego schematu:
- wraz ze spadkiem stopni napięcie w przekaźniku wzrasta;
- po osiągnięciu określonej wartości wentylator, który jest podłączony do przekaźnika, wyłącza się.
Lepiej jest przylutować kretoszczura. Jako baterię możesz zabrać dowolne urządzenie działające w zakresie 3-15 V.
Uwaga!
Instalacja samodzielnie wykonanych urządzeń do dowolnego celu w systemach grzewczych może prowadzić do awarii sprzętu. Ponadto używanie takich urządzeń może być zabronione na poziomie usług zapewniających komunikację w Twoim domu.
Zalety i wady
Nawet prosty termostat zrób to sam ma wiele zalet i pozytywnych aspektów. O fabrycznych urządzeniach wielofunkcyjnych nie trzeba w ogóle mówić.
Kontrolery temperatury pozwalają na:
- Utrzymuj komfortową temperaturę.
- Oszczędzać energię.
- Nie angażuj żadnej osoby w ten proces.
- Obserwuj proces technologiczny, podnosząc jakość.
Wady obejmują wysoki koszt modeli fabrycznych. Oczywiście nie dotyczy to urządzeń domowej roboty. Ale te produkcyjne, które są wymagane podczas pracy z mediami płynnymi, gazowymi, alkalicznymi i innymi podobnymi, mają wysoki koszt. Zwłaszcza jeśli urządzenie musi mieć wiele funkcji i możliwości.
