Терморегулятор своими руками: оригинальное решение

Терморегулятор своими руками

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:

  1. Механический. Представляет собой устройство, использующее принцип расширения газов при изменении температуры, или биметаллические пластины, изменяющие свою форму от нагревания или охлаждения.
  2. 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.

Терморегулятор

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.

Камера с газовой смесью

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.
Читайте также:
Устройство водяного теплого пола

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.

Простая схема терморегулятора

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.

Схема терморегулятора с компаратором

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:

  1. Готовим корпус прибора. Это важно, поскольку оставлять плату незащищённой нельзя.
  2. 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.
  3. Проверяем с помощью мультиметра работоспособность деталей, при необходимости заменяем их на исправные образцы.
  4. 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.
  5. После окончания сборки рекомендуется ещё раз внимательно осмотреть плату, проверить точность соединений, качество пайки и прочие важные моменты.
  6. 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:

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.

Читайте также:
Оригинальная напольная лампа своими руками

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.

Простые терморегуляторы

Многим радиолюбителям известен так называемый “триггерный эффект” на пороге срабатывания термо-, фотореле, автоматического зарядного устройства и т.п. Устройство может сработать нормально десятки раз, но иногда бывает такой неприятный момент, когда исполнительное реле включится, сразу же выключится, опять включится и т.д. Такое явление может проявляться довольно длительное время – “подгорают” контакты реле, да и ресурс времени работы реле не безграничен. Если в схеме применены тиристоры, то при частом включении-выключении они могут греться и выходить из строя, а также давать помехи в питающую сеть. На рис.1 показана схема терморегулятора на реле, в котором такое вредное явление, как “триггерный эффект”, отсутствует.

Терморегулятор на реле

Предположим, что данный терморегулятор используют для регулировки температуры воздуха в инкубаторе. Если температура в инкубаторе ниже +38°С (выставляют переменным резистором R4), сопротивление терморезистора R3 сравнительно большое и компаратор на DA1 находится в режиме положительного насыщения, транзисторы VT1 и VT2 открыты, реле К1 притянуто, и происходит нагревание воздуха в инкубаторе. При достижении в инкубаторе температуры +38°С сопротивление терморезистора R3 становится меньше и компаратор перебрасывается в состояние отрицательного насыщения (на выходе потенциал общего провода), закрываются транзисторы VT1 и VT2, реле К1 отпускает. В связи с тем, что последовательно с резистором R1 включен резистор R2, который шунтируется нормально замкнутыми контактами реле К1, реле включается при одной температуре, а выключается при другой, т.е. поддерживается температура в инкубаторе в пределах, например, +37,5. 38°С. Необходимая разность температур обеспечивается подбором резистора R2. Таким образом, такое вредное явление, как “триггерный эффект”, в данной схеме терморегулятора отсутствует. Напряжение срабатывания реле К1 должно быть не ниже 10 В, контакты реле должны выдерживать коммутируемый переменный ток и быть рассчитаны на напряжение не менее 250 В. Печатная плата терморегулятора показана на рис.2.

Печатная плата терморегулятора

На рис.3 показана схема терморегулятора с тиристором в силовой части, которая также свободна от явления “триггерного эффекта”.

Терморегулятор с тиристором

Предположим, что данный терморегулятор также используют для инкубатора, необходимая температура воздуха в нем должна быть в пределах +38. 39°С (данный диапазон температур выставляют переменным резистором R4). На ОУ микросхемы DA1 выполнен двухпороговый компаратор. Если температура в инкубаторе ниже +38°С, сопротивление терморезистора R3 сравнительно большое, и оба компаратора находятся в состоянии положительного насыщения (уровень лог.”1″ на их выходах). На логических элементах DD1.2, DD1.3 построен RS-триггер. Если температура воздуха в инкубаторе ниже +38°С, на входе S RS-триггера присутствует лог.”0″ (после инвертора DD1.1), на входе R – лог.”1″, триггер находится в “единичном” состоянии (лог.”0″ на его инверсном выходе 4 DD1.3). При этом транзистор VT1 закрыт, на управляющий электрод тиристора VS1 подается положительный потенциал относительно его катода, тиристор открыт, нагревательный элемент Rн включен. При достижении температуры воздуха в инкубаторе +38°С сопротивление терморезистора R3 уменьшается, компаратор на DA1.1 перебрасывается из состояния положительного насыщения в состояние отрицательного насыщения, на его выходе устанавливается лог.”0″, на входе S триггера – лог.”1″, но триггер остается в “единичном” состоянии, нагревательный элемент RH включен. Когда температура воздуха в инкубаторе достигнет значения +39°С, лог.”0″ появится и на выходе компаратора DA1.2, который по входу R RS-триггера установит его в “нулевое” состояние. При этом на выводе 4 DD1.3 появится лог.”1″, которая откроет транзистор VT1, на управляющем электроде тиристора VS1 установится низкий потенциал относительно его катода, тиристор закроется, и нагреватель отключится от питающей сети. Когда температура воздуха в инкубаторе станет ниже +39°С, но выше +38°С, в состояние положительного насыщения установится компаратор DA1.2, но лог.”1″ на входе R триггера не изменит его нулевого состояния, и нагреватель по-прежнему будет отключен. И только при понижении температуры воздуха в инкубаторе ниже +38°С, в состояние положительного насыщения установится компаратор DА 1.1, на вход S триггера поступит лог.”0″, который включит в работу нагреватель Rн. Таким образом, температура в инкубаторе поддерживается в пределах +38. +39°С (необходимую разность температур достигают подбором сопротивления резистора R2), и явление “триггерного эффекта” в данной схеме терморегулятора отсутствует. Печатная плата терморегулятора показана на рис.4.

Читайте также:
Подставка для новогодней елки своими руками из дерева

Печатная плата терморегулятора

При налаживании и эксплуатации устройства необходимо соблюдать осторожность и не касаться деталей, так как в схеме присутствует потенциал сети. Целесообразно для более точной и плавной регулировки температуры подобрать переменный резистор R4 (также и в схеме рис.1). Диоды VD1-VD4 можно исключить. В этом случае на нагревателе Rн будет только одна полуволна сетевого напряжения, т.е. при мощности 500 Вт на нагревателе будет выделяться 250 Вт, и значительно возрастет надежность и долговечность самого нагревателя. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 должно быть в пределах 13. 16 В.

Простой терморегулятор своими руками

Огромное количество электрических приборов, используемых в быту и промышленности, основывают свою работу на определении уровня температуры окружающей среды. Измерительный элемент в них представляет собой датчик температуры, срабатывающий при нагревании или охлаждении до установленного уровня. Их можно приобрести в большинстве магазинов, ими комплектуются духовки, контроллеры и прочие устройства, но гораздо интереснее изготовить терморегулятор своими руками.

Простой терморегулятор

Пример простого терморегулятора

Далее мы рассмотрим принцип действия и варианты изготовления такой самоделки.

Немного теории

Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:

  • измерительный;
  • логический;
  • исполнительный.

Теоретически температурный датчик можно представить набором из четырех сопротивлений, среди которых три резистора будут представлены элементами с постоянными электрическими параметрами, а четвертый переменным. Они собираются в схему измерительного полуплеча, приведенную на рисунке 1 ниже:

Датчик из полуплеча резисторов

Рис. 1. Датчик из полуплеча резисторов

На схеме показан принцип соединения резисторов для получения температурного датчика. Как видите, сопротивление R2 является переменным и меняет физическую величину в соответствии с изменениями температуры окружающей среды. При подаче одного и того напряжения питания в терморегуляторе, при изменении сопротивления в плече будет возрастать ток в цепи.

На основании изменений происходит анализ температурных колебаний в результате которого рабочий орган вызывает срабатывание терморегулятора и последующее отключение или включение оборудования.

Для измерения сопротивления резисторов в качестве логического элемента устанавливается микросхема, работающая в режиме компаратора. Ее задача сравнить электрические сигналы в двух плечах. Пример схемы регулятора температуры приведен на рисунке:

Принципиальная схема терморегулятора

Рис. 2. Принципиальная схема терморегулятора

Здесь блок микросхемы U1A принимает сигналы от измерителя температуры на входы 2 и 3. При достижении температуры срабатывания, в плечах начнет протекать разный ток, и компаратор выдаст на управляющий элемент электронного терморегулятора сигнал о включении.

При остывании датчика термометра ток в плечах терморегулятора уравняется, и электронный блок выдаст управляющий сигнал на отключение. Приведенная электронная схема работает в двух устойчивых состояниях – отключенном и включенном, чередование рабочих режимов происходит в соответствии с заданной логикой.

Читайте также:
Ароматизатор для помещений: готовим своими руками

Эта схема терморегулятора используется в работе куллера персонального компьютера, получая электроснабжение от блока питания, происходит сравнение тока в плечах. Когда блок питания перегреется, терморегулятор переведет транзистор в противоположное состояние и вентилятор запустится.

Такой принцип может применяться не только в вентиляторах, но и в ряде других устройств:

  • для контроля работы электрического отопления по температурным показаниям в помещении;
  • для установки уровня температуры в самодельном инкубаторе;
  • при подключении теплого пола для контроля его работы;
  • для установки температурного диапазона работы двигателя, с принудительным охлаждением или отключением системы при достижении граничного значения температуры;
  • для паяльных станций или ручных паяльников;
  • в системах охлаждения и холодильном оборудовании с логикой снижения температуры в определенных пределах;
  • в духовках, печах как бытового, так и промышленного назначения.

Сфера применения терморегулятора ничем не ограничена, везде, где вы хотите получить контроль уровня температуры в автоматическом режиме с управлением питания, такое устройство станет отличным помощником.

Обзор схем

В зависимости от типа элементов, входящих в состав терморегулятора, различают механические и цифровые терморегуляторы. Работа первых основана на срабатывании реле, вторые имеют электронный блок, управляющий процессами. Примеры работы нескольких схем рассмотрим далее.

Схема терморегулятора №1

Рис. 3. Схема терморегулятора №1

На приведенной схеме измерение происходит за счет резисторов R1 и R2, при температурных колебаниях переменный резистор R2 изменит величину падения напряжения. После чего через усилитель терморегулятора, представленный парой транзисторов, начнется протекание электротока через катушку реле K1.

Когда величина тока в соленоиде создаст магнитный поток достаточной силы, сердечник притянется и переключит контакты в другое положение. Недостатком такого терморегулятора является наличие магнитопроводящих частей, которые из-за гистерезиса вносят дополнительную поправку на температуру помимо измерительного органа.

Схема терморегулятора №2

Рис. 4. Схема терморегулятора №2

Данный терморегулятор, в отличии от механического термостата, не использует подключение реле, поэтому является более точным. Его применение оправдано в тех ситуациях, когда несколько градусов могут сыграть весомую роль, к примеру, при контроле температуры нагрева двигателя или в инкубаторе.

Здесь изменение температурного режима фиксируется резистором R5, благодаря которому терморегулятор изменяет электрические параметры работы. Для сравнения и усиления разницы поступающего с полуплеч электрического параметра применяется микросхема К140УД7.

Для контроля нагрузки в схеме устанавливается тиристор VS1, в данном примере терморегулятора ограничение составляет 150Вт, но при желании может подбираться и другой параметр. Но следует учитывать, что эксплуатация тиристора в качестве ключа приводит к его нагреванию, поэтому с увеличением мощности необходимо установить радиатор для лучшей теплоотдачи.

Создаем простой терморегулятор

При ремонте бытовой электротехники вы могли сталкиваться с ситуацией, когда со строя выходил терморегулятор. Хоть это и небольшая микросхема, устанавливаемая для контроля величины нагрева или охлаждения чего-либо.

Увы, стоимость такого элемента заводского изготовления довольно высока, поэтому куда выгоднее собрать терморегулятор самому. Схема достаточно простого самодельного терморегулятора приведена на рисунке ниже.

Схема простейшего терморегулятора

Рис. 5. Схема простейшего терморегулятора

Для его изготовления вам понадобится:

  • понижающий трансформатор с 220 на 12 В;
  • шесть диодов (в рассматриваемом примере используются IN4007);
  • конденсаторы на 47 мкФ, 1 мФ и 2 мФ;
  • микросхема для стабилизатора на 5В;
  • транзистор (в рассматриваемом примере это КТ814А);
  • стабилитрон с регулируемым параметром (TL431);
  • резистивные элементы на 4,7; 160, 150 и 910 кОм;
  • резистор с изменяемым сопротивлением на 150 кОм;
  • термозависимый резистор 50 кОм;
  • светодиод;
  • электромагнитное реле 100 мА с питающим напряжением 12В (в рассматриваемом примере используется автомобильный вариант);
  • кнопка и корпус.

Процесс изготовления состоит из таких этапов:

В данном случае клеммник взят со старого прибора, располагавшегося в корпусе.

  • Подключите все отдельно размещенные элементы к плате и закройте корпусом.

После сборки терморегулятора его можно установить в любое место, к примеру, для обогрева и подключить в цепь питания электрического котла. В случае, когда радиаторы отопления нагреют помещение до установленной температуры, контакты реле разорвут цепь и прекратят электроснабжение. При остывании цифрового термометра, снова произойдет включение отопления и снова пойдет нагрев. Если вас не устраивает температурный режим, его можно изменить настройкой датчика.

Читайте также:
Раскладная кровать своими руками: оригинальное решение

Как сделать термореле для отопления своими руками

Среди многочисленного ассортимента полезных приборов, которые приносят в нашу жизнь комфорт, есть большое количество тех, которые можно сделать своими руками. К этому числу можно отнеси и терморегулятор, который включает или отключает нагревательные и холодильные оборудования в соответствии с определенной температурой, на которую он установлен. Такое устройство отлично подойдет на период холодной погоды, например для подвала, где нужно хранить овощи. Так как же сделать терморегулятор своими руками, и какие детали для этого понадобятся?

Терморегулятор своими руками: схема

Про конструкцию термостата можно сказать, что она не особа сложна, именно по этой причине большинство радиолюбителей начинают свое обучение именно с этого прибора, а так же именно на нем оттачивают свои навыки и мастерство. Схем прибора можно найти очень большое количество, но самой распространенной является схема с применением, так называемого компаратора.

Для того чтобы делать терморегулятор, сперва нужно составить схему устройства

Данный элемент имеет несколько входов и выходов:

  • Один вход отвечает подачу эталонного напряжения, которое отвечает необходимой температуре;
  • Второй получает напряжения от датчика температуры.

Сам компаратор принимает все поступающие показания и сравнивает их. В случае если будет генерировать сигнал на выходе, то он включит реле, которое подаст ток на обогревательный или холодильный аппарат.

Какие детали понадобятся: терморегулятор своими руками

Для датчика температуры чаще всего используют терморезистор, это элемент который регулирует электрическое сопротивление в зависимости от температурного показателя.

Так же часто применяют полупроводниковые детали:

На их характеристики температура должна оказывать такое же влияние. То есть при нагреве должен увеличиваться ток транзистора и при этом он должен престать работать, не смотря на входящий сигнал. Нужно учесть, что такие детали обладаю большим недостатком. Слишком сложно провести калибровку, говоря точнее, будет трудно привязать эти детали к некоторым датчикам температуры.

Однако на данный момент промышленность не стоит на месте, и вы можете увидеть приборы из серии 300, это LM335, которым все чаще рекомендуют воспользоваться специалисты и LM358n. Не смотря на очень низкую стоимость, данная деталь занимает первую позицию в маркировках и ориентируется на сочетание с бытовой техникой. Стоит упомянуть, что модификации этой детали LM 235и 135 успешно применяются в военных сферах и промышленности. Включая в свою конструкцию около 16 транзисторов, датчик способен работать в качестве стабилизатора, а его напряжение будет полностью зависеть от температурного показателя.

Зависимость заключается в следующем:

  1. На каждый градус будет приходиться около 0, 01 В, если ориентироваться на Цельсий, то на показатель 273 результат на выходе составит 2, 73В.
  2. Диапазон работы ограничивается в показателе от -40 до +100 градусов. Благодаря таким показателям, пользователь полностью избавляется от регулирований методом проб и ошибок, а требуемая температура будет в любом случае обеспечена.

Так же кроме датчика температур вам потребуется компаратор, лучше всего приобрести LM 311, который выпускает тот же производитель, потенциометр для того чтобы сформировать эталонное напряжение и выходную установку чтобы включать реле. Не забудьте приобрести блок питания и специальные индикаторы.

Регулятор температуры своими руками: питание и нагрузка

Что касается подключения LM 335 то оно должно быть последовательным. Все сопротивления необходимо подобрать так, чтобы общая величина тока, который проходит через термодатчик соответствовала показателям от 0,45 мА до 5 мА. Превышения отметки допускать нельзя, так как датчик будет перегреваться, и показывать искаженные данные.

Дополнительно при изготовлении терморегулятора нужно учитывать его питание и нагрузку

Запитка терморегулятора может происходить несколькими способами:

  • С помощью блока питания с ориентировкой на 12 В;
  • С помощью любого другого устройства, питание которого не превышает вышеуказанный показатель, но при этом ток, протекающий через катушку не должен превышать 100 мА.
Читайте также:
Наливной пол в квартире

Еще раз напомним о том, что показатель тока в цепи датчика не должен превышать 5 мА, по этой причине придется использовать транзистор с большой мощностью. Лучше всего подойдет КТ 814. Конечно, если вы хотите избежать применения транзистора, можно использовать реле с меньшим уровнем тока. Он сможет работать от напряжения в 220 В.

Автоматическая регулировка тепла в помещении

Для чего это нужно

Одинокий дом зимой

  • Самым распространённым на территории Российской Федерации является централизованное отопление или автономное, на газовых котлах. Но такая, с позволения сказать, роскошь, доступна далеко не во всех районах и местностях. Причины тому самые банальные – отсутствие ТЭЦ или центральных котельных, а так же газовых магистралей поблизости.
  • Приходилось ли вам когда-либо побывать отдалённом от густонаселённых районов жилом доме, насосной или метеостанции в зимнюю пору, когда единственным средством сообщения являются сани с дизельным двигателем? В таких ситуациях очень часто устраивают отопление своими руками при помощи электричества.

Автономное отопление электричеством с использованием ЭОУ

  • Для небольших помещений, например, одна комната дежурного на насосной станции, достаточно масляного радиатора отопления – его хватит для самой суровой зимы, но для большей площади уже потребуется отопительный котёл и система радиаторов. Чтобы сохранить нужную температуру в котле, предлагаем вашему вниманию самодельное регулирующее устройство.

Температурный датчик

  • В этой конструкции не нужны терморезисторы или различные датчики типа ТСМ, здесь вместо них задействован биполярный обыкновенный транзистор. Как и всех полупроводниковых приборов, его работа в большой степени зависит от окружающей среды, точнее, от её температуры. С повышением температуры ток коллектора возрастает, а это негативно сказывается на работе усилительного каскада – рабочая точка смещается вплоть до искажения сигнала и транзистор попросту не реагирует на входной сигнал, то есть, перестает работать.

  • Диоды тоже относятся к полупроводникам, и повышение температуры отрицательно сказывается и на них. При t25⁰C «прозвонка» свободного кремниевого диода покажет 700мВ, а у перманентного – около 300мВ, но если температура повышается, то соответственно будет понижаться прямое напряжение прибора. Так, при повышении температуры на 1⁰C напряжение будет понижаться на 2мВ, то есть, -2мВ/1⁰C.

  • Такая зависимость полупроводниковых приборов позволяет использовать их в качестве температурных датчиков. На таком отрицательном каскадном свойстве с фиксированным базовым током и основана вся схема работы терморегулятора (схема на фото вверху).
  • Температурный датчик смонтирован на транзисторе VT1 типа КТ835Б, нагрузка каскада – резистор R1, а режим работы по постоянному току транзистора задают резисторы R2 и R3. Чтобы напряжение на транзисторном эмиттере при комнатной температуре было 6,8В, фиксированное смещение задаётся резистором R3.

Совет. По этой причине на схеме R 3 помечен знаком * и особой точности здесь добиваться не следует, только бы не было больших перепадов. Эти измерения можно провести относительно транзисторного коллектора, соединённым источником питания с общим приводом.

  • Транзистор p-n-p КТ835Б подобран специально, его коллектор соединяется с металлической корпусной пластинкой, имеющей отверстие для крепления полупроводника на радиатор. Именно за это отверстие прибор крепится к пластине, к которой ещё прикреплён подводной провод.
  • Собранный датчик крепиться к трубе отопления при помощи металлических хомутов, и конструкцию не нужно изолировать какой—либо прокладкой от трубы отопления. Дело в том, что коллектор соединён одним проводом с источником питания – это значительно упрощает весь датчик и делает контакт лучше.

Компаратор

Принципиальная схема компаратора

  • Компаратор, смонтированный на операционный усилитель ОР1 типа К140УД608, задаёт температуру. На инвертируемый вход R5 подаётся напряжение с эмиттера VT1, а через R6 – на неинвертируемый вход поступает напряжение с движка R7.
  • Такое напряжение определяет температуру для отключения нагрузки. Верхний и нижний диапазон для установки порога на срабатывание компаратора задаются при помощи R8 и R9. Нужный постерезис срабатывания компаратора обеспечивает R4.
Читайте также:
Самодельная подсветка подстаканника

Управление нагрузкой

Малогабаритное реле (16A)

  • На VT2 и Rel1 сделано устройство управления нагрузкой и индикатор режима работы терморегулятора находится здесь же – красный цвет при нагреве, а зелёный – достижение необходимой температуры. Параллельно обмотке Rel1 включен диод VD1 для защиты VT2 от напряжения, вызванного самоиндукцией на катушке Rel1 при отключении.

Совет. На рисунке выше видно, что допустимая коммутация тока реле 16A, значит, допускает управление нагрузкой до 3кВт. Используйте прибор для мощности 2-2,5кВт, чтобы облегчить нагрузку.

Блок питания

Блок питания для терморегулятора

  • Произвольная инструкция позволяет для настоящего терморегулятора в виду его небольшой мощности задействовать в качестве блока питания дешёвый китайский адаптер. Также можно самому собрать выпрямитель на 12В, с током потребления схемы не более 200мА. Для этой цели сгодится трансформатор мощностью до 5Вт и выходом от 15 до 17В.
  • Диодный мостик сделан на диодах 1N4007, а стабилизатор на напряжения на интегральном типа 7812. В виду небольшой мощности устанавливать стабилизатор на батарею не требуется.

Наладка терморегулятора

Настольная лампа с абажуром из металла

  • Для проверки датчика можно использовать самую обыкновенную настольную лампу с абажуром из металла. Как было отмечено выше, комнатная температура позволяет выдерживать напряжение на эмиттере VT1 около 6,8В, но если повысить её до 90⁰C, то напряжение упадёт до 5,99В. Для замеров можно использовать обычный китайский мультиметр с термопарой типа DT838.
  • Компаратор работает следующим образом: если напряжение термодатчика на инвертирующем входе выше напряжения на неинвертирущем, то на выходе оно будет равнозначным с напряжением источника питания – это будет логическая единица. Поэтому VT2 открывается и реле включается, перемещая релейные контакты в режим нагрева.
  • Температурный датчик VT1 греется по мере нагревания отопительного контура и с повышением температуры понижается напряжение на эмиттере. В тот момент, когда оно опускается немного ниже напряжения, которое задано на движке R7, получается логический ноль, что приводит к запиранию транзистора и отключению реле.
  • В это время напряжение на котёл не поступает и система начинает остывать, что также влечёт за собой остывание датчика VT1. Значит, напряжение на эмиттере повышается и как только оно переходит границу, установленную R7, реле запускается заново. Такой процесс будет повторяться постоянно.
  • Как вы понимаете, цена такого устройства невысока, зато позволяет выдерживать нужную температуру при любых погодных условиях. Это очень удобно в тех случаях, когда в помещении нет постоянных жителей, следящих за температурным режимом, или когда люди постоянно сменяют друг друга и к тому же заняты работой.

Самодельный терморегулятор: пошаговая инструкция

Если вы приобрели все необходимые составляющие для сборки, осталось рассмотреть подробную инструкцию. Рассматривать будем на примере датчика температуры рассчитанного на 12В.

Самодельный регулятор температуры собирается по следующему принципу:

  1. Подготавливаем корпус. Можно использовать старые оболочки от счетчика, например от установки «Гранит-1».
  2. Схему подбираете ту, которая вам больше понравится, но можно и сориентироваться и на плату от счетчика. Прямой ход с пометкой «+» необходим для подключения потенциометра, Инверсионный вход с о будет служить для подключения термодатчика. Если так случилось, что напряжение на прямом входе будет выше требуемого, на выходе установится высокая отметка и транзистор начнет подавать питание на реле, а оно в свою очередь на нагревательный элемент. Как только напряжение на выходе превысит допустимую отметку – реле отключится.
  3. Для того чтобы терморегулятор срабатывал вовремя и перепады температур были обеспечены, потребуется сделать с помощью резистора связь отрицательного типа, которая образуется между прямым входом и выходом на компараторе.
  4. Что касается трансформатора и его питания, то здесь может понадобиться индукционная катушка от старого электрического счетчика. Для того чтобы напряжение соответствовало показателю в 12 вольт, вам нужно будет сделать 540 витков. Уместить их получится только в том случае, если диаметр провода будет не более 0,4 мм.
Читайте также:
Натяжные потолки с подсветкой

Вот и все. В этих небольших действиях и заключается вся работа по созданию терморегулятора своими руками. Возможно, самому без определенных навыков сделать его сразу и не получится, однако с опорой на фото и видео инструкции вы сможете испытать все свои умения.

Благодаря простой конструкции, самостоятельно созданный термоконтроллер может быть использован где угодно.

Например:

  • Для теплого пола;
  • Для погреба;
  • Котла отопления;
  • Может заняться регулировкой температуры воздуха;
  • Для духовки;
  • Для аквариума, где будет контролировать температурный показатель воды;
  • Для того чтобы контролировать температурное значение насоса электрокотла (его включения и отключение);
  • И даже для автомобиля.

Не обязательно использовать цифровой, электронный или механический покупной термовыключатель. Купив недорогое термореле, сделать регулировку мощности на симисторе и термопаре и ваш самодельный аппарат будет работать не хуже покупного.

Точный термометр

Применение в качестве датчиков полупроводниковых диодов и транзисторов характеризуется сложностью калибровки показаний, что в итоге приводит к погрешности результата измерений. Поэтому для получения точного результата в качестве измерителя применяется бифилярно намотанная катушка из тонкого проводника, размещённая в цилиндре, имеющем размеры порядка 4×20 мм.

Основой конструкции является микросхема ICL707 и светящийся индикатор. Питание можно подавать от любого источника с выходной амплитудой 12 В. На DA3 собран нормирующий преобразователь, изменяющий своё выходное напряжение в зависимости от сигнала, поступаемого с датчика.

Настройка заключается в выставлении на 36 ноге микросхемы напряжения, равного одному вольту. Делается это с помощью резисторов R3 и R4. Вместо датчика подключают резистор на 100 Ом. Изменением сопротивления R14 устанавливают нули на цифровом индикаторе. После чего устройство готово к измерениям.

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.

Как сделать терморегулятор — пошаговая инструкция, как собрать и подключить простой термостат в домашних условиях (75 фото)

Терморегуляторы могут быть очень разными. От самых простых, которые лишь управляют включением и выключением нагревателя (или охладителя), до сложных ПИД (пропорциональных интегрально дифференциальных) систем, такие устройства не только включают и выключают, но ещё и управляют мощностью подключенного нагревателя, или охладителя.

На контроле текущей температуры, основана работа большого числа, самых разных электроприборов, как бытовых, так и промышленных устройств.

Измеряется температура различными датчиками, в простейших устройствах, этот датчик попросту замыкает и размыкает цепь, при достижении объектом контроля установленного значения температуры. Такое устройство, можно легко приобрести, однако гораздо интереснее сделать терморегулятор своими руками.

В сети интернет, на многих ресурсах, можно найти инструкции для терморегулятора своими руками.

Содержимое обзора

Обязательный состав термостата

Каждый термостат, обязательно содержит такие модули:

  • Измерительный блок (датчик температуры); логический блок (блок сравнения); исполнительный блок (электронный, или электромеханический выключатель);
  • Работу же терморегулятора можно описать так: логический блок сравнивает температуру с заданной, и на основании результатов сравнения выдаёт исполнительному блоку команду на включение, или выключение нагревателя (охладителя).
  • Многие датчики температуры представляют собой измерительный мост (как правило резистивный). Такой мост состоит из четырёх сопротивлений, из которых три резистора имеют постоянное сопротивление, а один резистор изменяет сопротивление в зависимости от температуры.

Внимательно изучив схему включения резисторов для образования блока логики (сравнения) можно обратить внимание на то, что сопротивления резисторов (всех, кроме одного) постоянны, сопротивление же одного резистора, изменяется в зависимости от температуры, этот резистор и служит датчиком, который и измеряет температуру окружающей среды, а остальные резисторы, являются элементами блока сравнения температуры с заданной.

Читайте также:
Нож для хлеба своими руками

При изменении сопротивления датчика, на одной из диагоналей схемы появится потенциал, который можно использовать для управления исполнительным механизмом термостата.

Обычно, для окончательного сравнения сопротивления датчика температуры с заданным задатчиком сопротивлением, применяют микросхему компаратора, которая и является логическим блоком термостата.

  • При достижении определённой (заданной) температуры, на выводах компаратора, появляется напряжение, которое и можно использовать для дальнейшего управления исполнительным механизмом, а он, в свою очередь, включит, или отключит нагревательный элемент (или охладитель).
  • Таким образом, работают различные устройства, для работы которых нужно отслеживание температуры какого-либо объекта. Это могут быть системы электрического отопления, водонагревателя, инкубатора или тёплого пола, паяльной станции, системы охлаждения двигателя. Управления печами, или холодильным оборудованием.
  • Как видно из этого перечисления, применяться терморегулирующие устройства могут в самых разнообразных областях.

В зависимости от того, как именно происходит регулирование температуры, термостаты принято различать по принципу их действия, а именно, на электромеханические и электронные, из электронных можно выделить цифровые устройства.

Работа первых двух типов состоит в срабатывании исполнительного механизма при достижении объектом заданной температуры, а в цифровых устройствах, сигнал с датчика может быть предварительно обработан, именно поэтому, подобные устройства, чаще других применяются в ПИД регулирующих устройствах.

Особенности схем терморегуляторов

В терморегуляторах, исполнительным устройством может являться электромеханическое реле, в тех же случаях, когда исполнительный механизм питается переменным напряжением, в качестве исполнительного устройства, легко может быть применён тиристор.

  • Несомненным плюсом применения тиристора перед электромагнитным реле является то, что в нём отсутствуют механические контакты, а это очень положительно сказывается на сроке службы данного элемента (особенно, при управлении мощными нагрузками).
  • Основным же преимуществом реле, является малое падение напряжения на его контактах во включенном состоянии. А это, в свою очередь, существенно уменьшает его нагрев по сравнению с тиристором.

Компаратором же, может служить как специализированная микросхема, так и микросхема обычного операционного усилителя.

Микросхема терморегулятора

Современный уровень интеграции электронных устройств позволяет оформить это устройство в одной микросхеме, такие микросхемы можно часто встретить в самых разных бытовых и промышленных приборах.

Однако при выходе такой микросхемы из строя, зачастую, заменить её просто не на что. Потому, для того чтобы отремонтировать терморегулятор, зачастую, вместо такой микросхемы применяется самодельный терморегулятор, собранный на отдельных элементах.

Конечно, такое устройство намного больше чем микросхема, однако, если позволяют габариты устройства, то применение такого устройства может быть вполне оправдано.

Пример терморегулятора

Терморегулятор можно изготовить из деталей, которые не являются дефицитными. Их легко можно приобрести в большинстве городов.

Схема терморегулятора приведена на рисунке, она представляет собой простой терморегулятор.

  • Для питания устройства применяется источник на основе понижающего трансформатора, в качестве диодного моста, применяются маломощные диоды, подходящие по обратному напряжению, например, 1N4007.
  • В качестве сглаживающего фильтра применён электролитический конденсатор, также, в блоке питания использован интегральный стабилизатор напряжения, с выходным напряжением в пять вольт.
  • Также применяется транзистор средней мощности, с прямой проводимостью, например, это может быть транзистор КТ816А. Также, в схеме применён так называемый, управляемый стабилитрон TL431.
  • Резисторы постоянного сопротивления с номиналами 4,7; 160, 150 и 910 кило Ом. И переменное сопротивление на 150 кило Ом. В качестве термодатчика использован терморезистор 50 кило ом.

Характеристика этого сопротивления (положительная, или отрицательная) зависит от того, какой нагрузкой будет управлять термостат (нагревателем или холодильником).

В качестве индикатора работы устройства используется светодиод, а как коммутирующий элемент, применено, электромагнитное реле с напряжением срабатывания двенадцать вольт (например, автомобильное).

Также используется фиксируемый выключатель на достаточный ток и корпус с объёмом достаточным для размещения устройства. Также, для удобства монтажа, рекомендуется изготовить печатную плату, согласно схеме изготавливаемого устройства.

Последовательность работ

Смонтировав схему выбранным способом, следует установить датчик таким образом, чтобы он, при работе, контролировал температуру необходимого объекта.

  • Переменный резистор, следует установить таким образом, чтобы к нему был обеспечен удобный доступ.
  • После чего, нужно нанести шкалу задаваемых температур, которые будут поддерживаться термостатом.
Читайте также:
Стеллаж своими руками – оригинальное решение

После того как все эти работы будут выполнены, к устройству подключают шнур питания (если сделать это раньше, то он будет сильно мешать при работе).

Простая и надёжная схема терморегулятора для инкубатора

С ранней весны и до середины лета — пора инкубаторов. Почти все, имеющие в своём подворье птиц пользуются инкубаторами. С ним удобно в любой период времени вывести необходимое количество любой породы птицы. Не надо ждать когда сядет на гнездо наседка.

Неотъемлемая часть любого инкубатора — это терморегулятор! От его надёжности и точности зависит и вывод птицы.

Необязательно использовать программируемый цифровой дорогой терморегулятор. Со своей задачей отлично справляется терморегулятор, предложенный в этой статье. Простая и надёжная схема терморегулятора для инкубатора на одной простой и недорогой микросхеме К561ЛА7 предложена ниже.

TERMO_4

Простая, потому что кучу транзисторов заменила одна микросхема.

Надёжная, потому что в схеме используются некоторые моменты:

  1. Для падения напряжения с 220В до 9В используется резистор, а не конденсатор (как часто бывает в других схемах). Он намного надёжнее.
  2. Лампы включены последовательно-параллельно, что тоже надёжнее чем просто параллельное включение.
  3. При плохом контакте переменного резистора «температура» произойдёт отключение ламп, а не наоборот.
  4. Микросхема К561ЛА7 (как показала практика) более надёжная чем ОУ или PIC.

На первом элементе DD1.1 собран пороговый элемент, который меняет с 1 на 0 свое положение на выходе при заданной температуре. Регулятором «Температура» меняется этот порог.

На втором элементе DD1.2 собран формирователь импульсов для правильной работы тиристора.

Третий элемент DD1.3 — сумматор.

Четвёртый элемент DD1.4 — свободен и может использоваться (в крайнем случае) для замены одного из остальных элементов в случае его выхода из строя.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить её импортным аналогом CD4011B.

Ток потребления схемы по 9В — 5 мА, температура R13 примерно 60 — 70 гр. — это нормальный режим резистора.

Импульсы, поступающие на транзистор открывают его, что способствует в последствии открыванию тиристора.

Тиристор (Т122 или КУ202Н,М,Л) — мощный коммутирующий элемент схемы. Тиристор (если используется КУ202Н,М,Л) без радиатора способен коммутировать нагрузку до 300 Вт. Обычно это хватает. Если у вас нагрузка превышает данное значение, то тиристор необходимо поставить на радиатор. Максимальное значение 1000 Вт. А также можно установить более мощный тиристор — Т122.

Рассчитать нагрузку для инкубатора просто. Включаем нагреватели (лампы) через данный регулятор температуры на полную. И контролируем по термометру температуру. Даже на полную (лампочки не отключаются) температура в инкубаторе не должна подниматься выше 50 градусов.

Так как, в процессе эксплуатации нити ламп сильно провисают и перегорают. Есть опасность выхода из строя тиристора. Поэтому лампы рекомендуется соединять последовательно-параллельно, как указано на схеме, для большей продолжительности срока службы ламп и схемы.

Так как в инкубаторе очень высокая влажность на датчик температуры — терморезистор необходимо надеть кусочек трубочки и залить с двух сторон водостойким клеем или герметиком. Это лучше проделать несколько раз с периодом в несколько часов после высыхания. Торец терморезистора можно оставить на поверхности для большей чувствительности.

Схема универсальна к выбору терморезисторов. Номинал терморезистора подходит в широких пределах. Я пробовал от 1 кОма до 15 кОм, которые были у меня в наличии. Подойдут и другие. Правильный режим работы необходимо подобрать делителем на R2, R3. Подобрать R3 можно по таблице ниже.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: