Простой терморегулятор своими руками
Необычное применение регулируемого стабилитрона TL431. Простой терморегулятор. Описание и схема
Всем, кто когда ни будь занимался ремонтов современных блоков питания компьютеров или различных зарядных устройств – для сотовых телефонов, для зарядки «пальчиковых» аккумуляторов типоразмера ААА и АА хорошо известна маленькая деталька TL431. Это так называемый регулируемый стабилитрон (отечественный аналог КР142ЕН19А). Вот уж тут воистину можно сказать: «Мал золотник, да дорог».
Логика работы стабилитрона такова: когда на управляющем электроде напряжение превышает 2,5 В (задается внутренним опорным напряжением) стабилитрон, по сути дела являющийся микросхемой, открыт.
В этом состоянии через него и нагрузку протекает ток. Если же это напряжение становится чуть меньше указанного порога, стабилитрон закрывается и отключает нагрузку.
При работе такого стабилитрона в источниках питания в качестве нагрузки чаще всего используется излучающий светодиод оптрона, управляющего силовым транзистором.
Это в тех случаях, когда необходима гальваническая развязка первичной и вторичной цепей. Если такой развязки не требуется, то стабилитрон может управлять непосредственно силовым транзистором.
Выходная мощность стабилитрона-микросхемы такова, что с его помощью, возможно управлять маломощным реле. Именно это позволило применить его в конструкции терморегулятора.
В предлагаемой конструкции стабилитрон используется в качестве компаратора. При этом у него только один вход: второго входа для подачи опорного напряжения не требуется, так как оно вырабатывается внутри данной микросхемы.
Такое решение позволяет предельно упростить конструкцию и уменьшить количество деталей. Теперь, как в описании любой конструкции следует сказать несколько слов о деталях и собственно о принципе работы данного терморегулятора.
Схема простого треморегулятора
Напряжение на управляющем электроде 1 задается с помощью делителя R1, R2 и R4. В качестве R4 используется терморезистор с отрицательным ТКС, поэтому при нагревании его сопротивление уменьшается. Когда на выводе 1 напряжение выше 2,5В микросхема открыта, реле включено.
Контакты реле включают симистор D2, который включает нагрузку. С повышением температуры сопротивление терморезистора падает, за счет чего напряжение на выводе 1 становится ниже 2,5В – реле отключается, отключается нагрузка.
С помощью переменного резистора R1 производится настройка температуры срабатывания терморегулятора.
Датчик температуры должен быть расположен в зоне измерения температуры: если это, например, электрокотел, то датчик должен быть закреплен на трубе, выходящей из котла.
Включение симистора с помощью реле обеспечивает гальваническую развязку терморезистора от сети.
Терморезистор типа КМТ, ММТ, СТ1. В качестве реле возможно применение РЭС-55А с обмоткой на 10…12В. Симистор КУ208Г позволяет включить нагрузку до 1,5КВт. Если нагрузка не более 200Вт симистор может работать без применения радиатора.
Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!
Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:
Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;
Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;
Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.
Starter box для первых экспериментов в подарок!
После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.
Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.
Источник
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.
Пример простого терморегулятора
Далее мы рассмотрим принцип действия и варианты изготовления такой самоделки.
Немного теории
Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:
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:
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:
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.
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.
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.
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.
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:
- При помощи паяльника соберите вышеперечисленные детали на печатную плату, как показано на схеме выше.
- После этого выведите измерительный орган для терморегулятора на открытое пространство, чтобы установить в нужную локацию.
Рис. 6. Выведите измерительный элемент
- Установите переменный резистор на жесткий каркас и нанесите градуировку температурных режимов для настройки прибора.
Рис. 7. Установите регулятор на каркас и нанесите градуировку
- На клеммник подключите шнур питания.
Подключите питающий шнур к клеммнику
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.
Видео по теме
Источник
Простой терморегулятор своими руками
Дата: 02.11.2015 // 0 Комментариев
Иногда дома приходиться иметь с бытовым инкубатором или сушкой для овощей. Зачастую дешевая техника такого рода имеет термореле очень плохого качества, контакты которого быстро выгорают или оно не отличаются хорошей плавностью регулировки. И так, сегодня у нас на повестке дня простой терморегулятор своими руками, мы соберем схему и продемонстрируем его работу.
Простой терморегулятор своими руками – схема
Питание схемы терморегулятора осуществляется с помощью бестрансформаторного блока питания, состоит он из гасящего конденсатора С1 и диодного моста D1. Параллельно мосту включен стабилитрон ZD1, который стабилизирует напряжение в пределах 14В. При желании, можно еще добавить и стабилизатор на 12В.
Основу схемы составляет управляемый стабилитрон TL431. Управление TL431 производиться с помощью делителя напряжения R4, R5 и R6. Датчиком температуры воздуха является NTC терморезистор R4 номиналом 10кОм. При повышении температуры он уменьшает свое сопротивление.
При напряжении более 2,5В на контакте управления TL431, эта микросхема открывается, далее срабатывает реле, замыкая контакты и включая нагрузку.
При повышении температуры датчика R4, его сопротивление начнет падать. Когда напряжение на контакте управления TL431 станет меньше 2,5В микросхема закроется и отключит реле с нагрузкой.
Подбором резисторов R5 и R6 необходимо добиться необходимого диапазона регулировки температуры. Номинал R5 – отвечает за максимальную температуру, а R6 – за минимальную.
Для устранения эффекта дребезжания контактов реле при включении или отключении параллельно выводам А1 и А2 контактов реле необходимо подключить конденсатор С4. Реле К1 необходимо использовать с как можно меньшим током удержания.
При использовании б/у-шных TL431 и NTC терморезисторов важно проверить их работоспособность. Для этого желательно ознакомиться с материалами на тему: как проверить TL431 и как проверить термистор.
Простой терморегулятор своими руками
Вот такой простой терморегулятор своими руками у нас получился.
Фото обратной стороны платы.
Такое устройство сделанное своими руками смело можно использовать, как терморегулятор для инкубатора или сушки. При использовании герметичного терморезистора (датчика температуры), сфера применения его уже расширяется, он неплохо будет играть роль, как терморегулятор аквариума.
Простой терморегулятор своими руками в действии
Источник