Tuân thủ chế độ nhiệt độ là một điều kiện công nghệ rất quan trọng không chỉ trong sản xuất mà còn trong đời sống hàng ngày. Quan trọng như vậy, thông số này phải được điều chỉnh và kiểm soát bởi một cái gì đó. Một số lượng lớn các thiết bị như vậy được sản xuất, có nhiều tính năng và thông số. Nhưng việc chế tạo một bộ điều nhiệt bằng tay của chính bạn đôi khi có lợi hơn nhiều so với việc mua một thiết bị tương tự của nhà máy sản xuất sẵn.
Tự tạo máy điều nhiệt
Khái niệm chung về bộ điều khiển nhiệt độ
Các thiết bị cố định và đồng thời điều chỉnh giá trị nhiệt độ cài đặt được tìm thấy ở mức độ lớn hơn trong quá trình sản xuất. Nhưng họ cũng tìm thấy vị trí của mình trong cuộc sống hàng ngày. Để duy trì vi khí hậu cần thiết trong nhà, các bộ điều nhiệt cho nước thường được sử dụng. Họ tự tay chế tạo các thiết bị như vậy để làm khô rau hoặc làm nóng lồng ấp. Một hệ thống tương tự có thể tìm thấy vị trí của nó ở bất cứ đâu.
Trong video này, chúng ta sẽ tìm hiểu bộ điều khiển nhiệt độ là gì:
Trên thực tế, hầu hết các bộ điều nhiệt chỉ là một phần của mạch tổng thể, bao gồm các thành phần sau:
- Một cảm biến nhiệt độ để đo và khắc phục, cũng như truyền thông tin nhận được đến bộ điều khiển. Điều này xảy ra do sự chuyển đổi nhiệt năng thành tín hiệu điện được thiết bị nhận biết. Cảm biến có thể là nhiệt kế điện trở hoặc cặp nhiệt điện, trong thiết kế của chúng có kim loại phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ và thay đổi điện trở dưới ảnh hưởng của nó.
- Đơn vị phân tích là chính cơ quan quản lý. Nó nhận tín hiệu điện tử và phản ứng tùy thuộc vào các chức năng của nó, sau đó nó truyền tín hiệu đến cơ cấu chấp hành.
- Thiết bị truyền động là một loại thiết bị cơ khí hoặc điện tử, khi nhận được tín hiệu từ thiết bị, nó sẽ hoạt động theo một cách nhất định. Ví dụ, khi đạt đến nhiệt độ cài đặt, van sẽ ngắt nguồn cung cấp chất làm mát. Ngược lại, ngay khi kết quả đo xuống dưới các giá trị đặt trước, bộ phận phân tích sẽ đưa ra lệnh mở van.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Đây là ba phần chính của hệ thống kiểm soát nhiệt độ. Mặc dù, ngoài chúng, các bộ phận khác, như một rơ le trung gian, có thể tham gia vào mạch điện. Nhưng chúng chỉ thực hiện một chức năng bổ sung.
Bộ điều nhiệt kỹ thuật số
Để tạo ra một bộ điều nhiệt hoạt động đầy đủ với hiệu chuẩn chính xác, bạn không thể thực hiện mà không có các phần tử kỹ thuật số. Xem xét một thiết bị để kiểm soát nhiệt độ trong một cửa hàng rau quả nhỏ.
Yếu tố chính ở đây là vi điều khiển PIC16F628A. Vi mạch này cung cấp khả năng điều khiển các thiết bị điện tử khác nhau. Bộ vi điều khiển PIC16F628A chứa 2 bộ so sánh tương tự, một bộ dao động bên trong, 3 bộ định thời, mô-đun so sánh CCP và trao đổi dữ liệu USART.
Khi bộ điều nhiệt hoạt động, giá trị của nhiệt độ hiện có và nhiệt độ cài đặt được cấp cho MT30361 - một chỉ báo ba chữ số với cực âm chung. Để cài đặt nhiệt độ cần thiết, sử dụng các nút: SB1 - để giảm và SB2 - để tăng. Nếu bạn thực hiện cài đặt trong khi nhấn nút SB3, bạn có thể đặt các giá trị độ trễ. Giá trị độ trễ nhỏ nhất của mạch này là 1 độ. Bản vẽ chi tiết có thể được nhìn thấy trên kế hoạch.
Nguyên nhân của việc lắp ráp mạch này là do bộ điều chỉnh nhiệt trong lò điện trong bếp bị hỏng. Sau khi tìm kiếm trên Internet, tôi không tìm thấy nhiều tùy chọn đặc biệt trên vi điều khiển, tất nhiên là có điều gì đó, nhưng tất cả đều được thiết kế chủ yếu để hoạt động với cảm biến nhiệt độ loại DS18B20 và nó rất hạn chế trong phạm vi nhiệt độ của các giá trị trên Và không thích hợp cho lò nướng. Nhiệm vụ là đo nhiệt độ lên đến 300 ° C, vì vậy sự lựa chọn thuộc về cặp nhiệt điện loại K. Việc phân tích các giải pháp mạch dẫn đến một vài lựa chọn.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên tắc hoạt động của tất cả các bộ điều chỉnh là lấy một đại lượng vật lý (nhiệt độ), truyền dữ liệu đến mạch đơn vị điều khiển để quyết định những gì cần phải thực hiện trong một trường hợp cụ thể.
Nếu bạn làm một rơ le nhiệt, thì tùy chọn đơn giản nhất sẽ có một mạch điều khiển cơ khí. Ở đây, với sự trợ giúp của một điện trở, một ngưỡng nhất định được thiết lập, khi đạt đến ngưỡng này, tín hiệu sẽ được đưa đến bộ truyền động.
Để có thêm chức năng và khả năng làm việc với dải nhiệt độ rộng hơn, bạn sẽ phải tích hợp bộ điều khiển. Điều này cũng sẽ giúp tăng tuổi thọ của máy.
Trong video này, bạn có thể xem cách tự làm bộ điều nhiệt để sưởi ấm bằng điện:
Bộ điều khiển nhiệt độ tự chế
Trên thực tế, có rất nhiều phương án để tự tạo một bộ điều nhiệt. Tất cả phụ thuộc vào khu vực mà một sản phẩm như vậy sẽ được sử dụng. Tất nhiên, việc tạo ra một thứ gì đó quá phức tạp và đa chức năng là điều vô cùng khó khăn. Nhưng bạn có thể tạo ra một máy điều nhiệt có thể được sử dụng để sưởi ấm hồ cá hoặc làm khô rau cho mùa đông với một lượng kiến thức tối thiểu.
Điều này rất hữu ích: ống góp phân phối trong hệ thống sưởi.
Đề án đơn giản nhất
Mạch điều nhiệt tự làm đơn giản nhất có nguồn điện không có biến áp, bao gồm một cầu điốt với một điốt zener được kết nối song song, giúp ổn định điện áp trong vòng 14 vôn và một tụ điện dập tắt. Bạn cũng có thể thêm bộ ổn định 12 volt ở đây nếu muốn.
Việc tạo ra một bộ điều chỉnh nhiệt không cần đầu tư nhiều công sức và tiền bạc
Toàn bộ mạch sẽ dựa trên điốt Zener TL431, được điều khiển bởi một bộ chia bao gồm một điện trở 47 kΩ, một điện trở 10 kΩ và một điện trở nhiệt 10 kΩ hoạt động như một cảm biến nhiệt độ. Điện trở của nó giảm khi nhiệt độ tăng. Điện trở và điện trở được kết hợp tốt nhất để có được độ chính xác phản hồi tốt nhất.
Quá trình tự nó trông như thế này: khi một điện áp lớn hơn 2,5 volt được hình thành trên tiếp điểm điều khiển của vi mạch, sau đó nó sẽ mở ra, làm bật rơ le, cung cấp tải cho bộ truyền động.
Cách làm bộ điều chỉnh nhiệt cho máy ấp trứng bằng tay của chính bạn, bạn có thể xem trong video được trình bày:
Ngược lại, khi điện áp giảm, vi mạch sẽ đóng và rơ le sẽ tắt.
Để tránh làm rung các tiếp điểm rơ le, cần chọn nó có dòng điện giữ tối thiểu. Và song song với các đầu vào, bạn cần hàn một tụ điện 470 × 25 V.
Khi sử dụng nhiệt điện trở NTC và vi mạch đã được kinh doanh, trước tiên cần kiểm tra hiệu suất và độ chính xác của chúng.
Vì vậy, thiết bị đơn giản nhất hóa rađiều hòa nhiệt độ. Nhưng với các thành phần phù hợp, nó hoạt động xuất sắc trong một loạt các ứng dụng.
Thiết bị trong nhà
Những bộ điều nhiệt như vậy với cảm biến nhiệt độ không khí tự làm là tối ưu để duy trì các thông số vi khí hậu được chỉ định trong phòng và thùng chứa. Nó hoàn toàn có khả năng tự động hóa quy trình và kiểm soát bất kỳ bộ phận phát nhiệt nào, từ nước nóng đến các bộ phận làm nóng. Đồng thời, công tắc nhiệt có dữ liệu hiệu suất tuyệt vời. Và cảm biến có thể được tích hợp sẵn hoặc từ xa.
Ở đây, một điện trở nhiệt, được chỉ ra trong sơ đồ R1, hoạt động như một cảm biến nhiệt. Bộ phân áp bao gồm R1, R2, R3 và R6, tín hiệu từ đó đi đến chân thứ tư của vi mạch khuếch đại hoạt động. Tiếp điểm thứ năm của DA1 nhận tín hiệu từ bộ chia R3, R4, R7 và R8.
Điện trở của các điện trở phải được chọn sao cho ở nhiệt độ thấp nhất của môi chất đo, khi điện trở của nhiệt điện trở là cực đại, bộ so sánh được bão hòa dương.
Điện áp ở đầu ra của bộ so sánh là 11,5 vôn. Tại thời điểm này, bóng bán dẫn VT1 ở vị trí mở, và rơle K1 bật cơ chế điều hành hoặc trung gian, kết quả là quá trình đốt nóng bắt đầu. Do đó, nhiệt độ xung quanh tăng lên, làm giảm điện trở của cảm biến. Tại đầu vào 4 của vi mạch, điện áp bắt đầu tăng và kết quả là vượt quá điện áp tại chân 5. Kết quả là bộ so sánh bước vào giai đoạn bão hòa âm. Ở đầu ra thứ mười của vi mạch, điện áp trở nên xấp xỉ 0,7 vôn, là số 0 hợp lý. Kết quả là, bóng bán dẫn VT1 đóng lại, và rơle tắt và tắt thiết bị truyền động.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
Trên chip LM 311
Bộ điều khiển nhiệt tự làm như vậy được thiết kế để hoạt động với các bộ phận làm nóng và có thể duy trì các thông số nhiệt độ cài đặt trong vòng 20-100 độ. Đây là lựa chọn an toàn và đáng tin cậy nhất, vì nó sử dụng cách ly điện của cảm biến nhiệt độ và mạch điều khiển, và điều này loại bỏ hoàn toàn khả năng bị điện giật.
Giống như hầu hết các mạch tương tự, nó dựa trên một cầu DC, trong đó một nhánh của nó được kết nối với bộ so sánh và ở nhánh kia - cảm biến nhiệt độ. Bộ so sánh giám sát sự không phù hợp của mạch và phản ứng với trạng thái của cầu khi nó vượt qua điểm cân bằng. Đồng thời, anh ta cố gắng cân bằng cây cầu bằng một nhiệt điện trở, làm thay đổi nhiệt độ của nó. Và sự ổn định nhiệt chỉ có thể xảy ra ở một giá trị nhất định.
Điện trở R6 đặt điểm cân bằng sẽ được hình thành. Và tùy thuộc vào nhiệt độ của môi trường, nhiệt điện trở R8 có thể đi vào trạng thái cân bằng này, cho phép bạn điều chỉnh nhiệt độ.
Trong video, bạn có thể xem phân tích một mạch điều chỉnh nhiệt đơn giản:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Nếu nhiệt độ do R6 đặt thấp hơn nhiệt độ yêu cầu, thì điện trở trên R8 quá cao, làm giảm dòng điện trên bộ so sánh. Điều này sẽ làm cho dòng điện chạy qua và mở bán dẫn VS1.sẽ bật bộ phận làm nóng. Điều này sẽ được báo hiệu bằng đèn LED.
Khi nhiệt độ tăng, điện trở của R8 sẽ bắt đầu giảm. Cây cầu sẽ có xu hướng về điểm cân bằng. Trên bộ so sánh, tiềm năng của đầu vào nghịch đảo giảm dần và trên bộ so sánh trực tiếp, nó tăng lên. Tại một thời điểm nào đó, tình hình thay đổi, và quá trình diễn ra theo hướng ngược lại. Do đó, bộ điều khiển nhiệt bằng tay của chính nó sẽ bật hoặc tắt bộ truyền động tùy thuộc vào điện trở R8.
Nếu không có sẵn LM311 thì có thể thay thế bằng vi mạch KR554SA301 trong nước. Hóa ra là một bộ điều nhiệt tự làm đơn giản với chi phí tối thiểu, độ chính xác và độ tin cậy cao.
Bộ điều nhiệt để làm nóng nồi hơi
Khi điều chỉnh hệ thống sưởi, điều quan trọng là phải hiệu chỉnh chính xác thiết bị. Điều này sẽ yêu cầu một đồng hồ đo điện áp và dòng điện. Để tạo một hệ thống làm việc, bạn có thể sử dụng sơ đồ sau.
Với sơ đồ này, bạn có thể tạo thiết bị ngoài trời để điều khiển lò hơi đốt nhiên liệu rắn. Vai trò của diode zener được thực hiện bởi vi mạch K561LA7. Hoạt động của thiết bị dựa trên khả năng giảm điện trở của nhiệt điện trở khi bị đốt nóng. Điện trở được mắc vào mạng phân áp điện. Nhiệt độ yêu cầu có thể được thiết lập bằng cách sử dụng biến trở R2.Điện áp được cung cấp cho biến tần 2I-NOT. Dòng điện tạo ra được đưa đến tụ điện C1. Một tụ điện được kết nối với 2I-NOT, điều khiển hoạt động của một bộ kích hoạt. Cái sau được kết nối với bộ kích hoạt thứ hai.
Kiểm soát nhiệt độ theo sơ đồ sau:
- với độ giảm, điện áp trong rơle tăng lên;
- Khi đạt đến một giá trị nhất định, quạt được nối với rơ le sẽ tắt.
Tốt hơn là hàn trên một con chuột chũi. Là một pin, bạn có thể sử dụng bất kỳ thiết bị nào hoạt động trong vòng 3-15 V.
Thận trọng!
Việc lắp đặt các thiết bị tự chế cho bất kỳ mục đích nào trên hệ thống sưởi đều có thể dẫn đến hỏng hóc thiết bị. Hơn nữa, việc sử dụng các thiết bị như vậy có thể bị cấm ở cấp độ các dịch vụ cung cấp thông tin liên lạc trong nhà của bạn.
Ưu điểm và nhược điểm
Ngay cả một bộ điều chỉnh nhiệt đơn giản do tự làm cũng có rất nhiều ưu điểm và khía cạnh tích cực. Không cần phải nói về các thiết bị đa chức năng của nhà máy.
Bộ điều khiển nhiệt độ cho phép:
- Duy trì nhiệt độ thoải mái.
- Tiết kiệm năng lượng.
- Không liên quan đến một người trong quá trình này.
- Tuân thủ quy trình công nghệ, nâng cao chất lượng.
Những bất lợi bao gồm chi phí cao của các mô hình nhà máy. Tất nhiên, điều này không áp dụng cho các thiết bị sản xuất tại nhà. Nhưng các phương tiện sản xuất, được yêu cầu khi làm việc với môi trường lỏng, khí, kiềm và các phương tiện tương tự khác, có giá thành cao. Đặc biệt nếu thiết bị phải có nhiều chức năng và khả năng.
