Что необходимо для работы?
Чтобы сделать простой терморегулятор, необходимо заранее подготовить следующий набор инструментов:
- флюс и припой;
- кислота;
- лупа;
- плоскогубцы;
- изолента;
- отвертки;
- паяльник импульсный.
Кислотой вытравливают дорожки. Можно использовать обычный паяльник. Главное, чтобы жало было тонкое.
В зависимости от предназначения устройства, схема может незначительно отличаться, но обычно требуются:
- печатная плата и форгированный текстолит;
- полупроводник с медными проводами;
- красные стандартные светодиоды и лампочки;
- терморезисторы, стабилитроны, тиристоры;
- внутренний генератор 4Мгу и дисплей.
Последние требуются тогда, когда создают устройства цифрового типа на микроконстроллере. Необходимо заранее позаботиться о безопасном и удобном месте для работы.
Детали устройства
Выше было предложено использовать в качестве температурного сенсора термистор, но это не единственный вариант.
В принципе, в этом качестве может быть задействован любой полупроводниковый элемент, так как характеристики этих деталей всегда зависят от температуры.
Так, например, ток коллектора обычного биполярного транзистора при нагреве возрастает, что неминуемо отражается на работе усилительного каскада (транзистор перестает реагировать на входной сигнал из-за смещения рабочей точки).
Похожим образом реагируют на изменение температуры и кремниевые диоды. При температуре +25 градусов напряжение на контактах свободного диода составит около 700 мВ, а замеры на перманентном диоде покажут примерно 300 мВ. Если же температура будет повышаться, напряжение с каждым градусом будет падать примерно на 2 мВ.
Однако, у всех этих элементов есть существенный недостаток: собранные на их базе терморегуляторы с большим трудом приходится настраивать, иначе говоря, калибровать. Ведь нам только приблизительно известно, какую элемент демонстрирует характеристику при той или иной температуре и как именно он реагирует на ее колебания. Гораздо проще работать с выпускаемыми современной промышленностью термодатчиками, проходящими калибровку еще на стадии производственного процесса.
Сильного удорожания проекта покупка такой детали не вызовет. Так, например, аналоговый термодатчик марки LM-335 компании National Semiconductor стоит всего 1 доллар.
Можно использовать и его модификации – датчики LM-135 и LM-235, хотя они предназначены для применения, соответственно, в военной электронике и промышленности.
Датчик LM-335 содержит 16 транзисторов и работает подобно стабилитрону, у которого напряжение стабилизации находится в зависимости от температуры.
Только в данном случае все параметры досконально известны: на каждый градус по шкале абсолютных температур (Кельвина) приходится напряжение в 10 мВ или 0,01 В.
Таким образом, если мы хотим знать, каким будет напряжение стабилизации LM-335 при температуре 20 градусов Цельсия, нужно прибавить к этому значению 273 (перевод в градусы Кельвина), а затем результат умножить на 0,01 В. В данном случае получим 2,93 В. На производстве датчик калибруется по температуре 25 градусов Цельсия. Рабочий диапазон температур, в пределах которого напряжение меняется линейно и по указанному закону (10 мВ/градус) лежит в пределах от -40 до +100 градусов Цельсия.
Итак, зная точное напряжение стабилизации LM-335 при той или иной температуре, нам остается выставить соответствующее напряжение на втором входе компаратора – и настройка терморегулятора будет завершена.
- Схему на базе термодатчика LM-335 следует компоновать таким образом, чтобы через него протекал ток величиной от 0,45 до 5 мА. Отметим, что напряжение питания терморегулятора не обязательно должно составлять 12 В. Это значение было предложено только потому, что оно позволяет применить вместо самодельного блока питания (понижающий трансформатор + выпрямитель + стабилизатор) обычный адаптер, который можно недорого купить в магазине. Если же все делать самостоятельно, то понижающий трансформатор можно собрать в расчете на выходное напряжение в пределах 3 – 15 В. Главное, чтобы на такое же напряжение было рассчитано используемое в схеме реле.
- Далее подбирают сопротивление резисторов делителя напряжения и переменного резистора таким образом, чтобы при имеющемся напряжении сила протекающего через термодатчик тока находилась в указанных пределах. В принципе, датчик останется работоспособным и при силе тока свыше 5 мА, но тогда он будет сильно греться, из-за чего терморегулятор будет работать некорректно.
- В качестве компаратора можно применить микросхему того же производителя, выпускаемую под маркой LM-311 (модификации для «военки» и промышленности — соответственно, LM-111 и LM-211).
Используемое в схеме реле является многоконтактным (типа МКУ). В упрощенном исполнении (без аккумулятора) можно воспользоваться автомобильным реле
Важно удостовериться, что допустимая для данного реле величина силы тока соответствует мощности нагревателя
Виды терморегуляторов
Выбор термостата под определенную систему определяется следующими факторами:
- мощность оборудования;
- способ регулирования;
- выполняемые функции;
- тип монтажа.
Мощность
Для большинства оборудования мощности 3 кВт вполне хватает. При большом количестве контуров отопления применяется несколько терморегуляторов, или устанавливается магнитный пускатель. Чем больше площадь помещения, тем дольше производится его прогрев от одного термостата.
Какие бывают датчики?
За комфортную температуру пола и обогрев воздуха отвечают разные системы. Соответственно, применяются разные датчики. В первом случае используют датчик пола. Его размещают в стяжке между трубами контура, на расстоянии более 50 см от стены. На полу крепится труба или гофрошланг, в которые вводится кабель с датчиком на конце. Труба залита раствором, но ее конец выходит наружу. При необходимости вышедший из строя датчик вытягивается наружу за провода и заменяется на исправный.
За обогрев воздуха отвечает выносной датчик, расположенный в помещении. Обычно его устанавливают внутри корпуса терморегулятора. При этом он не должен находиться на сквозняке, нагреваться лучами солнца или располагаться близко от приборов, выделяющих тепло.
Под датчик в стене делается штроба, идущая до уровня пола. В канавке размещается шланг, который затем одним концом выводится на место проведения измерений, а другим – вводится в монтажную коробку с закрепленным в ней терморегулятором. Шланг изолируется от попадания раствора заглушкой. В него заводится датчик температуры пола с проводами.
Предварительно следует проверить его исправность, измерив сопротивление и сравнив затем с паспортными данными. При появлении большой разницы датчик следует заменить. Затем производятся необходимые подключения. Тестовый пуск системы производится до заливки стяжки.
Микроклимат в помещении существенно зависит от погоды на улице. В связи с этим, разработан режим климат-контроля с применением наружного датчика и контроллера (климат-компенсатора). В программу введен ряд зависимостей между температурой теплоносителя и уличного воздуха. Выбрав одну из них по значениям температуры воздуха снаружи, контроллер вычисляет, насколько должен быть нагрет теплоноситель.
Если значения расчетной температуры теплоносителя меньше фактической, поступает сигнал на прикрытие подачи горячей воды в контур отопления. Все измерения и корректировка расхода теплоносителя продолжаются в сторону снижения рассогласования данных. Контроллер также может управлять производительностью смесительным насосом или переключаться в другой режим.
Типы термостатов и их функции
Механический регулятор – самый простой и относительно дешевый прибор. Температура выставляется поворотом колесика на нужную отметку. Затем система по ней поддерживает температуру. При изменении погоды нужно вручную изменять установку температуры.
Электронный аппарат также является простым, но гораздо более удобным устройством (схема на рис. ниже). Разная температура может устанавливаться на несколько промежутков времени, что позволяет экономить энергию и обеспечивать более комфортные условия в помещении. Доступные цены и необходимая функциональность делают приборы самыми популярными.
Схема управления двухконтурным теплым полом с помощью электронного термостата
Для больших или средних систем теплого пола целесообразно применять программируемые термостаты. Правильно подобранная программа для режима использования помещений дает возможность экономить тепло и быстро окупить стоимость прибора.
Дистанционный регулятор работает так же, как программируемый, но с управлением на расстоянии. Можно даже программировать устройство через пульт. Здесь применяется система управления от двух датчиков: в помещении и на полу, что позволяет оптимизировать тепловой режим и более экономично управлять расходом энергии.
Термостат с пультом
Часто возникают ситуации, когда поверхность пола теплая, а в помещении прохладно. Здесь желательно применять дополнительный датчик, измеряющий температуру воздуха, после чего она сравнивается с установленной. Выше установки не поднимется температура как пола, так и воздуха. Двухуровневый термостат обеспечивает больший комфорт, если снабжен подходящим дополнительным оборудованием. При этом следует учитывать, что контроль за температурой поверхности пола имеет точность больше, поскольку на показания датчика не влияют сквозняки и солнечные лучи.
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. На следующем фото показана термопара К-типа, которую удобно монтировать в духовке
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
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
Обсудить статью СХЕМА ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА
Терморегуляторы повсеместно применяются в различных целях: в автомобилях, отопительных системах различного типа, холодильных камерах и печах. Их работа заключается в отключении или включении приборов после достижения определённой температуры. Простой механический терморегулятор своими руками сделать нетрудно. Современные конструкции имеют более сложную схему, но при некотором опыте можно сделать аналоги и таких стройств.
Показать всё
ТЕРМОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИНКУБАТОРА
А.Н. Хиленко. г.Кременчуг. Полтавская обл.
Предложена схема простого и надежного в работе термореле для инкубатора. Отличается малым потреблением электроэнергии, выделение тепла на силовых элементах и балластном резисторе незначительно. Предлагаю схему простого и надежного в работе термореле для инкубатора. Схема изготовлена, испытана, проверена в работе в непрерывном режиме в течение нескольких месяцев эксплуатации.
Технические данные: Напряжение питания 220 В, 50 Гц Коммутируемая мощность активной нагрузки до 150 Вт. Точность поддержания температуры ±0,1 °С Диапазон регулирования температуры от + 24 до 45°С.
Принципиальная схема устройства показана на рис.1. На микросхеме DA1 собран компаратор. Регулировка заданной температуры производится переменным резистором R4. Термодатчик R5 подключен к схеме экранированным проводом в хлорвиниловой изоляции через фильтр C1R7 для уменьшения наводок. Можно применить двойной тонкий провод, свитый в жгут. Терморезистор необходимо поместить в тонкую полихлорвиниловую трубку.
Конденсатор С2 создает отрицательную обратную связь по переменному току. Питание схемы осуществляется через параметрический стабилизатор, выполненный на стабилитроне VD1 типа Д814А-Д. Конденсатор С3 — фильтр по питанию. Балластный резистор R9 для уменьшения рассеиваемой мощности составлен из двух последовательно соединенных резисто¬ров 22 кОм 2 Вт. С этой же целью транзисторный ключ на VT1 типа КТ605Б, КТ940А подключен не к стабилитрону, а к аноду тиристора VS1.
Выпрямительный мост собран на диодах VD2-VD5 типа КД202К,М,Р, установленных на не-большие П-образные радиаторы из алюминия толщиной 1-2 мм площадью 2-2,5 см2 Тиристор VS1 также установлен на аналогичный ра¬диатор площадью 10-12 см2
В качестве нагревателя используются осветительные лампы HL1…HL4, включенные последовательно-параллельно для увеличения срока службы и исключения аварийных ситуаций в случае перегорания нити накала одной из ламп.
Работа схемы. Когда температура термодатчика меньше заданного уровня, выставленного потенциометром R4, напряжение на выводе 6 микросхемы DA1 близко к напряжению питания. Ключ на транзисторе VT1 и тиристоре VS1 открыт, обогреватель на HL1…HL4 подключен к сети. Как только температура достигнет заданного уровня, микросхема DA1 переключится, напряжение на ее выходе станет близким к нулю, тиристорный ключ закроется, и обогреватель отключится от сети. При отключении обогревателя температура начнет понижаться, и когда она станет ниже заданного уровня, снова включатся ключ и обогреватель.
Детали и их замена. В качества DA1 можно применить К140УД7, К140УД8, К153УД2 (Прим.ред. — подойдет практически любой операционный усилитель или компаратор). Конденсаторы любого типа на соответствующее рабочее напряжение. Терморезистор R5 типа ММТ-4 (или другой с отрицательным ТКС). Его номинал может быть от 10 до 50 кОм. При этом номинал R4 должен быть таким же. Печатная плата при используемой микросхеме DA1 типа КР140УД6 показана на рис.2.
Устройство, выполненное из исправных деталей, начинает работать сразу. При испытании и работе следует соблюдать правила техники безопасности, так как устройство имеет гальваническую связь с сетью.
Радiоаматор-Электрик №8/2001, стр. 23. Консультант портала по электронике С. Тинкован
Отечественный или китайский терморегулятор для инкубатора – обзор
Инкубатор можно приобрести в готовом виде со всеми необходимыми опциями. Специально для тех, кому необходимы индивидуальные параметры, на рынке имеется широкий ассортимент универсальных или специализированных контроллеров, решающих одну узкую или целый спектр задач.
Ниже рассмотрим готовые предложение российских и китайских терморегуляторов для инкубаторов.
Отечественные / из стран СНГ
Контроллер «Мечта-1» . Производится компанией AKIP-DON (Украина). Чувствительность термоэлемента (погрешность) – до 0,1°C. Диапазон температур – 0-85°C. Работает в цепях с переменным напряжением 220В, с силой тока – до 16 А. помимо температуры, контроллер может управлять уровнем влажности (от 10 до 100%) и поворотом лотков с яйцами (за счет таймера работы и простоя).
Терморегулятор для инкубатора «Золушка». Устройство поставляется в комплекте готового инкубатора, хотя многие магазины предлагают приобрести термостат отдельно. Всего существует две модификации: для работы от сети 220В и комбинированные (как от 220 В, так и от постоянного тока 12 В). Подойдет такой регулятор температуры и к другим отечественным инкубаторам, таким как «Ястреб», «Золушка», «Наседка» и т.п. Погрешность измерения температуры – 0,2°C.
Терморегулятор ЦТР-1 С. Отличается невысокой ценой и простой настройкой. Выставляется только требуемая температура, порог отключения ниже на 0,2°C. Работает с активной нагрузкой, например, с тэнами или нагревателями мощностью до 1 кВт. Дополнительных опций кроме нагрева – нет.
Терморегулятор для инкубатора на Алиэкспресс
RINGDER RC-113M с PID-контроллером . Интересное устройство с приемлемой ценой за такой функционал. Работает от сети переменного тока 220В. В настройках можно выставить порог включения и отключения отдельно. Точность измерения внешним датчиком – до 0,1°C. Контроллер работает в соответствии с PID алгоритмом (плавное управление током).
KETOTEK F0004 DC 12 В . Терморегулятор с цифровым дисплеем и точностью измерения в 0,1°C. Работает только в цепи с питанием постоянным током с напряжением 12 В (требуется отдельный преобразователь при питании от сети переменного тока 220 В). В комплекте поставляется внешний термодатчик. Корпус устройства отсутствует (предоставляется в виде печатной платы со всеми необходимыми элементами и разъемами подключения), что и обусловливает низкую цену агрегата.
Как сделать простой терморегулятор для инкубатора своими руками по схеме
В сети Интернет можно встретить много различных схем сборки и подключения терморегулятора к инкубатору. Выбор требуемой конфигурации зависит от предполагаемого объема загрузки, типа яиц (их требовательности к температурному и влажностному режиму, и т.п.) и возможностей самого владельца.
Ниже приведем наиболее простую схему без использования микросхем и т.п.
Список всех элементов для простоты поиска по магазинам радиодеталей:
- R1 (резистор на 2кОм);
- R2 (терморезистор ММТ-13, ММТ-1, ММТ-9, КМТ-12 с сопротивлением от 1 до 10 кОм);
- R3 (переменный резистор на 6,8 кОм);
- R4 (резистор 560 Ом);R5 (резистор 36 кОм);
- V1 (биполярный транзистор КТ315Б);
- V2 (транзистор МП25Б);
- V3 (стабилитрон Д814В);
- V4 (выпрямительный диод Д226Б);
- C1 (конденсатор оксидный полярный 20 мкФ до 400 В);
- C2 (конденсатор оксидный полярный 10 мкФ до 30В);
- F1 (тугоплавкий предохранитель на 0,5 А);
- K1 (электромагнитное реле РЭС-15 — РС4.591.003).
Перед походом в радиолавку стоит уточнить аналоги всех обозначенных элементов.
ВИДЕО ИНСТРУКЦИЯ » alt=»»> Работа терморегулятора выполняется следующим образом:
ПРОДОЛЖЕНИЕ ВИДЕО » alt=»»> Ввиду того, что реле РЭС-15 может работать только с небольшим током коммутации (до 0,25 А), для использования с мощными нагревателями необходимо выполнить подключение промежуточного реле.
Суть устройства
Термометр, разговорный аналог — градусник, предназначен для измерения температуры окружающей среды. Первое устройство было изобретено в 1714 году немецким физиком Д. Г. Фаренгейтом. В основе своей конструкции он использовал прозрачную запаянную колбу, внутри которой находился спирт. После в качестве жидкости учёный применил ртуть. Но шкала аналогового измерителя, существующая и по сей день, была разработана лишь только через 30 лет шведским астрономом и метеорологом Андерс Цельсием. За начальные точки он предложил взять температуру тающего льда и кипения воды.
Интересным фактом является то, что изначально числом 100 была отмечена температура таяния льда, а за ноль взята точка кипения. Впоследствии шкалу «перевернули». По некоторым мнениям это сделал сам Цельсий, по другим — его соотечественники ботаник Линней и астроном Штремер.
Вскоре изготовление ртутных измерителей было широко налажено производством в промышленных масштабах. Со временем ртуть из-за своей ядовитости была заменена на спирт, а затем и вовсе был предложен новый тип устройства — цифровой. Сегодня, пожалуй, градусник стал неотъемлемым атрибутом любого жилища. По совету Всемирной организации здравоохранения была принята Минаматская конвенция, направленная на постепенный вывод из обихода ртутных градусников. Согласно ей в 2022 году использование ртути в измерителях будет полностью прекращено.
Электронные модели могут располагаться в любом месте, ведь в контролируемом помещении необходимо расположить только небольшой датчик, подключённый к устройству. Этот тип используется во многих технологических процессах промышленности, например, строительных, аграрных, энергетических. С их помощью контролируется:
- температура воздуха в производственных и жилых зданиях;
- проверка нагрева сыпучих продуктов;
- состояние вязких материалов.
Принцип работы
Перед тем как непосредственно приступить к изготовлению электронного термометра, следует разобраться в принципе его действия и определиться, из каких узлов будет состоять конструкция. Промышленно выпускаемые электронные градусники различаются по своим размерам и назначению. Но все они построены на однотипном принципе действия.
Проводимость материала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Основываясь на этом и проектируется схема электронного градусника. Так, чаще всего в конструкции применяется термопара. Это электронный прибор, стоящий из двух сваренных между собой металлов. На поверхности каждого из них имеется контактная площадка, подключённая к измерительной схеме. При нагревании или охлаждении контактов возникает термоэлектродвижущая сила, появление и изменение которой регистрируется платой электроники.
В устройствах нового поколения вместо термочувствительного элемента используется кремниевый диод. Полупроводниковый радиоэлемент, у которого наблюдается зависимость вольт-амперной характеристики от температурного воздействия. Иными словами, при прямом включении (направление тока от анода к катоду) значение падения напряжения на переходе изменяется в зависимости от нагрева полупроводника.
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.
