Kategori: Elektronik Praktikal, Automasi rumah
Bilangan pandangan: 104853
Komen pada artikel: 13

Buat termostat untuk bilik bawah tanah

 


Pemilihan sensor untuk termostat

Buat termostat untuk bilik bawah tanahPengawal selia suhu dalam kehidupan seharian digunakan dalam pelbagai peranti, dari peti sejuk ke seterika dan besi pematerian. Mungkin, tidak ada amatur radio yang akan memintas skim itu. Paling sering digunakan sebagai sensor suhu atau sensor dalam pelbagai rekaan amatur termistor, transistor atau diod. Operasi pengawal suhu sedemikian agak mudah, algoritma operasi adalah primitif, dan akibatnya litar elektrik mudah.

Mengekalkan suhu set dilakukan dengan menghidupkan / mematikan elemen pemanasan (ternakan): sebaik sahaja suhu mencapai nilai yang ditetapkan, ia berfungsi membandingkan peranti (komparator) dan pemanas dimatikan. Prinsip peraturan ini dilaksanakan dalam semua pengawal selia yang mudah. Ia seolah-olah segala-galanya adalah mudah dan jelas, tetapi ini hanya sampai kepada percubaan praktikal.

Proses yang paling sukar dan memakan masa dalam pembuatan thermostat "mudah" adalah untuk menyesuaikan dengan suhu yang dikehendaki. Untuk menentukan titik-titik ciri-ciri skala suhu, dicadangkan untuk pertama kali tenggelamkan sensor dalam kapal dengan lebur (ini adalah sifar darjah Celsius), dan kemudian dalam air mendidih (100 darjah).

Selepas "penentukuran" ini oleh percubaan dan kesilapan menggunakan termometer dan voltmeter, suhu yang diperlukan ditetapkan. Selepas eksperimen tersebut, hasilnya bukanlah yang terbaik.

Sekarang, pelbagai firma menghasilkan banyak sensor suhu yang telah dikalibrasi semasa proses pembuatan. Ini adalah terutamanya sensor yang direka untuk bekerja dengan mikrokontroler. Maklumat pada output sensor ini adalah digital, dihantar melalui satu arah dua arah antara satu sama lain, yang membolehkan anda membuat keseluruhan rangkaian berdasarkan peranti yang serupa. Dengan kata lain, sangat mudah untuk membuat termometer berbilang titik, untuk mengawal suhu, contohnya, di dalam dan di luar, dan tidak juga dalam satu bilik.


Di tengah-tengah banyak sensor pintar digital, peranti sederhana kelihatan baik LM335 dan variannya 235, 135. Nombor pertama dalam menandakan menandakan tujuan peranti: 1 sepadan dengan penerimaan tentera, 2 kegunaan industri, dan ketiga menunjukkan penggunaan komponen dalam perkakas rumah.

Dengan cara ini, sistem notasi langsing yang sama adalah ciri banyak bahagian yang diimport, sebagai contoh, amplifier penguat, pembanding, dan banyak lagi. Analog domestik penunjukan tersebut adalah menandakan transistor, misalnya, 2T dan CT. Yang pertama adalah bertujuan untuk tentera, dan yang kedua digunakan untuk meluas. Tetapi sudah tiba masanya untuk kembali ke LM335 yang sudah biasa.

Secara luaran, sensor ini kelihatan seperti transistor kuasa rendah dalam perumahan plastik TO-92, tetapi di dalamnya ada 16 transistor. Sensor ini juga boleh berada dalam kes SO-8, tetapi tidak ada perbezaan di antara mereka. Penampilan sensor ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rupa sensor LM335

Rajah 1. Penampilan Sensor LM335

Menurut prinsip operasi, sensor LM335 adalah diod zener, di mana voltan penstabilan bergantung kepada suhu. Apabila suhu meningkat oleh satu darjah Kelvin, voltan penstabilan meningkat sebanyak 10 millivolts. Rajah pendawaian biasa ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah Lensa Sensor LM335 biasa

Rajah 2. Pengesan biasa membolehkan litarLM335

Apabila melihat angka ini, anda boleh segera bertanya apa rintangan resistor R1 dan apakah voltan bekalan dengan litar beralih itu. Jawapannya terkandung dalam dokumentasi teknikal, yang mengatakan bahawa operasi normal produk dijamin dalam julat semasa 0.45 ... 5.00 milliamps. Harus diingat bahawa had 5 mA tidak boleh dilebihi, kerana sensor akan terlalu panas dan mengukur suhunya sendiri.


Apa sensor LM335 akan dipaparkan

Menurut dokumentasi (Data Sheet) sensor dikalibrasi mengikut skala Kelvin mutlak. Jika kita mengandaikan bahawa suhu tertutup adalah -273.15 ° C, dan ini adalah sifar mutlak mengikut Kelvin, maka sensor yang berkenaan perlu menunjukkan voltan sifar. Dengan peningkatan suhu oleh setiap darjah, voltan keluaran diod zener akan meningkat sebanyak 10mV atau 0,010V.

Untuk memindahkan suhu dari skala Celsius biasa ke skala Kelvin, tambah 273.15. Nah, kira-kira 0.15 mereka selalu lupa segala-galanya, jadi hanya 273, dan ternyata bahawa 0 ° C adalah 0 + 273 = 273 ° K.

Dalam buku teks fizik, 25 ° C dianggap suhu biasa, dan mengikut Kelvin ternyata 25 + 273 = 298, atau lebih 298.15. Titik ini disebut dalam datasheet sebagai satu-satunya titik penentukuran sensor. Oleh itu, pada suhu 25 ° C, output sensor hendaklah 298.15 * 0.010 = 2.9815V.

Pelbagai operasi sensor berada dalam lingkungan -40 ... 100 ° C dan dalam keseluruhan julat ciri-ciri sensor adalah sangat linear, yang menjadikannya mudah untuk mengira pembaca sensor pada suhu mana-mana: pertama anda perlu menukar suhu dalam Celsius hingga darjah Kelvin. Kemudian darabkan suhu yang dihasilkan oleh 0.010V. Sifar terakhir dalam nombor ini menunjukkan bahawa voltan dalam Volt ditunjukkan dengan ketepatan 1 mV.

Semua pertimbangan dan pengiraan ini harus membawa kepada idea bahawa dalam pembuatan thermostat anda tidak perlu menamatkan apa-apa dengan mencelupkan sensor dalam air mendidih dan dalam ais lebur. Adalah cukup untuk mengira voltan pada output LM335, dan kemudiannya hanya untuk menetapkan voltan ini sebagai rujukan pada input komparator (komparator).

Satu lagi sebab untuk menggunakan LM335 dalam reka bentuk adalah harga yang rendah. Di kedai dalam talian, anda boleh membelinya untuk kira-kira $ 1. Mungkin penghantaran akan lebih mahal. Selepas semua pertimbangan teori ini, kita dapat meneruskan pembangunan litar elektrik termostat. Dalam kes ini, untuk ruang bawah tanah.


Gambarajah skematik termostat untuk ruang bawah tanah

Untuk merancang termostat untuk bilik bawah tanah berdasarkan sensor suhu LM335 analog, tidak ada yang baru dicipta. Ia cukup untuk merujuk kepada dokumentasi teknikal (Data Sheet) untuk komponen ini. Lembaran data mengandungi semua cara sensor boleh digunakan, termasuk pengawal suhu itu sendiri.

Tetapi skim ini boleh dianggap sebagai fungsional, dengan mana ia boleh mengkaji prinsip kerja. Dalam praktiknya, anda perlu menambahnya dengan peranti output yang membolehkan anda menghidupkan pemanasan kuasa tertentu dan, tentu saja, bekalan kuasa dan, mungkin, petunjuk operasi. Nod-nod ini akan dibincangkan sedikit kemudian, tetapi untuk sekarang mari kita lihat apa yang dokumentasi proprietari menawarkan, ia juga lembaran data. Litar, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah Rangkaian Sensor LM335

Rajah 3. Rangkaian sambungan sensorLM335


Bagaimana komparator berfungsi

Asas skema yang dicadangkan adalah komparator LM311, alias 211 atau 111. Seperti semua pembanding311 mempunyai dua input dan output. Salah satu input (2) adalah langsung dan ditandakan dengan tanda +. Input lain adalah songsang (3) ditunjukkan oleh tanda tolak. Keluaran komparator ialah pin 7.

Logik komparator agak mudah. Apabila voltan pada input langsung (2) adalah lebih besar daripada pada songsang (3), tahap tinggi ditetapkan pada output komparator. Transistor membuka dan menyambungkan beban. Dalam Rajah 1, ini segera menjadi pemanas, tetapi ini adalah gambarajah fungsi. Potentiometer dihubungkan dengan input langsung, yang menetapkan ambang bagi pengangka, iaitu. tetapan suhu.

Apabila voltan pada input songsang adalah lebih besar daripada pada langsung, output komparator akan ditetapkan ke tahap yang rendah. Sensor suhu LM335 disambungkan kepada input songsang, jadi apabila suhu meningkat (pemanas telah dihidupkan), voltan pada input songsang akan meningkat.

Apabila voltan sensor mencapai ambang yang ditetapkan oleh potensiometer, komparator akan bertukar ke tahap yang rendah, transistor akan menutup dan mematikan pemanas. Kemudian seluruh kitaran akan diulang.

Tidak ada yang tersisa - berdasarkan skim fungsian yang dipertimbangkan untuk membangunkan skema praktikal, semudah yang mudah dan berpatutan untuk peminat radio amatur pemula. Skim praktikal mungkin ditunjukkan dalam Rajah 4.

Rajah Rangkaian Sensor LM335

Rajah 4



Beberapa penjelasan kepada konsep itu

Adalah mudah untuk melihat susunan asas telah berubah sedikit. Pertama sekali, bukan pemanas, transistor akan menghidupkan geganti, dan apa yang akan menghidupkan relay tentang ini sedikit kemudian. Kapasitor elektrolitik C1 juga muncul, tujuannya adalah untuk menggelapkan riak voltan pada diode zener 4568. Tetapi mari kita bercakap mengenai tujuan butiran dengan lebih terperinci.

Kuasa sensor suhu dan pembahagi voltan tetapan suhu R2, R3, R4 stabil penstabil parametrik R1, 1N4568, C1 dengan voltan penstabilan 6.4V. Walaupun keseluruhan peranti dikuasakan dari sumber yang stabil, penstabil tambahan tidak akan menyakiti.

Penyelesaian ini membolehkan anda untuk kuasa seluruh peranti dari sumber yang voltannya boleh dipilih bergantung kepada voltan relay gegelung yang tersedia. Kemungkinan besar, ia akan menjadi 12 atau 24V. Sumber kuasa mungkin juga tidak stabil, adil jambatan dioda dengan kapasitor. Tetapi lebih baik untuk tidak meletakkan dan menstabilkan penstabil bersepadu 7812 dalam bekalan kuasa, yang juga akan memberi perlindungan terhadap litar pintas.

Jika kita bercakap tentang relay, apa yang boleh digunakan dalam kes ini? Pertama sekali, ini adalah relay bersaiz moden, seperti yang digunakan dalam mesin basuh. Penampilan relay ditunjukkan dalam Rajah 5.

Relay kecil

Rajah 5. Relay bersaiz kecil

Untuk semua saiz kecil mereka, geganti sedemikian boleh menukar semasa sehingga 10A, yang membolehkan menukar beban sehingga 2KW. Ini adalah jika untuk semua 10A, tetapi anda tidak perlu berbuat demikian. Yang paling anda boleh menghidupkan relay sedemikian adalah pemanas yang mempunyai kapasiti tidak lebih daripada 1 kW, kerana sekurang-kurangnya ada sekurang-kurangnya "margin keselamatan"!

Sangat baik jika relay itu akan menyertakan kenalan permulaan magnet Siri PME, apatah lagi menghidupkan pemanas. Ini adalah salah satu pilihan menukar beban yang paling boleh dipercayai. Pilihan sambungan lain diterangkan dalam artikel. "Bagaimana untuk menyambungkan beban ke unit kawalan pada mikrosirkuit". Tetapi amalan menunjukkan bahawa pilihan dengan starter magnet mungkin adalah yang paling mudah dan paling dipercayai. Pelaksanaan opsyen ini mungkin ditunjukkan dalam Rajah 6.

Rajah 6

Bekalan kuasa termostat

Unit pembekalan kuasa peranti tidak stabil, dan kerana pengawal selia suhu itu sendiri (satu microcircuit dan satu transistor) menggunakan hampir tiada kuasa, mana-mana penyesuai rangkaian buatan China sesuai sebagai sumber kuasa.

Jika anda membuat bekalan kuasa, seperti yang ditunjukkan dalam rajah, maka pengubah kuasa kecil dari perakam pita kaset kalkulator atau sesuatu yang lain adalah sesuai. Perkara utama ialah voltan pada penggulungan sekunder tidak boleh melebihi 12..14V. Dengan voltan yang lebih rendah, relay tidak akan berfungsi, dan dengan voltan yang lebih tinggi ia hanya boleh membakar.

Sekiranya voltan keluaran pengubah berada dalam lingkungan 17 ... 19V, maka di sini anda tidak boleh melakukan tanpa penstabil. Ini tidak boleh menakutkan, kerana penstabil bersepadu moden hanya mempunyai 3 output, tidak begitu sukar untuk menyolder mereka.


Muatkan

Transistor terbuka VT1 menghidupkan relay K1, yang oleh kontaknya K1.1 menghidupkan K2 starter magnetik. Hubungan pemula magnet K2.1 dan K2.2 menyambung pemanas ke rangkaian. Perlu diingatkan bahawa pemanas terpulihkan serta-merta dengan dua kenalan. Penyelesaian ini memastikan bahawa apabila starter diputuskan, fasa tidak akan tetap pada beban, melainkan, sudah tentu, segala-galanya adalah teratur.

Oleh kerana bilik bawah tanah adalah lembap, kadang-kadang sangat lembap, dari segi keselamatan elektrik sangat berbahaya, adalah lebih baik untuk menyambung seluruh peranti menggunakan RCD mengikut semua keperluan untuk pendawaian moden. Kaedah pendawaian elektrik di ruangan bawah tanah boleh didapati di artikel ini.


Apa yang perlu menjadi pemanas

Skim pengawal selia suhu untuk bilik bawah tanah diterbitkan banyak.Sebaik sahaja mereka diterbitkan oleh majalah Modelist-Kostruktor dan media cetak lain, tetapi sekarang semua kelimpahan ini telah berhijrah ke Internet. Artikel-artikel ini memberi cadangan tentang bagaimana pemanas harus.

Seseorang menawarkan lampu pijar seratus-watt biasa, pemanas tiub jenama TEN, radiator minyak (mungkin walaupun pengatur bimetallik yang rosak). Ia juga dicadangkan untuk menggunakan pemanas domestik dengan kipas terbina dalam. Perkara utama ialah tidak ada akses langsung kepada bahagian-bahagian hidup. Oleh itu, dapur elektrik lama dengan lingkaran terbuka dan pemanas jenis kambing buatan sendiri Jangan gunakan dalam apa jua keadaan.


Periksa pemasangan terlebih dahulu

Jika peranti dipasang tanpa ralat dari bahagian yang boleh digunakan, maka pelarasan khas tidak diperlukan. Tetapi dalam mana-mana, sebelum permulaan pertama, adalah perlu untuk memeriksa kualiti pemasangan: tidak ada penyolder atau sebaliknya trek tertutup pada papan litar bercetak. Dan anda tidak boleh lupa melakukan tindakan ini, hanya mengambilnya sebagai peraturan. Ini benar terutamanya untuk struktur yang berkaitan dengan rangkaian elektrik.


Menetapkan termostat

Jika kemasukan pertama struktur berlaku tanpa asap dan letupan, maka satu-satunya perkara yang perlu dilakukan ialah menetapkan voltan rujukan pada input langsung dari komparator (pin 2), mengikut suhu yang dikehendaki. Untuk melakukan ini, anda perlu membuat beberapa pengiraan.

Anggapkan bahawa suhu dalam ruang bawah tanah harus dikekalkan pada +2 darjah Celsius. Kemudian mula-mula kita menterjemahkannya ke dalam tahap Kelvin, kemudian kita melipatgandakan hasilnya dengan 0.010V, hasilnya adalah voltan rujukan, ia juga adalah tetapan suhu.

(273.15 + 2) * 0.010 = 2.7515 (V)

Jika diandaikan bahawa termostat mesti mengekalkan suhu, misalnya, +4 darjah, maka hasil yang berikut akan diperolehi: (273.15 + 4) * 0.010 = 2.7715 (V)

Boris Aladyshkin

Lihat juga di i.electricianexp.com:

  • Termostat elektronik untuk minyak sejuk
  • Termostat untuk dandang elektrik
  • Termostat untuk plastik kimpalan
  • Litar pembanding
  • DIY do-it-yourself thermostat

  •  
     
    Komen:

    # 1 menulis: | [quote]

     
     

    Terima kasih banyak, sayang Boris Aladyshkin! Kepada saya, seorang jurutera yang berpendidikan tinggi (LKVVIA dinamakan Mozhaisky, mengeluarkan 1958, dan, menurut saya, umur saya ialah 78), artikel anda sangat menarik, sangat penting kerana ia merupakan pengenalan yang sangat baik kepada pengetahuan dan pemakaian komponen terkini litar elektrik. Ia tidak akan menjadi idea yang tidak baik untuk mendidik kita, orang tua dengan pengetahuan yang sangat baik mengenai teori dan amalan reka bentuk dan penyelarasan, mengenai pengiktirafan komponen. Selalunya ini adalah diod, transistor, relay dan lain-lain, sering diimport, bahagian-bahagian yang akan jatuh ke tangan, dan anda tidak tahu apa ini. Mungkin membuat tajuk untuk mengenal pasti asas unsur dari foto yang dihantar? Sudah tentu dengan nama yang ada pada mereka dan dengan tahap resolusi yang diperlukan.

     
    Komen:

    # 2 menulis: | [quote]

     
     

    Terima kasih Boris, saya segera mahu berlari untuk besi pematerian 20 tahun yang lalu .. Walaupun sekarang ia penuh dengan segala-galanya, sering lebih mudah untuk menyelesaikan masalah menggunakan artikel yang sama ..

     
    Komen:

    # 3 menulis: | [quote]

     
     

    Parameter kapasitor C1 tidak dapat dilihat dengan gambarajah. Beritahu saya.

     
    Komen:

    # 4 menulis: Tetamu | [quote]

     
     

    Sergey,
    Dalam Rajah 4, kapasitor elektrolitik C1 mempunyai kapasitansi 20 μF, dan voltan kapasitor dipilih tidak kurang daripada kejatuhan voltan pada diode zener 1N4568, yang bersamaan dengan 6.4V. Sesuai contohnya K50-20 20mkF + 50 / -20% 16V, baik, atau setaraf.

     
    Komen:

    # 5 menulis: | [quote]

     
     

    Dan di mana untuk menjual keluaran ketiga LM335?

     
    Komen:

    # 6 menulis: | [quote]

     
     

    Terima kasih kerana artikel itu. Mereka yang tidak mahu bersusah payah, harga isu adalah 634 rubel. Beli papan termostat STH0024UR-v3 - termostat terbina dalam digital dengan sensor jauh.

     
    Komen:

    # 7 menulis: | [quote]

     
     

    Terima kasih kerana artikel itu.
    Beritahu saya, jika anda mengekalkan suhu yang ditetapkan dalam ruang bawah tanah, katakan 4 darjah, bagaimanakah sepatutnya sepatutnya mematikan dan seterusnya? Apabila anda mematikan pemanas, ia tidak akan menyejukkan secara tiba-tiba,ia perlu dipanaskan semula dan kemudian suhu akan berada di bawah 3 darjah?

     
    Komen:

    # 8 menulis: MaksimovM | [quote]

     
     

    Ia seolah-olah saya pilihan yang paling optimum adalah untuk membeli pemanas dengan beberapa unsur pemanasan dan pilih litar suis mereka untuk memilih suhu yang diperlukan. Sebagai contoh, dua elemen pemanasan yang disambung selari dengan rangkaian elektrik akan beroperasi pada kapasiti penuh. Dan jika anda menghidupkan kedua elemen pemanasan ini dalam siri, maka mereka akan bekerja dengan separuh kuasa - sesuai untuk mengekalkan suhu yang rendah. Dalam kes ini, tidak perlu memasang pelbagai regulator mekanikal elektronik, yang cenderung gagal sering.

    By the way, kaedah ini lebih selamat. Jika elemen pemanasan berfungsi dengan pengawal selia suhu, maka apabila ia dihidupkan, ia menjadi panas merah. Dan elemen pemanasan yang bekerja di lantai kuasa, masing-masing, dipanaskan pada suhu rendah.

     
    Komen:

    # 9 menulis: Boris Aladyshkin | [quote]

     
     

    leonid, pin ketiga digunakan untuk mengkalibrasi dengan tepat LM335 apabila ia digunakan dalam litar yang sangat tepat, sebagai contoh, untuk mengimbangi suhu persimpangan sejuk termokopel. Sambungkan seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah. Dalam kes kami, pelarasan sedemikian tidak diperlukan.

    Lukisan. Penentukuran sensor - i.electricianexp.com/kalibrovka.jpg

     
    Komen:

    # 10 menulis: | [quote]

     
     

    Di dalam litar, sekurang-kurangnya dua kesilapan, perintang 10k pada output mic mesti pergi ke mic itu sendiri dan selepas memotong 1 k ke pangkalan trans, kapasitor berdasarkan transistor perintah 500-1000vra juga diperlukan untuk mengelakkan gegaran hubungan relay disebabkan oleh histeresis sensor suhu.

     
    Komen:

    # 11 menulis: | [quote]

     
     

    Beritahu saya bagaimana untuk menggantikan zener diode 1N4568?

     
    Komen:

    # 12 menulis: | [quote]

     
     

    Saya mengulangi skim ini. Bagaimanapun, litar kerja dengan perubahan lancar dalam voltan ambang pada input 2, gegelung hubungan geganti. Ia perlu dimuktamadkan, mungkin seperti yang dicadangkan oleh Vlad dalam 10 komen. Menggantikan diod zener dengan 1n4735a. Nah di sini. Kapasitor 470uF berdasarkan transistor menyelesaikan masalah itu.

     
    Komen:

    # 13 menulis: airnbrew | [quote]

     
     

    Litar Datasheet adalah baik, tetapi dalam kes isyarat cetek, litar dengan keuntungan lebih tinggi digunakan untuk menghilangkan lantunan. Pertama, satu penguat diminta sekali setiap 10-100, dan hanya kemudian menjadi komparator dengan histeresis. Boleh dilaksanakan di LM358 dalam satu perumahan.