Napravite sebi termostat za podrum

Odabir senzora za termostat

Regulator temperature u svakodnevnom životu koristi se u širokom rasponu uređaja, od hladnjaka do pegla i lemljenja. Vjerojatno, ne postoji radioamater koji bi zaobišao takvu shemu. Najčešće se koristi kao temperaturni senzor ili senzor u raznim amaterskim izvedbama Termistori, tranzistori ili diode, Rad takvih regulatora temperature prilično je jednostavan, algoritam rada je primitivan, i kao rezultat jednostavan električni krug.

Održavanje zadane temperature vrši se uključivanjem / isključivanjem grijaći element (TEN): čim temperatura dosegne zadanu vrijednost, djeluje uređaj za usporedbu (komparator) a grijač je isključen. Ovo se načelo regulacije provodi u svim jednostavnim regulatorima. Činilo bi se da je sve jednostavno i jasno, ali to je samo dok se ne dođe do praktičnih eksperimenata.

Najteži i dugotrajni postupak izrade "jednostavnih" termostata je prilagođavanje željenoj temperaturi. Da biste odredili karakteristične točke temperaturne ljestvice, predlaže se da senzor najprije uronite u posudu s topljenim ledom (to je nula stupnjeva Celzija), a zatim u kipuću vodu (100 stupnjeva).

Nakon ovog „umjeravanja“ pokusom i pogreškom pomoću termometra i voltmetra, postavlja se potrebna temperatura. Nakon takvih eksperimenata, rezultat nije najbolji.

Sada razne tvrtke proizvode mnoge senzore temperature koji su već kalibrirani tijekom procesa proizvodnje. To su uglavnom senzori dizajnirani za rad mikrokontrolera, Informacije na izlazu ovih senzora su digitalne, prenose se putem jednožičnog dvožičnog dvosmjernog sučelja, što vam omogućuje stvaranje čitavih mreža na temelju sličnih uređaja. Drugim riječima, vrlo je jednostavno izraditi termometar s više točaka, za kontrolu temperature, na primjer, u zatvorenom i vanjskom prostoru, a ne čak ni u jednoj sobi.

Usred takvog obilja pametnih digitalnih senzora, skroman uređaj dobro izgleda LM335 i njegove inačice 235, 135. Prva znamenka na oznaci označava svrhu uređaja: 1 odgovara vojnom prihvatu, 2 industrijskoj upotrebi, a tri označava uporabu komponente u kućanskim aparatima.

Usput, isti harmonični sustav označavanja karakterističan je za mnoge uvezene dijelove, na primjer, operativna pojačala, komparatere i mnoge druge. Domaći analog takvim oznakama bilo je označavanje tranzistora, na primjer, 2T i CT. Prvi su bili namijenjeni vojsci, a drugi za široku upotrebu. Ali vrijeme je da se vratimo na već poznati LM335.

Izvana, ovaj senzor izgleda kao tranzistor male snage u plastičnom kućištu TO - 92, ali unutar njega se nalazi 16 tranzistora. Ovaj senzor može biti i u slučaju SO-8, ali među njima nema razlika. Izgled senzora prikazan je na slici 1.

Slika 1. Izgled LM335 osjetnika

Prema principu rada, senzor LM335 je zener dioda, u kojoj napon stabilizacije ovisi o temperaturi. S povećanjem temperature od jednog stupnja Kelvina, stabilizacijski napon raste za 10 milivolta. Tipični dijagram ožičenja prikazan je na slici 2.

Slika 2. Tipični sklop za omogućavanje senzoraLM335

Gledajući ovu sliku, možete odmah pitati koliki je otpor otpornika R1 i koliki je napon napajanja s takvim prekidačkim krugom. Odgovor je sadržan u tehničkoj dokumentaciji koja kaže da je zajamčen normalan rad proizvoda u trenutnom rasponu od 0,45 ... 5,00 milliamps. Treba napomenuti da se granica od 5 mA ne smije prekoračiti jer će senzor pregrijati i mjeriti vlastitu temperaturu.

Što će pokazati LM335 senzor

Prema dokumentaciji (tehnički list) senzor je kalibriran prema apsolutna Kelvina ljestvica, Ako pretpostavimo da je sobna temperatura -273,15 ° C, a prema Kelvinu to je apsolutna nula, tada bi dotični senzor trebao pokazati nulta napon. S povećanjem temperature za svaki stupanj, izlazni napon zener diode povećavat će se za čak 10mV ili 0.010V.

Za prijenos temperature s uobičajene Celzijeve ljestvice na Kelvinu skale samo dodajte 273,15. Pa, oko 0,15 uvijek sve zaborave, pa je to samo 273, a ispada da je 0 ° C 0 + 273 = 273 ° K.

U udžbenicima fizike 25 ° C smatra se normalnom temperaturom, a prema Kelvinu ispada 25 + 273 = 298, točnije 298,15. Ova se točka u podatkovnom listu spominje kao jedina kalibracijska točka senzora. Dakle, pri temperaturi od 25 ° C, izlaz senzora trebao bi biti 298,15 * 0,010 = 2,9815V.

Radni raspon senzora je u rasponu od -40 ... 100 ° C, a u cijelom je području karakteristika senzora vrlo linearna, što olakšava izračunavanje očitavanja senzora na bilo kojoj temperaturi: prvo morate pretvoriti temperaturu u Celzijusu u stupnjeve Kelvina. Zatim pomnožite dobivenu temperaturu sa 0,010 V. Posljednja nula u ovom broju označava da je napon u Voltima označen s točnošću od 1 mV.

Sva ta razmatranja i proračuni trebali bi dovesti do ideje da pri proizvodnji termostata nećete morati ništa diplomirati potapanjem senzora u kipuću vodu i u topljeni led. Dovoljno je jednostavno izračunati napon na izlazu LM335, nakon čega ostaje samo postaviti taj napon kao referentni na ulazu komparatora (komparatora).

Drugi razlog za korištenje LM335 u svom dizajnu je niska cijena. U internetskoj trgovini možete ga kupiti za oko 1 USD. Možda će isporuka koštati više. Nakon svih tih teorijskih razmatranja, možemo nastaviti s razvojem električnog kruga termostata. U ovom slučaju za podrum.

Shematski dijagram termostata za podrum

Da biste dizajnirali termostat za podrum na temelju analognog senzora temperature LM335, ne morate izmišljati ništa novo. Dovoljno je uputiti se na tehničku dokumentaciju (tehnički list) za ovu komponentu. Podatkovna tablica sadrži sve načine na koje se senzor može koristiti, uključujući i sam regulator temperature.

Ali ova se shema može smatrati funkcionalnom, pomoću koje je moguće proučiti princip rada. U praksi, morat ćete ga nadopuniti izlaznim uređajem koji vam omogućuje uključivanje grijača određene snage i, naravno, pokazatelje napajanja i, eventualno, pokazatelje rada. O tim će se čvorovima razgovarati nešto kasnije, ali za sada da vidimo što nudi vlasnička dokumentacija, ona također i tablice podataka. Krug kakav je, prikazan je na slici 3.

Slika 3. Dijagram povezivanja senzorLM335

Kako komparator radi

Osnova predložene sheme je komparator LM311, aka 211 ili 111. Kao i svi komparatora311st ima dva ulaza i izlaza. Jedan od ulaza (2) je izravan i označen je znakom +. Drugi ulaz je obrnut (3) označen je znakom minus. Izlaz komparatora je pin 7.

Logika komparatora je prilično jednostavna. Kad je napon na izravnom ulazu (2) veći nego na inversu (3), na izlazu komparatora se postavlja visoka razina. Tranzistor se otvara i spaja teret. Na slici 1 ovo je odmah grijač, ali ovo je funkcionalni dijagram. Potenciometar je povezan s izravnim ulazom, koji postavlja prag za usporednik, tj. podešavanje temperature

Kad je napon na inverznom ulazu veći nego na izravnom, izlaz komparatora bit će postavljen na nisku razinu. Temperaturni osjetnik LM335 spojen je na inverzni ulaz, pa kada temperatura poraste (grijač je već uključen), napon na inverznom ulazu će se povećati.

Kad napon senzora dosegne prag koji je zadao potenciometar, komparator će se prebaciti na nisku razinu, tranzistor će se zatvoriti i isključiti grijač. Tada će se cijeli ciklus ponoviti.

Ne preostaje apsolutno ništa - na temelju razmatrane funkcionalne sheme razviti praktičnu shemu, što jednostavniju i pristupačniju za početnike amaterske radioamatere. Moguća praktična shema prikazana je na slici 4.

Slika 4

Nekoliko objašnjenja koncepta

Lako je vidjeti da se osnovni izgled malo promijenio. Prije svega, umjesto grijača, tranzistor će uključiti relej, a što ćemo uključiti relej malo kasnije. Pojavio se i elektrolitički kondenzator C1, čija je svrha glatko punjenje napona na zener diodi 4568. Ali, porazgovarajmo detaljnije o svrsi detalja.

Snaga temperaturnog senzora i djelitelj napona podešavanja temperature R2, R3, R4 je stabilizirana parametrični stabilizator R1, 1N4568, C1 sa stabilizacijskim naponom od 6,4 V. Čak i ako se cijeli uređaj napaja iz stabiliziranog izvora, dodatni stabilizator neće naštetiti.

Ovo rješenje omogućava napajanje cijelog uređaja iz izvora čiji se napon može odabrati ovisno o naponu raspoloživog releja. Najvjerojatnije će biti 12 ili 24V. Izvor napajanja možda čak i nestabilno, samo diodni most s kondenzatorom. No bolje je ne smrditi i staviti integrirani stabilizator 7812 u napajanje, koji će također pružiti zaštitu od kratkog spoja.

Ako govorimo o releju, što se u ovom slučaju može primijeniti? Prije svega, to su moderni releji male veličine, poput onih koji se koriste u perilicama rublja. Izgled releja prikazan je na slici 5.

Slika 5. Relej male veličine

Zbog svih svojih minijaturnih veličina, takvi releji mogu prebacivati ​​struju do 10A, što omogućava prebacivanje opterećenja do 2KW. Ovo je ako za sve 10A, ali to ne trebate činiti. Najviše što možete uključiti na takav relej je grijač kapaciteta ne više od 1 kW, jer mora postojati barem nekakva "sigurnosna granica"!

Vrlo je dobro ako relej uključuje kontakte magnetski starter PME serija, a kamoli uključiti grijač. Ovo je jedna od najpouzdanijih opcija prebacivanja opterećenja. Ostale mogućnosti povezivanja opisane su u članku. "Kako spojiti opterećenje na upravljačku jedinicu na mikrovezu", Ali praksa pokazuje da je opcija s magnetskim pokretačem možda najjednostavnija i najpouzdanija. Moguća primjena ove opcije prikazana je na slici 6.

Slika 6

Napajanje termostata

Napajanje uređaja je nestabilizirano, a budući da sam regulator temperature (jedan mikro krug i jedan tranzistor) praktički ne troši nikakvu struju, kao izvor napajanja prikladan je bilo koji adapter kineske proizvodnje.

Ako napravite napajanje, kao što je prikazano na dijagramu, tada je mali transformator napajanja s kasetofona kalkulatora ili nešto treće sasvim prikladno. Glavna stvar je da napon na sekundarnom namotu ne smije prelaziti 12..14V. S nižim naponom, relej neće raditi, a s većim naponom može jednostavno izgorjeti.

Ako je izlazni napon transformatora u rasponu od 17 ... 19V, tada ovdje ne možete bez stabilizatora. To ne bi trebalo biti zastrašujuće, jer moderni integrirani stabilizatori imaju samo 3 izlaza, nije ih tako teško lemiti.

Učitajte

Otvoreni tranzistor VT1 uključuje relej K1, koji svojim kontaktom K1.1 uključuje magnetski pokretač K2. Kontakti magnetskog pokretača K2.1 i K2.2 povezuju grijač s mrežom. Treba napomenuti da se grijač uključuje odmah s dva kontakta. Ovo rješenje osigurava da nakon isključivanja startera faza neće ostati na opterećenju, osim, naravno, ako sve nije u redu.

Budući da je podrum vlažan, ponekad vrlo vlažan, u smislu električne sigurnosti je vrlo opasan, najbolje je spojiti cijeli uređaj pomoću RCD prema svim zahtjevima za moderno ožičenje. Pravila ožičenja u podrumu možete pronaći u ovaj članak.

Kakav bi trebao biti grijač

Sheme regulatora temperature za podrum objavljene su puno.Nekada su ih objavili časopis Modelist-Kostruktor i drugi tiskani mediji, ali sada je sve to obilje prešlo na Internet. Ovi članci daju preporuke o tome kako grijač treba biti.

Netko nudi obične svjetiljke sa žarnom niti od stotine vata, cijevaste grijače marke TEN, radijatore ulja (možete čak i s neispravnim bimetalnim regulatorom). Predlaže se i korištenje kućnih grijača s ugrađenim ventilatorom. Glavna stvar je da nema izravnog pristupa dijelovima uživo. Stoga su stare električne peći s otvorenom spiralom i domaće grijalice za kozu Ni u kojem slučaju ne koristite.

Prvo provjerite instalaciju

Ako je uređaj sastavljen bez pogreške pogrešnih dijelova, tada nije potrebno posebno podešavanje. Ali u svakom slučaju, prije prvog pokretanja potrebno je provjeriti kvalitetu ugradnje: nema li lemljenih ili obrnuto zatvorenih tragova na tiskanoj ploči. I ne smijete zaboraviti izvršiti ove radnje, samo to poduzmite u pravilu. To se posebno odnosi na strukture povezane na električnu mrežu.

Postavljanje termostata

Ako se prvo uključivanje konstrukcije dogodilo bez dima i eksplozija, tada je jedino što treba postaviti referentni napon na izravni ulaz komparatora (pin 2), prema željenoj temperaturi. Da biste to učinili, morate napraviti nekoliko izračuna.

Pretpostavimo da se temperatura u podrumu treba održavati na +2 Celzijeva stupnja. Zatim ga prvo prevedemo u stupnjeve Kelvina, zatim rezultat pomnožimo s 0,010 V, rezultat je referentni napon, to je također i podešavanje temperature.

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

Ako se pretpostavi da bi regulator temperature trebao održavati temperaturu od, primjerice, +4 stupnja, tada će se dobiti sljedeći rezultat: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,7715 (V)

Boris Aladyskin