Схема регулятора температуры: СХЕМА ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА — PRpride

Опубликовано 29.09.202027.02.2021 Автор: alexxlab Категории: Разное

Содержание

СХЕМА ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА

Поводом для сборки этой схемы послужила поломка терморегулятора в электрическом духовом шкафу на кухне. Поискав в интернете, особого изобилия вариантов на микроконтроллерах не нашел, конечно есть кое-что, но все в основном рассчитаны на работу с термодатчиком типа DS18B20, а он очень ограничен в температурном диапазоне верхних значений и для духовки не подходит. Задача ставилась измерять температуры до 300°C, поэтому выбор пал на термопары К-типа. Анализ схемных решений привел к паре вариантов.

Схема терморегулятора — первый вариант

Термостат собраный по этой схеме имеет заявленный предел верхней границы 999°C. Вот что получилось после его сборки:

Испытания показали, что сам по себе термостат работает достаточно надежно, но не понравилось в данном варианте отсутствие гибкой памяти. Пошивка микроконтроллера для обеих вариантов — в архиве.

Схема терморегулятора — второй вариант

Немного поразмыслив пришел к выводу, что возможно сюда присоединить тот же контроллер, что и на паяльной станции, но с небольшой доработкой.

В процессе эксплуатации паяльной станции были выявлены незначительные неудобства: необходимость перевода таймеров в 0, и иногда проскакивает помеха которая переводит станцию в режим SLEEP. Учитывая то, что женщинам ни к чему запоминать алгоритм перевода таймера в режим 0 или 1 была повторена схема той же станции, но только канал фен. А небольшие доработки привели к устойчивой и «помехонекапризной» работе терморегулятора в части управления. При прошивке AtMega8 следует обратить внимание на новые фьюзы. На следующем фото показана термопара К-типа, которую удобно монтировать в духовке.

Работа регулятора температуры на макетной плате понравилась — приступил к окончательной сборке на печатной плате.

Закончил сборку, работа тоже стабильная, показания в сравнении с лабораторным градусником отличаются порядка на 1,5°C, что в принципе отлично. На печатной плате при настройке стоит выводной резистор, пока что не нашел в наличии SMD такого номинала.

Светодиод моделирует ТЭНы духовки. Единственное замечание: необходимость создания надежной общей земли, что в свою очередь сказывается на конечный результат измерений. В схеме необходим именно многооборотный подстроечный резистор, а во-вторых обратите внимание на R16, его возможно тоже необходимо будет подобрать, в моём случае стоит номинал 18 кОм. Итак, вот что имеем:

В процессе экспериментов с последним терморегулятором появились ещё незначительные доработки, качественно влияющие на конечный результат, смотрим на фото с надписью 543 — это означает датчик отключен или обрыв.

И наконец переходим от экспериментов до готовой конструкции терморегулятора. Внедрил схему в электроплиту и пригласил авторитетную комиссию принимать работу 🙂 Единственное что жена забраковала — маленькие кнопки на управлении конвекцией, общее питание и обдув, но это решаемо со временем, а пока выглядит вот так.

Регулятор заданную температуру держит с точностью до 2-х градусов. Происходит это в момент нагрева, из-за инертности всей конструкции (ТЭНы остывают, внутренний каркас выравнивается температурно), в общем в работе схема мне очень понравилась, а потому рекомендуется для самостоятельного повторения. Автор — ГУБЕРНАТОР.

Форум по регуляторам температуры на МК

Форум по обсуждению материала СХЕМА ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА

принцип работы, схемы устройств, как настроить и проверить, основные неисправности

Необходимость настройки температурного режима возникает при использовании различных систем теплового или холодильного оборудования. Вариантов много, и все они требуют наличия управляющего устройства, без которого работа систем возможна либо в режиме максимальной мощности, либо на полном минимуме возможностей. Контроль и настройка производятся с помощью терморегулятора — устройства, способного воздействовать на систему через датчик температуры и включать или отключать её по необходимости. При использовании готовых комплектов оборудования блоки управления входят в комплект поставки, но для самодельных систем приходится собирать терморегулятор своими руками. Задача не самая простая, но вполне решаемая. Рассмотрим её внимательнее.

Принцип работы терморегулятора

Терморегулятор — это устройство, способное реагировать на изменения температурного режима. По типу действия различают терморегуляторы триггерного типа, отключающие или включающие нагрев при достижении заданного предела, или устройства плавного действия с возможностью тонкой и точной настройки, способные контролировать изменения температуры в диапазоне долей градуса.

Существуют две разновидности терморегуляторов:

Механический. Представляет собой устройство, использующее принцип расширения газов при изменении температуры, или биметаллические пластины, изменяющие свою форму от нагревания или охлаждения.
Электронный. Состоит из основного блока и датчика температуры, подающего сигналы об увеличении или понижении заданной температуры в системе. Используется в системах, требующих высокой чувствительности и тонкой регулировки.

Механические устройства не позволяют обеспечить высокой точности настройки. Они являются одновременно и датчиком температуры, и исполнительным органом, объединёнными в единый узел. Биметаллическая пластина, используемая в нагревательных устройствах, представляет собой термопару из двух металлов с разным коэффициентом теплового расширения.

Главное предназначение терморегулятора — автоматическое поддержание необходимой температуры

Нагреваясь, один из них становится больше другого, отчего пластина изгибается. Контакты, установленные на ней, размыкаются и прекращают нагрев. При охлаждении пластина возвращается в изначальную форму, контакты вновь замыкаются и нагрев возобновляется.

Камера с газовой смесью — чувствительный элемент термостата холодильника или отопительного терморегулятора. При изменениях температуры меняется объём газа, что вызывает перемещение поверхности мембраны, соединённой с рычагом контактной группы.

В терморегуляторе для отопления используется камера с газовой смесью, работающая по закону Гей-Люссака — при изменении температуры меняется объём газа

Механические термостаты надёжны и обеспечивают устойчивую работу, но настройка режима работы происходит с большой погрешностью, практически «на глазок». При необходимости тонкой настройки, обеспечивающей регулировку в пределах нескольких градусов (или ещё тоньше), используются электронные схемы. Датчиком температуры для них служит терморезистор, способный различить мельчайшие изменения режима нагрева в системе. Для электронных схем ситуация обратная — чувствительность датчика слишком высока и её искусственно загрубляют, доводя до пределов разумного. Принцип действия состоит в изменении сопротивления датчика, вызванном колебаниями температуры контролируемой среды. Схема реагирует на смену параметров сигнала и повышает/понижает нагрев в системе до получения другого сигнала. Возможности электронных блоков контроля намного выше и позволяют получить настройку температуры любой точности. Чувствительность таких термостатов даже избыточна, поскольку нагрев и охлаждение — процессы, обладающие высокой инерционностью, которые замедляют время реакции на смену команд.

Область применения самодельного устройства

Изготовление механического терморегулятора в домашних условиях достаточно сложно и нерационально, поскольку результат будет работать в слишком широком диапазоне и не сможет обеспечить требуемой точности настройки. Чаще всего собирают самодельные электронные терморегуляторы, которые позволяют поддерживать оптимальный режим температуры тёплого пола, инкубатора, обеспечивать желаемую температуру воды в бассейне, нагрев парилки в сауне и т.д. Вариантов применения самодельного терморегулятора может быть столько, сколько систем, подлежащих настройке и регулировке температурного режима, имеется в доме. Для грубой настройки с помощью механических устройств проще приобрести готовые элементы, они недороги и вполне доступны.

Преимущества и недостатки

Самодельный терморегулятор обладает определёнными достоинствами и недостатками. Плюсами устройства являются:

Высокая ремонтопригодность. Терморегулятор, сделанный самостоятельно, легко отремонтировать, поскольку его конструкция и принцип работы известны до мелочей.
Расходы на создание регулятора намного ниже, чем при покупке готового блока.
Существует возможность изменения рабочих параметров для получения более подходящего результата.

К недостаткам следует отнести:

Сборка такого устройства доступна только людям, имеющим достаточную подготовку и определённые навыки работы с электронными схемами и паяльником.
Качество работы устройства в большой степени зависит от состояния использованных деталей.
Собранная схема требует настройки и юстировки на контрольном стенде или с помощью эталонного образца. Получить сразу готовый вариант устройства невозможно.

Основной проблемой является необходимость подготовки или, как минимум, участие специалиста в процессе создания прибора.

Как сделать простой терморегулятор

Изготовление терморегулятора происходит поэтапно:

Выбор типа и схемы устройства.
Приобретение необходимых материалов, инструментов и деталей.
Сборка прибора, настройка, запуск в эксплуатацию.

Стадии изготовления прибора имеют свои особенности, поэтому их следует рассмотреть подробнее.

Необходимые материалы

В число необходимых для сборки материалов входят:

Фольгированный гетинакс или монтажная плата;
Паяльник с припоем и канифолью, в идеале — паяльная станция;
Пинцет;
Пассатижи;
Лупа;
Кусачки;
Изолента;
Медный соединительный провод;
Необходимые детали, согласно электрической схемы.

В процессе работы могут понадобиться и другие инструменты или материалы, поэтому данный список не следует считать исчерпывающим и окончательным.

Схемы устройств

Выбор схемы обусловлен возможностями и уровнем подготовки мастера. Чем сложнее схема, тем больше нюансов возникнет при сборке и настройке устройства. В то же время самые простые схемы позволяют получить лишь наиболее примитивные приборы, работающие с высокой погрешностью.

Рассмотрим одну из несложных схем.

В данной схеме в качестве компаратора используется стабилитрон

На рисунке слева изображена схема регулятора, а справа — блок реле, включающий нагрузку. Датчик температуры — это резистор R4, а R1 — переменный резистор, используемый для настройки режима нагрева. Управляющим элементом является стабилитрон TL431, который открыт до тех пор, пока на его управляющем электроде имеется нагрузка выше 2,5 В. Нагрев терморезистора вызывает снижение сопротивления, отчего напряжение на управляющем электроде падает, стабилитрон закрывается, отсекая нагрузку.

Другая схема несколько сложнее. В ней использован компаратор — элемент, производящий сравнение показаний термодатчика и эталонного источника напряжения.

Подобная схема с компаратором применима для регулировки температуры тёплого пола

Любое изменение напряжения, вызванное увеличением или уменьшением сопротивления терморезистора, создаёт разницу между эталоном и рабочей линией схемы, вследствие чего на выходе устройства генерируется сигнал, вызывающий включение или отключение нагрева. Подобные схемы, в частности, используются для регулировки режима работы тёплого пола.

Пошаговая инструкция

Порядок сборки каждого устройства имеет свои особенности, но некоторые общие шаги выделить можно. Рассмотрим ход сборки:

Готовим корпус прибора. Это важно, поскольку оставлять плату незащищённой нельзя.
Готовим плату. Если используется фольгированный гетинакс, придётся травить дорожки при помощи электролитических методов, предварительно нарисовав их нерастворимой в электролите краской. Монтажная плата с готовыми контактами значительно упрощает и ускоряет процесс сборки.
Проверяем с помощью мультиметра работоспособность деталей, при необходимости заменяем их на исправные образцы.
По схеме собираем и соединяем все необходимые детали. Необходимо следить за точностью соединения, правильной полярностью и направлением установки диодов или микросхем. Любая ошибка может привести к выходу из строя важных деталей, которые придётся приобретать снова.
После окончания сборки рекомендуется ещё раз внимательно осмотреть плату, проверить точность соединений, качество пайки и прочие важные моменты.
Плата помещается в корпус, производится пробный запуск и настройка работы устройства.

Как настроить

Для настройки прибора необходимо либо иметь эталонное устройство, либо знать номинал напряжений, соответствующих той или иной температуре контролируемой среды. Для отдельных устройств существуют собственные формулы, показывающие зависимость напряжения на компараторе от температуры. Например, для датчика LM335 такая формула имеет вид:

V = (273 + T) • 0,01,

где Т — требуемая температура по Цельсию.

В других схемах настройка производится путём подбора номиналов регулировочных резисторов при создании определённой, известной температуры. В каждом конкретном случае могут быть использованы собственные методики, оптимальным образом подходящие к имеющимся условиям или используемому оборудованию. Требования к точности прибора также отличаются друг от друга, поэтому единой технологии настройки не существует в принципе.

Основные неисправности

Наиболее распространённой неисправностью самодельных терморегуляторов является нестабильность показаний терморезистора, вызванная низким качеством деталей. Кроме того, нередко встречаются сложности с настройкой режимов, вызванные несоответствием номиналов или изменением состава деталей, необходимых для правильной работы устройства. Большинство возможных проблем напрямую зависят от уровня подготовки мастера, производящего сборку и настройку прибора, так как навыки и опыт в этом деле значат очень много. Тем не менее, специалисты утверждают, что изготовление терморегулятора своими руками — полезная практическая задача, дающая неплохой опыт в создании электронных устройств.

Если уверенности в своих силах нет, лучше использовать готовое устройство, которых достаточно в продаже. Необходимо учитывать, что отказ регулятора в самый неподходящий момент может стать причиной серьёзных неприятностей, для устранения которых потребуются усилия, время и деньги. Поэтому, принимая решение о самостоятельной сборке, следует подойти к вопросу максимально ответственно и тщательно взвесить свои возможности.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Схема для сборки простого терморегулятора (термостата) в домашних условиях

Терморегуляторы широко используются в современных бытовых приборах, автомобилях, системах отопления и кондиционирования, на производстве, в холодильном оборудовании и при работе печей. Принцип действия любого терморегулятора основан на включении или выключении различных приборов после достижения определенных значений температуры.

Как сделать терморегулятор

Современные цифровые терморегуляторы управляются при помощи кнопок: сенсорных или обычных. Многие модели также оснащены цифровой панелью, на которой отображается заданная температура. Группа программируемых терморегуляторов является самой дорогостоящей. С помощью прибора можно предусмотреть изменение температуры по часам или задать необходимый режим на неделю вперед. Управлять прибором можно дистанционно: через смартфон или компьютер.

Для сложного технологического процесса, например, сталеплавильной печи, сделать терморегулятор своими руками – задача довольно непростая, которая требует серьезных знаний. Но собрать небольшое устройство для кулера или инкубатора под силу любому домашнему мастеру.

Механический терморегулятор

Для того, чтобы понять, как работает регулятор температуры, рассмотрим простое устройство, которое используется для открывания и закрывания заслонки шахтового котла и срабатывает при нагреве воздуха.

Для работы устройства были использованы 2 алюминиевые трубы, 2 рычага, пружина для возврата, цепочка, которая идет к котлу, и регулировочный узел в виде кран-буксы. Все комплектующие были смонтированы на котел.

Как известно, коэффициент линейного теплового расширения алюминия составляет 22х10-6 0С. При нагревании алюминиевой трубы длиной полтора метра, шириной 0,02 м и толщиной 0,01 м до 130 градусов Цельсия происходит удлинение на 4,29 мм. При нагреве трубы расширяются, за счет этого происходит смещение рычагов, и заслонка закрывается. При остывании трубы уменьшаются в длине, а рычаги открывают заслонку. Основной проблемой при использовании данной схемы является то, что точно определить порог срабатывания терморегулятора очень сложно. Сегодня предпочтение отдается устройствам на основе электронных элементов.

Механический терморегулятор

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.

Схема работы терморегулятора

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.

Терморегулятор на трех элементах

Одним из элементарных устройств, на примере которого можно собрать и понять принцип работы, является простой терморегулятор своими руками, предназначенный для вентилятора в ПК. Все работы производятся на макетной плате. Если же существуют проблемы с пальником, то можно взять беспаечную плату.

Схема терморегулятор в этом случае состоит всего лишь из трех элементов:

силового транзистора MOSFET (N канальный), можно использовать IRFZ24N MOSFET 12 В и 10 А или IFR510 Power MOSFET;
потенциометра 10 кОм;
NTC термистора в 10 кОм, который будет выполнять роль сенсора температуры.

Термодатчик реагирует на повышение градусов, за счет чего срабатывает вся схема, и вентилятор включается.

Теперь переходим к настройке. Для этого включаем компьютер и регулируем потенциометр, задавая значение для выключенного вентилятора. В тот момент, когда температура приближается к критической, максимально уменьшаем сопротивление до того, как лопасти будут вращаться очень медленно. Лучше сделать настройку несколько раз, чтобы убедиться в эффективности работы оборудования.

Простой терморегулятор для ПК

Современная электронная промышленность предлагает элементы и микросхемы, значительно отличающиеся по виду и техническим характеристикам. У каждого сопротивления или реле есть несколько аналогов. Необязательно использовать только те элементы, которые указаны в схеме, можно брать и другие, совпадающие по параметрам с образцами.

Терморегуляторы для котлов отопления

При регулировке отопительных систем важно точно откалибровать прибор. Для этого потребуется измеритель напряжения и тока. Для создания работающей системы можно воспользоваться следующей схемой.

Схема терморегулятора для отопления

С помощью этой схемы можно создать наружное оборудование для контроля за твердотопливным котлом. Роль стабилитрона здесь выполняет микросхема К561ЛА7. Работа устройства основана на способности терморезистора уменьшать сопротивление при нагреве. Резистор подключается в сеть делителя напряжения электричества. Необходимую температуру можно задать с помощью переменного резистора R2. Напряжение поступает на инвертор 2И-НЕ. Полученный ток подается на конденсатор С1. К 2И-НЕ, который контролирует работу одного триггера, подключен конденсатор. Последний соединен со вторым триггером.

Контроль температуры идет по следующей схеме:

при понижении градусов напряжение в реле растет;
при достижении определенного значения вентилятор, который соединен с реле, выключается.

Напайку лучше производить на слепыше. В качестве элемента питания можно взять любое устройство, работающее в пределах 3-15 В.

Осторожно! Установка самодельных приборов любого назначения на системы отопления может привести к выходу из строя оборудования. Более того, использование подобных устройств может быть запрещено на уровне служб, осуществляющих подвод коммуникаций в вашем доме.

Цифровой терморегулятор

Для того чтобы создать полноценно функционирующий терморегулятор с точной калибровкой, без цифровых элементов не обойтись. Рассмотрим прибор для контроля температур в небольшом хранилище для овощей.

Основным элементом здесь является микроконтроллер PIC16F628A. Эта микросхема обеспечивает управление разными электронными устройствами. В микроконтроллере PIC16F628A собраны 2 аналоговых компаратора, внутренний генератор, 3 таймера, модули сравнения ССР и обмена передачи данных USART.

При работе терморегулятора значение существующей и заданной температуры подается на MT30361 – трехразрядный индикатор с общим катодом. Для того чтобы задать необходимую температуру, используются кнопки: SB1 – для уменьшения и SB2 – для увеличения. Если проводить настойку с одновременным нажатием кнопки SB3, то можно установить значения гистерезиса. Минимальным значением гистерезиса для этой схемы является 1 градус. Подробный чертеж можно увидеть на плане.

Терморегулятор с регулируемым гистерезисом

При создании любого из устройств важно не только правильно спаять саму схему, но и продумать, как лучше разместить оборудование. Необходимо, чтобы сама плата была защищена от влаги и пыли, иначе не избежать короткого замыкания и выхода из строя отдельных элементов. Также следует позаботиться об изоляции всех контактов.

Видео

Оцените статью:

Самодельный регулятор температуры. Схема работы простого терморегулятора

Соблюдение температурного режима является очень важным технологическим условием не только на производстве, но и в повседневной жизни. Имея столь большое значение, этот параметр должен чем-то регулироваться и контролироваться. Производят огромное количество таких приборов, имеющих множество особенностей и параметров. Но сделать терморегулятор своими руками порой куда выгоднее, нежели покупать готовый заводской аналог.

Создайте терморегулятор своими руками

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:

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.

Это три основные части системы поддержания заданных температурных параметров. Хотя, помимо них, в схеме могут участвовать и другие части наподобие промежуточного реле. Но они исполняют лишь дополнительную функцию.

Принцип работы

Принцип, по которому работают все регуляторы, – это снятие физической величины (температуры), передача данных на схему блока управления, решающего, что нужно сделать в конкретном случае.

Если делать термореле, то наиболее простой вариант будет иметь механическую схему управления. Здесь с помощью резистора устанавливается определённый порог, при достижении которого будет дан сигнал на исполнительный механизм.

Чтобы получить дополнительную функциональность и возможность работы с более широким диапазоном температур, придётся встраивать контроллер. Это же поможет увеличить срок эксплуатации прибора.

На данном видео вы можете посмотреть как самостоятельно изготовить терморегулятор для электрического отопления:

Самодельный регулятор температуры

Схем для того, чтобы сделать терморегулятор самому, в действительности очень много. Всё зависит от сферы, в которой будет применяться такое изделие. Конечно, создать нечто слишком сложное и многофункциональное крайне трудно. А вот термостат, который сможет использоваться для обогревания аквариума или сушки овощей на зиму, вполне можно создать, имея минимум знаний.

Простейшая схема

Самая простая схема термореле своими руками имеет безтрансформаторный блок питания, который состоит из диодного моста с параллельно подключённым стабилитроном, стабилизирующим напряжение в пределах 14 вольт, и гасящего конденсатора. Сюда же можно при желании добавить и стабилизатор на 12 вольт.

Создание терморегулятора не требует особых усилий и денежных вложений

В основе всей схемы будет использован стабилитрон TL431, который управляется делителем, состоящим из резистора на 47 кОм, сопротивления на 10 кОм и терморезистора, выполняющего роль датчика температуры, на 10 кОм. Его сопротивление понижается с повышением температуры. Резистор и сопротивление лучше подбирать, чтобы добиться наилучшей точности срабатывания.

Сам же процесс выглядит следующим образом: когда на контакте управления микросхемой образуется напряжение больше 2,5 вольт, то она произведёт открытие, что включит реле, подавая нагрузку на исполнительный механизм.

Как изготовить терморегулятор для инкубатора своими руками, вы можете увидеть на представленном видео:

И напротив, когда напряжение станет ниже, то микросхема закроется и реле отключится.

Чтобы избежать дребезжания контактов реле, необходимо его выбирать с минимальным током удержания. И параллельно вводам нужно припаять конденсатор 470×25 В.

При использовании терморезистора NTC и микросхемы, уже бывавших в деле, предварительно стоит проверить их работоспособность и точность.

Таким образом, получается простейший прибор , регулирующий температуру. Но при правильно подобранных составляющих он превосходно работает в широком спектре применения.

Прибор для помещения

Такие терморегуляторы с датчиком температуры воздуха своими руками оптимально подходят для поддержания заданных параметров микроклимата в помещениях и ёмкостях. Он полностью способен автоматизировать процесс и управлять любым излучателем тепла начиная с горячей воды и заканчивая тэнами. При этом термовыключатель имеет отличные эксплуатационные данные. А датчик может быть как встроенным, так и выносным.

Здесь в качестве термодатчика выступает терморезистор, обозначенный на схеме R1. В делитель напряжения входят R1, R2, R3 и R6, сигнал с которого поступает на четвёртый контакт микросхемы операционного усилителя. На пятый контакт DA1 подаётся сигнал с делителя R3, R4, R7 и R8.

Сопротивления резисторов необходимо подбирать таким образом, чтобы при минимально низкой температуре замеряемой среды, когда сопротивление терморезистора максимальное, компаратор положительно насыщался.

Напряжение на выходе компаратора составляет 11,5 вольт. В это время транзистор VT1 находится в открытом положении, а реле K1 включает исполнительный или промежуточный механизм, в результате чего начинается нагрев. Температура окружающей среды в результате этого повышается, что понижает сопротивление датчика. На входе 4 микросхемы начинает повышаться напряжение и в результате превосходит напряжение на контакте 5.

Вследствие этого компаратор входит в фазу отрицательного насыщения. На десятом выходе микросхемы напряжение становится приблизительно 0,7 Вольт, что является логическим нулём. В результате транзистор VT1 закрывается, а реле отключается и выключает исполнительный механизм.

На микросхеме LM 311

Такой термоконтроллер своими руками предназначен для работы с тэнами и способен поддерживать заданные параметры температуры в пределах 20-100 градусов. Это наиболее безопасный и надёжный вариант, так как в его работе применяется гальваническая развязка термодатчика и регулирующих цепей, а это полностью исключает возможность поражения электротоком.

Как и большинство подобных схем, в её основу берется мост постоянного тока, в одно плечо которого подключают компаратор, а в другое – термодатчик. Компаратор следит за рассогласованием цепи и реагирует на состояние моста, когда тот переходит точку баланса. Одновременно он же старается уравновесить мост с помощью терморезистора, изменяя его температуру. А термостабилизация может возникнуть лишь при определённом значении.

Резистором R6 задают точку, при которой должен образоваться баланс. И в зависимости от температуры среды терморезистор R8 может в этот баланс входить, что и позволяет регулировать температуру.

На видео вы можете увидеть разбор простой схемы терморегулятора:

Если заданная R6 температура ниже необходимой, то на R8 сопротивление слишком большое, что понижает ток на компараторе. Это вызовет протекание тока и открывание семистора VS1 , который включит нагревательный элемент. Об этом будет сигнализировать светодиод.

По мере того как температура будет повышаться, сопротивление R8 станет снижаться. Мост будет стремиться к точке баланса. На компараторе потенциал инверсного входа плавно снижается, а на прямом – повышается. В какой-то момент ситуация меняется, и процесс происходит в обратную сторону. Таким образом, термоконтроллер своими руками будет включать или выключать исполнительный механизм в зависимости от сопротивления R8.

Если в наличии нет LM311, то её можно заменить отечественной микросхемой КР554СА301. Получается простой терморегулятор своими руками с минимальными затратами, высокой точностью и надёжностью работы.

Необходимые материалы и инструменты

Сама по себе сборка любой схемы электрорегулятора температуры не занимает много времени и сил. Но чтобы сделать термостат, необходимы минимальные знания в электронике, набор деталей согласно схеме и инструмент:

Импульсный паяльник. Можно использовать и обычный, но с тонким жалом.
Припой и флюс.
Печатная плата.
Кислота, чтобы вытравить дорожки.

Достоинства и недостатки

Даже простой терморегулятор своими руками имеет массу достоинств и положительных моментов. Говорить же о заводских многофункциональных устройствах и вовсе не приходится.

Регуляторы температуры позволяют:

Поддерживать комфортную температуру.
Экономить энергоресурсы.
Не привлекать к процессу человека.
Соблюдать технологический процесс, повышая качество.

Из недостатков можно назвать высокую стоимость заводских моделей. Конечно, самодельных приборов это не касается. А вот производственные, которые требуются при работе с жидкими, газообразными, щелочными и другими подобными средами, имеют высокую стоимость. Особенно если прибор должен иметь множество функций и возможностей.

Схема терморегулятора — первый вариант

Схема терморегулятора — второй вариант

Немного поразмыслив пришел к выводу, что возможно сюда присоединить тот же контроллер, что и на паяльной станции, но с небольшой доработкой. В процессе эксплуатации паяльной станции были выявлены незначительные неудобства: необходимость перевода таймеров в 0, и иногда проскакивает помеха которая переводит станцию в режим SLEEP . Учитывая то, что женщинам ни к чему запоминать алгоритм перевода таймера в режим 0 или 1 была повторена схема той же станции, но только канал фен. А небольшие доработки привели к устойчивой и «помехонекапризной» работе терморегулятора в части управления. При прошивке AtMega8 следует обратить внимание на новые фьюзы. На следующем фото показана термопара К-типа, которую удобно монтировать в духовке.

И наконец переходим от экспериментов до готовой конструкции терморегулятора. Внедрил схему в электроплиту и пригласил авторитетную комиссию принимать работу:) Единственное что жена забраковала — маленькие кнопки на управлении конвекцией, общее питание и обдув, но это решаемо со временем, а пока выглядит вот так.

Обсудить статью СХЕМА ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА

В этой статье будем рассматривать устройства поддерживающие определенный тепловой режим, или же сигнализирующие о достижении какого то значения. Для вас мы предоставили инструкцию о том, как сделать терморегулятор своими руками.

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, R1 и R2 являются измерительным элементом самодельного терморегулятора, а R3 и R4 опорным плечом устройства.

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. Нагрузкой данной микросхемы является вентилятор 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. Таким образом поддерживается температура на заданном уровне и производится управление работой вентилятора.

Обзор схем

Напряжение разности с измерительного плеча поступает на спаренный транзистор с большим коэффициентом усиления, в качестве компаратора выступает электромагнитное реле. При достижении на катушке напряжения, достаточного для втягивания сердечника, происходит ее срабатывание и подключение через ее контакты исполнительных устройств. При достижении заданной температуры, сигнал на транзисторах уменьшается, синхронно падает напряжение на катушке реле, и в какой-то момент происходит расцепление контактов.

Особенностью такого типа реле является наличие гистерезиса — это разница в несколько градусов между включением и отключением самодельного терморегулятора, из-за присутствия в схеме электромеханического реле. Вариант сборки, предоставленный ниже, практически лишен гистерезиса.

Принципиальная электронная схема аналогового терморегулятора для инкубатора:

Данная схема была очень популярна для повторения в 2000 годах, но и сейчас она не потеряла актуальность и с возложенной на нее функцией справляется. При наличии доступа к старым деталям, можно собрать терморегулятор своими руками практически за даром.

Сердцем самоделки является интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8. В данном случае он подключен с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительным элементом R5 служит резистор типа ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, это когда при нагревании его сопротивление уменьшается.

Выносной датчик подключается через экранированный провод. Для уменьшения наводок и ложного срабатывания устройства, длина провода не должна превышать 1 метр. Нагрузка управляется через тиристор VS1 и мощность нагревателя целиком зависит от его номинала. В данном случае 150 ватт, электронный ключ — тиристор необходимо установить на небольшой радиатор, для отвода тепла. В таблице ниже представлены номиналы радиоэлементов, для сборки терморегулятора в домашних условиях.

Устройство не имеет гальванической развязки от сети 220 вольт, при настройке будьте внимательны, на элементах регулятора присутствует сетевое напряжение. На видео ниже рассматривается, как собрать терморегулятор на транзисторах:

Самодельный термостат на транзисторах

Теперь расскажем как сделать регулятор температуры для теплого пола. Рабочая схема срисована с серийного образца. Пригодится тем, кто хочет ознакомиться и повторить, или как образец для поиска неисправности.

Центром схемы является микросхема стабилизатора, подключенная необычным способом, LM431 начинает пропускать ток при напряжении выше 2. 5 вольт. Именно такой величины у данной микросхемы внутренний источник опорного напряжения. При меньшем значении она ни чего не пропускает. Эту ее особенность стали использовать во всевозможных схемах терморегуляторов.

Как видим, классическая схема с измерительным плечом осталась R5, R4 и R9 терморезистор. При изменении температуры происходит сдвиг напряжения на входе 1 микросхемы, и в случае если оно достигло порога срабатывания происходит включение и подается напряжение дальше. В данной конструкции нагрузкой TL431 являются светодиод индикации работы HL2 и оптрон U1, оптическая развязка силовой схемы от управляющих цепей.

Как и в предыдущем варианте, устройство не имеет трансформатора, а получает питание на гасящей конденсаторной схеме C1R1 и R2. Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых всплесков, в схему установлен стабилитрон VD2 и конденсатор C3. Для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве установлен светодиод HL1. Силовым управляющим элементом установлен симистор ВТ136 с небольшой обвязкой для управления через оптрон U1.

При данных номиналах диапазон регулирования находится в пределах 30-50°С. При кажущейся сложности конструкция проста в настройке и легка в повторении. Наглядная схема терморегулятора на микросхеме TL431, с внешним питанием 12 вольт для использования в системах домашней автоматики:

Данный терморегулятор способен управлять компьютерным вентилятором, силовым реле, световыми индикаторами, звуковыми сигнализаторами. Для управления температурой паяльника существует интересная схема с использованием той же интегральной микросхемы TL431.

Для измерения температуры нагревательного элемента используют биметаллическую термопару, которую можно позаимствовать с выносного измерителя в мультиметре. Для увеличения напряжения с термопары до уровня срабатывания TL431, установлен дополнительный усилитель LM351. Управление осуществляется через оптрон MOC3021 и симистор T1.

При включении терморегулятора в сеть необходимо соблюдать полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе фазное напряжение появится на корпусе паяльника, через провода термопары. Регулировка диапазона производится резистором R3. Данная схема обеспечит долгую работу паяльника, исключит его перегрев и увеличит качество пайки.

Еще одна идея сборки простого терморегулятора рассмотрена на видео.

Используется во многих технологических процессах, в том числе и для бытовых отопительных систем. Фактором определяющим действие терморегулятора, является наружная температура, значение которой анализируется и при достижении установленного предела, расход сокращается либо увеличивается.

Терморегуляторы бывают различного исполнения и сегодня в продаже достаточно много промышленных версий, работающих по различному принципу и предназначенных для использования в разных областях. Также доступны и простейшие электронные схемы, собрать которые может любой, при наличии соответствующих познаний в электронике.

Описание

Терморегулятор представляет собой устройство, устанавливаемое в системах энергоснабжения и позволяющее оптимизировать затраты энергии на обогрев. Основные элементы терморегулятора:

Температурные датчики – контролируют уровень температуры, формируя электрические импульсы соответствующей величины.
Аналитический блок – обрабатывает электрические сигналы поступающие от датчиков и производит конвертацию значения температуры в величину, характеризующую положение исполнительного органа.
Исполнительный орган – регулирует подачу, на величину указанную аналитическим блоком.

Современный терморегулятор – это микросхема на основе диодов, триодов или стабилитрона, могущих преобразовывать энергию тепла в электрическую. Как в промышленном, так и самодельном варианте, это единый блок, к которому подключается термопара, выносная или располагаемая здесь же. Терморегулятор включается последовательно в электрическую цепь питания исполняющего органа, таким образом, уменьшая или увеличивая значение питающего напряжения.

Принцип работы

Датчик температуры подает электрические импульсы, величина тока которых зависит от уровня температуры. Заложенное соотношение этих величин позволяет устройству очень точно определить температурный порог и принять решение, например, на сколько градусов должна быть открыта заслонка подачи воздуха в твердотопливный котел, либо открыта задвижка подачи горячей воды. Суть работы терморегулятора заключается в преобразовании одной величины в другую и соотнесении результата с уровнем силы тока.

Простые самодельные регуляторы, как правило, имеют механическое управление в виде резистора, передвигая который, пользователь устанавливает необходимый температурный порог срабатывания, то есть, указывая, при какой наружной температуре необходимо будет увеличить подачу. Имеющие более расширенный функционал, промышленные приборы, могут программироваться на более широкие пределы, при помощи контроллера, в зависимости от различных диапазонов температуры. У них отсутствуют механические элементы управления, что способствует долгой работе.

Как сделать своими руками

Сделанные собственноручно регуляторы получили широкое применение в бытовых условиях, тем более, что необходимые электронные детали и схемы всегда можно найти. Подогрев воды в аквариуме, включение вентилирования помещения при повышении температуры и многие другие несложные технологические операции вполне можно переложить на такую автоматику.

Схемы авторегуляторов

В настоящее время, у любителей самодельной электроники, популярностью пользуются две схемы автоматического управления:

На основе регулируемого стабилитрона типа TL431 – принцип работы состоит в фиксации превышения порога напряжения в 2,5 вольт. Когда на управляющем электроде он будет пробит, стабилитрон приходит в открытое положение и через него проходит нагрузочный ток. В том случае, когда напряжение не пробивает порог в 2,5 вольт, схема приходит в закрытое положение и отключает нагрузку. Достоинство схемы в предельной простоте и высокой надежности, так как стабилитрон оснащается только одним входом, для подачи регулируемого напряжения.
Тиристорная микросхема типа К561ЛА7, либо ее современный зарубежный аналог CD4011B – основным элементом является тиристор Т122 или КУ202, выполняющий роль мощного коммутирующего звена. Потребляемый схемой ток в нормальном режиме не превышает 5 мА, при температуре резистора от 60 до 70 градусов. Транзистор приходит в открытое положение при поступлении импульсов, что в свою очередь является сигналом для открытия тиристора. При отсутствии радиатора, последний приобретает пропускную способность до 200 Вт. Для увеличения этого порога, понадобится установка более мощного тиристора, либо оснащение уже имеющегося радиатором, что позволит довести коммутируемую способность до 1 кВт.

Необходимые материалы и инструменты

Сборка самостоятельно не займет много времени, однако обязательно потребуются некоторые знания в области электроники и электротехники, а также опыт работы с паяльником. Для работы необходимо следующее:

Паяльник импульсный или обычный с тонким нагревательным элементом.
Печатная плата.
Припой и флюс.
Кислота для вытравливания дорожек.
Электронные детали согласно выбранной схемы.

Схема терморегулятора

Пошаговое руководство

Электронные элементы необходимо разместить на плате с таким расчетом, чтобы их легко было монтировать, не задевая паяльником соседние, возле деталей активно выделяющих тепло, расстояние делают несколько большим.
Дорожки между элементами протравливаются согласно рисунку, если такого нет, то предварительно выполняется эскиз на бумаге.
Обязательно проверяется работоспособность каждого элемента и только после этого выполняется посадка на плату с последующим припаиванием к дорожкам.
Необходимо проверять полярность диодов, триодов и других деталей в соответствии со схемой.
Для пайки радиодеталей не рекомендуется использовать кислоту, поскольку она может закоротить близкорасположенные соседние дорожки, для изоляции, в пространство между ними добавляется канифоль.
После сборки, выполняется регулировка устройства, путем подбора оптимального резистора для максимально точного порога открывания и закрывания тиристора.

Область применения самодельных терморегуляторов

В быту, применение терморегулятора встречается чаще всего у дачников, эксплуатирующих самодельные инкубаторы и как показывает практика, они не менее эффективны, чем заводские модели. По сути, использовать такое устройство можно везде, где необходимо произвести какие-то действия зависящие от показаний температуры. Аналогично можно оснастить автоматикой систему опрыскивания газона или полива, выдвижения светозащитных конструкций или просто звуковую, либо световую сигнализацию, предупреждающую о чем-либо.

Ремонт своими руками

Собранные собственноручно, эти приборы служат достаточно долго, однако существует несколько стандартных ситуаций, когда может потребоваться ремонт:

Выход из строя регулировочного резистора – случается наиболее часто, поскольку изнашиваются медные дорожки, внутри элемента, по которым скользит электрод, решается заменой детали.
Перегрев тиристора или триода – неправильно была подобрана мощность или прибор находится в плохо вентилируемой зоне помещения. Чтобы в дальнейшем избежать подобного, тиристоры оборудуются радиаторами, либо же следует переместить терморегулятор в зону с нейтральным микроклиматом, что особенно актуально для влажных помещений.
Некорректная регулировка температуры – возможно повреждение терморезистора, коррозия или грязь на измерительных электродах.

Преимущества и недостатки

Несомненно, использование автоматического регулирования, уже само по себе является преимуществом, так как потребитель энергии получает такие возможности:

Экономия энергоресурсов.
Постоянная комфортная температура в помещении.
Не требуется участие человека.

Автоматическое управление нашло особенно большое применение в системах отопления многоквартирных домов. Оборудуемые терморегуляторами вводные задвижки автоматически управляют подачей теплоносителя, благодаря чему жители получают значительно меньшие счета.

Недостатком такого прибора можно считать его стоимость, что впрочем, не относится к тем, что изготовлены своими руками. Дорогостоящими являются только устройства промышленного исполнения, предназначенные для регулирования подачи жидких и газообразных сред, так как исполнительный механизм включает в себя специальный двигатель и другую запорную арматуру.

Хотя сам прибор достаточно нетребователен к условиям эксплуатации, точность реагирования зависит от качества первичного сигнала и особенно это касается автоматики работающей в условиях повышенной влажности или контактирующей с агрессивными средами. Термодатчики в таких случаях, не должны контактировать с теплоносителем напрямую.

Выводы закладываются в гильзу из латуни, и герметично запаиваются эпоксидным клеем. Оставить на поверхности можно торец терморезистора, что будет способствовать большей чувствительности.

В быту и подсобном хозяйстве часто требуется поддерживать температурный режим какого-либо помещения. Ранее для этого требовалась достаточно огромная схема, выполненная на аналоговых элементах, одну такую мы рассмотрим для общего развития. Сегодня все намного проще, если возникает необходимо поддерживать температуру в диапазоне от -55 до +125°C, то с поставленной целью может отлично справиться программируемый термометр и термостат DS1821.

Схема терморегулятора на специализированном температурном датчике. Этот термодатчик DS1821 можно дешево купить в АЛИ Экспресс (для заказа кликните на рисунок чуть выше)

Порог температуры включения и отключения термостата задается значениями TH и TL в памяти датчика, которые требуется запрограммировать в DS1821. В случае превышения температуры выше значения записанного в ячейку TH на выходе датчика появится уровень логической единицы. Для защиты от возможных помех, схема управления нагрузкой реализована так, что первый транзистор запирается в ту полуволну сетевого напряжения, когда оно равно нулю, подавая тем самым напряжение смещения на затвор второго полевого транзистора, который включает оптосимистор, а тот уже открывает смистор VS1 управляющий нагрузкой. В качестве нагрузки может быть любое устройство, например электродвигатель или обогреватель. Надежность запирания первого транзистора нужно настроить путем подбора нужного номинала резистора R5.

Датчик температуры DS1820 способен фиксировать температуру от -55 до 125 градусов и работать в режиме термостата.

Схема терморегулятора на датчике DS1820

Если температуры превысит верхний порог TH, то на выходе DS1820 будет логическая единица, нагрузка отключится сети. Если температура опустится ниже нижнего запрограммированного уровня TL то на выходе температурного датчика появится логический ноль и нагрузка будет включена. Если остались непонятные моменты, самодельная конструкция была позаимствована из №2 за 2006 год.

Сигнал с датчика проходит на прямой вывод компаратора на операционном усилителе CA3130. На инвертирующий вход этого же ОУ, поступает опорное напряжение с делителя. Переменным сопротивлением R4 задают требуемый температурный режим.

Схема терморегулятора на датчике LM35

Если на прямом входе потенциал ниже установленного на выводе 2, то на выходе компаратора будем иметь уровень, около 0,65 вольта, а если наоборот, то на выходе компаратора получим высокий уровень около 2,2 вольта. Сигнал с выхода ОУ через транзисторы управляет работой электромагнитного реле. При высоком уровне оно включается, а при низком выключается, коммутируя своими контактами нагрузку.

TL431 — это программируемый стабилитрон. Используется в роли источника опорного напряжения и источника питания для схем с малым потреблением. Требуемый уровень напряжения, на управляющем выводе микросборки TL431, задается с помощью делителя на резисторах Rl, R2 и терморезисторе с отрицательным ТКС R3.

Если на управляющем выводе TL431 напряжение выше 2,5В, микросхема пропускает ток и включает электромагнитное реле. Реле коммутирует управляющий вывод симистора и подключает нагрузку. С увеличением температуры, сопротивление термистора и потенциал на управляющем контакте TL431 снижается ниже 2,5В, реле отпускает свои фронтовые контакты и отключает обогреватель.

С помощью сопротивления R1 регулируем уровень нужной температуры, для включения обогревателя. Данная схема способна управлять нагревательным элементом до 1500 Вт. Реле подойдет РЭС55А с рабочим напряжением 10…12 В или его аналог.

Конструкция аналогового терморегулятора используется для поддержания заданной температуры внутри инкубатора, или в ящике на балконе для хранения овощей зимой. Питание организовано от автомобильного аккумулятора на 12 вольт.

Конструкция состоит из реле в случае падения температуры и отключает при повышении заложенного порога.

Температура, срабатывания реле термостата задается уровнем напряжения на контактах 5 и 6 микросхемы К561ЛЕ5, а температура отключения реле — потенциалом на выводах 1 и 21. Разницу температур контролируется падением напряжения на резисторе R3. В роли температурного датчика R4 используется терморезистор с отрицательным ТКС, т.е .

Конструкция небольшая и состоит всего из двух блоков- измерительного на базе компаратора на ОУ 554СА3 и коммутатора нагрузки до 1000 Вт построенного на регуляторе мощности КР1182ПМ1.

На третий прямой вход ОУ поступает постоянное напряжение с делителя напряжения состоящего из сопротивлений R3 и R4. На четвертый инверсный вход подается напряжение с другого делителя на сопротивлении R1 и терморезистор ММТ-4 R2.

Датчиком температуры является терморезистор находящейся в стеклянной колбе с песком, которую располагают в аквариуме. Главным узлом конструкции является м/с К554САЗ — компаратор напряжения.

От делителя напряжений в состав которого входит и терморезистор, управляющее напряжение идет на прямой вход компаратора. Другой вход компаратора используется для регулировки требуемой температуры. Из сопротивлений R3, R4, R5 выполнен делитель напряжения, который образуют чувствительный к изменениям температуры мост. При изменяется температуры воды в аквариуме, сопротивление терморезистора тоже меняется. Это создает дисбаланс напряжений на входах компаратора.

В зависимости от разности напряжений на входах будет изменяться выходное состояние компаратора. Нагреватель сделан так, что при снижении температуры воды терморегулятор аквариума автоматически запускался, а при повышении, наоборот выключался. Компаратор имеет два выхода, коллекторный и эмиттерный. Для управления полевым транзистором требуется положительное напряжение, поэтому, именно коллекторный выход компаратора подключен к плюсовой линии схемы. Управляющий сигнал получается с эмиттерного вывода. Сопротивления R6 и R7 являются выходной нагрузки компаратора.

Для включения и выключения нагревательного элемента в терморегуляторе использован полевой транзистор IRF840. Для разряда затвора транзистора присутствует диод VD1.

В схеме терморегулятора использован бестрансформаторный блок питания. Лишнее переменное напряжение уменьшается за счет реактивного сопротивления емкости С4.

Основа первой конструкции терморегулятора — микроконтроллер PIC16F84A с датчик температуры DS1621 обладающим интерфейс l2C. В момент включения питания, микроконтроллер сначала инициализирует внутренние регистры температурного датчика, а затем проводит его настройку. Терморегулятор на микроконтроллере во втором случае выполнен уже на PIC16F628 с датчиком DS1820 и управляет подключенной нагрузкой с помощью контактов реле.

Датчик температуры своими руками

Зависимость падения напряжения на p-n переходе полупроводников от температуры, как нельзя лучше подходит для создания нашего самодельного датчика.

схема и пошаговая инструкция по изготовлению самодельного устройства

Многие из полезных вещей, которые помогут увеличить комфорт в нашей жизни, можно без особого труда собрать своими руками. Это же касается и термостата (его еще называют терморегулятором).

Данный прибор позволяет включать или выключать нужное оборудование по охлаждению или нагреванию, осуществляя регулировку, когда происходит определенные изменения температуры там, где он установлен.

К примеру, он может в случае сильных холодов самостоятельно включить расположенный в подвале обогреватель. Поэтому стоит рассмотреть, как можно самостоятельно сделать подобное устройство.

Как работает

Схема работы терморегулятора на примере теплого пола. (Для увеличения нажмите)

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.

Процесс изготовления

Важно помнить, что в цепи сила тока не должна быть больше 5 мА, именно поэтому, чтобы подключить термореле, используется транзистор большой мощнос

Итак, рассмотрим процесс самостоятельного изготовления простого терморегулятора на 12 В, имеющего датчик температуры воздуха.

Все должно происходить следующим образом:

Сначала необходимо подготовить корпус. Лучше всего в этом качестве использовать старый электрический счетчик, такой, как «Гранит-1»;
На базе этого же счетчика более оптимально собирать и схему. Для этого, к входу компаратора (он обычно помечен «+») нужно подключить потенциометр, который дает возможность задавать температуру. К знаку «-», обозначающему инверсный вход, нужно присоединить термодатчик LM335. В этом случае, когда напряжение на «плюсе» будет больше, чем на «минусе», на выход компаратора будет отправлено значение 1 (то есть высокое). После этого регулятор отправит питание на реле, которое в свою очередь включит уже, например, котел отопления. Когда напряжение, поступающее на «минус» будет больше, чем на «плюсе», на выходе компаратора снова будет 0, после чего отключится и реле;
Для обеспечения перепада температур, иными словами для работы терморегулятора, допустим при 22 включение, а при 25 отключение, нужно, используя терморезистор, создать между «плюсом» компаратора и его выходом, обратную связь;
Чтобы обеспечить питание, рекомендуется делать трансформатор из катушки. Её можно взять, к примеру, из старого электросчетчика (он должен быть индуктивного типа). Дело в том, что на катушке можно сделать вторичную обмотку. Для получения желанного напряжения в 12 В, будет достаточно намотать 540 витков. При этом, чтобы они уместились, диаметр провода должен составлять не более 0.4 мм.

[advice]Совет мастера: чтобы включить нагреватель, лучше всего применять клеммник счетчика.[/advice]

Мощность нагревателя и установка терморегулятора

В зависимости от уровня выдерживаемой мощности контактами используемого реле, будет зависеть и мощность самого нагревателя.

В случаях, когда значение составляет приблизительно 30 А (это тот уровень, на который рассчитаны автомобильные реле), возможно применение обогревателя мощностью 6.6 кВт (исходя из расчета 30х220).

Но прежде, желательно убедится в том, что вся проводка, а также автомат смогут выдержать нужную нагрузку.

[warning]Стоит отметить: любители самоделок могут смастерить электронный терморегулятор своими руками на основе электромагнитного реле с мощными контактами, выдерживающими ток до 30 ампер. Такое самодельное устройство может использоваться для различных бытовых нужд.[/warning]

Установку терморегулятора необходимо осуществлять практически в самой нижней части стены комнаты, так как именно там скапливается холодный воздух. Также важным моментом является отсутствие тепловых помех, которые могут воздействовать на прибор и тем самым сбивать его с толку.

К примеру, он не будет функционировать должным образом, если будет установлен на сквозняке или рядом с каким-то электроприбором, интенсивно излучающим тепло.

Настройка

Для измерения температуры лучше использовать терморезистор, у которого при изменении температуры меняется электрическое сопротивление

Нужно отметить, что указанный в нашей статье вариант терморегулятора, созданного из датчика LM335, нет необходимости настраивать.

Достаточно лишь знать точное напряжение, которое будет подаваться на «плюс» компаратора. Узнать его можно с помощью вольтметра.

Нужные в конкретных случаях значения можно высчитать используя для этого формулу, такую как: V = (273 + T) x 0. 01. В этом случае Т будет обозначать нужную температуру, указываемую в Цельсии. Поэтому для температуры в 20 градусов, значение будет равняться 2,93 В.

Во всех остальных случаях напряжение будет необходимо проверять уже непосредственно опытным путем. Чтобы это сделать, используется цифровой термометр такой, как ТМ-902С. Чтобы обеспечить максимальную точность настройки, датчики обоих устройств (имеется ввиду термометра и терморегулятора) желательно закрепить друг к другу, после чего можно проводить замеры.

Смотрите видео, в котором популярно разъясняется, как сделать терморегулятор своими руками:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Схема терморегулятора для инкубатора своими руками

Приведенная ниже схема является развитием темы симисторного регулятора мощности. В данном случае добавляются термочувствительный и нагревательный элементы благодаря которым и поддерживается требуемая температура. Включая-отключая нагрузку, которой служит электронагреватель, терморегулятор регулирует температуру микросреды инкубатора, аквариума или другого замкнутого пространства.

Схема терморегулятора

R1 – 10 кОм;
R2 – 22 кОм;
R3 – 100 кОм;
R4 – 6,8 кОм;
R5 – 1 кОм;
R6 – 6,8 кОм;
R7 – 470 Ом;
R8 – 51 Ом;
R9 – 5,1 кОм;
R10 – 27 кОм 2Вт;
С1 – 0,33 мкФ;
DA1 – КР140УД6;
VT1 – КТ117;
VD1 – КС212Ж;
VD2 – КД105;
VS1 – КУ208Г.

Принцип работы терморегулятора

Итак, рассмотрим как работает схема терморегулятора для инкубатора своими руками: основой данного устройства является операционный усилитель DA1, работающий в режиме компаратора напряжений. На один вход подается изменяющееся напряжение с терморезистора R2, а на второй, задаваемое переменным резистором R5 и подстроечным R4. Для точной и грубой регулировки. В зависимости от области применения, подстроечный резистор можно и исключить.
При равенстве входных напряжений транзистор VT1, управляемый выходом компаратор – закрыт, на управляющем электроде VS1 ноль, а значит закрыт и симистор. При изменении температуры меняется сопротивление R2, а на разницу напряжений на входах компаратор отреагирует подачей открывающего сигнала на VT1. Появившееся на R8 напряжение откроет тиристор, пустив через нагрузку ток. Когда напряжения на входах операционного усилителя выравняются, он отключит нагрузку.
Питание управляющего каскада осуществляется через выпрямительный диод VD2 и гасящее сопротивление R10. При его сверхмалом потреблении тока – это вполне допустимо, как и использование для стабилизации питающего напряжения всего одного стабилитрона VD1. К тому же, управляющие цепи запитываются через нагрузку, на которой тоже происходит падение напряжения, особенно в нагретом состоянии.

Замены деталей

Обратите внимание на мощность резистора R10 — 2Вт, так же этот резистор должен выдерживать мгновенное напряжение 400В, если такой резистор не удается найти, его можно заменить несколькими последовательно включенными резисторами на меньшую мощность и напряжение.
В качестве стабилитрона VD1 можно установить BZX30C12 или любой другой стабилитрон на 12В близкий по параметрам.
Вместо VD2 можно поставить диод с обратным напряжением не менее 400В и током не менее 0,3А: например из серии 1N4004 — 1N4007
На место DA1 можно установить практически любой операционный усилитель, главное чтобы он работал в диапазоне питающих напряжений 10..15В.

А вот однопереходный транзистор КТ117 (VT1) не такой общераспространенный компонент электронных схем (зарубежные однопереходные транзисторы: 2N6027, 2N6028), зато его можно заменить схемой из двух биполярных транзисторов разной структуры и одного резистора 47 кОм. В схеме используются распространенные КТ315 и КТ361, но вполне могут использоваться и другие маломощные комплиментарные биполярные транзисторы.

Области применения терморегулятора

В основном, данное устройство применялось для термостабилизации птичьих инкубаторов. Где в роли тэнов выступали маломощные электрические лампочки по 60 Вт, соединенные параллельно по 4, 6 и 8 штук, в зависимости от размеров инкубатора и количества инкубируемых яиц.

Как монтировать обогреватель для инкубатора

лампы должны быть равномерно расположены над поверхностью яиц, на расстоянии 25-30 см от их поверхности;
терморезистор должен находиться как можно ближе к поверхности яиц, но не касаться их;
использовать вместо лампочек можно и другие нагреватели, но с малой теплоемкостью, к примеру, вольфрамовую проволоку, натянутую на керамическую рамку в форме тетраэдра.

Обогреватель для аквариума

Реже, такой терморегулятор применялся для поддержания заданной температуры в аквариумах с тропическими рыбками. Такая необходимость возникала из-за того, что большинство, выпускаемых для этих целей термообогревателей, имеет механический терморегулятор объединенный с тэном в одном корпусе. А следовательно, они поддерживают в заданных пределах свою, а не окружающую температуру. Это хорошо работает только в помещениях со стабильной, в пределах одного-двух градусов, своей температурой воздуха.

Особенности монтажа

из-за инертности воды, датчик и обогреватель должны быть разнесены, но в пределах прямой видимости (без перекрытия растениями и элементами декора) друг от друга;
из-за электропроводимости воды, датчик должен быть изолирован, либо средствами с хорошей теплопроводностью, либо тонким слоем обычного герметика;
допускается использование как обычных аквариумных обогревателей, так и регулируемых, с выставленной на максимум температурой.

Можно найти и другие сферы применения данному, несложному в изготовлении устройству. К примеру для рассадных парничков, сушильных шкафов, различных термованночек. На что вашей фантазии хватит. Только, если нагрузка допускает возможность короткого замыкания, необходимо добавить плавкий предохранитель на 1 А.

P.S.
Как говорилось выше данный простой терморегулятор применялся в инкубаторах раньше, сейчас на его смену пришли терморегуляторы с микроконтроллерным управлением, способные в автоматическом режиме понижать температуру в течении цикла инкубации. Да и сами инкубаторы обзавелись функцией регулирования влажности и переворачивания яиц.

СХЕМА ТЕРМОСТАТА

Предлагаемый проверенный и неплохо себя зарекомендовавший термостат работает в диапазоне 0 — 100°С. Он осуществляет электронный контроль температуры, коммутируя нагрузку через реле. Схема собрана с использованием доступных микросхем LM35 (датчик температуры), LM358 и TL431.

Схема электрическая термостата

Детали для устройства

IC1: LM35DZ температурный датчик
IC2: TL431 прецизионный источник опорного напряжения
IC3: двойной однополярный ОУ LM358.
LED1: 5 мм светодиод
В1: PNP транзистор A1015
Д1 — Д4: 1n4148 и 1N400x кремниевые диоды
ZD1: стабилитрон на 13 В, 400 мВт
Подстроечный резистор 2.2 к
Р1 — 10к
R2 — 4,7 М
Р3 — 1.2 К
Р4 — 1к
Р5 — 1к
Р6 — 33 Ом
С1 — 0.1 мкф керамический
С2 — 470 мкФ электролитический
Реле на 12 В постоянного тока однополюсное двухпозиционное 400 Ω или выше

Устройство выполняет простой, но очень точный тепловой контроль тока, которая может использоваться там, где необходим автоматический контроль температуры. Схема переключает реле в зависимости от температуры, определяемой однокристальным датчиком LM35DZ. Когда LM35DZ обнаруживает температуру выше, чем заданный уровень (установленный регулятором), реле срабатывает. Когда температура падает ниже заданной температуры — реле обесточивается. Таким образом и удерживается нужное значение инкубатора, термостата, системы подогрева дома и так далее. Схема может питаться от любого источника переменного или постоянного тока 12 В, или от автономного аккумулятора. Существует несколько версий датчика температуры LM35:

LM35CZ и LM35CAZ (в to-92 корпусе) − 40 — +110C
LM35DZ (в to-92 корпус) 0 — 100с.
LM35H и LM35AH (в-46 корпус) − 55 — +150C

Принцип работы

Как работает терморегулятор. Основой схемы является температурный датчик, который представляет собой преобразователь градусы — вольты. Выходное напряжение (на выводе 2) линейно изменяется вместе с температурой от 0 В (при нуле) до 1000 мВ (при 100 градусах). Это значительно упрощает расчет цепи, так как нам нужно только обеспечить прецизионный источник опорного напряжения (TL431) и точный компаратор (А1 LM358) с целью построения полной тепловой управляемости коммутатором. Регулятор и резистор задают опорное напряжение (vref) 0 — 1.62 В. Компаратор (А1) сравнивает опорное напряжение vref от (установленного регулятором) с выходным напряжением LM35DZ и решает, следует ли включить или выключить питание реле. Цель резистора R2 создать гистерезис, который помогает предотвратить дребезг реле. Гистерезис обратно пропорционален значению R2.

Настройка

Никаких специальных приборов требуется. Например, чтобы установить 70С срабатывания подключите цифровой вольтметр или мультиметр через тестовые точки «ТР1» и «масса». Отрегулируйте vr1, пока не получите точное значение 0,7 В на вольтметре. Другой вариант схемы, с использованием микроконтроллера, смотрите здесь.

ОСНОВЫ РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ — Электроника длины волны

Источник тока контроллера температуры: Одной из ключевых частей контроллера температуры является регулируемый двунаправленный источник тока. Его также можно назвать выходным каскадом. Эта секция отвечает за секцию системы управления, управляя током на исполнительный механизм температуры (термоэлектрический или резистивный нагреватель). Направление тока имеет решающее значение для термоэлектриков. На блок-схеме термоэлектрический элемент подключен между двумя выводами на контроллере. Для резистивного нагревателя может потребоваться специальная проводка, чтобы ограничить ток через резистивный нагреватель только в одном направлении.

Система управления : Пользовательские входы включают в себя предельную уставку (в терминах максимального тока, разрешенного для термоэлектрического или резистивного нагревателя) и рабочую уставку. Кроме того, если требуется удаленная уставка, обычно доступен вход удаленной уставки.

Уставка : это аналоговое напряжение в системе.Его можно создать комбинацией регулировки бортового триммера и входа удаленной уставки. В некоторых случаях эти входы суммируются. Некоторые действуют самостоятельно.
Прецизионный источник тока смещения датчика: Этот источник тока управляет датчиком температуры на известном уровне, делая фактическое напряжение датчика стабильным и точным. Напряжение на датчике определяется законом Ома: V = I * R, где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление датчика. Напряжение ограничено максимумом и минимумом (указанным в паспорте регулятора температуры).Следует использовать минимально возможный ток, чтобы свести к минимуму эффекты самонагрева. Термистор нагревается при более высоких уровнях тока и ложно сообщает о более высокой температуре.
Генерация ошибки : Чтобы узнать, как работает система, фактическая температура сравнивается с заданной температурой. Эти два напряжения вычитаются, и результат называется «Ошибка». Выход регулируемого источника тока будет изменяться, чтобы сигнал обратной связи по температуре оставался неизменным.
Система ПИД-регулирования : Преобразует сигнал ошибки в сигнал управления для регулируемого источника тока. Более подробное обсуждение ПИД-регулирования можно найти в Техническом примечании TN-TC01
Limit Circuit: Один из способов повредить термоэлектрик — пропустить через него слишком большой ток. В каждом техническом описании привода указывается максимальный рабочий ток. Превышение этого тока приведет к повреждению устройства. Чтобы этого избежать, в терморегулятор включен ограничительный контур.Пользователь определяет максимальную настройку, и выходной ток не должен превышать этот уровень. Большинство цепей ограничения ограничивают ток на максимальном уровне и продолжают работать.
Функции безопасности : Термоэлектрики и резистивные нагреватели чувствительны к избыточной мощности, но они устойчивы к быстрым изменениям тока или напряжения. Функции безопасности могут включать индикатор состояния «теплового разгона». Температурные пределы — как высокие, так и низкие — также могут быть доступны для включения индикаторов или отключения выходного тока.

Питание : питание должно подаваться на управляющую электронику и источник тока. Это может быть источник питания постоянного тока (некоторые драйверы используют входы с одним источником питания, другие используют два источника питания) или входной разъем переменного тока и кабель. В некоторых случаях, когда требуется более высокое напряжение для термоэлектрического или резистивного нагревателя, могут быть доступны отдельные входы источника питания постоянного тока для питания управляющей электроники от источника низкого напряжения +5 В и термоэлектрического элемента от источника более высокого напряжения.

В чем разница между инструментом, модулем и компонентом?

Обычно цена, набор функций и размер. Прибор обычно имеет переднюю панель с ручками и кнопками для регулировки, а также какой-либо дисплей для отслеживания датчика. Все они могут быть автоматизированы с помощью компьютерного управления через USB, RS-232, RS-485 или GPIB. Инструмент обычно питается от источника переменного тока, а не постоянного тока. По нашему определению, модуль не включает в себя дисплей или блок питания и имеет минимально необходимые настройки.Для контроля состояния вольтметр измеряет напряжение, а в таблице данных модуля предусмотрена передаточная функция для преобразования напряжения в фактическое сопротивление датчика. В паспорте датчика сопротивление датчика преобразуется в температуру. Некоторые устройства выделяют память для калибровки отклика датчика. Компонент дополнительно урезан, без движущихся частей. Внешние резисторы или конденсаторы задают рабочие параметры. Функции безопасности являются общими для всех трех форм. Обычно модули можно установить на столе или интегрировать в систему с помощью кабелей.Компоненты монтируются непосредственно на печатную плату (PCB) с помощью выводов для сквозного монтажа или поверхностного монтажа (SMT). Два ряда контактов называются DIP-упаковкой (двойной ряд), а один ряд выводов называется упаковкой SIP (одинарный ряд).

Различные стандартные контроллеры доступны как в приборной, так и в OEM-упаковке. Некоторые производители стирают границы, например, предлагая USB-управление компонентами в качестве мини-инструментов.

Упаковка компонентов и модулей включает надлежащий теплоотвод элементов схемы (или инструкции о том, как устройство должно быть теплоотводом) и обычно включает соответствующие кабели для термоэлектрического элемента, датчика и источника питания. Инструменты включают шнур питания, и доступ пользователя внутрь корпуса не требуется.

Типовая терминология:

Термоэлектрический: Это устройство, состоящее из двух керамических пластин, которые скрепляют металлические соединения двух разнородных металлов. Если ток течет через соединение разнородных металлов, тепло генерируется с одной стороны, а поглощается с другой. Пропуская ток через термоэлектрик, тепло передается от одной керамической пластины к другой.Направление тока определяет, какая пластина станет «горячей», а какая — «холодной» относительно друг друга. Изменение направления тока немедленно меняет эффект. Контроллер температуры работает, оптимально регулируя величину и направление тока через переход, чтобы поддерживать фиксированную температуру устройства, подключенного к «холодной» стороне. Термоэлектрики можно накладывать друг на друга, чтобы создать более широкий температурный перепад. Их называют многоступенчатыми или каскадными термоэлектриками. Термоэлектрик также может преобразовывать перепад температур в электричество.Это называется эффектом Зеебека. Термоэлектрик также известен как термоэлектрический охладитель, устройство Пельтье или твердотельный тепловой насос.

Q MAX: Спецификация термоэлектрика. Это максимальная мощность, которую он может поглотить холодной пластиной.

Delta T MAX: Спецификация термоэлектрика. Это максимальный перепад температур, который может создать термоэлектрик между своими пластинами. Он указан в IMAX и VMAX и для определенной температуры «горячей» пластины.

I MAX и V MAX: Максимальные характеристики тока и напряжения термоэлектрика соответственно. Не превышайте эти условия эксплуатации.

Резистивный нагреватель: Обычно эти нагреватели гибкие, с резистивным элементом, зажатым между двумя изоляторами. Материалы резистивного элемента и изоляторов сильно различаются в зависимости от области применения. Некоторым требуется питание переменного тока, а не постоянного тока, который вырабатывает типичный регулятор температуры. В резистивном нагревателе при протекании тока в любом направлении выделяется тепло; следовательно, активная функция охлаждения отсутствует.Охлаждение достигается за счет снижения тока до нуля и отвода тепла в окружающую среду. Стабильность обычно не так хороша, как та, которая достигается с помощью термоэлектрика, если только рабочая температура не превышает температуру окружающей среды.

Температура окружающей среды: Обычно это температура воздуха / условий окружающей среды вокруг нагрузки.

Отключить: Когда выходной ток отключен, все механизмы безопасности обычно устанавливаются на начальное состояние включения, и на термоэлектрический элемент подается только остаточный ток утечки.

DVM: Цифровой вольтметр , измеритель напряжения.

Амперметр: Измеритель, контролирующий ток.

ESD: Электростатический разряд. «Стук», который возникает при переходе по ковру и прикосновении к металлической ручке двери, является наиболее распространенным примером электростатического разряда. Лазерные диоды чувствительны к электростатическому разряду. «Взрыва», которого не чувствует человек, все же достаточно, чтобы повредить лазерный диод. При обращении с лазерным диодом или другим чувствительным к электростатическому разряду электронным оборудованием следует соблюдать соответствующие меры предосторожности.

Внутреннее рассеяние мощности: При использовании линейного источника тока часть мощности, подаваемой источником питания, идет на термоэлектрический или резистивный нагреватель, а часть используется в контроллере температуры. Максимальное внутреннее рассеивание мощности контроллера — это предел, при превышении которого возможно тепловое повреждение внутренних электронных компонентов. Проектирование системы контроля температуры включает выбор напряжения питания. Если для управления термоэлектриком с напряжением 6 В выбрано питание 28 В, на выходном каскаде контроллера температуры (или источнике тока) будет падать 22 В.Если драйвер работает на 1 А, внутренне рассеиваемая мощность будет V * I или 22 * 1 = 22 Вт. Если внутренняя мощность рассеивания составляет 9 Вт, компоненты источника тока будут перегреваться и необратимо повреждены. Wavelength предоставляет онлайн-калькуляторы безопасной рабочей зоны для всех компонентов и модулей, чтобы упростить выбор конструкции.

Напряжение соответствия: Источник тока имеет соответствующее падение напряжения на нем. Соответствующее напряжение — это напряжение источника питания за вычетом этого внутреннего падения напряжения.Это максимальное напряжение, которое может подаваться на термоэлектрический или резистивный нагреватель. Обычно указывается при полном токе.

Предел тока: В технических характеристиках термоэлектрического или резистивного нагревателя максимальный ток указывается при температуре окружающей среды. Выше этого тока устройство может выйти из строя. При более высоких температурах это максимальное значение будет уменьшаться. Current Limit — это максимальный ток, который подает источник тока. Предел тока можно установить ниже максимального термоэлектрического тока и использовать в качестве инструмента для минимизации внутреннего рассеивания мощности контроллера температуры.При более высоком пределе тока термоэлектрик будет быстрее передавать больше тепла, поэтому время достижения температуры может быть уменьшено (если система управления оптимизирована, чтобы избежать перерегулирования и звона).

Нагрузка: Для регулятора температуры нагрузка состоит из регулятора температуры (термоэлектрического или резистивного нагревателя) и датчика температуры.

ACTUAL TEMP MON: Это аналоговое напряжение, пропорциональное сопротивлению датчика температуры. Функции перехода к сопротивлению представлены в отдельных таблицах данных контроллера.Для преобразования сопротивления в температуру используются передаточные функции из таблицы данных датчика. Его также можно назвать монитором ACT T или монитором температуры.

VSET: Это общий термин, используемый для обозначения входного сигнала удаленной уставки. V указывает на сигнал напряжения, в то время как SET указывает его цель: заданное значение системы управления. Его также можно назвать MOD, MOD IN или ANALOG IN.

Каковы типичные характеристики и как их интерпретировать для моего приложения?

В настоящее время каждый производитель проводит собственное тестирование, и стандарта для измерения не существует.После того, как вы определите решение для своего приложения, критически важно протестировать продукт в своем приложении, чтобы проверить работу. Вот некоторые из определений, которые использует длина волны, и то, как интерпретировать спецификации в вашем дизайне.

Входное сопротивление: Указывается для аналоговых входов напряжения, таких как VSET или MOD IN. Он используется для расчета силы тока, который должен выдавать внешний генератор сигналов. Например, если VSET управляется цифро-аналоговым преобразователем с максимальным напряжением 5 В и входным сопротивлением 20 кОм, цифро-аналоговый преобразователь должен выдавать не менее 5 В / 20000 Ом или 0.25 мА.

Стабильность: Для регулятора температуры, насколько стабильной может быть система, обычно является критическим параметром. Испытания на длину волны с использованием термисторов, поскольку они обеспечивают максимальное изменение сопротивления на градус C. Испытательная нагрузка также хорошо спроектирована, с датчиком, расположенным рядом с управляемым устройством, и термоэлектрическим датчиком, теплоотводом надлежащего размера и компонентами, соединенными с помощью высококачественной термопасты. минимизировать тепловое сопротивление между ними. Стабильность указывается в градусах Кельвина или Цельсия.Типичная стабильность может достигать 0,001 ° C. Более подробное техническое примечание TN-TC02 с описанием тестирования доступно в Интернете.

Диапазон рабочих температур: Электроника предназначена для правильной работы в указанном диапазоне температур. За пределами минимальной и максимальной температуры может произойти повреждение или измениться поведение. Рабочий диапазон, который определяет длина волны, связан со спецификацией максимального внутреннего рассеивания мощности. Выше определенной температуры окружающей среды (обычно 35 ° C или 50 ° C) максимальное внутреннее рассеивание мощности снижается до нуля при максимальной рабочей температуре.

Диапазон рабочего напряжения: В некоторых регуляторах температуры можно использовать два напряжения питания — одно для питания управляющей электроники (VDD), а второе для обеспечения более высокого напряжения согласования с термоэлектрическим или резистивным нагревателем (VS). Обычно управляющая электроника работает при более низких напряжениях: от 3,3 до 5,5 В. Превышение этого напряжения может повредить элементы в секциях управления или питания. Источник тока (или выходной каскад) разработан для более высоких напряжений (например, 30 В для контроллеров температуры семейства PTC). Эту спецификацию необходимо рассматривать вместе с током возбуждения и мощностью, подаваемой на нагрузку, чтобы гарантировать, что конструкция не превышает спецификацию максимального внутреннего рассеивания мощности. Например, PTC5K-CH рассчитан на работу до 5 А и может принимать входное напряжение 30 В. Максимальная внутренняя рассеиваемая мощность составляет 60 Вт. Если 28 В используется для питания термоэлектрика, который падает на 4 В, 24 В будет падать на PTC5K-CH. При 24 В максимальный ток в пределах безопасного рабочего диапазона составляет менее 60/24 или 2.5 ампер. Использование большего значения тока приведет к перегреву компонентов выходного каскада и необратимому повреждению контроллера. Максимальные характеристики тока и напряжения связаны, а не достижимы независимо.

Монитор в сравнении с фактической точностью: Сигнал ACT T MON представляет собой аналоговое напряжение, пропорциональное сопротивлению датчика. Точность фактического сопротивления по отношению к измеренным значениям указывается в отдельных таблицах данных драйвера. Длина волны использует откалиброванное оборудование, отслеживаемое NIST, чтобы гарантировать эту точность.

Отдельное заземление монитора и питания: Одно заземление высокой мощности предназначено для подключения к источнику питания на любом контроллере температуры. Несколько слаботочных заземлений расположены среди сигналов монитора, чтобы минимизировать смещения и погрешности. Несмотря на то, что заземления с высоким и низким током связаны внутри, для достижения наилучших результатов используйте заземление с низким током с любым монитором.

Линейные или импульсные блоки питания для компонентов и модулей: Линейные блоки питания относительно неэффективны и имеют большие размеры по сравнению с импульсными блоками питания.Однако они малошумные. Если шум критичен для вашей системы, вы можете попробовать импульсный источник питания, чтобы увидеть, влияет ли частота переключения на производительность в любом месте системы.

Thermal Runaway: Если термоэлектрик отводит тепло от устройства (охлаждает его до температуры ниже окружающей), это тепло должно отводиться из системы. Дополнительное тепло от неэффективности термоэлектрика также должно рассеиваться. Если конструкция радиатора соответствует требованиям, отводится достаточно тепла, чтобы устройство могло работать при температуре ниже окружающей среды.Однако, если конструкция является предельной, тепло остается в нагрузке, а температура датчика повышается вместо того, чтобы оставаться на желаемой температуре. Система управления реагирует, пропуская больше охлаждающего тока через термоэлектрик. Это приводит к увеличению количества тепла, выделяемого нагрузкой, и продолжающемуся повышению температуры датчика. Это называется «тепловым разгоном». Температура системы не контролируется, но определяется недостаточным отводом тепла в окружающую среду.

Wavelength разрабатывает регуляторы температуры и производит их на предприятии в Бозмане, штат Монтана, США.Чтобы просмотреть список текущих вариантов регуляторов температуры, щелкните здесь.

Полезных сайтов:

Что такое термоэлектрик?

Что такое термистор?

Внешние ссылки предназначены для справочных целей. Wavelength Electronics не несет ответственности за содержание внешних сайтов.

Встроенный ПИД-регулятор температуры, Часть 1: Схема

Ключевыми компонентами этого ПИД-регулятора (пропорционально-интегрально-производная) являются микроконтроллер EFM8, ЦАП и преобразователь термопары в цифровой MAX31855.

Вспомогательная информация

Легендарные P-I-D

ПИД-регуляторы, возможно, приобрели несколько мифический статус. Когда необходимо управлять физической переменной — температурой, угловой скоростью, положением, расходом и т. Д. — задействуется сила ПИД, и с ПИД приходит уверенная надежда на скорый успех. Популярность и известность PID не обязательно незаслуженная; ПИД-регулирование элегантно, гибко и надежно, и оно доказало свою эффективность в бесчисленных практических приложениях.Однако возможно, что наши знания PID намного превосходят наш опыт PID, особенно с учетом того, что реализации PID часто скрыты внутри так называемых программируемых логических контроллеров (PLC), с различными низкоуровневыми деталями, абстрагированными от Пользователь. Производители ПЛК делают действительно хорошие ПИД-регуляторы, которые намного превосходят все, что я мог разработать; в этом я не сомневаюсь. Но мне нравится конструировать вещи самостоятельно, с нуля — это веселее и помогает мне действительно понять важные концепции и методы.

Следовательно, в этой серии статей мы исследуем практическое ПИД-регулирование низкого уровня с помощью простой схемы, которая может измерять температуру резистивного нагревательного элемента. Мы не будем вдаваться в подробности теории ПИД, которые подробно описаны в «Введение в системы управления», и мы не будем включать все возможные функции и уточнения в наш алгоритм. Вместо этого мы попытаемся осветить основополагающие принципы ПИД-регулирования, применив их к простой схеме контроля температуры.

Почему PID?

ПИД-регулятор представляет собой частную реализацию отрицательной обратной связи:

Чтобы понять длительный успех ПИД-регулирования, вам сначала нужно понять выдающуюся способность отрицательной обратной связи легко выполнять сложные задачи управления. Здесь я процитирую Отрицательные отзывы, Часть 1: Общая структура и основные концепции: часто в жизни,

у нас есть некоторая выходная переменная, которой необходимо управлять, но взаимосвязь между управляющим входом и фактическим поведением выхода настолько сложна или непредсказуема, что было бы трудно, если не невозможно, точно регулировать выход просто с помощью применение указанного ввода.

Решение: отрицательный отзыв.

Простым вычитанием фактического выходного значения. . . от опорного сигнала, и используя результат [т.е. «ошибка» термин] в качестве входного сигнала усилителя с разомкнутым контуром, мы можем точно контролировать нагрузку, даже когда отношения ввода-вывод к противоречивы или сложные.

В случае системы ПИД-регулирования (пропорционально-интегрально-производная) «усилитель разомкнутого контура» фактически является алгоритмом, который работает с самой последней ошибкой, а также с предыдущими ошибками и ожидаемыми ошибками. В этом заключается элегантность ПИД-регулирования: пропорциональный член регулирует выход в ответ на текущее состояние системы , интегральный член точно настраивает выход, накапливая прошлых ошибок, а член производной делает выход более чувствительным. путем прогнозирования будущих ошибок в зависимости от того, как изменяются выходные данные.

Схемотехника

Функциональность этого проекта, по сути, аналогична термостату: «нагреватель» — это просто 2.Резистор 4 Ом, 5 Вт. Сигнал обратной связи обеспечивается термопарой типа K в сочетании с преобразователем термопары в цифровой MAX31855. Однако наш термостат более интересен, чем типичный бытовой вариант, потому что он не ограничивается «включенным» и «выключенным»; скорее, мы можем выбрать из 256 различных уровней мощности нагревателя. Это выполняется с помощью следующей схемы:

Выводы резистора нагревательного элемента ввинчиваются в две клеммы клеммной колодки J7, поэтому, когда вы посмотрите на J7, представьте себе резистор на его месте:

ЦАП — это 8-битное устройство вывода напряжения, управляемое микроконтроллером EFM8 через SPI. Опорное напряжение (обеспечивается EFM8) составляет 2,4 В, так что выходной диапазон ЦАП составляет от 0 В до 2,4 В с шагом (2,4 В) / (2 ⁸) = 9,4 мВ. Хилый выходной драйвер ЦАП может непрерывно подавать только около 10 мА, и мы не собираемся выводить много тепла из нашего резистора с помощью всего лишь 10 мА. Здесь вступают в игру операционный усилитель и BJT (номер по каталогу DSS20201L от Diodes Inc.).

Мы могли бы просто использовать операционный усилитель для буферизации выхода ЦАП, но выходного тока операционного усилителя также недостаточно.Итак, вы видите здесь стандартную схему для увеличения мощности привода операционного усилителя. Биполярный транзистор может выдерживать постоянный ток коллектора 2 А, что более чем достаточно для наших целей. Управляющее напряжение (то есть выходное напряжение ЦАП) подается на положительный вход операционного усилителя. Общая конфигурация схемы представляет собой повторитель напряжения с единичным усилением, но обратите внимание, как сигнал обратной связи (подключенный к отрицательному входу операционного усилителя) исходит от напряжения, приложенного к нагревательному элементу, а не , а не от выходной клеммы операционного усилителя. .Эта компоновка указывает операционному усилителю, чтобы он регулировал выходное напряжение любым способом, который необходим для обеспечения того, чтобы напряжение, подаваемое на нагревательный элемент, было таким же, как управляющее напряжение.

Еще одна важная деталь: хотя операционный усилитель напрямую не управляет нагревательным элементом, его выходная токовая нагрузка не имеет значения. Ток, протекающий в базе Q1, будет приблизительно равен току нагревателя, деленному на коэффициент усиления постоянного тока в активной области BJT, иначе известный как бета или h _FE.(Обратите внимание, что Q1 всегда будет в режиме отсечки или в активном режиме, потому что базовое напряжение не будет превышать 2,4 В + ~ 0,7 В = 3,1 В, тогда как на коллекторе всегда будет 5 В. Транзистор npn не войдет в насыщение, пока базовое напряжение не превышает напряжение коллектора более чем на ~ 0,4 В.) Минимальное значение бета для нашего транзистора составляет 200, поэтому, если мы подаем 1 А на нагревательный элемент, операционный усилитель должен иметь возможность подавать 5 мА на основание. Я думаю, что практически любой операционный усилитель может обрабатывать 5 мА, но если вы измените эту схему для значительно более высокого тока нагревателя, не забудьте подтвердить, что ваш операционный усилитель может безопасно обеспечить необходимый базовый ток.

Нагреватель

В основном к резистору нагревательного элемента предъявляются два основных требования: его сопротивление должно быть очень низким, чтобы наши низкие напряжения привода создавали большой ток, и его номинальная мощность должна быть достаточно высокой (намного выше, чем у нас. используется с типичными резисторами для сквозного или поверхностного монтажа). Я не могу потреблять больше 1 А от зарядного устройства USB, которое я использую в качестве источника питания, поэтому я выбрал сопротивление 2,4 Ом: максимальное напряжение привода составляет 2,4 В, и, таким образом, при максимальном напряжении привода ток также будет на макс.Рассеиваемая мощность при максимальном токе составляет всего 2,4 В × 1 А = 2,4 Вт. Мне нравится поддерживать примерно двукратный запас прочности, поэтому резистор 5 Вт подойдет. Вот фото настройки оборудования:

Даже при 1 А эта система не выделяет огромное количество тепла, поэтому во время работы я расширяю полезный диапазон температур, оборачивая резистор пушистой изоляционной тканью:

Заключение

Мы представили общую концепцию и преимущества ПИД-регулирования, а также подробно обсудили схему «термостат», которую мы будем использовать для изучения функций ПИД-регулятора.В следующей статье мы сосредоточимся на прошивке, необходимой для сбора данных о температуре от MAX31855 и для регулировки тока привода нагревателя через ЦАП.

Следующая статья серии: Встроенный ПИД-регулятор температуры, Часть 2: Интеграция на уровне платы

Попробуйте этот проект на себе! Получите спецификацию.

Создайте свой собственный точный контроллер температуры

Эта схема работает как диммер.

При повышении температуры контроллер постепенно снижает мощность нагревателя.На заданном уровне — когда тепловая мощность точно соответствует теплопотерям — температура стабилизируется. И контроллер поддерживает эту стабильность, производя сотню точных настроек мощности нагревателя каждую секунду.

Он не может справиться с большими или быстрыми изменениями, скажем, температуры воздуха. Ему нужна замкнутая среда. Лучше всего, когда поддерживается температура жидкости, например воды. Подобно маховику — тепловая энергия, запасенная в жидкой массе, — сама будет иметь тенденцию сопротивляться любым значительным колебаниям температуры.

В хорошо изолированной среде с небольшими тепловыми потерями — нагреватель с относительно низкой мощностью будет поддерживать температуру. В течение многих лет — в предыдущей (слишком сложной) версии этой схемы — использовался подогреваемый коврик мощностью 50 Вт, чтобы поддерживать температуру в моем сосуде для брожения (5-галлонное пластиковое ведро) при температуре 20 ° C (68 ° F).

Принципиальная схема

Примечания
Нагреватель управляется симистором (TIC 206D).Симистор управляется оптическим изолятором (MOC 3021). А оптический изолятор управляется импульсами, поступающими с вывода 7 LM358N. Каждый импульс кратковременно включает нагреватель. А варьируя ширину импульсов — меняет мощность нагревателя. Эта схема не подходит для индуктивных нагрузок, таких как вентиляторы или тепловентилятор. Подходит только для обогревателей с резистивными элементами.

Я предлагаю вам встроить модуль вывода высокого напряжения в розетку расширения. Затем вы можете включить нагреватель прямо в розетку.Чтобы проверить выходной модуль отдельно, подключите 40-ваттную вольфрамовую лампу к розетке и используйте батарею 9/12 В для управления диодом оптического изолятора — через R12.

Я не предоставил руководство по конструкции для модуля вывода. Если у вас есть опыт работы с электросетью, вы уже знаете, как ее безопасно построить. Если у вас нет опыта работы с электросетью, найдите кого-нибудь, кто знает, или оставьте этот проект в покое. Ваша жизнь (и жизнь других людей) может зависеть от этого.

Низковольтная цепь управления требует очень небольшого тока — не более 30 мА. Используйте небольшой трансформатор на 12 В (1,5 ВА или ниже). На входе должен быть переменный ток. Сигнал 50/60 Гц от вторичной катушки — используется для синхронизации выходных импульсов на выводе 7 — с сетевым напряжением переменного тока, питающим нагреватель.

R11 устанавливает температуру. Мой диапазон регулировки составлял примерно от 24 ° C до 48 ° C (от 75 ° F до 118 ° F). Не ожидайте получить точно такой же диапазон. Производственные допуски — факторы окружающей среды — ваш выбор нагревателя — положение датчика и т. Д.- обязательно повлияют на ваши результаты.

Для доступа к более низкому диапазону температур увеличьте значение R10. Чтобы получить доступ к более высокому диапазону температур — уменьшите значение R10. Я расположил R10 так, чтобы его можно было временно прикрепить к правому краю доски. Используйте метод проб и ошибок — пока не доберетесь до желаемого диапазона.

Макет Veroboard
Цепь программируемого контроллера температуры

с таймером

Здесь мы узнаем о конфигурации схемы, которая производит регулируемые последовательные выходы синхронизации для управления нагревательным устройством через схему контроллера температуры с одновременной последовательностью, которая также может быть предварительно запрограммирована для получения желаемых уровней температуры через последовательность временные интервалы.Идея была предложена г-ном Карлосом

Технические характеристики

Я Карлос и живу в Чили.

Поскольку я вижу, что у вас есть готовность избавить нас от проблем с некоторыми электронными схемами, я бы спросил, есть ли у вас схема, которая одновременно контролирует температуру и время.

Мне нужен контроллер с программируемыми временными шкалами. Например, вы сначала поддерживаете температуру T1 в течение t1 минут, в конце этого t1 поддерживает температуру T2 в течение t2 минут, после чего поддерживает температуру T3 в течение t3 минут.

Температура и время должны регулироваться в простом видящем устройстве либо через PIC, либо что-то подобное, но должны иметь возможность регулировки без перепрограммирования с помощью ПК.

Я бесконечно благодарен.

С наилучшими пожеланиями

Дизайн

Первое требование, упомянутое в приведенном выше запросе, — это программируемый таймер, который мог бы генерировать периоды последовательной задержки включения через последовательно подключенные модули таймера.

Количество модулей таймера и временных интервалов зависит от пользователя и может быть выбрано в соответствии с индивидуальными предпочтениями. На следующей схеме показан каскад с 10-ступенчатым программируемым таймером, выполненный с использованием 10 дискретных каскадов 4060 IC, соединенных в последовательной конфигурации.

Конструкцию можно понять с помощью следующих пунктов:

Ссылаясь на приведенную ниже диаграмму, мы можем увидеть 10 идентичных ступеней таймера, состоящих из 10 номеров 4060 IC, расположенных в режиме последовательного переключения.

Когда на схему подается питание и P1 нажат, SCR фиксирует сброс вывода 12 IC1 на землю, инициируя процесс подсчета.

В соответствии с настройкой или выбором Rx, 22K и прилегающего конденсатора 1 мкФ, IC считает в течение заранее определенного периода, после которого на ее выводе 3 устанавливается высокий уровень. Этот высокий уровень защелкивается через диод 1N4148 и вывод 11 IC

. Вышеупомянутый высокий уровень на выводе 3 IC1 активирует T1, который сбрасывает вывод 12 IC2 в действие, и процедура повторяется, перенося последовательность на IC2, IC3, IC4…до тех пор, пока не будет достигнута IC10, когда T10 сбрасывает весь модуль, сломав защелку SCR.

Rx может быть заменен подходящим потенциометром для дискретного получения желаемых задержек на всех последовательных этапах 4060.

Принципиальная схема

Вышеупомянутая конфигурация обеспечивает необходимое программируемое управление синхронизацией, однако для получения соответствующей последовательности управления температурой с временной шкалой нам нужна схема, которая могла бы выдавать точные регулируемые выходные значения температуры.

Для этого мы используем следующую конфигурацию в сочетании с вышеуказанной схемой.

ШИМ-контроль температуры

Показанная схема регулятора температуры представляет собой простой ШИМ-генератор на базе IC 555, который может создавать ШИМ, регулируемые от нуля до максимума, в зависимости от внешнего потенциала на выводе 5 IC2.

Содержание ШИМ определяет период переключения подключенного МОП-транзистора, который, в свою очередь, регулирует нагревательный элемент на его сливе, обеспечивая необходимое количество тепла в камере.

МОП-транзистор необходимо выбрать в соответствии со спецификациями нагревателя.

Связь между этим каскадом ШИМ и вышеуказанным каскадом последовательного таймера определяется промежуточным каскадом, созданным путем настройки NPN-устройства с общим коллектором вместе с каскадом инвертора PNP, что можно увидеть на диаграмме ниже: со схемой таймера

На схеме показаны пять ступеней, которые могут быть увеличены до 10 цифр для интеграции с 10 ступенями первой схемы последовательного таймера.

Каждый из показанных выше каскадов состоит из NPN-устройства, подключенного в режиме общего коллектора, для обеспечения возможности получения заданной величины напряжения на их эмиттерах, что будет зависеть от настройки базовой предварительной настройки или потенциометра.

Все эмиттеры подключены к выводу 5 ШИМ IC2 через отдельные диоды.

Устройства PNP работают как инверторы для инвертирования логики низкого уровня счета на выводах 3 последовательных каскадов таймера в источник питания 12 В для каждого из каскадов общего коллектора.

Горшки здесь могут быть отрегулированы для подачи заданного количества напряжений на каскад ШИМ, который, в свою очередь, будет регулировать ШИМ на МОП-транзистор и устройство нагревателя, генерируя соответствующее количество тепла для этого конкретного временного интервала.

Таким образом, в ответ на соответствующее переключение каскада таймера, соответствующий общий коллектор NPN активируется, создавая заданное значение напряжения на выводе 5 IC2 схемы ШИМ.

В зависимости от этого заданного напряжения выходы нагревателя регулируются переключателем mosfet.

По мере выполнения таймера температура нагревателя переключается на следующий заданный уровень, установленный базовыми предварительными настройками вышеупомянутых каскадов общего коллектора.

Все резисторы в цепи общего коллектора — 10 кОм, предустановка также 10 кОм, NPN — BC547, а PNP — BC557

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, схемотехник / разработчик печатных плат , производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https: //www.homemade-circuits.com /, где я люблю делиться своими новаторскими идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Схема работы прецизионного цифрового регулятора температуры и ее применение

Схема цифрового регулятора температуры представляет собой точный регулятор температуры в медицинских, промышленных и домашних применениях. Эта система лучше, чем аналоговая / термостатическая система, которая имеет низкую точность. Например, его можно использовать для контроля температуры в инкубаторе, где очень важно поддерживать точную температуру.Цифровая система контроля температуры

Описание блок-схемы цифрового регулятора температуры

Эта предлагаемая система цифрового регулятора температуры выводит информацию о температуре на дисплей, и, когда температура превышает заданное значение, нагрузка (например, нагреватель) выключается. В этом проекте в демонстрационных целях в качестве нагрузки используется лампа. Блок-схема цифровой системы контроля температуры приведена ниже.

Блок-схема цифрового контроллера температуры

В предлагаемой системе цифрового контроллера температуры используется микроконтроллер семейства 8051, который является сердцем приложения.Блок дисплея состоит из четырех-семисегментного дисплея, датчика температуры и сопряжен с микроконтроллером.

Цифровой датчик температуры, подключенный к микроконтроллеру для измерения температурных условий. Эта система также имеет четыре кнопочных переключателя для регулировки настроек температуры.

Затем микроконтроллер непрерывно запрашивает информацию о температуре через цифровой датчик температуры и отображает ее на 7-сегментном дисплее и автоматически выключает лампу, когда соответствующая температура превышает заданное значение.

Требования к оборудованию

Трансформатор (230 — 12 В переменного тока)
Регулятор напряжения (LM 7805)
Выпрямитель
Фильтр
Микроконтроллер (at89s52 / at89c51)
DS1621 Датчик температуры
Кнопки
7-сегментный дисплей
BC547
Резисторы
Конденсаторы
1N4007
Реле

Микроконтроллер (AT89S52)

Atmel AT89S52 — это мощный микроконтроллер на базе 8051, который обеспечивает гибкое и экономичное решение для многих встраиваемых приложений управления .

AT89S52 предоставляет следующие стандартные функции:

8 Кбайт флэш-памяти
256 байт ОЗУ
32 линии ввода / вывода
Сторожевой таймер
Два указателя данных
Три 16-битных таймера / счетчика
Шестивекторная двухуровневая архитектура прерывания
Полнодуплексный последовательный порт
Встроенный генератор и схема синхронизации

Схема выводов приведена ниже.

8051 Микроконтроллер

Датчик температуры — DS1621

Датчик — это устройство, которое принимает сигнал или стимул и реагирует на них.Датчик может преобразовывать полученный сигнал только в электрическую форму.

Датчик температуры DS 1621 обеспечивает следующие стандартные функции:

Для измерений не требуются внешние компоненты
Измеряет температуру от -55 ° C до + 125 ° C с шагом 0,5 ° C (от 67 ° F до 257 ° F в С шагом 0,9 ° F)
Температура считывается как 9-битное значение (2-байтовая передача)
Широкий диапазон питания (от 2,7 В до 5,5 В)
Преобразует температуру в цифровое слово менее чем за 1 секунду
Термостатический настройки определяются пользователем и энергонезависимы.
Данные считываются / записываются через 2-проводный последовательный интерфейс (линии ввода / вывода с открытым стоком)
Приложения включают термостатические регуляторы, промышленные системы, потребительские товары, термометры или любую термочувствительную систему
Это 8-контактный корпус DIP или SO

Описание контактов

DS1621 Описание контактов

SDA — 2-проводный последовательный ввод / вывод данных
SCL — 2-проводные последовательные часы
GND — Земля
TOUT — Выходной сигнал термостата
A0 — Ввод адреса чипа
A1 — Ввод адреса чипа
A2 — Вход адреса чипа
VDD — Напряжение источника питания

Функциональная схема DS1621 показана на рисунке ниже.

Функциональная блок-схема DS1621

DS1621 выдает 9-битные показания температуры, которые указывают температуру устройства. Выходной сигнал термостата (TOUT) активен, когда температура устройства превышает заданную пользователем температуру (TH).

Выход остается активным до тех пор, пока температура не упадет ниже заданной пользователем температуры TL, с учетом любого необходимого гистерезиса. Заданные пользователем настройки температуры хранятся в энергонезависимой памяти, поэтому детали могут быть запрограммированы перед установкой в систему.

Все настройки температуры и показания температуры передаются на / от DS1621 от микроконтроллера через простой двухпроводной (I2C) последовательный интерфейс.

Измерение температуры

DS1621 измеряет температуру с помощью датчика температуры на основе ширины запрещенной зоны. Аналого-цифровой преобразователь дельта-сигма (АЦП) преобразует измеренную температуру в цифровое значение, которое калибруется в ° C или ° F.

Показание температуры предоставляется в виде 9-битного показания с дополнением до двух с помощью команды READ TEMPERATURE.Данные передаются через 2-проводной последовательный интерфейс — сначала MSB (интерфейс последовательной связи I2C).

Базовый семисегментный дисплей

Эта версия является стандартной версией анода. Это означает, что положительный полюс каждого светодиода подключен к общей точке, которой является вывод 3, в данном случае Vcc. Каждый светоизлучающий диод имеет отрицательную ногу, которая подключена к одному из контактов устройства.

7-сегментный светодиодный дисплей

Чтобы он заработал, необходимо подключить контакты 3 к 5 вольт. Затем, чтобы каждый сегмент загорелся, соедините контакт заземления этого провода с землей через резистор.Его также можно использовать через любой вывод порта микроконтроллера, например, в режиме погружения. ПОРТ 0 в микроконтроллере серии 8051.

Программное обеспечение

Мы использовали язык «C» для написания кода приложения и скомпилировали его с помощью компилятора KEIL Micro Vision (IDE). После завершения записи программного обеспечения этот код будет преобразован в шестнадцатеричный код для управления микроконтроллером. Сгенерированный шестнадцатеричный код записывается в микроконтроллер с помощью подходящего программатора.

Принципиальная схема подключения цифрового контроллера температуры

Для работы системы требуется источник питания 5 В, подключенный к контакту 40 микроконтроллера, а GND — к его 20 контактам.Контакты 1.0 — 1.3 порта 1 подключены к кнопкам. Контакты 3.5–3.7 микроконтроллера подключены к 1, 2, 3 контактам датчика температуры DS1621 соответственно. Принципиальная схема цифрового контроллера температуры

Контакты 0,0–0,6 порта 0 микроконтроллера подключены к 7-сегментному дисплею. Контакты 2.0 — 2.3 порта 2 микроконтроллера подключены к транзисторам BC547 порта 2 микроконтроллера подключены к транзистору BC547. Контакт 2.4 подключен к другому транзистору BC547, который управляет реле.

Рабочий

В проекте используется цифровой датчик температуры DS1621, подключенный к микроконтроллеру. Поверхность этой 8-контактной ИС определяет температуру окружающей среды для последовательной передачи цифровых данных на контакт № 1, который отображается с микроконтроллера на 4-х 7-сегментных дисплеях с общим анодом, которые все параллельно подключены к порту «0».

Четыре кнопочных переключателя соединены с микроконтроллером с подтягивающими резисторами, чтобы помочь запрограммировать заданную температуру по желанию.Выход микроконтроллера на выводе 25 управляет транзистором, который, в свою очередь, управляет реле, которое включает или выключает нагреватель для поддержания температуры.

Однако в этом проекте в демонстрационных целях вместо нагревателя используется лампа. Лампа обычно горит и гаснет при достижении заданной температуры.

Применение цифрового регулятора температуры

Ниже приведены некоторые примеры приложений, которым следует уделять особое внимание.

Использование на открытом воздухе с потенциальным химическим загрязнением или электрическими помехами
Системы контроля ядерной энергии, системы сжигания, железнодорожные системы, авиационные системы
Медицинское оборудование, развлекательные машины, транспортные средства, оборудование для обеспечения безопасности и установки, регулируемые отдельными отраслевыми или правительственными постановлениями
Системы, машины и оборудование, которые могут представлять опасность для жизни или собственности

Таким образом, речь идет о цифровом контроллере температуры с микроконтроллером. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию.

Кроме того, любые вопросы, касающиеся этой концепции или проектов на основе микроконтроллеров, оставляйте свои отзывы, комментируя их в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какова функция 7-сегментного дисплея?

Как построить недорогой регулятор температуры? Простая идея схемы для контроллера температуры

, сделанного своими руками

Введение

Блоки электронного регулятора температуры, которые обычно доступны на рынке, обычно имеют довольно сложную конструкцию и, следовательно, являются дорогостоящими.Они больше подходят для областей, где может потребоваться точный контроль температуры. Очевидно, что такие высокопроизводительные системы управления могут оказаться бесполезными или слишком дорогими для многих любителей электроники и в местах, где потребности не столь специфичны или критичны. Кроме того, дешевые типы совсем ненадежны, потому что их точность непостоянна. Схема регулятора температуры, представленная в этой статье, очень проста по конструкции, но при этом способна производить достаточно точный и последовательный контроль температуры в диапазоне от 40 до 125 градусов Цельсия, который полностью регулируется.

Как работает цепь

Каждый электронный полупроводниковый компонент имеет «плохую природу» — изменять свои характеристики под воздействием изменяющейся температуры окружающей среды.

В одной из моих предыдущих статей мы изучили, как становится важным оптимизировать ток через стабилитрон из-за влияния изменяющейся температуры окружающей среды, чтобы его значение можно было поддерживать постоянным.

Но именно это «плохое поведение» полупроводников было прекрасно использовано в этой схеме электронного регулятора температуры.

Здесь диод 1N4148 используется в качестве эталона для контроля температуры окружающей среды, тогда как транзистор

BC557 сконфигурирован как датчик для определения рассматриваемой температуры по отношению к температуре окружающей среды.

Под воздействием приложенного тепла напряжение эмиттера базы транзистора будет падать. Падение напряжения составит около 2 мВ на один градус повышения температуры.

Из-за этого транзистор постепенно начнет проводить и в определенный момент (согласно настройке P1) включит T2, чтобы активировать реле и внешний охлаждающий агент.

Советы по строительству

Конструктивная часть очень проста, так как схема этого недорогого регулятора температуры практически не требует каких-либо компонентов. Приобретенные детали можно просто вставить в небольшой кусок печатной платы общего назначения и припаять, чтобы соединить их выводы.

Вся сборка может быть размещена в прочном пластиковом корпусе, позволяющем извлекать только сетевой шнур и датчик из коробки. Длина провода датчика не должна превышать метра во избежание приема паразитных сигналов.

Потенциометр должен быть закреплен над коробкой, чтобы его можно было регулировать извне для установки точки срабатывания в соответствии с приложениями.

Настройка устройства

Для настройки единицы измерения вам потребуется цифровой измеритель температуры, это можно сделать, выполнив следующие простые шаги:

Подключите устройство к сети переменного тока; подключите его датчик, а также датчик счетчика к нагревательному элементу, температуру которого необходимо контролировать. Также подключите нагреватель к выходу блока, чтобы он начал нагреваться.
Следите за повышением температуры по цифровому измерителю, как только он достигнет требуемой точки срабатывания, отрегулируйте потенциометр так, чтобы реле просто сработало и прервало подачу питания на нагреватель.
Следовательно, нагревательный элемент начнет охлаждаться, и через определенный период времени его температура снизится до уровня, при котором реле восстановит подачу питания к нагревательному элементу, и цикл повторится.Этот период времени будет зависеть от гистерезиса цепи.

Приложения

Простая схема этого недорогого регулятора температуры может использоваться для следующих двух важных приложений:

Для защиты силовых транзисторов : Во многих электронных схемах силовые транзисторы выполняют жизненно важные функции по управлению большими выходными нагрузками и поэтому могут нагреваться до значительных пределов. Хотя они всегда устанавливаются поверх алюминиевых радиаторов для оптимального охлаждения, температура иногда может выходить за пределы неконтролируемого уровня.

Датчик данной схемы может быть интегрирован в радиатор, а контакты реле могут быть подключены либо к охлаждающему вентилятору, либо могут быть просто использованы для отключения питания, чтобы нагрев не превысил опасный предел.

На птицефермах : Только что вылупившиеся цыплята на птицефабриках очень уязвимы к изменяющимся климатическим условиям. Таким образом, очень важно правильно регулировать температуру вокруг них. Обычно лампы накаливания высокой мощности используются для поддержания тепла внутри птицефабрики и создания благоприятных условий для цыплят, но если интенсивность этих ламп накаливания не контролируется, ситуация может стать опасной.

Опять же, присоединение датчика предложенной схемы электронного регулятора температуры к конкретной лампе может быть эффективно использовано для их выключения в случае повышения температуры окружающей среды до критической точки, что помогает поддерживать среднюю температуру на ферме на здоровом уровне.

Читатели

могут настраивать и модифицировать эту схему контроллера температуры своими руками в соответствии со своими потребностями и спецификациями, чтобы найти ее многочисленные другие приложения. Только не забудьте держать эталонный диод подальше от измеряемой температуры.

Контроль температуры — Проект электроники

Контроль температуры

Вот схема простого и недорогого регулятора температуры, который может регулировать температуру от 20 ° C до 200 ° C с точностью до 0,5 ° C

СПИСОК ДЕТАЛЕЙ

226

**РЕЗИСТОРЫ**
R1, R2,	8,2 K
R4	1K ТЕРМИСТОР
R5	470 Ом	Ом
R3	Все 100 Ом

**ДИОДЫ**
D1	Стабилитрон 5.1 В 400 мВт
D2, D5, D6	1N4001
D3, D4	15 В 1 Вт

906 T1

**ДРУГИЕ ДЕТАЛИ IC64 9064 9064 9064 9064 906 **ДРУГИЕ ДЕТАЛИ** 02**
BC147
X1	18V
C1, C2	Конденсатор 470μ 50 В
R1	RELAY 12V643 SLEX	RELAY 12643

СХЕМА ЦЕПИ

контроль температуры

ОПИСАНИЕ ЦЕПИ

Контроллер был разработан и изготовлен с использованием операционного усилителя IC 741 и термистора 1 кОм в качестве датчика температуры.В его основе лежит принцип моста Уитстона. Плечи R1 и R2 моста остаются фиксированными (например, единицами). Напряжение на термисторе, то есть на плече R4, сравнивается с напряжением на регулируемом плече R3, которое поддерживается фиксированным для определенной температуры (с использованием операционного усилителя).