Как собрать терморегулятор в домашних условиях

  • Немного теории
  • Обзор схемы

Немного теории

Простейшие измерительные датчики, включая датчики температуры чувствительной, состоят из измерительной половины рычага, состоящий из двух резисторов, опорный элемента и элемента, который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры применяется к нему. Это более четко показано на рисунке ниже.

Как видно на схеме, резистор R2 является измерительным элементом бытового регулятора температуры, а R1, R3 и R4 — опорным плечом прибора. Это термистор. Это проводное устройство, которое меняет свое сопротивление при изменении температуры.

Элементом термостата, который реагирует на изменение состояния измерительного плеча, является интегрированный усилитель в режиме компаратора. В этом режиме выходной сигнал микросхемы переключается с выключенного состояния на рабочий. Таким образом, у нас есть только два значения «включено» и «выключено» на выходе компаратора. Вентилятор ПК — это нагрузка на систему. Когда температура достигает определенного значения в R1 и R2, напряжение сдвигается, вход схемы сравнивает значение на контактах 2 и 3, и компаратор переключается. Вентилятор охлаждает нужный объект, его температура падает, сопротивление резистора меняется, и компаратор выключает вентилятор. Таким образом, температура поддерживается на заданном уровне и вентилятор регулируется.

Обзор схем

Разность напряжений с измерительного плеча подается на спаренный транзистор с высоким коэффициентом усиления, а электромагнитное реле действует как компаратор. Когда напряжение на катушке достигает уровня, достаточного для вставки сердечника, он срабатывает, и исполнительные механизмы подключаются через его контакты. После достижения заданной температуры сигнал на транзисторах падает, напряжение на катушке реле падает синхронно, и в какой-то момент контакты размыкаются и полезная нагрузка отключается.

Характерной особенностью реле этого типа является наличие гистерезиса — разницы в несколько градусов между включением и выключением бытового регулятора температуры, вызванной наличием в цепи электромеханического реле. Таким образом, температура всегда будет колебаться на несколько градусов вокруг желаемого значения. Приведенный ниже вариант монтажа практически без гистерезиса.

Схема электроники аналогового регулятора температуры для инкубатора:

Эта схема была очень популярна для дублирования в 2000-х, но и сейчас не потеряла актуальности и отлично справляется с возложенной на нее функцией. При наличии доступа к старым деталям можно практически бесплатно собрать терморегулятор своими руками.

Сердце этого домашнего усилителя — интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8. В данном случае это связано с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительный элемент R5 представляет собой резистор типа ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, а значит его сопротивление при нагревании уменьшается.

Дистанционный датчик подключается через экранированный кабель. Длина кабеля не должна превышать 1 метр, чтобы уменьшить помехи и ложное срабатывание устройства. Нагрузка регулируется тиристором VS1, а максимальная мощность подключенного нагревателя зависит от его номинальной мощности. В данном случае она составляет 150 Вт, электронный переключатель — тиристор необходимо установить на небольшой радиатор для отвода тепла. В таблице ниже приведены номиналы радиодеталей для установки термостата в доме.

Устройство не имеет гальванической развязки от сети 220 В. При настройке регулятора будьте осторожны, так как элементы регулятора находятся под напряжением сети, а это напряжение опасно для жизни. После завершения сборки изолируйте все контакты и поместите устройство в проводящий корпус. В видео ниже рассказывается, как установить транзисторный термостат:

Теперь расскажем, как сделать терморегулятор для теплого пола. Эта диаграмма взята из серийного прототипа. Это хорошая ссылка для тех, кто хочетпросмотрите и повторите эту схему в качестве справочного руководства по устранению неполадок.

В центре схемы находится микросхема регулятора, подключенная необычным образом, LM431 начинает пропускать ток при напряжении выше 2,5 В. Это эталонное значение внутреннего напряжения этой системы. При меньшем значении тока ничего не проходит. Эту особенность стали использовать во всех типах схем терморегулятора.

Как видите, в классической системе с измерительным плечом присутствуют: R5, R4 — дополнительные резисторы делителя напряжения, а R9 — термистор. При изменении температуры напряжение на входе 1 схемы смещается, и когда оно достигает порога срабатывания, напряжение продолжает расти по цепи. В этой конструкции нагрузка для цепи TL431 сигнализирует о работе светодиода HL2 и оптопары U1 для оптической развязки силовой цепи от цепей управления.

Как и в предыдущем варианте, устройство не имеет трансформатора, а питается от цепей конденсаторов C1, R1 и R2, а значит, также находится под опасным для жизни напряжением, и при работе с этой цепью нужно быть очень осторожным. Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций перенапряжения в питающей сети система оснащена стабилизатором VD2 и конденсатором С3. Светодиод HL1 используется для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве. Элементом управления мощностью является симистор VT136 с небольшим жгутом цепи управления с использованием оптрона U1.

При заданных рейтингах диапазон регулирования составляет 30-50 ° C. Несмотря на кажущуюся сложность, конструкция проста в установке и ее легко скопировать. Принципиальная схема термостата TL431 с внешним источником питания 12 В для использования в системах домашней автоматизации показана ниже:

Этот термостат может управлять вентилятором компьютера, реле мощности, световыми индикаторами и звуковой сигнализацией. Интересна схема контроля температуры паяльника на той же микросхеме TL431.

Для измерения температуры нагревательного элемента используется биметаллическая термопара, которую можно позаимствовать с выносного счетчика в мультиметре или приобрести в специализированном хозяйственном магазине. Для увеличения напряжения с термопары до уровня срабатывания TL431 на LM351 установлен дополнительный усилитель. Он управляется оптосенсором MOC3021 и симистором T1.

При включении терморегулятора в сеть обратите внимание на полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе на корпусе паяльника, через провода термопары, появится фазное напряжение. Это главный недостаток данной схемы, ведь далеко не всем хочется всегда проверять правильность вставки вилки в розетку, а пренебрегая ею, можно получить электрошок или повредить электронные компоненты при пайке. Регулировка диапазона осуществляется резистором R3. Эта микросхема обеспечит долгий срок службы паяльника, предотвратит его перегрев и повысит качество пайки за счет стабильности температурного режима.

Еще одну идею простого регулятора температуры вы можете увидеть в этом видео:

Также рекомендуем присмотреться к другой идее монтажа термостата для пайки:

Примеров терморегуляторов в разобранном виде достаточно, чтобы удовлетворить потребности домашнего DIY. Эти программы не содержат дефицитных и дорогостоящих запчастей, легко повторяются и практически не требуют настройки. Эту бытовую технику можно легко приспособить для регулирования температуры воды в баке водонагревателя, отслеживания тепла в инкубаторе или теплице, обновления утюга или паяльника. Кроме того, вы можете восстановить старый холодильник, вернув контроллер на отрицательные температуры, заменив точки сопротивления на рычаге датчика. Надеемся, вам наша статья показалась интересной и полезной, и вы понимаете, как сделать терморегулятор своими руками в домашних условиях! Если у вас остались вопросы, смело задавайте их в комментариях.

Будет интересно почитать: