Схема работы простого терморегулятора
Обычно для поддержания заданной температуры используются схемы на основе реле. Основными элементами, входящими в данное оборудование, являются:
- температурный датчик;
- пороговая схема;
- исполнительное или индикаторное устройство.
В качестве датчика можно использовать полупроводниковые элементы, термисторы, термометры сопротивления, термопары и биметаллические термореле.
Схема терморегулятор реагирует на превышения параметра над заданным уровнем и включает исполнительное устройство. Самым простым вариантом такого прибора является элемент на биполярных транзисторах. Термореле выполнено на основе триггера Шмидта. В роли датчика температуры выступает терморезистор – элемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от повышения или понижения градусов.
R1 – это потенциометр, который устанавливает начальное смещение на терморезисторе R2 и потенциометре R3. За счет регулировки происходит срабатывание исполнительного устройства и коммутации реле K1, когда сопротивление терморезистора изменяется. При этом рабочее напряжение реле должно соответствовать рабочему питанию оборудования. Чтобы защитить выходной транзистор от импульсов напряжения, параллельно подсоединен полупроводниковый диод. Величина нагрузки подключаемого элемента зависит от максимального тока электромагнитного реле.
Внимание!
В интернете можно увидеть картинки с чертежами термостата для разного оборудования. Но довольно часто изображение и описание не соответствуют друг другу. Иногда на рисунках могут быть представлены просто другие устройства. Поэтому изготовление можно начинать только после тщательного изучения всей информации.
Перед началом работ следует определиться с мощностью будущего терморегулятора и температурным диапазоном, в котором предстоит ему работать. Для холодильника потребуются одни элементы, а для отопления –другие.
Общее понятие о температурных регуляторах
Приборы, фиксирующие и одновременно регулирующие заданное температурное значение, в большей степени встречаются на производстве. Но и в быту они также нашли своё место. Для поддержания необходимого микроклимата в доме часто используются терморегуляторы для воды. Своими руками делают такие аппараты для сушки овощей или отопления инкубатора. Где угодно может найти своё место подобная система.
В данном видео узнаем что из себя представляет регулятор температуры:
https://youtube.com/watch?v=bXNiBuC6LSM
В действительности большинство терморегуляторов являются лишь частью общей схемы, которая состоит из таких составляющих:
- Датчик температуры, выполняющий замер и фиксацию, а также передачу к регулятору полученной информации. Происходит это за счёт преобразования тепловой энергии в электрические сигналы, распознаваемые прибором. В роли датчика может выступать термометр сопротивления или термопара, которые в своей конструкции имеют металл, реагирующий на изменение температуры и под её воздействием меняющий своё сопротивление.
- Аналитический блок – это и есть сам регулятор. Он принимает электронные сигналы и реагирует в зависимости от своих функций, после чего передаёт сигнал на исполнительное устройство.
- Исполнительный механизм – некое механическое или электронное устройство, которое при получении сигнала с блока ведёт себя определённым образом. К примеру, при достижении заданной температуры клапан перекроет подачу теплоносителя. И напротив, как только показания станут ниже заданных, аналитический блок даст команду на открытие клапана.
Как сделать терморегулятор своими руками
1. Вскрывается донор корпуса и силовой схемы — электронный таймер CDT-1G. На сером трехжильном шлейфе установлен микроконтроллер таймера. Отпаиваем шлейф от платы. Отверстия для проводов шлейфа имеют маркировку (+) — питание +5 Вольт, (О) — подача управляющего сигнала, (-) — минус питания. Коммутировать нагрузку будет электромагнитное реле.
Донор корпуса
Параметры таймера
Удобный корпус
Силовая схема
2. Так как питание схемы от силового блока не имеет гальванической развязки от сети, то все работы по проверки и настройке схемы проводим от безопасного источника питания 5 вольт. Сначала на стенде проверяем работоспособность элементов схемы.
Сборка макета
Проверка работы
3. После проверки элементов схемы конструкция собирается на плате. Плата для устройства не разрабатывалась и собрана на куске макетной платы. После сборки также проводится проверка работоспособности на стенде.
4. Термодатчик R1 установлен снаружи на боковой поверхности корпуса блок- розетки, проводники изолированы термоусадочной трубкой. Для недопущения контакта с датчиком, но и сохранения доступа наружного воздуха к датчику сверху установлена защитная трубка. Трубка изготовлена из средней части шариковой авторучки. В трубке вырезано отверстие для установки на датчик. Трубка приклеена к корпусу.
Защитная трубка
Термодатчик
Защитная трубка
5. Переменный резистор R3 установлен на верхней крышке корпуса, там же сделано отверстие для светодиода. Корпус резистора полезно для безопасности покрыть слоем изоленты.
6. Ручка регулировки для резистора R3 самодельная и изготовлена своими руками из старой зубной щетки подходящей формы :).
Резистор R3
Донор ручки
Ручка снизу
Ручка настройки
7. Перед окончательной сборкой еще раз проверяем работу на стенде, далее подпаиваем проводники к контактам силовой схемы и включаем в сеть. При включении схема должна работать.
Еще раз напоминаю питание терморегулятора бестрансформаторное и гальваническая развязка от сети отсутствует, то есть опасное сетевое напряжение присутствует на элементах устройства. При подборе резистора R3 недопустимо применение резистора с отсутствием изоляции управляющей ручки от контактов.
Терморегулятор изготовлен для управления работой электрокамина на котором регулятор температуры не установлен.
Подключение к инкубатору
Для правильной и безопасной работы терморегулятора, его нужно настроить и установить:
- Поместить контакты на расстояние, при котором показатели чувствительности стали бы наиболее точными.
- Терморегулятор выводится снаружи инкубатора.
- Датчик температуры оставляется внутри и располагается на уровне немного выше яиц. Нужно устранить влияние нагревательных элементов, лампы и вентилятора на датчик.
- Рядом с датчиком температуры устанавливается термометр.
- Нагревательные элементы располагаются минимум на 5 см выше датчика.
- Вентилятор должен быть встроен перед и после нагревающего устройства.
Совет: из-за высокой влажности на терморезистор лучше надеть трубочку и залить её герметичным клеем. Процедуру повторить 2-3 раза после полного высыхания герметика.
Терморегулятор будет надёжным прибором, если соединения тщательно запаяны, а клеммы плотно затянуты.
Контроль в помещениях
Типовая схема терморегулятора для погреба.
Приборы обозначаются латинскими буквами и цифрами. Например, LM135. Чтобы не ошибиться в выборе, запомните: 1 — применение в военной технике, 2 — применение в производственных аппаратах и устройствах, 3 — применение в бытовых приборах. Российским аналогом является обозначение транзисторов — 2Т (военный) и КТ (массовый). Принцип действия такого датчика таков: при повышении температуры увеличивается напряжение стабилизации, то есть это стабилитрон. Удостовериться в правильности выбора можно, почитав технические характеристики прибора. Точка калибровки указана в кельвинах. Температурная шкала указана в градусах по Цельсию.
Вспоминая школьный курс физики, переводите 0С= 0+273=273К. Рабочий диапазон датчика от -40 до 100°C. Если используется такой датчик, нет нужды в сомнительных опытах. Достаточно рассчитать напряжение на выходе стабилитрона, а затем это значение указать задающим на входе компаратора (сравнивающего устройства). Температурный сенсор LM335 стоит недорого — порядка 35-40 рублей. Взяв за основу этот термодатчик, нарисуйте схему терморегулятора для погреба.
Принципиальная электрическая схема терморегулятора.
На практике она дополнится выходным устройством для включения нагревателя, блоком питания и индикатором работы.
Следующий важный элемент — компаратор, например LM311. Он имеет два входа — прямой (2), обозначенный «+», и инверсный (3), обозначенный «-», и один выход. На схеме выход компаратора обозначен цифрой 7. Работает это устройство так: напряжение на входе 2 больше, чем на входе 3, на выходе получаем высокий уровень. Транзистор открылся, подключил нагрузку. Потенциометр, подключенный к прямому входу, устанавливает температуру — задает порог срабатывания компаратора. При обратной ситуации (напряжение на входе 2 меньше, чем на входе 3), на выходе уровень понижается. Повышается температура, срабатывает термореле, компаратор переходит на низкий уровень, транзистор закрывается, ТЭН выключается. Этот цикл повторяется беспрерывно.
Привет всем любителям электронных самоделок. Недавно я по быстрому смастерил электронный терморегулятор своими руками, схема устройства очень проста. В качестве исполнительного устройства используется электромагнитное реле с мощными контактами, которые могут выдержать ток до 30 ампер. Поэтому рассматриваемая самоделка может использоваться для разных бытовых нужд.
По нижеприведенной схеме, терморегулятор можно использовать, например, для аквариума или для хранения овощей. Кому то он может пригодиться при использовании совместно с электрическим котлом, а кто-то его может приспособить и для холодильника.
Виды
Полуавтомат из инвертора своими руками
В простейшем варианте (реле холодильника) применяют механический переключатель. Для более точной регулировки (обороты двигателя) используют не только микроэлектронику, но и специализированное программное обеспечение.
Терморегулятор на трех элементах
Чтобы сделать простой терморегулятор своими руками схема для блока питания персонального компьютера подходит лучше других вариантов.
Регулятор вентилятора для компьютерного БП
Термистором измеряют температуру в контрольной точке. Потенциометром устанавливают оптимальное значение для включения вентилятора. Изменять обороты данная схема не способна. Подключает индуктивную нагрузку MOSFET транзистор. Допустимо применение аналога с подходящими силовыми характеристиками.
Терморегуляторы для котлов отопления
Регулятор температуры своими руками можно сделать в рамках проекта модернизации старого котла. Не имеет значения вид топлива, хотя проще обеспечить хороший результат с применением газового оборудования.
Схема термостата с индикацией показаний на LCD экране
Цифровой терморегулятор
В этом примере разработчики создавали устройство поддержания температурного режима в хранилище фруктов (овощей). Для анализа поступающих данных выбрана микросхема со следующими блоками:
- таймеры;
- генератор;
- два компаратора;
- модули обмена, сравнения и передачи данных.
При соответствующем положении переключателей светодиодная матрица показывает актуальное значение температуры или контрольный уровень. Кнопками в пошаговом режиме устанавливают нужный порог срабатывания.
Схема с регулировкой гистерезиса
ТЕРМОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИНКУБАТОРА
А.Н. Хиленко. г.Кременчуг. Полтавская обл.
Предложена схема простого и надежного в работе термореле для инкубатора. Отличается малым потреблением электроэнергии, выделение тепла на силовых элементах и балластном резисторе незначительно. Предлагаю схему простого и надежного в работе термореле для инкубатора. Схема изготовлена, испытана, проверена в работе в непрерывном режиме в течение нескольких месяцев эксплуатации.
Технические данные: Напряжение питания 220 В, 50 Гц Коммутируемая мощность активной нагрузки до 150 Вт. Точность поддержания температуры ±0,1 °С Диапазон регулирования температуры от + 24 до 45°С.
Принципиальная схема устройства показана на рис.1. На микросхеме DA1 собран компаратор. Регулировка заданной температуры производится переменным резистором R4. Термодатчик R5 подключен к схеме экранированным проводом в хлорвиниловой изоляции через фильтр C1R7 для уменьшения наводок. Можно применить двойной тонкий провод, свитый в жгут. Терморезистор необходимо поместить в тонкую полихлорвиниловую трубку.
Конденсатор С2 создает отрицательную обратную связь по переменному току. Питание схемы осуществляется через параметрический стабилизатор, выполненный на стабилитроне VD1 типа Д814А-Д. Конденсатор С3 — фильтр по питанию. Балластный резистор R9 для уменьшения рассеиваемой мощности составлен из двух последовательно соединенных резисто¬ров 22 кОм 2 Вт. С этой же целью транзисторный ключ на VT1 типа КТ605Б, КТ940А подключен не к стабилитрону, а к аноду тиристора VS1.
Выпрямительный мост собран на диодах VD2-VD5 типа КД202К,М,Р, установленных на не-большие П-образные радиаторы из алюминия толщиной 1-2 мм площадью 2-2,5 см2 Тиристор VS1 также установлен на аналогичный ра¬диатор площадью 10-12 см2
В качестве нагревателя используются осветительные лампы HL1…HL4, включенные последовательно-параллельно для увеличения срока службы и исключения аварийных ситуаций в случае перегорания нити накала одной из ламп.
Работа схемы. Когда температура термодатчика меньше заданного уровня, выставленного потенциометром R4, напряжение на выводе 6 микросхемы DA1 близко к напряжению питания. Ключ на транзисторе VT1 и тиристоре VS1 открыт, обогреватель на HL1…HL4 подключен к сети. Как только температура достигнет заданного уровня, микросхема DA1 переключится, напряжение на ее выходе станет близким к нулю, тиристорный ключ закроется, и обогреватель отключится от сети. При отключении обогревателя температура начнет понижаться, и когда она станет ниже заданного уровня, снова включатся ключ и обогреватель.
Детали и их замена. В качества DA1 можно применить К140УД7, К140УД8, К153УД2 (Прим.ред. — подойдет практически любой операционный усилитель или компаратор). Конденсаторы любого типа на соответствующее рабочее напряжение. Терморезистор R5 типа ММТ-4 (или другой с отрицательным ТКС). Его номинал может быть от 10 до 50 кОм. При этом номинал R4 должен быть таким же. Печатная плата при используемой микросхеме DA1 типа КР140УД6 показана на рис.2.
Устройство, выполненное из исправных деталей, начинает работать сразу. При испытании и работе следует соблюдать правила техники безопасности, так как устройство имеет гальваническую связь с сетью.
Радiоаматор-Электрик №8/2001, стр. 23. Консультант портала по электронике С. Тинкован
Основные блоки системы терморегуляции
Современные терморегуляторы с датчиком температуры воздуха для инкубатора выдерживают уровень нагрева внутри бокса с точностью до 0,10С.
Система терморегуляции состоит из 3-х основных блоков:
- термодатчик и датчик уровня влажности (гигрометр);
- блок управления;
- нагревательное оборудование.
Датчики температуры и влажности
Термодатчик современного регулятора представляет собой ИК-сенсор, термопару или терморезистор. Первый сделан на основе фотоэлемента, прибор срабатывает на инфракрасное излучение окружающего пространства. Другие датчики представляют собой резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Подаваемые ими сигналы проходят через схему управления терморегулятора и в итоге отображаются на цифровом дисплее в числовом значении.
По такому же принципу работает датчик, измеряющий уровень влажности внутри корпуса инкубатора. Показания гигрометра отражаются на экране в %.
Блок управления
Основной орган терморегулятора – схема, помещённая внутрь корпуса прибора. Существует множество вариантов комплектации и строения блока управления. Всех их объединяет одно – своевременное и точное сообщение о состоянии температуры и влажности на информационное табло прибора, а также подача команды на включение/выключение ламп или ТЭНов.
Простой электронный прибор
Для более точной работы автоматического регулятора температуры без электронных комплектующих не обойтись. Самые простые терморегуляторы работают по схеме на основе реле.
Основными элементами такого устройства являются:
- пороговая схема;
- индикаторное устройство;
- датчик температуры.
Схема самодельного термостата должна реагировать на повышение (понижение) температуры и включать исполнительное устройство или приостанавливать его работу. Для реализации самой простой схемы следует использовать биполярные транзисторы. Термореле сделано по типу триггера Шмидта. Терморезистор будет выполнять функцию датчика температуры. Он будет изменять сопротивление в зависимости от температуры, которая настраивается в общем блоке управления.
Но кроме терморезистора, термодатчиком могут выступать:
- термисторы;
- полупроводниковые элементы;
- термометры сопротивления;
- биметаллические реле;
- термопары.
Перед началом работ нужно определиться с температурным диапазоном устройства, а также его мощностью. Нужно учитывать, что для холодильника будут применяться одни комплектующие, а для отопительного оборудования — другие.
Устройство из трёх комплектующих
Из инструментов понадобится паяльник, но если его нет или недостаточно опыта работы, то можно использовать и беспаечную плату.
Схема состоит из трёх элементов:
- силовой транзистор;
- потенциометр;
- термистор, который будет выполнять функцию датчика температуры.
Термодатчик (термистор) реагирует на повышение градусов, в связи с этим вентилятор будет включаться.
Для регулировки устройства сначала необходимо выставить данные для вентилятора в выключенном положении. После чего нужно включить компьютер и подождать когда он нагреется до определённой температуры, чтобы зафиксировать момент включения вентилятора. Настройка совершается несколько раз. Это позволит убедиться в эффективности работы.
Регуляторы температуры для отопительных систем
При изготовлении и установке терморегулятора с датчиком температуры воздуха своими руками для отопительных систем необходимо точно откалибровать верхнюю и нижнюю черту. Это позволит избежать перегрева оборудования, что может привести к выходу из строя всей системы в лучшем случае. В худшем перегрев оборудования может привести к его взрыву и возможному летальному исходу.
Для этих целей понадобится прибор для измерения силы тока. С помощью чертежей и схем можно сделать наружное оборудование для регулировки температуры твердотопливного котла. Для работы можно использовать схему К561ЛА7. Принцип функционирования заключается в той же способности терморезистора уменьшать или увеличивать сопротивление при определённых температурных условий. Нужные показатели можно задать с помощью резистора переменного тока. Сначала напряжение подаётся на инвертор, а потом передаётся на конденсаторы, которые соединены с триггерами и контролируют их работу.
Принцип действия прост. При понижении градусов напряжение в реле возрастает. Если значение будет меньше нижних граничных показателей, вентилятор автоматически выключается.
Напаивать элементы лучше на слепыше. В качестве блока питания можно использовать устройство, которое работает в пределах 3−15 В.
Любое самодельное устройство, установленное на отопительную систему, может привести к выходу её из строя. Кроме этого, такие действия могут запрещаться службами государственного контроля. К примеру, если в доме установлен газовый котёл, то такое дополнительное оборудование может быть изъято газовой службой. В отдельных случаях даже выписываются штрафы.
Цифровое оборудование
В качестве основной микросхемы используется PIC16F628A. С помощью такой схемы можно управлять различными устройствами электронного типа.
Принцип работы тоже не является очень сложным. К трёхзарядному индикатору с общим катодом подаются значения заданной (необходимой) температуры и существующей на данный момент.
Чтобы задать нужную температуру, в микросхеме есть два элемента sb1 и sb2, к которым в последующем припаиваются механические кнопки. Первый элемент служит для уменьшения температуры, а второй для увеличения.
Установка значения гистерезиса выполняется с одновременным нажатием при настройке кнопки sb3.
При самодельном изготовлении устройств важно не только правильно спаять и изготовить схему, но и разместить устройство на оборудовании в правильном месте. Сама плата должна быть защищена от попадания влаги и пыли, во избежание появления короткого замыкания, а соответственно выхода из строя устройства. Изоляция всех контактов также играет очень важную роль
Изоляция всех контактов также играет очень важную роль.
Терморегулятор: заводской или своими руками?
Многие задаются вопросом: какой терморегулятор для инкубатора лучше – самодельный или заводской?
Почти все заводские инкубаторы уже оснащены данным прибором, поэтому приобретать его дополнительно или делать своими руками нужно не всегда.
Готовые приборы предназначены для контроля режима и при сбое системы подают сигнал. А самодельный простой термостат не сможет наверняка гарантировать, что показатели влажности или температуры будут верными. Многие специалисты рекомендуют покупать заводской терморегулятор даже к самодельному инкубатору.
Иногда в роли термостата выступает обычный градусник. Однако его недостаток – это невозможность далеко и надолго уйти от инкубатора. А вот сложный цифровой терморегулятор контролирует всю работу нагревательных элементов и при необходимости сам отключается. Автономность его работы обеспечивается предварительной настройкой нужных параметров. Ниже мы рассмотрим особенности работы цифровых измерительных приборов.
Нюансы монтажа разных видов терморегуляторов
Изучая инструкцию к выбранному терморегулятору, обратите внимание на заявленный производителем показатель площади обслуживания. Если вы планируете установить прибор в большом помещении, целесообразно будет разделить пространство на несколько областей и установить для каждой из них свой температурный регулятор
В противном случае устройство может попросту не выдержать подаваемую нагрузку и в его использовании не будет никакого смысла.
Регуляторы могут иметь разную конструкцию и функциональность. В зависимости от этого будет несколько различаться порядок установки устройства. Информация по этому поводу приведена в таблице.
Таблица. Отличия основных параметров терморегуляторов
| Параметры | Пояснения |
|---|---|
| Конструкция термостата | В продаже представлены встраиваемые и накладные устройства. Монтаж встраиваемого регулятора предполагает необходимость создания технологического отверстия в выбранной стене. В случае с накладным прибором отверстие делать не придется. |
| Особенности управления | Производители предлагают приборы с выносными и встроенными температурными датчиками. Также доступны комбинированные модели, оснащенные датчиками обоих типов. |
| Функциональные возможности | Ранее отмечалось, что регулятор может иметь функции программирования либо же быть без таковых. Специалисты рекомендуют по возможности пользоваться настраиваемыми приборами, т.к. они обеспечивают более комфортные, экономные и в целом эффективные условия использования теплого пола. |
Это интересно: Как выбрать хороший ламинат — основательный взгляд на вопрос
Немного теории
Простейшие измерительные датчики, в том числе и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча из двух сопротивлений, опорного и элемента, меняющего свое сопротивление в зависимости от прилаживаемой к нему температуры. Более наглядно это представлено на картинке ниже.
Как видно из схемы, резистор R2 является измерительным элементом самодельного терморегулятора, а R1, R3 и R4 опорным плечом устройства. Это терморезистор. Он представляет собой проводниковый прибор, который изменяет своё сопротивление при изменении температуры.
Элементом терморегулятора, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, является интегральный усилитель в режиме компаратора. Данный режим переключает скачком выход микросхемы из состояния выключено в рабочее положение. Таким образом, на выходе компаратора мы имеем всего два значения «включено» и «выключено». Нагрузкой микросхемы является вентилятор для ПК. При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит смещение напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на контакте 2 и 3 и происходит переключение компаратора. Вентилятор охлаждает необходимый предмет, его температура падает, сопротивление резистора меняется и компаратор отключает вентилятор. Таким образом поддерживается температура на заданном уровне, и производится управление работой вентилятора.
Я сам дома электрик – популярно об электротехнике
Терморегулятор (термостат) – это электротехническое устройство, обеспечивающее поддержание температуры на заданном уровне в замкнутом объеме.
Для управления температурой нагрева теплого пола применяются электрические и электронные терморегуляторы. В электрических терморегуляторах температура задается вручную с помощью, вынесенной на лицевую панель ручки.
В электронных терморегуляторах имеется дисплей и предусмотрена возможность автоматического управления запрограммированной величиной температуры в течение времени.
Это интересно: Как склеить стыки линолеума (видео)
Как работает
Схема работы терморегулятора на примере теплого пола. (Для увеличения нажмите)
</p>
Принцип функционирования термостата достаточно прост, поэтому многие радиолюбители для оттачивания своего мастерства делают самодельные аппараты.
При этом можно использовать множество различных схем, хотя наиболее популярной является микросхема-компаратор.
Данный элемент имеет несколько входов, но всего один выход. Так, на первый выход поступает так называемое «Эталонное напряжение», имеющее значение установленной температуры. На второй же поступает напряжение уже непосредственно от термодатчика.
После этого, компаратор сравнивает эти оба значения. В случае, если напряжение с термодатчика имеет определенное отклонение от «эталонного», на выход посылается сигнал, который должен будет включить реле. После этого, подается напряжение на соответствующий нагревающий или охлаждающий аппарат.
