Csináld magad egy termosztát egy pincehez

Érzékelő választás a termosztáthoz

A hőmérséklet-szabályozót a mindennapi életben sokféle eszközben használják, a hűtőszekrénytől a vasalókig és a forrasztópákaktól kezdve. Valószínűleg nincs olyan rádióamatőr, aki megkerülné egy ilyen rendszert. Leggyakrabban hőmérsékleti érzékelőként vagy érzékelőként használják különböző amatőr mintákban termisztor, tranzisztorok vagy diódák. Az ilyen hőmérsékletszabályozók működése meglehetősen egyszerű, a működési algoritmus primitív, és ennek eredményeként egy egyszerű elektromos áramkör.

A beállított hőmérséklet fenntartása be- és kikapcsolással történik fűtőelem (TEN): amint a hőmérséklet eléri a beállított értéket, működik összehasonlító eszköz (komparátor) és a fűtés ki van kapcsolva. A szabályozás ezen elvét minden egyszerű szabályozóban végrehajtják. Úgy tűnik, hogy minden egyszerű és világos, de csak addig van, amíg a gyakorlati kísérletekre nem kerül sor.

Az "egyszerű" termosztátok előállítása során a legnehezebb és időigényesebb a beállított hőmérséklet beállítása. A hőmérsékleti skála jellegzetes pontjainak meghatározására javasoljuk, hogy az érzékelőt először merítsék egy olvadó jéggel (ez nulla Celsius fok), majd forrásban lévő vízbe (100 fok).

Ezt a hőmérővel és voltmérővel végzett próba-hibával történő kalibrálást követően beállítják a szükséges hőmérsékletet. Az ilyen kísérletek után az eredmény nem a legjobb.

Most különféle cégek gyártanak sok hőmérsékleti érzékelőt, amelyet a gyártási folyamat során már kalibráltak. Ezek elsősorban olyan érzékelők, amelyekkel együttműködve tervezték mikrokontroller. Ezeknek az érzékelőknek a kimenete a digitális információt továbbítja, egy egyvezetékes egyvezetékes kétirányú interfészen keresztül, amely lehetővé teszi a teljes hálózat létrehozását hasonló eszközök alapján. Más szavakkal, nagyon egyszerű egy többpontos hőmérő létrehozása, például a kültéri és a beltéri hőmérsékleti hőmérsékletszabályozás céljából, még egy szobában sem.

Az intelligens digitális érzékelők ilyen sokasága mellett egy szerény eszköz jól néz ki LM335 és annak változatai 235, 135. A jelölés első számjegye jelzi az eszköz rendeltetését: 1 a katonai elfogadásnak felel meg, 2 az ipari felhasználásnak, a három pedig az alkatrész háztartási készülékekben való használatát jelzi.

Mellesleg, ugyanaz a harmonikus jelölési rendszer jellemzi sok importált alkatrészt, például az operációs erősítőket, az összehasonlítókat és még sokan mást is. Az ilyen megnevezések hazai analógja a tranzisztorok, például a 2T és a CT jelölése volt. Az elsőket katonaságnak, utóbbiakat széles körű használatra szánják. De itt az ideje visszatérni a már ismerős LM335-hez.

Külsőleg ez az érzékelő úgy néz ki, mint egy kis teljesítményű tranzisztor a TO-92 műanyag házban, de benne 16 tranzisztor található. Ez az érzékelő SO - 8 esetben is lehet, de nincs különbség közöttük. Az érzékelő megjelenését az 1. ábra mutatja.

1. ábra: Az LM335 érzékelő megjelenése

A működés elve szerint az LM335 érzékelő egy Zener-dióda, amelyben a stabilizációs feszültség a hőmérséklettől függ. Egy kelvin fokos hőmérséklet-emelkedés mellett a stabilizációs feszültség 10 millivolt növekszik. Egy tipikus huzalozási rajzot a 2. ábra mutat.

2. ábra. Az érzékelő engedélyező áramköreLM335

Az ábra áttekintésekor azonnal megkérdezheti, hogy mennyi az R1 ellenállás ellenállása és mi a tápfeszültség egy ilyen kapcsolóáramkörrel. A választ a műszaki dokumentáció tartalmazza, amely szerint a termék normál működése a jelenlegi 0,45 ... 5,00 milliamper tartományban garantált. Meg kell jegyezni, hogy az 5 mA-os határértéket nem szabad túllépni, mivel az érzékelő túlmeleged és megmérje saját hőmérsékletét.

Mit fog mutatni az LM335 érzékelő?

A dokumentáció (adatlap) szerint az érzékelőt az alábbiak szerint kell kalibrálni abszolút Kelvin-skála. Ha feltételezzük, hogy a beltéri hőmérséklet -273,15 ° C, és ez Kelvin szerint abszolút nulla, akkor a kérdéses érzékelőnek nulla feszültséget kell mutatnia. Ha a hőmérsékletet minden fokkal megemeli, a zener-dióda kimeneti feszültsége akár 10 mV-rel vagy 0,010 V-mal növekszik.

Ahhoz, hogy a hőmérsékletet a szokásos Celsius-skálaról a Kelvin-skálara átvihesse, csak 273,15-et kell hozzáadni. Nos, körülbelül 0,15 körülbelül mindig elfelejtnek mindent, tehát csak 273, és kiderül, hogy 0 ° C 0 + 273 = 273 ° K.

A fizikai tankönyvekben a 25 ° C-ot normál hőmérsékletnek tekintik, és Kelvin szerint 25 + 273 = 298, vagy inkább 298,15. Ezt a pontot az adatlap említi az egyetlen érzékelő kalibrációs pontként. Így 25 ° C hőmérsékleten az érzékelő kimenetének 298,15 * 0,010 = 2,9815 V értékűnek kell lennie.

Az érzékelő működési tartománya -40 ... 100 ° C tartományban van, és az érzékelő teljes tartományában nagyon lineáris, ami megkönnyíti az érzékelő leolvasásának kiszámítását bármilyen hőmérsékleten: először a Celsius-hőmérsékletet Kelvin-fokra kell konvertálni. Ezután szorozzuk meg a kapott hőmérsékletet 0,010 V-tal. Ennek a számnak az utolsó nulla azt jelzi, hogy a feszültséget voltokban 1 mV pontossággal jelzik.

Mindezen megfontolásoknak és számításoknak arra az elképzelésre kell vezetniük, hogy a termosztát gyártásakor nem kell semmit elvégeznie, ha az érzékelőt forrásban lévő vízbe meríti és jégolvadékba meríti. Elegendő egyszerűen kiszámítani a feszültséget az LM335 kimeneten, miután csak ezt a feszültséget kell beállítani referenciaként a komparátor (komparátor) bemenetén.

Az LM335 kialakításában való felhasználásának másik oka az alacsony ár. Az online áruházban körülbelül 1 dollárért lehet megvásárolni. Lehet, hogy a kézbesítés többet fog fizetni. Ezen elméleti megfontolások után folytathatjuk a termosztát elektromos áramkörének fejlesztését. Ebben az esetben a pincéhez.

A pince termosztátjának vázlatos rajza

Annak érdekében, hogy analóg LM335 hőmérséklet-érzékelőn alapuló pincére termosztátot tervezzen, nem kell semmit új feltalálni. Elegendő utalni az alkatrész műszaki dokumentációjára (adatlap). Az adatlap tartalmazza az érzékelő felhasználásának minden módját, beleértve magát a hőmérséklet-szabályozót is.

Ez a séma azonban funkcionálisnak tekinthető, amellyel meg lehet tanulmányozni a munka elvét. A gyakorlatban ezt egy kimeneti eszközzel kell kiegészítenie, amely lehetővé teszi az adott teljesítményű fűtőberendezés bekapcsolását, és természetesen az áramellátást és esetleg az üzemjelzőket. Ezeket a csomópontokat egy kicsit később tárgyaljuk, de most nézzük meg, mit kínál a szabadalmaztatott dokumentáció, és adatlapokat is. Az áramkört, amint van, a 3. ábra mutatja.

3. ábra. Csatlakozási ábra érzékelőLM335

Hogyan működik az összehasonlító?

A javasolt séma alapja az LM311 összehasonlító, más néven 211 vagy 111. Mint minden komparátorA 311. készüléknek két bemenete és kimenete van. Az egyik bemenet (2) közvetlen és a + jellel van jelölve. Egy másik bemenet inverz (3), mínusz jellel jelölve. Az összehasonlító kimenete a 7. érintkező.

Az összehasonlító logikája nagyon egyszerű. Ha a közvetlen bemenetnél (2) a feszültség nagyobb, mint a fordítottnál (3), akkor a kompresszor kimenetén magas szint van beállítva. A tranzisztor kinyílik és összekapcsolja a rakományt. Az 1. ábrán ez azonnal fűtőkészülék, de ez egy funkcionális ábra. A potenciométer csatlakozik a közvetlen bemenethez, amely beállítja a komparátor küszöbértékét, azaz hőmérséklet beállítása.

Ha a feszültség a fordított bemenetnél nagyobb, mint a közvetlen, a komparátor kimenete alacsony szintre kerül. Az LM335 hőmérséklet-érzékelőt a fordított bemenethez csatlakoztatják, tehát amikor a hőmérséklet megemelkedik (a fűtés már be van kapcsolva), a fordított bemenet feszültsége növekszik.

Amikor az érzékelő feszültsége eléri a potenciométer által beállított küszöböt, az összehasonlító alacsony szintre kapcsol, a tranzisztor bezárja és kikapcsolja a melegítőt. Akkor az egész ciklust megismételjük.

Semmi sem marad - a megfontolt funkcionális séma alapján kidolgozhat egy gyakorlati, a lehető legegyszerűbb és megfizethetőbb rendszert a kezdő amatőr rádió rajongók számára. A lehetséges gyakorlati séma a 4. ábrán látható.

4. ábra

Néhány magyarázat a koncepcióra

Könnyű belátni, hogy az alapvető elrendezés kissé megváltozott. Először is, a fűtés helyett a tranzisztor bekapcsolja a relét, és mi kapcsolja be a relét egy kicsit később. Megjelent egy C1 elektrolitkondenzátor is, amelynek célja a feszültség hullámainak simítása a 4568 Zener-diódán. De beszéljünk a részletek céljáról részletesebben.

Az R2, R3, R4 hőmérsékleti beállítás hőmérséklet-érzékelőjének és feszültség-megosztójának teljesítménye stabilizálva van paraméteres stabilizátor R1, 1N4568, C1, 6,4 V stabilizációs feszültséggel. Még ha az egész készüléket stabilizált forrásból is táplálja, a kiegészítő stabilizátor nem fog fájni.

Ez a megoldás lehetővé teszi a teljes eszköz táplálását olyan forrásból, amelynek feszültsége a rendelkezésre álló relétekercs feszültségétől függően választható meg. Valószínűleg 12 vagy 24 V lesz. Áramforrás talán még stabilizálatlan is dióda híd kondenzátorral. Sokkal jobb, ha nem szaggatja el, és nem helyezi az integrált 7812 stabilizátort az áramellátásba, amely védelmet nyújt a rövidzárlat ellen is.

Ha a reléről beszélünk, akkor mit lehet alkalmazni ebben az esetben? Mindenekelőtt ezek modern kisméretű relék, hasonlóak a mosógépekhez. A relé megjelenését az 5. ábra mutatja.

5. ábra. Kis méretű relé

Az ilyen relék miniatűr méretükre 10A-ig képesek átkapcsolni az áramot, ami lehetővé teszi a terhelés 2 kW-ig történő átkapcsolását. Ez az, ha az összes 10A esetén, de ezt nem kell megtennie. Az ilyen reléket legfeljebb 1 kW teljesítményű fűtőberendezéssel lehet bekapcsolni, mert legalább valamilyen „biztonsági tartaléknak” kell lennie!

Nagyon jó, ha a relé érintkezőket tartalmaz mágneses indító PME sorozat, még a fűtés bekapcsolásáról sem. Ez az egyik legmegbízhatóbb terhelésváltási lehetőség. Egyéb csatlakozási lehetőségeket a cikk ismertet. "Hogyan kössük össze a terhelést a vezérlőegységgel mikroáramkörökön". A gyakorlat azonban azt mutatja, hogy a mágneses indítóval valószínűleg a legegyszerűbb és legmegbízhatóbb. Ennek a lehetőségnek a lehetséges megvalósítását a 6. ábra mutatja.

6. ábra

Termosztát tápegység

A készülék áramellátó egysége nem stabilizált, és mivel maga a hőmérsékletszabályozó (egy mikroáramkör és egy tranzisztor) gyakorlatilag nem fogyaszt energiát, bármilyen kínai gyártású hálózati adapter alkalmas áramforrásként.

Ha tápellátást készít, amint az az ábrán látható, akkor egy kicsi tápfeszültség-transzformátor egy számológép kazettás magnójából vagy valami másból megfelelő. A lényeg az, hogy a másodlagos tekercs feszültsége ne haladja meg a 12..14 V-ot. Alacsonyabb feszültségnél a relé nem fog működni, és magasabb feszültségnél egyszerűen kiéghet.

Ha a transzformátor kimeneti feszültsége 17 ... 19 V, akkor itt nem lehet stabilizátor nélkül megtenni. Ennek nem szabad ijesztőnek lennie, mivel a modern integrált stabilizátoroknak csak 3 kimenete van, így nem nehéz ezeket forrasztani.

Töltse be

A nyitott VT1 tranzisztor bekapcsolja a K1 relét, amely érintkezésével a K1.1 bekapcsolja a K2 mágneses indítót. A K2.1 és a K2.2 mágneses indító érintkezői a fűtőegységet csatlakoztatják a hálózathoz. Meg kell jegyezni, hogy a melegítő két érintkezővel azonnal bekapcsol. Ez a megoldás biztosítja, hogy az önindító leválasztásakor a fázis ne maradjon a terhelésen, kivéve, ha természetesen minden rendben van.

Mivel a pince nedves, néha nagyon nedves, az elektromos biztonság szempontjából nagyon veszélyes, a legjobb az egész készüléket a RCD a modern vezetékekre vonatkozó összes követelménynek megfelelően. A pincében található elektromos vezetékek szabályai a következőkben találhatók: ez a cikk.

Mi legyen a fűtés?

A pince hőmérséklet-szabályozóinak sémái sokat publikáltak.Egyszer a Modelist-Kostruktor magazin és más nyomtatott média publikálta őket, de most ez a bőség költözött az internetbe. Ezek a cikkek ajánlásokat adnak a fűtőkészülék működésére.

Valaki szokásos száz wattos izzólámpákat, a TEN márka csöves melegítőit, olajhűtőket kínál (akár hibás bimetál szabályozóval is). Javasoljuk a háztartási fűtőberendezések beépített ventilátorral történő használatát is. A lényeg az, hogy nincs közvetlen hozzáférés az élő alkatrészekhez. Ezért a régi elektromos kályhák nyitott spirállal és házi készítésű kecske típusú melegítők Semmilyen esetben ne használja.

Először ellenőrizze a telepítést

Ha a készüléket szervizelhető alkatrészek hibáiban szereljük össze, akkor nincs szükség speciális beállításra. Mindenesetre az első üzembe helyezés előtt ellenőrizni kell a telepítés minőségét: nincs-e forrasztás vagy fordítva zárt pálya az áramköri táblán. És nem szabad elfelejtenie ezeket a műveleteket, csak vegye ezt általában. Ez különösen igaz az elektromos hálózathoz csatlakoztatott szerkezetekre.

A termosztát beállítása

Ha a szerkezet első beépítése füst és robbanás nélkül történt, akkor az egyetlen, amit tennie kell, hogy a referencia feszültséget a komparátor közvetlen bemenetén (2. tű) állítsa be a kívánt hőmérsékletnek megfelelően. Ehhez több számítást kell elvégeznie.

Tegyük fel, hogy a pincében a hőmérsékletet +2 Celsius fok alatt kell tartani. Ezután először lefordítjuk Kelvin-fokba, majd megszorozzuk az eredményt 0,010 V-val, az eredmény egy referencia feszültség, ez szintén a hőmérséklet beállítása.

(273,15 + 2) * 0,010 = 2,7515 (V)

Ha feltételezzük, hogy a hőmérséklet-szabályozónak például +4 fok hőmérsékletet kell fenntartania, akkor a következő eredményt kapjuk: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,77715 (V)

Boris Aladyshkin