Продовжуємо нашу рубрику електронні саморобки , В цій статті ми будемо розглядати пристрої, що підтримують певний тепловий режим, або ж сигналізують про досягнення потрібного значення температури. Такі пристрої мають дуже широку сферу застосування: вони можуть підтримувати задану температуру в інкубаторах і акваріумах, теплі підлоги і навіть бути частиною розумного будинку. Для вас ми надали інструкцію про те, як зробити терморегулятор своїми руками і з мінімумом витрат.
трохи теорії
Найпростіші вимірювальні датчики, в тому числі і реагують на температуру, складаються з вимірювального пів плеч з двох опорів, опорного і елемента, що змінює свій опір залежно від прилаштовувати до нього температури. Більш наочно це представлено на зображенні нижче.
Як видно зі схеми, резистор R2 є вимірювальним елементом саморобного терморегулятора, а R1, R3 і R4 опорним плечем пристрою. Такий терморезистор найчастіше представляє собою маленьку кульку, сплавлений з двох різних металів. Залежно від температури, він змінює свій опір згідно особливої таблиці і закономірності.
Елементом терморегулятора, що реагує на зміну стану вимірювального плеча, є інтегральний підсилювач в режимі компаратора. Даний режим перемикає стрибком вихід мікросхеми зі стану вимкнено в робоче положення. Таким чином, на виході компаратора ми маємо всього два значення «включено» і «вимкнено». Навантаженням мікросхеми є вентилятор для ПК. При досягненні температури певного значення в плечі R1 і R2 відбувається зміщення напруги, вхід мікросхеми порівнює значення на контакті 2 і 3 і відбувається перемикання компаратора. Вентилятор охолоджує необхідний предмет, його температура падає, опір резистора змінюється і компаратор відключає вентилятор. Таким чином підтримується температура на заданому рівні, і здійснюється управління роботою вентилятора.
огляд схем
Напруга різниці з вимірювального плеча надходить на спарений транзистор з великим коефіцієнтом посилення, а в якості компаратора виступає електромагнітне реле. При досягненні на котушці напруги, достатнього для втягування сердечника, відбувається її спрацьовування і підключення через її контакти виконавчих пристроїв. При досягненні заданої температури, сигнал на транзисторах зменшується, синхронно падає напруга на котушці реле, і в якийсь момент відбувається розчеплення контактів і відключення корисного навантаження.
Особливістю такого типу реле є наявність гистерезиса - це різниця в кілька градусів між включенням і відключенням саморобного терморегулятора, через присутність в схемі електромеханічного реле. Таким чином, температура завжди буде коливатися на кілька градусів біля потрібного значення. Варіант зборки, наданий нижче, практично позбавлений гистерезиса.
Принципова електронна схема аналогового терморегулятора для інкубатора:
Дана схема була дуже популярна для повторення в 2000 роках, але і зараз вона не втратила актуальність і з покладеним на неї функцією справляється. При наявності доступу до старих деталей, можна зібрати терморегулятор своїми руками практично безкоштовно.
Серцем саморобки є інтегральний підсилювач К140УД7 або К140УД8. В даному випадку він підключений з позитивним зворотним зв'язком і є компаратором. Термочутливим елементом R5 служить резистор типу ММТ-4 з негативним ТКЕ, це означає, що при нагріванні його опір зменшується.
Виносний датчик підключається через екранований провід. Для зменшення наведень і помилкового спрацьовування пристрою, довжина проводу не повинна перевищувати 1 метр. Навантаження управляється через тиристор VS1 і максимально допустима потужність підключається нагрівача залежить від його номіналу. В даному випадку 150 Ватт, електронний ключ - тиристор необхідно встановити на невеликий радіатор, для відводу тепла. У таблиці нижче представлені номінали радіоелементів, для зборки терморегулятора в домашніх умовах.
Пристрій не має гальванічної розв'язки від мережі 220 Вольт, при налаштуванні будьте уважні, на елементах регулятора присутній мережеве напруга, яке небезпечно для життя. Після складання обов'язково ізолюйте всі контакти і помістіть пристрій в струмонепровідними корпус. На відео нижче розглядається, як зібрати терморегулятор на транзисторах:
Саморобний термостат на транзисторах
Тепер розповімо як зробити регулятор температури для теплої підлоги. Робоча схема змальована з серійного зразка. Стане в нагоді тим, хто хоче ознайомитися і повторити, або як зразок для пошуку несправності приладу.
Центром схеми є мікросхема стабілізатора, підключена незвичайним способом, LM431 починає пропускати струм при напрузі вище 2,5 Вольт. Саме такої величини у даній мікросхеми внутрішнє джерело опорної напруги. При меншому значенні струму вона ні чого не пропускає. Цю її особливість стали використовувати у всіляких схемах терморегуляторів.
Як бачимо, класична схема з вимірювальним плечем залишилася: R5, R4 - додаткові резистори подільника напруги , А R9 - терморезистор. При зміні температури відбувається зсув напруги на вході 1 мікросхеми, і в разі, якщо воно досягло порогу спрацьовування, то напруга йде далі за схемою. У даній конструкції навантаженням для мікросхеми TL431 є світлодіод індикації роботи HL2 і оптрон U1, для оптичної розв'язки силової схеми від керуючих ланцюгів.
Як і в попередньому варіанті, пристрій не має трансформатора, а отримує харчування на гасить конденсаторної схемою C1, R1 і R2, тому воно так само знаходиться під небезпечним для життя напругою, і при роботі зі схемою потрібно бути гранично обережним. Для стабілізації напруги і згладжування пульсацій мережевих сплесків, в схему встановлений стабілітрон VD2 і конденсатор C3. Для візуальної індикації наявності напруги на пристрої встановлений світлодіод HL1. Силовим керуючим елементом є симистор ВТ136 з невеликою обв'язкою для управління через оптрон U1.
При даних номіналах діапазон регулювання знаходиться в межах 30-50 ° С. При уявній на перший погляд складності конструкція проста в налаштуванні і легка в повторенні. Наочна схема терморегулятора на мікросхемі TL431, із зовнішнім живленням 12 вольт для використання в системах домашньої автоматики представлена нижче:
Даний терморегулятор здатний управляти комп'ютерним вентилятором, силовим реле, світловими індикаторами, звуковими сигналізаторами. Для управління температурою паяльника існує цікава схема з використанням все тієї ж інтегральної мікросхеми TL431.
Для вимірювання температури нагрівальний елемент використовують біметалічну термопару, яку можна запозичити з виносного датчика в мультиметри або купити в спеціалізованому магазині радіодеталей. Для збільшення напруги з термопари до рівня спрацьовування TL431, встановлений додатковий підсилювач на LM351. Управління здійснюється через оптрон MOC3021 і симистор T1.
При включенні терморегулятора в мережу необхідно дотримуватись полярності, мінус регулятора повинен бути на нульовому проводі, інакше фазна напруга з'явиться на корпусі паяльника, через дроти термопари. В цьому і є головний недолік цієї схеми, адже не кожному хочеться постійно перевіряти правильність підключення вилки в розетку, а якщо знехтувати цим, то можна отримати удар струмом або пошкодити електронні компоненти під час пайки. Регулювання діапазону проводиться резистором R3. Дана схема забезпечить довгу роботу паяльника, виключить його перегрів і збільшить якість пайки за рахунок стабільності температурного режиму.
Ще одна ідея збірки простого терморегулятора розглянута на відео:
Регулятор температури на мікросхемі TL431
Також додатково рекомендуємо переглянути ще одну ідею збірки термостата для паяльника:
Простий регулятор для паяльника
Розібраних прикладів регуляторів температури цілком достатньо для задоволення потреб домашнього майстра. Схеми не містять дефіцитних і дорогих запчастин, легко повторюються і практично не потребують в налаштуванні. Дані саморобки запросто можна пристосувати для регулювання температури води в баку водонагрівача, стежити за теплом в інкубаторі або теплиці, модернізувати праска або паяльник. Крім цього можна відновити старенький холодильник, переробивши регулятор для роботи з негативними значеннями температури, шляхом заміни місцями опорів в вимірювальному плечі. Сподіваємося наша стаття була цікава, ви знайшли її для себе корисною і зрозуміли, як зробити терморегулятор своїми руками в домашніх умовах! Якщо ж у вас все ще залишилися питання, сміливо задавайте їх у коментарях.
Буде цікаво прочитати: