В тази статия ще разгледаме устройства, които поддържат определен топлинен режим или сигнализират, когато е достигната желаната температурна стойност. Такива устройства имат много широк обхват на приложение: те могат да поддържат дадена температура в инкубатори и аквариуми, отопляеми подове и дори да бъдат част от интелигентен дом. За вас сме предоставили инструкции как да направите термостат със собствените си ръце и с минимални разходи.

Малко теория

Най-простите измервателни сензори, включително тези, които реагират на температура, се състоят от измервателно полурамо от две съпротивления, еталон и елемент, който променя съпротивлението си в зависимост от температурата, настроена към него. Това е показано по-ясно на снимката по-долу.

Както може да се види от диаграмата, резисторът R2 е измервателният елемент на домашен термостат, а R1, R3 и R4 са еталонното рамо на устройството. Това е термистор. Това е проводник, който променя съпротивлението си при температурни промени.

Термостатният елемент, който реагира на промените в състоянието на измервателното рамо, е интегриран усилвател в режим на сравнение. Този режим рязко превключва изхода на микросхемата от изключено състояние в работно положение. По този начин на изхода на компаратора имаме само две стойности „включено“ и „изключено“. Натоварването на чипа е PC вентилатор. Когато температурата достигне определена стойност в рамото R1 и R2, възниква изместване на напрежението, входът на микросхемата сравнява стойността на щифтове 2 и 3 и компараторът се превключва. Вентилаторът охлажда желания обект, температурата му пада, съпротивлението на резистора се променя и компараторът изключва вентилатора. По този начин температурата се поддържа на зададено ниво и се контролира работата на вентилатора.

Преглед на вериги

Разликата в напрежението от измервателното рамо се подава към сдвоен транзистор с голямо усилване, а електромагнитно реле действа като компаратор. Когато бобината достигне напрежение, достатъчно за прибиране на сърцевината, тя се задейства и се свързва чрез своите контакти на задвижващи механизми. При достигане на зададената температура сигналът на транзисторите намалява, напрежението на бобината на релето синхронно пада и в даден момент контактите се разединяват и полезният товар се изключва.

Характеристика на този тип реле е наличието на разлика от няколко градуса между включване и изключване на домашен термостат, поради наличието на електромеханично реле във веригата. Така температурата винаги ще се колебае с няколко градуса около желаната стойност. Опцията за сглобяване, предоставена по-долу, е практически без хистерезис.

Схематична електронна схема на аналогов термостат за инкубатор:

Тази схема беше много популярна за повторение през 2000 г., но дори и сега не е загубила своята актуалност и се справя с възложената й функция. Ако имате достъп до стари части, можете да сглобите термостат със собствените си ръце почти безплатно.

Сърцето на домашния продукт е интегрираният усилвател K140UD7 или K140UD8. В този случай той е свързан с положителна обратна връзка и е компаратор. Температурно чувствителният елемент R5 е резистор от тип MMT-4 с отрицателен TKE, което означава, че при нагряване съпротивлението му намалява.

Дистанционният сензор е свързан чрез екраниран проводник. За намаляване и фалшиво задействане на устройството дължината на проводника не трябва да надвишава 1 метър. Товарът се управлява чрез тиристор VS1 и от неговата мощност зависи максимално допустимата мощност на свързания нагревател. В този случай на малък радиатор трябва да се монтира 150-ватов електронен ключ - тиристор, за да се отстрани топлината. Таблицата по-долу показва рейтингите на радиоелементите за сглобяване на термостат у дома.

Устройството няма галванична изолация от мрежата 220 V, внимавайте, има мрежово напрежение на регулаторните елементи, което е опасно за живота. След сглобяването не забравяйте да изолирате всички контакти и да поставите устройството в непроводим корпус. Видеото по-долу показва как да сглобите термостат с помощта на транзистори:

Домашен термостат, използващ транзистори

Сега ще ви кажем как да направите терморегулатор за топъл под. Работната схема е копирана от сериен образец. Ще бъде полезно за тези, които искат да се запознаят и повторят, или като пример за отстраняване на неизправности на устройството.

Центърът на веригата е стабилизиращ чип, свързан по необичаен начин, LM431 започва да пропуска ток при напрежение над 2,5 волта. Това е точно размерът на вътрешния източник на референтно напрежение за тази микросхема. При по-ниска стойност на тока не пропуска нищо. Тази функция започва да се използва във всички видове термостатни вериги.

Както можете да видите, остава класическата схема с измервателно рамо: R5, R4 са допълнителни резистори, а R9 е термистор. Когато температурата се промени, напрежението се измества на вход 1 на микросхемата и ако достигне работния праг, напрежението се движи по-нататък по веригата. В този дизайн натоварването за микросхемата TL431 е светодиодът за индикация на работа HL2 и оптрона U1, за оптична изолация на захранващата верига от управляващите вериги.

Както и в предишната версия, устройството няма трансформатор, но получава захранване от веригата на охлаждащия кондензатор C1, R1 и R2, така че също е под животозастрашаващо напрежение и трябва да бъдете изключително внимателни, когато работите с веригата . За да се стабилизира напрежението и да се изгладят вълните на мрежовите пренапрежения, във веригата са инсталирани ценеров диод VD2 и кондензатор C3. За визуално показване на наличието на напрежение, на устройството е инсталиран светодиод HL1. Елементът за управление на мощността е триак VT136 с малък кабел за управление чрез оптрон U1.

При тези стойности контролният диапазон е в рамките на 30-50°C. Въпреки очевидната сложност на пръв поглед, дизайнът е лесен за настройка и лесен за повторение. По-долу е представена визуална диаграма на термостат на чип TL431 с външно 12-волтово захранване за използване в системи за домашна автоматизация:

Този термостат може да управлява компютърен вентилатор, захранващи релета, светлинни индикатори и звукови аларми. За да контролирате температурата на поялника, има интересна схема, използваща същата интегрална схема TL431.

За измерване на температурата на нагревателния елемент се използва биметална термодвойка, която може да бъде взета назаем от дистанционен измервателен уред в мултиметър или закупена в специализиран магазин за радиочасти. За да се увеличи напрежението от термодвойката до нивото на задействане на TL431, на LM351 е инсталиран допълнителен усилвател. Управлението се осъществява чрез оптрон MOC3021 и триак T1.

При свързване на термостата към мрежата е необходимо да се спазва полярността, минусът на регулатора трябва да е на нулевия проводник, в противен случай върху тялото на поялника ще се появи фазово напрежение през проводниците на термодвойката. Това е основният недостатък на тази схема, тъй като не всеки иска постоянно да проверява дали щепселът е правилно свързан към гнездото и ако пренебрегнете това, можете да получите токов удар или да повредите електронните компоненти по време на запояване. Диапазонът се регулира от резистор R3. Тази схема ще осигури дългосрочна работа на поялника, ще премахне прегряването му и ще повиши качеството на запояване поради стабилността на температурния режим.

Друга идея за сглобяване на прост термостат се обсъжда във видеото:

Температурен контролер на чип TL431

Прост регулатор за поялник

Разглобените примери за терморегулатори са напълно достатъчни, за да задоволят нуждите на домашния майстор. Схемите не съдържат оскъдни и скъпи резервни части, лесно се повтарят и практически не изискват настройка. Тези домашно приготвени продукти могат лесно да бъдат адаптирани за регулиране на температурата на водата в резервоар за бойлер, за наблюдение на топлината в инкубатор или оранжерия и за надграждане на ютия или поялник. Освен това можете да възстановите стар хладилник, като преработите регулатора за работа с отрицателни температурни стойности, като смените съпротивленията в измервателното рамо. Надяваме се, че нашата статия беше интересна, намерихте я за полезна и разбрахте как да направите термостат със собствените си ръце у дома! Ако все още имате въпроси, не се колебайте да ги зададете в коментарите.

Прост електронен термостат „Направи си сам“. Предлагам метод за създаване на домашен термостат за поддържане на комфортна стайна температура в студено време. Термостатът ви позволява да превключвате мощност до 3,6 kW. Най-важната част от всеки любителски радио дизайн е корпусът. Красив и надежден калъф ще осигури дълъг живот на всяко самоделно устройство. Версията на термостата, показана по-долу, използва удобен корпус с малки размери и цялата силова електроника от електронен таймер, продаван в магазините. Домашната електронна част е изградена върху микросхемата за сравнение LM311.

Описание на работата на веригата

Температурният сензор е термистор R1 с номинална стойност 150k, тип MMT-1. Сензор R1 заедно с резистори R2, R3, R4 и R5 образуват измервателен мост. За потискане на смущенията са инсталирани кондензатори C1-C3. Променливият резистор R3 балансира моста, тоест задава температурата.

Ако температурата на температурния сензор R1 падне под зададената стойност, неговото съпротивление ще се увеличи. Напрежението на вход 2 на микросхемата LM311 ще стане по-голямо, отколкото на вход 3. Компараторът ще работи и неговият изход 4 ще се настрои на високо ниво, напрежението, приложено към веригата на електронния таймер през светодиода HL1, ще накара релето да работи и включете нагревателя. В същото време светодиодът HL1 ще светне, което показва, че отоплението е включено. Съпротивлението R6 създава отрицателна обратна връзка между изход 7 и вход 2. Това ви позволява да зададете хистерезис, т.е. отоплението се включва при температура, по-ниска от изключването, което се подава към платката от веригата на електронния таймер. Резисторът R1, поставен отвън, изисква внимателна изолация, тъй като термостатът се захранва без трансформатор и няма галванична изолация от мрежата, т.е. на елементите на устройството има опасно мрежово напрежение. Процедурата за производство на термостата и как е изолиран термисторът е показана по-долу.

Как да направите термостат със собствените си ръце

1. Донорът на корпуса и захранващата верига е отворен - електронният таймер CDT-1G. На сив трижилен кабел е инсталиран микроконтролер с таймер. Разпоете кабела от платката. Отворите за кабелните проводници са маркирани (+) - +5 V захранване, (O) - захранване на управляващ сигнал, (-) - минус захранване. Електромагнитно реле ще превключи товара.

2. Тъй като захранването на веригата от захранващия блок не е галванично изолирано от мрежата, всички работи по проверка и настройка на веригата се извършват от безопасен източник на захранване от 5 волта. Първо проверяваме функционалността на елементите на веригата на щанда.

3. След проверка на елементите на веригата дизайнът се сглобява на платката. Платката за устройството не е разработена и е сглобена върху парче макет. След монтажа се извършва и проверка на производителността на стенда.

4. Термодатчикът R1 е монтиран външно на страничната повърхност на корпуса на муфата; За да се предотврати контакт със сензора, но и да се поддържа достъп на външен въздух до сензора, отгоре е монтирана защитна тръба. Тръбата е направена от средната част на химикал. В тръбата се изрязва отвор за монтаж на сензора. Тръбата е залепена за тялото.

5. Променлив резистор R3 е монтиран на горния капак на кутията и там също е направен отвор за светодиода. Полезно е да покриете тялото на резистора със слой електрическа лента за безопасност.

6. Копчето за настройка на резистор R3 е домашно направено и направено със собствените си ръце от стара четка за зъби с подходяща форма :).

Резистор R3

Сред различните полезни gizmos, които могат да добавят комфорт към живота ни, има много, които лесно могат да бъдат направени самостоятелно.

Тази категория включва и термостат, наричан още термостат, устройство, което включва и изключва отоплително или хладилно оборудване в съответствие с температурата на околната среда, в която е инсталирано.

Такова устройство може например да включи нагревател в мазето, където се съхраняват зеленчуци по време на тежки студове. От нашата статия ще научите как можете да направите термостат със собствените си ръце (за отоплителен котел, хладилник и други системи) и какви части са най-подходящи за това.

Дизайнът на термостата не е особено сложен, така че много начинаещи радиолюбители усъвършенстват уменията си в производството на това устройство. Предлагат се различни схеми, но най-широко използваната опция е използването на специална микросхема, наречена компаратор.

Този елемент има два входа и един изход. На единия вход се подава определено референтно напрежение, което съответства на необходимата температура, а на втория вход се подава напрежение от температурния датчик.

Верига на термостат за топъл под

Компараторът сравнява входящите данни и при определено съотношение генерира изходен сигнал, който отваря транзистор или включва реле. В този случай токът се подава към нагревателя или хладилния модул.

Направи си сам части за температурен контролер

Температурният сензор обикновено е термистор - елемент, чието електрическо съпротивление се променя в зависимост от температурата. Използват се и полупроводникови елементи - транзистори и диоди, чиито характеристики също се влияят от температурата: при нагряване колекторният ток (за транзистори) се увеличава, докато се наблюдава изместване на работната точка и транзисторът спира да работи, не реагира на входния сигнал.

Но такива сензори имат значителен недостатък: те са доста трудни за калибриране, тоест „свързват“ се с определени температурни стойности, поради което точността на домашния термостат оставя много да се желае.

Междувременно индустрията отдавна е усвоила производството на евтини температурни сензори, чието калибриране се извършва по време на производствения процес.

Те включват устройството LM335 от National Semiconductor, което препоръчваме да използвате. Този аналогов температурен сензор струва само $1.

„Тройка“ в първата позиция на цифровия ред в маркировката означава, че устройството е предназначено за използване в домакински уреди. Модификациите LM235 и LM135 са предназначени съответно за промишлени и военни приложения.

Имайки 16 транзистора, този сензор работи като ценеров диод. Освен това стабилизиращото му напрежение зависи от температурата.

Зависимостта е следната: за всеки градус по абсолютната скала (Келвин) има 0,01 V напрежение, т.е. при нула по Целзий (273 Келвина) стабилизиращото напрежение на изхода ще бъде 2,73 V. Производителят калибрира сензора при температура 25C (298K). Работният диапазон е от -40 до +100 градуса по Целзий.

По този начин, когато се сглобява термостат, базиран на LM335, потребителят се освобождава от необходимостта да избира чрез опит и грешка референтното напрежение, при което устройството ще осигури необходимата температура.

V = (273 + T) x 0,01,

Където T е температурата, представляваща интерес за потребителя по скалата на Целзий.

В допълнение към температурния сензор ще ни трябва компаратор (подходяща е марка LM311 от същия производител), потенциометър за генериране на референтно напрежение (задаване на необходимата температура), изходно устройство за свързване на товар (реле), индикатори и захранване.

Термостатът е неразделна част от автономното отопление. ще ви помогне да поддържате температурата в къщата на комфортно ниво.

Нека да разгледаме принципа на работа на термостат за инфрачервен нагревател.

Струва ли си да инсталирате термостат за радиатор? В тази статия ще разгледаме предназначението на устройството и видовете и характеристиките на инсталацията.

Термостатно захранване

Температурен сензор LM335 е свързан последователно с резистор R1. Така че съпротивлението на този резистор и захранващото напрежение трябва да бъдат избрани по такъв начин, че стойността на тока, протичащ през температурния сензор, да е в диапазона от 0,45 до 5 mA.

Максималната стойност на този диапазон не трябва да се превишава, тъй като характеристиките на сензора ще бъдат изкривени поради прегряване.

Термостатът може да се захранва от стандартно 12 V захранване или от собствен трансформатор.

Включване на товара

Автомобилно реле може да се използва като задвижващ механизъм, който захранва нагревателя. Той е проектиран за напрежение от 12 V, докато през бобината трябва да тече ток от 100 mA.

Нека си припомним, че токът във веригата на температурния датчик не надвишава 5 mA, така че за свързване на релето трябва да използвате транзистор с по-висока мощност, например KT814.

Можете да използвате реле с по-малък ток на включване, като SRA-12VDC-L или SRD-12VDC-SL-C - тогава няма да е необходим транзистор.

Как да направите термостат със собствените си ръце: инструкции стъпка по стъпка

Нека да разгледаме как се правят термостати (термични релета) със сензор за температура на въздуха от 12 V със собствените си ръце.

1. На първо място, трябва да подготвите тялото. Използван измервателен уред, например Granit-1, ще свърши работа.
2. Веригата може да бъде сглобена на платка от същия измервателен уред. Потенциометърът е свързан към директния вход на компаратора (маркиран със знак "+"), който ви позволява да зададете температурата. Към обратен вход (знак “-”) – температурен датчик LM335. Ако напрежението на директния вход е по-високо от това на обратния вход, изходът на компаратора ще се настрои на високо ниво (едно) и транзисторът ще захранва релето, което ще захранва нагревателя. Щом напрежението на обратния вход е по-голямо от директното, нивото на изхода на компаратора ще стане ниско (нула) и релето ще се изключи.
3. За да се осигури температурна разлика, т.е. термостатът работи например при 23 градуса и се изключва при 25, е необходимо да се създаде отрицателна обратна връзка с помощта на резистор между изхода и директния вход на компаратора.
4. Трансформаторът за захранване на термостата може да бъде направен от намотка от стар електромер от индукционен тип. Има място за вторична намотка. За да получите напрежение от 12 V, трябва да навиете 540 оборота. Те ще могат да се поберат, ако използвате тел с диаметър 0,4 мм.

Прост домашен термостат

За да включите нагревателя, е удобно да използвате клемния блок на измервателния уред.

Какъв трябва да бъде нагревателят?

Мощността на нагревателя зависи от това колко ток могат да издържат контактите на използваното реле. Ако тази стойност е например 30 A (за този ток е проектирано автомобилно реле), тогава нагревателят може да има мощност до 30 x 220 = 6,6 kW. Просто първо трябва да се уверите, че окабеляването и прекъсвачът в панела могат да издържат на такова натоварване.

Инсталация

Нека да разгледаме как устройството трябва да бъде инсталирано правилно.

Термостатът трябва да се монтира в долната част на помещението, където се натрупва студен въздух.

Важно е да се предотврати излагането на термичен шум, който може да обърка инструмента.

Например, не трябва да поставяте термостата на течение или близо до електрическо оборудване, което излъчва топлина.

Настройка на термостата

Както вече споменахме, термостат, базиран на сензора LM335, не се нуждае от настройка. Достатъчно е да знаете напрежението, подадено от потенциометъра към директния вход на компаратора.

Можете да го измерите с помощта на волтметър. Необходимата стойност на напрежението се определя от горната формула.

Ако имате нужда, например, устройството да работи при температура от 20 градуса, тя трябва да бъде 2,93 V.

Ако някой друг елемент се използва като температурен датчик, еталонното напрежение ще трябва да се провери експериментално. За да направите това, трябва да използвате цифров термометър, например TM-902S. За прецизна настройка термометърът и сензорите на термостата могат да се свържат с помощта на електрическа лента, след което се поставят в среда с различна температура.

Термостат, изработен от скрап материали

Копчето на потенциометъра трябва да се върти плавно, докато термостатът заработи. В този момент трябва да погледнете скалата на цифровия термометър и да приложите показаната на него температура към скалата на термостата. Можете да определите екстремни точки, например за температури от 8 и 40 градуса, и да маркирате междинни стойности, като разделите диапазона на равни части.

Ако нямате дигитален термометър под ръка, екстремните точки могат да се определят от вода с плаващ в нея лед (0 градуса) или вряща вода (100 градуса).

Видео по темата

За да поддържате автоматично температурата, можете да създадете термостат със собствените си ръце. Висококачественият домашен продукт ще изпълнява функциите си не по-лошо от фабричния си аналог. След внимателно проучване на процеса на сглобяване, надстройката и ремонтът няма да бъдат трудни.

Концепция за терморегулатори

• отопление в мазето;
• отопление на станцията за запояване;
• циркулационна помпа на котела.

От дадените примери са ясни основните изисквания за точност, които трябва да осигурява една подходяща термостатна верига. В някои ситуации е необходимо да се поддържа дадено ниво не по-ниско от ±1C°. За наблюдение на работните параметри е необходима индикация за работа. Товароносимостта е от съществено значение.

Изброените характеристики обясняват предназначението на типичните функционални единици:

• стойността на температурата се записва със специализиран сензор (резистор, термодвойка);
• показанията се анализират от микроконтролер или друго устройство;
• сигналът на задвижващия механизъм се изпраща към електронен (механичен) превключвател.

За ваша информация.В допълнение към обсъжданите части веригата на термичното реле може да съдържа допълнителни компоненти за захранване на електрически нагревател или друг мощен товар.

Принцип на действие

Всяка термостатна верига работи на същите принципи. Информацията за температурата се сравнява със зададената стойност. Преминаването на определено ниво активира задвижващия механизъм, за да коригира контролирания параметър според изискванията.

Видове

В най-простата версия (реле за хладилник) се използва механичен превключвател. За по-прецизно регулиране (оборотите на двигателя) се използва не само микроелектроника, но и специализиран софтуер.

Три елементен термостат

За да направите прост термостат със собствените си ръце, веригата за захранване на персонален компютър е по-добра от другите опции.

Термисторът измерва температурата в контролната точка. Потенциометърът задава оптималната стойност за включване на вентилатора. Тази верига не може да променя скоростта. Свързва MOSFET транзистор с индуктивен товар. Приемливо е да се използва аналог с подходящи мощностни характеристики.

Термостати за отоплителни котли

Можете да направите свой собствен терморегулатор като част от проект за модернизиране на стар бойлер. Видът гориво няма значение, въпреки че е по-лесно да се осигурят добри резултати с газово оборудване.

Дигитален термостат

В този пример разработчиците създадоха устройство за поддържане на температурни условия в склад за плодове (зеленчуци). За анализ на входящите данни беше избран чип със следните блокове:

• таймери;
• генератор;
• два компаратора;
• модули за обмен, сравнение и трансфер на данни.

Когато превключвателите са позиционирани по подходящ начин, LED матрицата показва текущата стойност на температурата или контролното ниво. С помощта на бутоните в режим стъпка по стъпка задайте желания праг на реакция.

Домашен терморегулатор

Създаването на функционален термостат със собствените си ръце не е твърде трудно. Трябва обаче да сте реалисти относно собствените си възможности. Следните инструкции ще ви помогнат да вземете правилното решение.

Най-простата схема

За да премахнете ненужните затруднения, използвайте верига със захранване без трансформатор. За коригиране на захранващото напрежение се използва конвенционален диоден мост. Необходимото ниво на постоянния компонент се поддържа от ценеров диод. Кондензаторът елиминира пренапреженията.

Типичният делител е подходящ за контрол на напрежението. В едното рамо е монтиран резистор, който реагира на температурни промени. Релето е подходящо за управление на задвижващия механизъм.

Вътрешно устройство

Това устройство може да се използва за поддържане на температурни условия в мини-оранжерия или друг ограничен обем. Основният елемент е чип на операционен усилвател, който се включва в режим на сравнение на напрежението. Финото и грубо регулиране на прага на реакция се извършва с помощта на резистори R5 и R4, съответно.

На чипа LM 311

Тази опция е предназначена за свързване на електрически отопляеми подове и други мощни товари. Трябва да обърнете внимание на повишената надеждност на продукта, която се осигурява от галванична изолация на вериги със слаб и силен ток.

Необходими материали и инструменти

В някои ситуации ще ви трябват умения, за да направите сложна печатна платка. Най-простите схеми се сглобяват за няколко минути с помощта на поялник и технология за повърхностен монтаж. Преди да извършите работни операции, трябва да закупите:

• компоненти;
• Консумативи;
• измервателна апаратура.

Списъкът за пазаруване се съставя въз основа на избраната електрическа верига. За защита на устройството от неблагоприятни външни влияния и подобряване на външния му вид е създаден подходящ корпус.

Предимства и недостатъци

Плюсовете и минусите на отделните схеми се оценяват, като се вземат предвид реалните условия на работа. Понякога е полезно да отделите време и пари на етапа на реализиране на идея, за да удължите живота на крайния продукт. Няма смисъл да създавате домашен продукт, ако фабричен еквивалент с официални гаранции струва по-малко.

Как да инсталирате правилно

За да удължите живота на термостата, използвайте следните препоръки:

• не инсталирайте електроника без допълнителна защита на открито или в помещения с висока влажност;
• ако е необходимо, извадете контролния сензор в неблагоприятна среда;
• изключете поставянето на регулатора срещу топлинни пистолети или други „генератори“ на студ или топлина;
• За да увеличите точността, изберете място без активни конвекционни течения.

Как да ремонтираме

Не е трудно да възстановите домашен температурен сензор със собствените си ръце, тъй като технологията за тестване (настройка) е известна. Инструкции за ремонт на фабрични продукти можете да намерите на официалния уебсайт на производителя.

Видео

Термостатът се използва в ежедневието в различни устройства, от хладилници до ютии и поялници. Вероятно няма радиолюбител, който да заобиколи подобна схема. Най-често термистори, транзистори или диоди се използват като температурен сензор или сензор в различни аматьорски дизайни. Работата на такива термостати е доста проста, алгоритъмът на работа е примитивен и в резултат на това електрическата верига е проста.

Зададената температура се поддържа чрез включване и изключване на нагревателния елемент (нагревателния елемент): веднага щом температурата достигне зададената стойност, сравнителното устройство (компаратор) се активира и нагревателният елемент се изключва. Този принцип на регулиране се прилага във всички прости регулатори. Изглежда, че всичко е просто и ясно, но това е само докато не се стигне до практически експерименти.

Най-сложният и отнемащ време процес при производството на „прости“ термостати е настройката на необходимата температура. За да се определят характерните точки на температурната скала, се предлага сензорът първо да се потопи в съд с топящ се лед (това е нула градуса по Целзий), а след това във вряща вода (100 градуса).

След това „калибриране“, чрез проба и грешка с помощта на термометър и волтметър, се задава необходимата температура на реакция. След такива експерименти резултатът не е най-добрият.

В днешно време различни компании произвеждат много температурни сензори, които вече са калибрирани по време на производствения процес. Това са предимно сензори, предназначени за работа с микроконтролери. Информацията на изхода на тези сензори е цифрова и се предава по едножилен, двупосочен 1-wire интерфейс, което прави възможно създаването на цели мрежи, базирани на такива устройства. С други думи, много лесно е да се създаде многоточков термометър за контрол на температурата, например на закрито и извън прозореца, и дори не в една и съща стая.

На фона на такова изобилие от интелигентни цифрови сензори, скромното устройство LM335 и неговите разновидности 235, 135 изглеждат добре. Първото число в маркировката показва предназначението на устройството: 1 съответства на военно приемане, 2 за промишлена употреба и три. показва употребата на компонента в домакински уреди.

Между другото, същата хармонична система за обозначаване е характерна за много вносни части, например операционни усилватели, компаратори и много други. Вътрешният аналог на такива обозначения беше маркирането на транзистори, например 2T и KT. Първите са били предназначени за военните, а вторите за широко приложение. Но е време да се върнем към вече познатия LM335.

Външно този сензор изглежда като транзистор с ниска мощност в пластмасов корпус TO-92, но вътре в него има 16 транзистора. Този сензор може да бъде и в корпуса на SO-8, но няма разлики между тях. Външният вид на сензора е показан на фигура 1.

Фигура 1. Външен вид на сензора LM335

Според принципа на работа сензорът LM335 е ценеров диод, чието стабилизиращо напрежение зависи от температурата. Когато температурата се повиши с един градус по Келвин, стабилизиращото напрежение се увеличава с 10 миливолта. Типична диаграма на свързване е показана на фигура 2.

Фигура 2. Типична верига за свързване на сензор LM335

Когато погледнете тази фигура, можете веднага да попитате какво е съпротивлението на резистора R1 и какво е захранващото напрежение с такава верига на свързване. Отговорът се съдържа в техническата документация, в която е посочено, че нормалната работа на продукта е гарантирана в диапазона на тока от 0,45...5,00 милиампера. Трябва да се отбележи, че границата от 5 mA не трябва да се превишава, тъй като сензорът ще прегрее и ще измери собствената си температура.

Какво ще покаже сензорът LM335?

Според документацията (Лист с данни), сензорът е калибриран по абсолютната скала на Келвин. Ако приемем, че вътрешната температура е -273,15°C, което е абсолютна нула по Келвин, тогава въпросният сензор трябва да показва нулево напрежение. Тъй като температурата се повишава с всеки градус, изходното напрежение на ценеровия диод ще се увеличи с до 10 mV или 0,010 V.

За да преобразувате температурата от познатата скала на Целзий в скалата на Келвин, просто добавете 273,15. Е, всички винаги забравят за 0,15, така че само 273, и се оказва, че 0°C е 0+273 = 273°K.

В учебниците по физика нормалната температура е 25°C, а според Келвин се оказва 25 + 273 = 298 или по-точно 298,15. Именно тази точка е спомената в листа с данни като единствената точка за калибриране на сензора. По този начин, при температура от 25°C, изходът на сензора трябва да бъде 298,15 * 0,010 = 2,9815V.

Работният диапазон на сензора е в рамките на -40...100°C и в целия диапазон характеристиката на сензора е много линейна, което улеснява изчисляването на показанията на сензора при всяка температура: първо трябва да преобразувате температурата в Целзий в градуси Келвин. След това умножете получената температура по 0,010V. Последната нула в това число показва, че напрежението във волтове е посочено с точност до 1 mV.

Всички тези съображения и изчисления трябва да доведат до идеята, че когато правите термостат, няма да се налага да калибрирате нищо чрез потапяне на сензора във вряща вода или топене на лед. Достатъчно е просто да се изчисли напрежението на изхода на LM335, след което остава само да се зададе това напрежение като референтно напрежение на входа на сравнителното устройство (компаратор).

Друга причина да използвате LM335 във вашия дизайн е ниската му цена. Можете да го купите в онлайн магазин за около $1. Доставката вероятно ще струва повече. След всички тези теоретични разсъждения можем да преминем към разработването на електрическата верига на термостата. В този случай за мазето.

Принципна схема на термостат за изба

За да проектирате температурен регулатор за изба на базата на аналогов температурен сензор LM335, не е необходимо да измисляте нищо ново. Достатъчно е да се обърнете към техническата документация (Data Sheet) за този компонент. Листът с данни съдържа всички начини за използване на сензора, включително самия термостат.

Но тази диаграма може да се разглежда като функционална, от която може да се проучи принципът на работа. На практика ще трябва да го допълните с изходно устройство, което ви позволява да включите нагревателя с дадена мощност и, разбира се, захранване и, евентуално, индикатори за работа. Тези възли ще бъдат обсъдени малко по-късно, но засега нека да видим какво предлага патентованата документация, известна още като лист с данни. Веригата такава, каквато е, е показана на фигура 3.

Фигура 3. Схема на свързване на сензор LM335

Как работи компараторът?

Основата на предложената схема е компараторът LM311, известен също като 211 или 111. Както всички компаратори, 311 има два входа и един изход. Един от входовете (2) е директен и е отбелязан със знак +. Другият вход е обратен (3) и е отбелязан със знак минус. Изходът на компаратора е пин 7.

Логиката на компаратора е доста проста. Когато напрежението на директния вход (2) е по-голямо от това на обратния вход (3), изходът на компаратора е настроен на високо ниво. Транзисторът се отваря и свързва товара. На фигура 1 това е просто нагревател, но това е функционална диаграма. Към директния вход е свързан потенциометър, който задава прага на работа на компаратора, т.е. настройка на температурата.

Когато напрежението на обратния вход е по-голямо от това на предния вход, изходът на компаратора ще стане нисък. Температурен сензор LM335 е свързан към инверсния вход, така че когато температурата се повиши (нагревателят вече е включен), напрежението на инверсния вход ще се увеличи.

Когато напрежението на сензора достигне прага на реакция, зададен от потенциометъра, компараторът ще превключи на ниско ниво, транзисторът ще се затвори и ще изключи нагревателя. Тогава целият цикъл ще се повтори.

Не остава абсолютно нищо - на базата на разгледаната функционална схема да се разработи практическа схема, възможно най-проста и достъпна за повторение от начинаещи радиолюбители. Възможен практичен дизайн е показан на фигура 4.

Фигура 4.

Няколко обяснения за електрическата схема

Лесно е да се види, че основният дизайн е променен малко. На първо място, вместо нагревател, транзисторът ще включи реле, а какво ще включи релето ще бъде обсъдено малко по-късно. Появи се и електролитен кондензатор C1, чиято цел е да изглади пулсациите на напрежението на ценеровия диод 4568. Но нека поговорим за предназначението на частите малко по-подробно.

Захранването на температурния датчик и делителя на напрежението на зададената температура R2, R3, R4 се стабилизира от параметричен стабилизатор R1, 1N4568, C1 със стабилизиращо напрежение 6,4 V. Дори ако цялото устройство се захранва от стабилизиран източник, допълнителен стабилизатор няма да навреди.

Това решение позволява цялото устройство да се захранва от източник, чието напрежение може да се избира в зависимост от наличното напрежение на намотката на релето. Най-вероятно ще бъде 12 или 24V. Източникът на захранване може дори да е нестабилизиран, просто диоден мост с кондензатор. Но е по-добре да не пестите и да поставите интегриран стабилизатор 7812 в захранването, което също ще осигури защита срещу късо съединение.

Ако говорим за релета, какво може да се използва в този случай? На първо място, това са модерни релета с малък размер, като тези, използвани в пералните машини. Външният вид на релето е показан на фигура 5.

Фигура 5. Малко реле

Въпреки миниатюрния си размер, такива релета могат да превключват токове до 10A, което позволява превключване на товари до 2KW. Това е, ако всичко е 10A, но не е нужно да правите това. Най-много, което може да се включи с такова реле, е нагревател с мощност не по-голяма от 1 kW, защото трябва да има поне някакъв „запас на безопасност“!

Много е добре, ако релето включва магнитния стартер от серията PME с неговите контакти и го оставя да включи нагревателя. Това е една от най-надеждните опции за включване на товара. Възможна реализация на тази опция е показана на фигура 6.

Фигура 6.

Термостатно захранване

Захранването на устройството е нестабилизирано и тъй като самият термостат (една микросхема и един транзистор) практически не консумира енергия, всеки мрежов адаптер, произведен в Китай, е доста подходящ като източник на захранване.

Ако направите захранване, както е показано на диаграмата, тогава малък захранващ трансформатор от касетофон, калкулатор или нещо друго ще бъде доста подходящ. Основното е, че напрежението на вторичната намотка не трябва да надвишава 12..14V. При по-ниско напрежение релето няма да работи, а при по-високо напрежение може просто да изгори.

Ако изходното напрежение на трансформатора е в рамките на 17...19V, тогава не можете да правите без стабилизатор. Това не трябва да е страшно, защото съвременните интегрирани стабилизатори имат само 3 изхода и запояването им не е толкова трудно.

Включване на товара

Отвореният транзистор VT1 включва релето K1, което със своя контакт K1.1 включва магнитния стартер K2. Контактите на магнитния стартер K2.1 и K2.2 свързват нагревателя към мрежата. Трябва да се отбележи, че нагревателят се включва от два контакта наведнъж. Това решение гарантира, че когато стартерът е изключен, няма да остане фаза на товара, освен ако, разбира се, всичко е наред.

Тъй като мазето е влажно, понякога много влажно помещение и много опасно по отношение на електрическата безопасност, най-добре е да свържете цялото устройство с помощта на RCD, което отговаря на всички изисквания за модерно окабеляване.

Какъв трябва да бъде нагревателят?

Публикувани са много схеми на термостати за мазета. Някога те бяха публикувани от списание „Modelist-Konstruktor” и други печатни издания, но сега цялото това изобилие е мигрирало в Интернет. Тези статии дават препоръки какъв трябва да бъде нагревателят.

Някои предлагат обикновени 100-ватови лампи с нажежаема жичка, тръбни нагреватели на марката нагревателни елементи, маслени радиатори (дори можете да използвате дефектен биметален регулатор). Също така се препоръчва използването на битови нагреватели с вграден вентилатор. Основното е, че няма директен достъп до части под напрежение. Затова в никакъв случай не трябва да се използват стари електрически печки с отворена спирала и самоделни нагреватели тип „коза“.

Първо проверете инсталацията

Ако устройството е сглобено без грешки от сервизни части, тогава не се изисква специална настройка. Но във всеки случай, преди да го включите за първи път, не забравяйте да проверите качеството на инсталацията: на печатната платка няма празнини за запояване или, обратно, затворени следи. И не трябва да забравяте да правите тези действия, просто го направете правило. Това се отнася особено за конструкции, свързани към електрическата мрежа.

Настройка на термостата

Ако първото включване на конструкцията е станало без дим или експлозии, тогава единственото нещо, което трябва да се направи, е да се зададе еталонното напрежение на директния вход на компаратора (пин 2), според желаната температура. За да направите това, трябва да направите няколко изчисления.

Да приемем, че температурата в мазето трябва да се поддържа на +2 градуса по Целзий. След това първо го преобразуваме в градуси Келвин, след което умножаваме получения резултат по 0,010 V, което води до референтното напрежение, което също е настройката на температурата.

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

Ако се приеме, че термостатът трябва да поддържа температура от например +4 градуса, тогава ще се получи следният резултат: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,7715 (V)