O cumprimento do regime de temperatura é uma condição tecnológica muito importante não só na produção, mas também na vida cotidiana. Por ser tão importante, esse parâmetro deve ser regulado e controlado por algo. Um grande número desses dispositivos é produzido, os quais possuem muitos recursos e parâmetros. Mas fazer um termostato com suas próprias mãos às vezes é muito mais lucrativo do que comprar um análogo pronto de fábrica.
Crie um termostato sozinho
Conceito geral de controladores de temperatura
Dispositivos que fixam e ao mesmo tempo regulam um valor de temperatura definido são encontrados em maior extensão na produção. Mas eles também encontraram seu lugar na vida cotidiana. Para manter o microclima necessário na casa, termostatos para água são freqüentemente usados. Eles fazem esses dispositivos para secar vegetais ou aquecer uma incubadora com as próprias mãos. Um sistema semelhante pode encontrar seu lugar em qualquer lugar.
Neste vídeo, descobriremos o que é um controlador de temperatura:
Na verdade, a maioria dos termostatos são apenas parte do circuito geral, que consiste nos seguintes componentes:
- Um sensor de temperatura que mede e corrige, além de transmitir as informações recebidas ao controlador. Isso ocorre devido à conversão da energia térmica em sinais elétricos reconhecidos pelo aparelho. O sensor pode ser um termômetro de resistência ou termopar, que em seu design possui um metal que reage às mudanças de temperatura e muda sua resistência sob sua influência.
- A unidade analítica é o próprio regulador. Ele recebe sinais eletrônicos e reage de acordo com suas funções, após o que transmite o sinal para o atuador.
- Atuador é uma espécie de dispositivo mecânico ou eletrônico que, ao receber um sinal da unidade, se comporta de determinada maneira. Por exemplo, quando a temperatura definida é atingida, a válvula fecha o fornecimento de refrigerante. Inversamente, assim que as leituras caírem abaixo dos valores predefinidos, a unidade analítica dará o comando para abrir a válvula.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Estas são as três partes principais do sistema de controle de temperatura. Porém, além delas, outras peças, como um relé intermediário, podem participar do circuito. Mas eles desempenham apenas uma função adicional.
Termostato digital
Para criar um termostato totalmente funcional com calibração precisa, você não pode prescindir de elementos digitais. Considere um dispositivo para controlar a temperatura em uma pequena loja de vegetais.
O elemento principal aqui é o microcontrolador PIC16F628A. Este microcircuito fornece controle de vários dispositivos eletrônicos. O microcontrolador PIC16F628A contém 2 comparadores analógicos, um oscilador interno, 3 temporizadores, módulos de comparação CCP e troca de dados USART.
Quando o termostato está operando, o valor da temperatura existente e definida é alimentado para o MT30361 - um indicador de três dígitos com um cátodo comum. Para definir a temperatura desejada, use os botões: SB1 - para diminuir e SB2 - para aumentar. Se você realizar a configuração enquanto pressiona o botão SB3, poderá definir os valores de histerese. O valor mínimo de histerese para este circuito é 1 grau. Um desenho detalhado pode ser visto na planta.
O motivo da montagem desse circuito foi a quebra do termostato do forno elétrico da cozinha. Tendo pesquisado na Internet, não encontrei uma abundância especial de opções em microcontroladores, claro que há algo, mas todos são projetados principalmente para funcionar com um sensor de temperatura tipo DS18B20, e é muito limitado na faixa de temperatura de valores superiores E não é adequado para um forno. A tarefa era medir temperaturas de até 300 ° C, então a escolha recaiu sobre o termopar tipo K. A análise das soluções do circuito levou a algumas opções.
Princípio da Operação
O princípio pelo qual todos os reguladores funcionam é pegar uma quantidade física (temperatura), transferir dados para o circuito da unidade de controle, que decide o que precisa ser feito em um caso particular.
Se você fizer um relé térmico, a opção mais simples será um circuito de controle mecânico. Aqui, com o auxílio de um resistor, é estabelecido um determinado limite, ao atingir o qual será dado um sinal ao atuador.
Para obter funcionalidade adicional e a capacidade de trabalhar com uma faixa de temperatura mais ampla, você terá que integrar o controlador. Isso também ajudará a aumentar a vida útil do dispositivo.
Neste vídeo, você pode assistir como fazer seu próprio termostato para aquecimento elétrico:
Controlador de temperatura caseiro
Na verdade, existem vários esquemas para fazer você mesmo um termostato. Tudo depende da área em que esse produto será usado. Claro, criar algo muito complexo e multifuncional é extremamente difícil. Mas um termostato que pode ser usado para aquecer um aquário ou secar vegetais para o inverno pode ser criado com um mínimo de conhecimento.
Isso é útil: coletor de distribuição no sistema de aquecimento.
O esquema mais simples
O circuito de termostato "faça você mesmo" mais simples tem uma fonte de alimentação sem transformador, que consiste em uma ponte de diodo com um diodo zener conectado em paralelo, que estabiliza a tensão em 14 volts, e um capacitor de extinção. Você também pode adicionar um estabilizador de 12 volts aqui, se desejar.
A criação de um termostato não requer muito esforço e investimento de dinheiro
Todo o circuito será baseado no diodo TL431 Zener, que é controlado por um divisor composto por um resistor de 47 kΩ, uma resistência de 10 kΩ e um termistor de 10 kΩ atuando como sensor de temperatura. Sua resistência diminui com o aumento da temperatura. O resistor e a resistência são mais bem combinados para obter a melhor precisão de resposta.
O processo em si é assim: quando uma tensão de mais de 2,5 volts é formada no contato de controle do microcircuito, ele se abre, o que liga o relé, fornecendo uma carga ao atuador.
Como fazer um termostato para uma incubadora com as próprias mãos, você pode ver no vídeo apresentado:
Por outro lado, quando a tensão cai abaixo, o microcircuito fecha e o relé é desligado.
Para evitar o ruído dos contatos do relé, é necessário selecioná-lo com uma corrente de retenção mínima. E paralelo às entradas, você precisa soldar um capacitor 470 × 25 V.
Ao usar um termistor NTC e um microcircuito que já está em funcionamento, vale a pena verificar primeiro seu desempenho e precisão.
Nesse caminho, o dispositivo mais simples acabaregular a temperatura. Mas com os ingredientes certos, ele tem um desempenho excelente em uma ampla gama de aplicações.
Dispositivo interno
Esses termostatos com um sensor de temperatura do ar do tipo "faça você mesmo" são ideais para manter os parâmetros de microclima especificados em ambientes e contêineres. É totalmente capaz de automatizar o processo e controlar qualquer radiador de calor, desde água quente até elementos de aquecimento. Ao mesmo tempo, o interruptor térmico tem excelentes dados de desempenho. E o sensor pode ser integrado ou remoto.
Aqui, um termistor, indicado no diagrama R1, atua como um sensor de temperatura. O divisor de tensão inclui R1, R2, R3 e R6, o sinal do qual vai para o quarto pino do microcircuito amplificador operacional. O quinto contato de DA1 recebe um sinal do divisor R3, R4, R7 e R8.
As resistências dos resistores devem ser selecionadas de tal forma que na baixa temperatura mais baixa do meio medido, quando a resistência do termistor é máxima, o comparador está positivamente saturado.
A tensão na saída do comparador é de 11,5 volts. Neste momento, o transistor VT1 está na posição aberta, e o relé K1 liga o mecanismo executivo ou intermediário, iniciando o aquecimento. Como resultado, a temperatura ambiente aumenta, o que diminui a resistência do sensor. Na entrada 4 do microcircuito, a voltagem começa a aumentar e, como resultado, ultrapassa a voltagem no pino 5. Como resultado, o comparador entra na fase de saturação negativa. Na décima saída do microcircuito, a voltagem torna-se aproximadamente 0,7 volts, que é um zero lógico. Como resultado, o transistor VT1 fecha e o relé desliga e desliga o atuador.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
No chip LM 311
Esse termocontrolador "faça você mesmo" é projetado para funcionar com elementos de aquecimento e é capaz de manter os parâmetros de temperatura definidos entre 20-100 graus. Esta é a opção mais segura e confiável, pois utiliza o isolamento galvânico do sensor de temperatura e dos circuitos de controle, o que elimina completamente a possibilidade de choque elétrico.
Como a maioria dos circuitos semelhantes, é baseado em uma ponte DC, em um braço do qual um comparador está conectado, e no outro - um sensor de temperatura. O comparador monitora a incompatibilidade do circuito e reage ao estado da ponte quando ela cruza o ponto de equilíbrio. Ao mesmo tempo, ele também tenta equilibrar a ponte usando um termistor, alterando sua temperatura. E a estabilização térmica pode ocorrer apenas em um determinado valor.
O resistor R6 define o ponto em que o equilíbrio deve ser formado. E dependendo da temperatura do ambiente, o termistor R8 pode entrar nessa balança, que permite regular a temperatura.
No vídeo, você pode ver uma análise de um circuito de termostato simples:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Se a temperatura definida por R6 for menor do que a necessária, então a resistência em R8 é muito grande, o que reduz a corrente no comparador. Isso fará com que a corrente flua e abra o semicondutor VS1.que irá ligar o elemento de aquecimento. Isso será sinalizado pelo LED.
Conforme a temperatura aumenta, a resistência de R8 começará a diminuir. A ponte tenderá ao ponto de equilíbrio. No comparador, o potencial da entrada inversa diminui gradativamente e, no direto, aumenta. Em algum momento, a situação muda e o processo ocorre na direção oposta. Assim, o termocontrolador com as próprias mãos liga ou desliga o atuador dependendo da resistência R8.
Se o LM311 não estiver disponível, ele pode ser substituído pelo microcircuito doméstico KR554SA301. Acontece um termostato simples do tipo faça você mesmo com custos mínimos, alta precisão e confiabilidade.
Termostatos para caldeiras de aquecimento
Ao ajustar os sistemas de aquecimento, é importante calibrar o dispositivo com precisão. Isso exigirá um medidor de tensão e corrente. Para criar um sistema funcional, você pode usar o diagrama a seguir.
Com este esquema, você pode criar equipamentos externos para controlar uma caldeira de combustível sólido. A função do diodo zener é desempenhada pelo microcircuito K561LA7. A operação do dispositivo é baseada na capacidade do termistor de reduzir a resistência quando aquecido. O resistor é conectado à rede divisora de tensão elétrica. A temperatura necessária pode ser definida usando o resistor variável R2.A tensão é fornecida ao inversor 2I-NOT. A corrente resultante é alimentada ao capacitor C1. Um capacitor é conectado a 2I-NOT, que controla a operação de um gatilho. Este último está conectado ao segundo gatilho.
O controle de temperatura segue o seguinte esquema:
- com uma diminuição em graus, a tensão no relé aumenta;
- quando um determinado valor é atingido, o ventilador, que está conectado ao relé, desliga.
É melhor soldar em um rato-toupeira. Como uma bateria, você pode levar qualquer dispositivo operando entre 3-15 V.
Cuidado!
A instalação de dispositivos de fabricação própria para qualquer finalidade em sistemas de aquecimento pode levar à falha do equipamento. Além disso, o uso de tais dispositivos pode ser proibido no nível dos serviços que fornecem comunicações em sua casa.
Vantagens e desvantagens
Mesmo um termostato simples do tipo faça você mesmo tem muitas vantagens e aspectos positivos. Não há necessidade de falar sobre dispositivos multifuncionais de fábrica.
Os controladores de temperatura permitem:
- Mantenha uma temperatura confortável.
- Economize energia.
- Não envolva ninguém no processo.
- Observe o processo tecnológico, aumentando a qualidade.
As desvantagens incluem o alto custo dos modelos de fábrica. Claro, isso não se aplica a dispositivos caseiros. Já os de produção, necessários ao trabalhar com meios líquidos, gasosos, alcalinos e outros semelhantes, têm custo elevado. Especialmente se o dispositivo deve ter muitas funções e recursos.
