Терморегулятор для погреба своими руками

Подписаться

Терморегулятор довольно распространенная вещь их вы можете найти начиная от холодильников и заканчивая утюгами или паяльниками. Обычно радиолюбители в качестве датчика температуры используют терморезисторы, транзисторы или диоды. Так как работа подобных терморегуляторов очень простая, а следовательно будет несложной и электрическая схема.

Обычно в таких устройствах поддержание необходимой температуры происходит путём включением или выключением какого-либо нагревательного элемента. Алгоритм работы предельно прост когда температура достигнет нужной вам величины, происходит срабатывание сравнивающего устройствоа (компаратора) и ТЭН отключается. Этот принцип работы реализуется, практически, во всех простых терморегуляторах. Вроде бы всё легко и просто, но это пока вам не пришлось делать терморегулятор и испытвать его на практике.

Самое сложное в самодельных «простых» терморегуляторов является их настройка на нужную температуру. Дело в том, что для того чтобы определить характерные точки температурной шкалы вам потребуется погружать свой датчик, с начала в посуду с тающим льдом (это ноль градусов Цельсия), а потом в кипяток (100 градусов).

После проведения «калибровки» таким трудоёмким способом с использованием градусника и вольтметра вы сможете настроить необходимую температуру срабатывания. Однако, добиться, таким способом, точной работы вашего терморегулятора очень сложно, Его придётся регулировать ещё не раз и не два.

В помощь радиолюбителям сегодня в мире множество фирм выпускает огромное количество уже откалиброванных температурных сенсоров. В большинстве своём эти датчики, рассчитаны на работу с микроконтроллерами.

Информация на выходе этих датчиков цифровая, передается по однопроводному двунаправленному интерфейсу 1-wire. Это даёт возможность делать сложные схемы с использованием подобных устройств. Таким образом довольно просто сделать многоточечный термометр который будет контролировать температуру, в самых разных местах, например, как в помещении, так и за окном, и даже в разных комнатах.

Терморегулятор LM335

Далее я хочу рассказать об одном очень популярном приборе из этой серии, который выделятся своей ценой и характеристиками на фоне разнообразных терморегуляторов. LM335 и его разновидности 235, 135. Первая цифра в маркировке говорит о назначении прибора: 1 соответствует военной приемке, 2 индустриальное применение, а тройка говорит об использовании компонента в бытовых приборах.

Кстати, точно такой же принцип маркировки присущ и многим импортным деталям, например операционным усилителям, компараторам и другим. Отечественным радиолюбителям такой принцип обозначений знаком по транзисторам, например, 2Т и КТ. Первые предназначались для военных, а вторые для широкого применения. Однако, вернёмся к упомянутому выше LM335.

Внешне данный терморегулятор похож на транзистор в пластмассовом корпусе ТО - 92, но внутри него находится аж 16 транзисторов. Также этот датчик может быть и в другом корпусе, например SO – 8, но различий между ними нет.
Внешний вид датчика показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Внешний вид датчика LM335

В принцип действия данного терморегулятора положен принцип стабилитрона. У него напряжение стабилизации зависит от температуры. Принцип действия терморегулятора LM335 основан на том, что при повышении температуры на один градус Кельвина напряжение стабилизации увеличивается на 10 милливольт. Типовая схема включения показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Типовая схема включения датчика LM335

Из этой схемы слкдует, что нормальная работа терморегулятора осуществляется в диапазоне токов 0,45…5,00 миллиампер. Так же необходимо помнить, что предел в 5 мА превышать не следует. Так как датчик будет перегреваться и при этом измерять собственную температуру.

Что будет показывать датчик LM335

Согласно технической документации наш терсодатчик проградуирован по абсолютной шкале Кельвина. Если предположить, что температура внутри помещения -273,15°C, а это абсолютный ноль по Кельвину, то наш датчик будет показывать нулевое напряжение. При увеличении температуры на каждый градус выходное напряжение стабилитрона будет возрастать на целых 10мВ или на 0,010В.

Для того чтобы перевести температуру в привычную всем шкалу Цельсия, будет достаточно, просто, прибавить 273,15. Ну. Кстати, про 0,15 почему то все всегда забывают, поэтому просто 273, и получается, что 0°C это 0+273 = 273°K.

В учебниках физики нормальной температурой считается 25°C, а по Кельвину получается 25+273 = 298, а точнее 298,15. Именно эта точка упоминается в даташите, как единственная точка калибровки сенсора. Таким образом, при температуре 25°C на выходе датчика должно быть 298,15 * 0,010 = 2,9815В.

Рабочий диапазон терморегулятора находится в пределах -40…100°C, и во всем диапазоне характеристика датчика очень линейна. Это позволит вам легко рассчитать показания датчика при любой температуре: сначала надо пересчитать температуру по Цельсию в градусы Кельвина. Затем полученную температуру умножить на 0,010В. Последний ноль в этом числе говорит о том, что напряжение в Вольтах указано с точностью до 1мВ.

Из всего вышесказанного следует что когда вы будете изготавливать терморегулятор вам не придется ничего градуировать, макая ваше устройство то в кипяток то в тающий лед. Вам будет всего лишь достаточно рассчитать напряжение на выходе LM335, а после этого вам нужно будет выставить это напряжение в качестве задающего на входе сравнивающего устройства (компаратора).

Ну а теперь пара слов, возможно, о самом важном параметре LM335 о его цене. Он стоит где-то около доллара. И его легко приобрести в сети в интернет-магазинах.

Принципиальная схема терморегулятора для погреба

Но вернёмся, собственно к теме статьи, к терморегулятору, конкретно, для погреба. Как нетрудно догадаться делать его мы будем на основе термодатчика LM335. Прежде всего вам стоит обратиться к технической документации (Data Sheet) на этот датчик. Даташит содержит все способы применения датчика, в том числе и собственно схему терморегулятора.

К сожалению буквально использовать её нельзя, вам практически придется дополнить ее выходным устройством, которое позволит вам включать нагреватель заданной мощности и, естественно, блоком питания и, возможно, индикаторами работы. Об этих узлах будет рассказано несколько позже, а пока посмотрим, что же предлагает фирменная документация, на этот терморегулятор. Схема, как она есть, показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема подключения датчика LM335

Как работает компаратор

В основу данной схемы как не трудно догадаться положен компаратор LM311. Как и все другие подобные компараторы, LM311 имеет два входа и выход. Один из входов (2) является прямым и обозначен знаком +. Другой вход - инверсный (3) обозначен знаком «минус». Выход в компаратор обозначен выводом 7.

Компаратор имеет простейшую логику работы. Когда напряжение на прямом входе (2) больше, чем на инверсном (3), на выходе компаратора устанавливается высокий уровень. В этом случае транзистор открывается и включает нагрузку. На рисунке 1 им является нагреватель. Кроме этого к прямому входу подключен потенциометр, который задаёт порог срабатывания компаратора, таким образом, именно он и устанавливает температуру.

Когда напряжение на инверсном входе больше, чем на прямом, на выходе компаратора установится низкий уровень. К инверсному входу подключен термодатчик LM335, поэтому при повышении температуры (нагреватель уже включен) будет повышаться напряжение на инверсном входе.

Когда напряжение датчика достигнет порога срабатывания, установленного потенциометром, компаратор переключится в низкий уровень, транзистор закроется и отключит нагреватель. Далее весь цикл повторится.

Осталось совсем ничего, - на базе рассмотренной функциональной схемы разработать практическую схему, по возможности простую и доступную для повторения начинающими радиолюбителями. Возможный вариант практической схемы показан на рисунке 4.

Рисунок 4.

Несколько пояснений к принципиальной схеме

Нетрудно видеть, что базовая схема немного изменилась. Прежде всего, вместо нагревателя транзистор будет включать реле, а что будет включать реле об этом чуть позже. Еще появился электролитический конденсатор C1, назначение которого сглаживание пульсаций напряжения на стабилитроне 4568. Но расскажем о назначении деталей чуть подробней.

Питание термодатчика и делителя напряжения уставки температуры R2, R3, R4 стабилизировано параметрическим стабилизатором R1, 1N4568, C1 с напряжением стабилизации 6,4В. Даже если питание всего устройства будет производиться от стабилизированного источника, дополнительный стабилизатор не помешает.

Такое решение позволяет питать все устройство от источника, напряжение которого можно выбрать в зависимости от напряжения катушки реле, имеющегося в наличии. Скорее всего, это будет 12 или 24В. Источник питания может быть даже нестабилизированным, просто диодный мост с конденсатором. Но лучше все-таки не поскупиться и поставить в блок питания интегральный стабилизатор 7812, который обеспечит еще и защиту от КЗ.

Если уж разговор зашел про реле, что можно в данном случае применить? Прежде всего, это современные малогабаритные реле, наподобие тех, что применяются в стиральных машинах. Внешний вид реле показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Малогобаритное реле

При всей миниатюрности такие реле могут коммутировать ток до 10А, что позволяет коммутировать нагрузку до 2КВт. Это если на все 10А, но так делать не надо. Самое большее, что можно включить таким реле это нагреватель мощностью не более 1КВт, ведь должен же быть хоть какой-то «запас прочности»!

Совсем хорошо, если реле своими контактами будет включать магнитный пускатель серии ПМЕ, а уж он пусть включает нагреватель. Это один из самых надежных вариантов включения нагрузки. Другие варианты подключения описаны в статье «Как подключить нагрузку к блоку управления на микросхемах». Но практика показывает, что вариант с магнитным пускателем, пожалуй, самый простой и надежный. Возможная реализация такого варианта показана на рисунке 6.

Рисунок 6.

Электропитание терморегулятора

Блок питания устройства нестабилизированный, а поскольку сам терморегулятор (одна микросхема и один транзистор) практически никакой мощности не потребляет, то в качестве источника питания вполне подойдет любой сетевой адаптер китайского производства.

Если сделать блок питания, как показано на схеме, то вполне подойдет небольшой силовой трансформатор от кассетного магнитофона калькулятора или чего-то другого. Главное, чтобы напряжение на вторичной обмотке было не свыше 12..14В. При меньшем напряжении не будет срабатывать реле, а при большем оно просто может сгореть.

Если выходное напряжения трансформатора находится в пределах 17…19В, то тут без стабилизатора не обойтись. Это не должно пугать, ведь современные интегральные стабилизаторы имеют всего 3 вывода, запаять их не так и сложно.

Включение нагрузки

Открытый транзистор VT1 включает реле K1, которое своим контактом K1.1 включает магнитный пускатель K2. Контакты магнитного пускателя K2.1 и K2.2 подключают к сети нагреватель. Следует отметить, что нагреватель включается сразу двумя контактами. Такое решение гарантирует, что при отключенном пускателе на нагрузке не останется фаза, если, конечно все исправно.

Поскольку погреб помещение влажное, иногда очень сырое, в плане электробезопасности очень опасное, то подключение всего устройства лучше всего осуществить с применением УЗО по всем требованиям к современной проводке. О правилах устройства электрической проводки в подвале можно почитать в этой статье.

Каким должен быть нагреватель

Схем терморегуляторов для погреба опубликовано немало. Когда-то их печатал журнал «Моделист-коструктор» и другие печатные издания, а теперь все это изобилие перекочевало в интернет. В этих статьях даются рекомендации, каким же должен быть нагреватель.

Кто-то предлагает обычные стоваттные лампы накаливания, трубчатые нагреватели марки ТЭН, масляные радиаторы (можно даже с неисправным биметаллическим регулятором). Также предлагается использовать бытовые обогреватели с встроенным вентилятором. Главное, чтобы не было прямого доступа к токоведущим частям. Поэтому старые электроплитки с открытой спиралью и самодельные нагреватели типа «козёл» применять ни в коем случае нельзя.

Сначала проверьте монтаж

Если устройство собрано без ошибок из исправных деталей, то особой наладки не требуется. Но в любом случае перед первым включением обязательно проверить качество монтажа: нет ли непропаек или наоборот замкнутых дорожек на печатной плате. И проделывать эти действия надо не забывать, просто взять себе за правило. Особенно это относится к конструкциям, подключаемым к электрической сети.

Настройка терморегулятора

Если первое включение конструкции произошло без дыма и взрывов, то единственное, что надо сделать, это выставить опорное напряжение на прямом входе компаратора (вывод 2), согласно желаемой температуре. Для этого необходимо произвести несколько расчетов.

Предположим, что температура в погребе должна поддерживаться на уровне +2 градуса по Цельсию. Тогда сначала переводим ее в градусы Кельвина, затем полученный результат умножаем на 0,010В в результате получается опорное напряжение, оно же уставка температуры.

(273,15 + 2) * 0,010 = 2,7515(В)

Если предполагается, что терморегулятор должен поддерживать температуру, например, +4 градуса, то получится следующий результат: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,7715(В)

По материалам - http://electrik.info/main/praktika/758-termoregulyator-dlya-pogreba-svoi...

ВложениеРазмер
1383298810_1[1].jpg9.24 КБ
1383298781_2[1].jpg6.14 КБ
1383298782_3[1].jpg14.69 КБ
1383298808_4[1].jpg19.69 КБ
1383298772_5[1].jpg3.79 КБ
1383298790_6[1].jpg19.56 КБ

viagra prix viagra

+
1
-
6 Ноября 2013, 23:16