Pagraba termostats "dari pats"

Sensora izvēle termostatam

Temperatūras regulators ikdienas dzīvē tiek izmantots visdažādākajās ierīcēs, sākot no ledusskapja un beidzot ar gludekļiem un lodāmuriem. Droši vien nav radioamatiera, kurš apietu šādu shēmu. Visbiežāk tiek izmantots kā temperatūras sensors vai sensors dažādos amatieru dizainos termistori, tranzistori vai diodes. Šādu temperatūras kontrolieru darbība ir diezgan vienkārša, darbības algoritms ir primitīvs, kā rezultātā vienkārša elektriskā ķēde.

Iestatītās temperatūras uzturēšana notiek, ieslēdzot / izslēdzot sildelements (TEN): tiklīdz temperatūra sasniedz iestatīto vērtību, tā darbojas salīdzināšanas ierīce (salīdzināšanas ierīce) un sildītājs ir izslēgts. Šis regulēšanas princips tiek ieviests visos vienkāršajos regulatoros. Šķiet, ka viss ir vienkāršs un skaidrs, bet tas ir tikai līdz brīdim, kad runa ir par praktiskiem eksperimentiem.

Visgrūtākais un laikietilpīgākais process "vienkāršu" termostatu ražošanā ir pielāgošanās vēlamajai temperatūrai. Lai noteiktu temperatūras skalas raksturīgos punktus, tiek ierosināts sensoru vispirms iegremdēt traukā ar kūstošu ledu (tas ir nulle grādi pēc Celsija) un pēc tam verdošā ūdenī (100 grādi).

Pēc šīs "kalibrēšanas" ar izmēģinājumu un kļūdu palīdzību, izmantojot termometru un voltmetru, tiek iestatīta nepieciešamā temperatūra. Pēc šādiem eksperimentiem rezultāts nav labākais.

Tagad dažādas firmas ražo daudzus temperatūras sensorus, kas jau ir kalibrēti ražošanas procesā. Tie galvenokārt ir sensori, kas paredzēti darbam ar mikrokontrolleri. Informācija šo sensoru izejā ir digitāla, un to pārsūta, izmantojot 1 stieples vienvirziena divvirzienu saskarni, kas ļauj izveidot veselus tīklus, kuru pamatā ir līdzīgas ierīces. Citiem vārdiem sakot, ir ļoti vienkārši izveidot daudzpunktu termometru, lai kontrolētu temperatūru, piemēram, telpās un ārpus tām, un pat ne vienā telpā.

Neskatoties uz tik lielu viedo digitālo sensoru daudzumu, pieticīga ierīce izskatās labi LM335 un tā varianti 235, 135. Marķējuma pirmais cipars norāda ierīces mērķi: 1 atbilst militāram pieņēmumam, 2 rūpnieciskai izmantošanai, bet trīs norāda sastāvdaļas izmantošanu sadzīves tehnikā.

Starp citu, tā pati harmoniskā apzīmējumu sistēma ir raksturīga daudzām importētām detaļām, piemēram, operatīvajiem pastiprinātājiem, komparatoriem un daudziem citiem. Šādu apzīmējumu vietējais analogs bija tranzistoru, piemēram, 2T un CT, marķēšana. Pirmie bija paredzēti militāriem nolūkiem, bet otrie - plaši izmantošanai. Bet ir pienācis laiks atgriezties pie jau pazīstamā LM335.

Ārēji šis sensors izskatās kā mazjaudas tranzistors plastmasas korpusā TO - 92, bet tā iekšpusē ir 16 tranzistori. Šis sensors var būt arī SO-8 gadījumā, taču starp tiem nav atšķirību. Sensora izskats ir parādīts 1. attēlā.

1. attēls. Sensora LM335 izskats

Saskaņā ar darbības principu LM335 sensors ir Zener diode, kurā stabilizācijas spriegums ir atkarīgs no temperatūras. Pieaugot temperatūrai par vienu Kelvina grādu, stabilizācijas spriegums palielinās par 10 milivoltiem. Tipiska elektroinstalācijas shēma parādīta 2. attēlā.

2. attēls. Tipiska sensora ieslēgšanas shēmaLM335

Apskatot šo skaitli, jūs varat nekavējoties jautāt, kāda ir rezistora R1 pretestība un kāds ir barošanas spriegums ar šādu pārslēgšanas ķēdi. Atbilde ir ietverta tehniskajā dokumentācijā, kurā teikts, ka normāla produkta darbība tiek garantēta pašreizējā diapazonā no 0,45 līdz 5,00 milimetriem. Jāatzīmē, ka nedrīkst pārsniegt 5 mA robežu, jo sensors pārkarst un pats mēra temperatūru.

Ko parādīs sensors LM335

Saskaņā ar dokumentāciju (datu lapa) sensors ir kalibrēts saskaņā ar absolūtā Kelvina skala. Ja mēs pieņemam, ka iekštelpu temperatūra ir -273,15 ° C, un tā ir absolūta nulle pēc Kelvina, tad attiecīgajam sensoram jāuzrāda nulles spriegums. Palielinoties temperatūrai par katru grādu, Zenera diodes izejas spriegums palielināsies pat par 10 mV vai par 0,010 V.

Lai pārnestu temperatūru no parastās Celsija skalas uz Kelvina skalu, vienkārši pievienojiet 273,15. Nu, apmēram 0,15 viņi vienmēr visu aizmirst, tāpēc ir tikai 273, un izrādās, ka 0 ° C ir 0 + 273 = 273 ° K.

Fizikas mācību grāmatās 25 ° C tiek uzskatīta par normālu temperatūru, un pēc Kelvina vārdiem izrādās, 25 + 273 = 298 vai drīzāk 298,15. Šis punkts datu lapā ir minēts kā vienīgais sensora kalibrēšanas punkts. Tādējādi temperatūrā 25 ° C sensora izejai jābūt 298,15 * 0,010 = 2,9815 V.

Sensora darbības diapazons ir diapazonā no -40 ... 100 ° C, un visā diapazonā sensora raksturlielumi ir ļoti lineāri, kas ļauj viegli aprēķināt sensora rādījumus jebkurā temperatūrā: vispirms jums ir jāpārvērš temperatūra Celsija grādos pēc Kelvina grādiem. Tad reiziniet iegūto temperatūru ar 0,010 V. Pēdējā nulle šajā skaitlī norāda, ka spriegums voltos tiek norādīts ar precizitāti 1 mV.

Visiem šiem apsvērumiem un aprēķiniem vajadzētu radīt domu, ka termostata ražošanā jums nekas nav jāpabeidz, iegremdējot sensoru verdošā ūdenī un izkausējot ledu. Pietiek tikai aprēķināt spriegumu pie LM335 izejas, pēc tam paliek tikai iestatīt šo spriegumu kā atsauci salīdzināšanas ierīces (salīdzinājuma) ieejā.

Vēl viens iemesls LM335 izmantošanai tā dizainā ir tā zemā cena. Interneta veikalā jūs to varat iegādāties par apmēram 1 ASV dolāru. Varbūt piegāde maksās vairāk. Pēc visiem šiem teorētiskajiem apsvērumiem mēs varam sākt attīstīt termostata elektrisko ķēdi. Šajā gadījumā pagrabam.

Pagraba termostata shematiska shēma

Lai izstrādātu pagraba termostatu, pamatojoties uz analogo LM335 temperatūras sensoru, nekas jauns nav jāizgudro. Pietiek atsaukties uz šīs sastāvdaļas tehnisko dokumentāciju (datu lapu). Datu lapā ir norādīti visi sensora izmantošanas veidi, ieskaitot pašu temperatūras regulatoru.

Bet šo shēmu var uzskatīt par funkcionālu, pēc kuras ir iespējams izpētīt darba principu. Praksē jums tas būs jāpapildina ar izvades ierīci, kas ļauj ieslēgt dotās jaudas sildītāju un, protams, barošanas avotu un, iespējams, darbības indikatorus. Šie mezgli tiks apspriesti nedaudz vēlāk, bet pagaidām redzēsim, ko piedāvā patentētā dokumentācija, tajā ir arī datu lapas. Ķēde, kāda tā ir, ir parādīta 3. attēlā.

3. attēls. Savienojuma shēma sensorsLM335

Kā darbojas salīdzinātājs

Ierosinātās shēmas pamatā ir salīdzinātājs LM311, aka 211 vai 111. Tāpat kā visi salīdzinātāji311. tālrunim ir divas ieejas un izeja. Viena no ieejām (2) ir tieša, un to apzīmē ar + zīmi. Cita ievade ir apgriezta (3) tiek apzīmēta ar mīnusa zīmi. Salīdzinātāja izeja ir 7. pin.

Salīdzinātāja loģika ir pavisam vienkārša. Ja tiešās ieejas (2) spriegums ir lielāks nekā apgrieztā (3), tad salīdzinātāja izejā tiek uzstādīts augsts līmenis. Tranzistors atveras un savieno slodzi. 1. attēlā tas tūlīt ir sildītājs, bet šī ir funkcionālā diagramma. Tiešajai ieejai ir pievienots potenciometrs, kas nosaka salīdzināšanas slieksni, t.i. temperatūras iestatīšana.

Ja spriegums apgrieztā ieejā ir lielāks nekā tiešais, salīdzinātāja izeja tiks iestatīta uz zemu. LM335 temperatūras sensors ir savienots ar apgriezto ieeju, tāpēc, kad temperatūra paaugstinās (sildītājs jau ir ieslēgts), palielinās spriegums apgrieztajā ieejā.

Kad sensora spriegums sasniedz potenciometra iestatīto slieksni, salīdzināšanas ierīce pārslēgsies uz zemu līmeni, tranzistors aizvērsies un izslēgs sildītāju. Tad viss cikls tiks atkārtots.

Pilnīgi nekas nav palicis - pamatojoties uz apsvērto funkcionālo shēmu, lai izstrādātu praktisku shēmu, pēc iespējas vienkāršāku un pieejamu radio radio entuziastiem. Iespējamā praktiskā shēma parādīta 4. attēlā.

4. attēls

Daži jēdziena skaidrojumi

Ir viegli redzēt, ka pamata izkārtojums ir nedaudz mainījies. Pirmkārt, sildītāja vietā tranzistors ieslēgs releju, un kas par to releju ieslēgs nedaudz vēlāk. Parādījās arī elektrolītiskais kondensators C1, kura mērķis ir izlīdzināt sprieguma ripples pie Zener diodes 4568. Bet parunāsim par detaļu mērķi sīkāk.

Temperatūras sensora un temperatūras iestatījuma R2, R3, R4 dalītāja jauda ir stabilizēta parametriskais stabilizators R1, 1N4568, C1 ar stabilizācijas spriegumu 6,4 V. Pat ja visas ierīces enerģija tiek nodrošināta no stabilizēta avota, papildu stabilizators nesāpēs.

Šis risinājums ļauj barot visu ierīci no avota, kura spriegumu var izvēlēties atkarībā no pieejamā releja spoles sprieguma. Visticamāk, tas būs 12 vai 24 V. Strāvas avots varbūt pat nestabilizēts, vienkārši diode tilts ar kondensatoru. Bet labāk nav nomierināties un ievietot barošanas blokā integrēto stabilizatoru 7812, kas arī nodrošinās aizsardzību pret īssavienojumu.

Ja mēs runājam par releju, ko šajā gadījumā var izmantot? Pirmkārt, tie ir moderni maza izmēra releji, piemēram, tādi, ko izmanto veļas mašīnās. Releja izskats ir parādīts 5. attēlā.

5. attēls. Maza izmēra relejs

Visiem miniatūriem izmēriem šādi releji var pārslēgt strāvu līdz 10 A, kas ļauj pārslēgt slodzi līdz 2 kW. Tas ir, ja visiem 10A, bet jums tas nav jādara. Visvairāk, ko var ieslēgt šādā relejā, ir sildītājs ar jaudu ne vairāk kā 1 kW, jo ir jābūt vismaz kaut kādai “drošības rezervei”!

Ļoti labi, ja stafetē būs kontakti magnētiskais starteris PME sērija, nemaz nerunājot par sildītāja ieslēgšanu. Šī ir viena no visuzticamākajām kravas pārslēgšanas iespējām. Citas savienojuma iespējas ir aprakstītas rakstā. "Kā savienot kravu ar mikroshēmu vadības ierīci". Bet prakse rāda, ka opcija ar magnētisko starteri, iespējams, ir vienkāršākā un uzticamākā. Šīs iespējas iespējamā ieviešana ir parādīta 6. attēlā.

6. attēls

Termostata barošana

Ierīces barošanas bloks nav stabilizēts, un, tā kā pats temperatūras regulators (viena mikroshēma un viens tranzistors) praktiski neizmanto enerģiju, jebkurš Ķīnā ražots strāvas adapteris ir piemērots kā enerģijas avots.

Ja jūs veicat strāvas padevi, kā parādīts diagrammā, tad diezgan piemērots ir mazs strāvas transformators no kalkulatora kasešu magnetofona vai kaut kas cits. Galvenais ir tas, ka sekundārā tinuma spriegums nedrīkst pārsniegt 12..14V. Ar zemāku spriegumu relejs nedarbosies, un ar lielāku spriegumu tas var vienkārši izdegt.

Ja transformatora izejas spriegums ir diapazonā no 17 līdz 19 V, tad šeit nevar iztikt bez stabilizatora. Tam nevajadzētu būt biedējošam, jo ​​mūsdienu integrētajiem stabilizatoriem ir tikai 3 izejas, tos nav tik grūti pielodēt.

Ielādēt

Atvērtais tranzistors VT1 ieslēdz releju K1, kurš ar kontaktu K1.1 ieslēdz magnētisko starteri K2. Magnētiskā startera K2.1 un K2.2 kontakti savieno sildītāju ar tīklu. Jāatzīmē, ka sildītājs nekavējoties ieslēdzas ar diviem kontaktiem. Šis risinājums nodrošina to, ka atvienojot starteri, fāze nepaliks uz slodzes, ja vien, protams, viss nav kārtībā.

Tā kā pagrabs ir mitrs, dažreiz ļoti mitrs, elektriskās drošības ziņā ir ļoti bīstams, vislabāk ir visu ierīci savienot, izmantojot RCD atbilstoši visām mūsdienu elektroinstalācijas prasībām. Pagrabā esošās elektroinstalācijas noteikumi atrodami šo rakstu.

Kādam vajadzētu būt sildītājam

Pagraba temperatūras regulatoru shēmas ir daudz publicētas.Kādreiz tos publicēja žurnāls Modelist-Kostruktor un citas drukātas publikācijas, bet tagad visa šī pārpilnība ir migrējusi uz internetu. Šajos rakstos ir sniegti ieteikumi par to, kā vajadzētu būt sildītājam.

Kāds piedāvā parastās simts vatu kvēlspuldzes, TEN zīmola cauruļveida sildītājus, eļļas radiatorus (tas ir iespējams pat ar kļūdainu bimetāla regulatoru). Tiek arī ierosināts izmantot sadzīves sildītājus ar iebūvētu ventilatoru. Galvenais ir tas, ka nav tiešas piekļuves dzīvajām detaļām. Tāpēc vecās elektriskās plītis ar atvērtu spirāli un mājās gatavoti kazas tipa sildītāji Nelietojiet nekādā gadījumā.

Vispirms pārbaudiet instalēšanu

Ja ierīce ir samontēta bez kļūdām, kas radušās remontējamās detaļās, tad īpaša regulēšana nav nepieciešama. Bet jebkurā gadījumā pirms pirmās palaišanas obligāti jāpārbauda uzstādīšanas kvalitāte: vai uz iespiedshēmas plates nav lodēšanas vai otrādi slēgtu celiņu. Un jūs nedrīkstat aizmirst veikt šīs darbības, vienkārši rīkojieties kā parasti. Tas jo īpaši attiecas uz konstrukcijām, kas savienotas ar elektrisko tīklu.

Termostata iestatīšana

Ja konstrukcijas pirmā iekļaušana notika bez dūmiem un sprādzieniem, tad vienīgais, kas jādara, ir iestatīt atsauces spriegumu pie kompaktora tiešās ieejas (2. tapa) atbilstoši vēlamajai temperatūrai. Lai to izdarītu, jums jāveic vairāki aprēķini.

Pieņemsim, ka temperatūra pagrabā jāuztur +2 grādi pēc Celsija. Tad vispirms mēs to pārtulkojam Kelvina grādos, pēc tam rezultātu reizinām ar 0.010V, rezultāts ir atsauces spriegums, tas ir arī temperatūras iestatījums.

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

Ja tiek pieņemts, ka termostatam jāuztur, piemēram, +4 grādu temperatūra, iegūst šādu rezultātu: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,7715 (V)

Boriss Aladyshkin