Tee-se-itse-termostaatti kellariin

Termostaatin anturivalinta

Lämpötilansäädintä käytetään jokapäiväisessä elämässä monissa erilaisissa laitteissa jääkaapista rauta- ja juotosrautaan. Todennäköisesti ei ole radioamatööria, joka ohittaisi tällaisen järjestelmän. Käytetään useimmiten lämpötila-anturina tai anturina erilaisissa amatöörirakenteissa termistorit, transistorit tai diodit. Tällaisten lämpötilansäätimien toiminta on melko yksinkertaista, toimintaalgoritmi on primitiivinen ja seurauksena yksinkertainen sähköpiiri.

Asetetun lämpötilan ylläpitäminen suoritetaan kytkemällä päälle / pois päältä lämmityselementti (TEN): heti kun lämpötila saavuttaa asetetun arvon, se toimii vertailulaite (vertailu) ja lämmitin on kytketty pois päältä. Tämä sääntelyperiaate toteutetaan kaikissa yksinkertaisissa sääntelijöissä. Vaikuttaa siltä, ​​että kaikki on yksinkertaista ja selkeää, mutta tämä on vasta vasta käytännön kokeisiin.

Vaikein ja aikaavievin prosessi "yksinkertaisten" termostaattien valmistuksessa on säätäminen haluttuun lämpötilaan. Lämpötila-asteikon ominaispisteiden määrittämiseksi ehdotetaan upottamaan anturi ensin astiaan, jolla on sulavaa jäätä (tämä on nolla astetta), ja sitten kiehuvaan veteen (100 astetta).

Tämän kokeellisesti ja virheellisesti suoritetun "kalibroinnin" jälkeen lämpömittarilla ja voltimittarilla asetetaan tarvittava lämpötila. Tällaisten kokeiden jälkeen tulos ei ole paras.

Nyt eri yritykset tuottavat monia lämpötila-antureita, jotka on jo kalibroitu valmistusprosessin aikana. Nämä ovat pääasiassa antureita, jotka on suunniteltu toimimaan yhdessä mikro. Näiden anturien ulostulossa olevat tiedot ovat digitaalisia, ja ne välitetään yhden johtimen kaksisuuntaisen kaksisuuntaisen rajapinnan kautta, jonka avulla voit luoda kokonaisia ​​verkkoja samanlaisten laitteiden pohjalta. Toisin sanoen on erittäin helppoa luoda monipisteinen lämpömittari, joka kontrolloi lämpötilaa esimerkiksi sisä- ja ulkotiloissa eikä edes yhdessä huoneessa.

Älykkäiden digitaalianturien runsauden vuoksi vaatimaton laite näyttää hyvältä LM335 ja sen muunnelmat 235, 135. Merkinnän ensimmäinen numero ilmaisee laitteen käyttötarkoituksen: 1 vastaa sotilaallista hyväksyntää, 2 teollista käyttöä ja kolme osoittaa komponentin käytön kodinkoneissa.

Muuten, sama harmoninen merkintäjärjestelmä on ominainen monille tuotuille osille, esimerkiksi operaatiovahvistimille, komparaattoreille ja monille muille. Tällaisten nimitysten kotimainen analogi oli transistorien, esimerkiksi 2T ja CT, merkitseminen. Ensimmäiset oli tarkoitettu armeijalle ja jälkimmäiset laajalle käyttöön. Mutta on aika palata jo tuttuun LM335: ään.

Ulkoisesti tämä anturi näyttää pienitehoiselta transistorilta muovikotelossa TO - 92, mutta sen sisällä on 16 transistoria. Tämä anturi voi olla myös SO - 8 - tapauksessa, mutta niiden välillä ei ole eroja. Anturin ulkonäkö on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. LM335-anturin ulkonäkö

Toimintaperiaatteen mukaan LM335-anturi on zener-diodi, jossa stabilointijännite riippuu lämpötilasta. Yhden kelvin-asteen lämpötilan noustessa stabilointijännite nousee 10 millivoltilla. Tyypillinen kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Tyypillinen anturin aktivointipiiriLM335

Tätä kuvaa tarkastellessasi voit heti kysyä, mikä on vastuksen R1 vastus ja mikä on syöttöjännite sellaisella kytkentäpiirillä. Vastaus sisältyy tekniseen dokumentaatioon, jonka mukaan tuotteen normaali toiminta taataan nykyisellä alueella 0,45 ... 5,00 milliampeeria. On huomattava, että 5 mA: n rajaa ei tulisi ylittää, koska anturi ylikuumenee ja mittaa oman lämpötilansa.

Mitä LM335-anturi näyttää

Asiakirjojen (Data Sheet) mukaan anturi on kalibroitu absoluuttinen Kelvin-asteikko. Jos oletetaan, että sisälämpötila on -273,15 ° C ja tämä on Kelvinin mukaan absoluuttinen nolla, kyseisen anturin tulisi näyttää nollajännite. Lämpötilan noustessa jokaisella asteella zener-diodin lähtöjännite kasvaa jopa 10 mV tai 0,010 V.

Lisää lämpötila normaalista Celsius-asteikosta Kelvin-asteikolle lisäämällä vain 273,15. No, noin 0,15 he unohtavat kaiken aina, joten se on vain 273, ja osoittautuu, että 0 ° C on 0 + 273 = 273 ° K.

Fysiikan oppikirjoissa 25 ° C: ta pidetään normaalilämpötilana, ja Kelvinin mukaan se osoittaa 25 + 273 = 298 tai pikemminkin 298,15. Tämä kohta on mainittu lomakkeessa ainoana anturin kalibrointipisteenä. Siten 25 ° C: n lämpötilassa anturin ulostulon tulisi olla 298,15 * 0,010 = 2,9815 V.

Anturin toiminta-alue on -40 ... 100 ° C ja koko alueella anturin ominaisuudet ovat hyvin lineaarisia, mikä tekee anturin lukemien laskemisesta helppoa missä tahansa lämpötilassa: ensin on muunnettava lämpötila Celsius-asteina Kelvin-asteiksi. Kerro sitten saatu lämpötila 0,010 V: lla. Tämän numeron viimeinen nolla osoittaa, että jännite volteissa ilmoitetaan tarkkuudella 1 mV.

Kaikkien näiden huomioiden ja laskelmien tulisi johtaa ajatukseen, että termostaatin valmistuksessa sinun ei tarvitse tehdä mitään asteikosta upottamalla anturi kiehuvaan veteen ja sulaessaan jäätä. Riittää yksinkertaisesti laskea jännite LM335: n ulostulossa, minkä jälkeen jää vain asettaa tämä jännite referenssiksi vertailijan (vertailijan) tulossa.

Toinen syy LM335: n käyttöön suunnittelussa on alhainen hinta. Verkkokaupasta voit ostaa sen noin 1 dollarilla. Ehkä toimitus maksaa enemmän. Kaikkien näiden teoreettisten huomioiden jälkeen voimme edetä termostaatin sähköpiirin kehittämiseen. Tässä tapauksessa kellarille.

Kaavio kellarin termostaatista

Analogiseen LM335-lämpötila-anturiin perustuvan kellarin termostaatin suunnittelemiseksi ei tarvitse keksitä mitään uutta. Riittää, kun viitataan tämän komponentin tekniseen dokumentaatioon (käyttöturvallisuustiedote). Tekniset tiedot sisältävät kaikki anturin käyttötavat, mukaan lukien itse lämpötilansäädin.

Tätä järjestelmää voidaan kuitenkin pitää toimivana, jonka avulla on mahdollista tutkia työn periaatetta. Käytännössä sinun on täydennettävä sitä lähtölaitteella, jonka avulla voit kytkeä päälle tietyn tehon lämmittimen ja tietysti virtalähteen ja mahdollisesti käyttöilmaisimet. Näistä solmuista keskustellaan vähän myöhemmin, mutta nyt katsotaan mitä patenttijulkaisut tarjoavat, se sisältää myös lomakkeet. Piiri, sellaisena kuin se on, on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Kytkentäkaavio anturiLM335

Kuinka vertailuri toimii

Ehdotetun järjestelmän perusta on vertailu LM311, alias 211 tai 111. Kuten kaikki komparaattorit311. laitteessa on kaksi tuloa ja lähtö. Yksi tuloista (2) on suora ja merkitty + -merkillä. Toinen tulo on käänteinen (3) on merkitty miinusmerkillä. Vertailulähdön lähtö on nasta 7.

Vertailijan logiikka on melko yksinkertaista. Kun jännite suoran tulon (2) kohdalla on suurempi kuin käänteisen (3), komparaattorin ulostulolle asetetaan korkea taso. Transistori avautuu ja yhdistää kuorman. Kuvassa 1 tämä on heti lämmitin, mutta tämä on toiminnallinen kaavio. Suoratuloon on kytketty potentiometri, joka asettaa kynnyksen vertailijalle, ts. lämpötilan asetus.

Kun jännite käänteistulossa on suurempi kuin suorassa, komparaattorin lähtö asetetaan alhaiselle tasolle. LM335-lämpötila-anturi on kytketty käänteistuloon, joten lämpötilan noustessa (lämmitin on jo päällä), käänteisen tulon jännite kasvaa.

Kun anturin jännite saavuttaa potentiometrin asettaman kynnyksen, komparaattori kytkeytyy alhaiselle tasolle, transistori sulkeutuu ja sammuttaa lämmittimen. Sitten koko sykli toistetaan.

Ei ole mitään jäljellä - harkitun toiminnallisen järjestelmän pohjalta kehitetään käytännöllinen, mahdollisimman yksinkertainen ja edullinen radioradioharrastajille tarkoitettu järjestelmä. Mahdollinen käytännöllinen kaavio on esitetty kuvassa 4.

Kuvio 4

Muutamia selityksiä käsitteelle

On helppo nähdä, että perusasettelu on muuttunut vähän. Ensinnäkin, lämmittimen sijaan, transistori kytkee releen päälle, ja mikä kytkeytyy releeseen tästä vähän myöhemmin. Ilmestyi myös elektrolyyttinen kondensaattori C1, jonka tarkoituksena on tasoittaa jännitteen väreilyä zener-diodissa 4568. Mutta puhutaanpa yksityiskohtien tarkoituksesta yksityiskohtaisemmin.

Lämpötila-anturin ja lämpötila-aseman R2, R3, R4 jännitteenjakajan teho on vakautettu parametrinen stabilisaattori R1, 1N4568, C1, stabilointijännite 6,4 V. Vaikka koko laite saa virtaa stabiloidusta lähteestä, lisävakaaja ei vahingoitu.

Tämä ratkaisu antaa sinun antaa virtaa koko laitteelle lähteestä, jonka jännite voidaan valita käytettävissä olevan releen kelan jännitteen mukaan. Todennäköisesti se on 12 tai 24 V. Virtalähde ehkä jopa epävakaa, vain diodisilta kondensaattorilla. On kuitenkin parempi olla tuijottamatta ja laittamalla integroitu vakaaja 7812 virtalähteeseen, mikä myös suojaa oikosululta.

Jos puhumme releestä, mitä voidaan käyttää tässä tapauksessa? Ensinnäkin, nämä ovat moderneja pienikokoisia releitä, kuten pesukoneissa käytettäviä. Releen ulkonäkö on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5. Pienikokoinen rele

Tällaiset releet voivat kytkeä virran 10A: iin saakka koko pienoiskoossaan, mikä mahdollistaa kuorman kytkemisen 2 kW: iin saakka. Näin on jos kaikille 10A, mutta sinun ei tarvitse tehdä niin. Eniten, jonka tällaisen releen päälle voi kytkeä, on lämmitin, jonka kapasiteetti on enintään 1 kW, koska siellä on oltava ainakin jonkinlainen "turvamarginaali"!

On erittäin hyvä, jos rele sisältää kontaktit magneettinen käynnistin PME-sarja, puhumattakaan lämmittimen kytkemisestä päälle. Tämä on yksi luotettavimmista kuormanvaihtovaihtoehdoista. Muita kytkentävaihtoehtoja kuvataan artikkelissa. "Kuinka kytkeä kuorma mikropiirien ohjausyksikköön". Mutta käytäntö osoittaa, että vaihtoehto magneettikytkimellä on ehkä yksinkertaisin ja luotettavin. Tämän vaihtoehdon mahdollinen toteutus on esitetty kuvassa 6.

Kuvio 6

Termostaatin virtalähde

Laitteen virransyöttöyksikkö on epävakaa, ja koska itse lämpötilansäädin (yksi mikropiiri ja yksi transistori) ei käytännöllisesti katsoen kuluta mitään virtaa, mikä tahansa kiinalainen valmistettu virtalähde sopii virtalähteeksi.

Jos teet virtalähteen, kuten kaaviossa näytetään, pieni tehomuuntaja laskimen kasettinauhurista tai jostakin muusta on sopiva. Tärkeintä on, että sekundaarikäämin jännite ei saisi ylittää 12..14 V. Matalammalla jännitteellä rele ei toimi, ja korkeammalla jännitteellä se voi yksinkertaisesti palaa.

Jos muuntajan lähtöjännite on välillä 17 ... 19 V, niin et voi tehdä ilman stabilointiainetta täällä. Tämän ei pitäisi olla pelottavaa, koska nykyaikaisilla integroiduilla stabilisaattoreilla on vain 3 lähtöä, joten niiden juottaminen ei ole niin vaikeaa.

Lataa

Avoin transistori VT1 kytkee releen K1 päälle, joka kosketuksellaan K1.1 kytkee magneettisen käynnistimen K2 päälle. Magneettikytkimen K2.1 ja K2.2 kosketimet yhdistävät lämmittimen verkkoon. On huomattava, että lämmitin käynnistyy heti kahdella koskettimella. Tämä ratkaisu varmistaa, että kun käynnistin on irrotettu, vaihe ei pysy kuormituksessa, ellei tietenkään kaikki ole kunnossa.

Koska kellari on kostea, joskus erittäin kostea, sähköturvallisuuden kannalta on erittäin vaarallista, on parasta yhdistää koko laite käyttämällä RCD kaikkien nykyaikaista johdotusta koskevien vaatimusten mukaisesti. Kellarin sähköjohdotuksen säännöt löytyvät tämä artikkeli.

Minkä pitäisi olla lämmitin

Kellarin lämpötilansäätimien järjestelmät julkaistiin paljon.Aikaisemmin Modelist-Kostruktor -lehti ja muut painetut tiedotusvälineet julkaisivat niitä, mutta nyt kaikki tämä runsaus on muuttunut Internetiin. Nämä artikkelit antavat suosituksia siitä, kuinka lämmittimen tulisi olla.

Joku tarjoaa tavallisia sadan watin hehkulamppuja, TEN-tuotemerkin putkilämmittimiä, öljypattereita (se on mahdollista jopa viallisen bimetallisäätimen kanssa). Kotimaisia ​​lämmittimiä ehdotetaan käytettäväksi myös sisäänrakennetulla tuulettimella. Tärkeintä on, että jännitteisiin osiin ei ole suoraa pääsyä. Siksi vanhat sähköuunit, joissa kierre ja avoin kotitekoiset vuohetyyppiset lämmittimet Älä missään tapauksessa käytä.

Tarkista ensin asennus

Jos laite on koottu ilman virheitä huollettavista osista, erityistä säätöä ei tarvita. Joka tapauksessa ennen ensimmäistä käyttöönottoa on tarkistettava asennuksen laatu: eikö piirilevyllä ole juottoa tai päinvastoin suljettuja teitä. Ja sinun ei pidä unohtaa näiden toimien tekemistä, pidä sitä yleensä. Tämä pätee erityisesti sähköverkkoon kytkettyihin rakenteisiin.

Termostaatin asettaminen

Jos rakenteen sisällyttäminen ensimmäistä kertaa tapahtui ilman savua ja räjähdyksiä, niin ainoa tehtävä on asettaa vertailujännite vertailijan suoralle tulolle (nasta 2) halutun lämpötilan mukaan. Tätä varten sinun on tehtävä useita laskelmia.

Oletetaan, että kellarin lämpötilan tulisi olla +2 celsiusastetta. Sitten ensin käännetään se kelvin-asteiksi, sitten kerrotaan tulos 0,010 V: lla, tulos on viitejännite, se on myös lämpötila-asetus.

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

Jos oletetaan, että lämpötilansäätimen on pidettävä esimerkiksi +4 asteen lämpötilaa, saadaan seuraava tulos: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,77715 (V)

Boris Aladyshkin