Направите себи термостат за подрум

Избор сензора за термостат

Регулатор температуре у свакодневном животу користи се у најразличитијим уређајима, од фрижидера до пегла и лемљења. Вероватно, не постоји радио-аматер који би заобишао такву шему. Најчешће се користи као температурни сензор или сензор у различитим аматерским дизајном термистори, транзистора или диоде. Рад таквих регулатора температуре је прилично једноставан, алгоритам рада је примитиван, и као резултат једноставно електрично коло.

Одржавање задате температуре врши се укључивањем / искључивањем грејни елемент (ТЕН): чим температура достигне задану вредност, делује уређај за поређење (компаратор) и грејач је искључен. Овај принцип регулације имплементиран је у свим једноставним регулаторима. Чини се да је све једноставно и јасно, али то је све док се не дође до практичних експеримената.

Најтежи и дуготрајан процес производње „једноставних“ термостата је прилагођавање жељеној температури. Да бисте одредили карактеристичне тачке температурне скале, предлаже се да сензор прво уроните у посуду са топљеним ледом (то је нула степени Целзијуса), а затим у кипућу воду (100 степени).

Након ове „калибрације“ покушајем и грешком помоћу термометра и волтметра, подешава се потребна температура. Након таквих експеримената, резултат није најбољи.

Сада разне компаније производе многе сензоре температуре који су већ калибрирани током процеса производње. То су углавном сензори дизајнирани за рад микроконтролери. Информације на излазу ових сензора су дигиталне, преносе се путем једножичног једносмјерног двосмјерног интерфејса, који вам омогућава да креирате читаве мреже на основу сличних уређаја. Другим речима, врло је једноставно креирати термометар са више тачака, да бисте контролисали температуру, на пример, у затвореном и спољашњем простору, а не чак ни у једној просторији.

Усред таквог обиља паметних дигиталних сензора, скроман уређај изгледа добро ЛМ335 и његове варијанте 235, 135. Прва цифра на ознаци означава сврху уређаја: 1 одговара војном прихвату, 2 индустријској употреби, а три означава употребу компоненте у кућанским апаратима.

Узгред, исти хармонични систем нотације је карактеристичан за многе увезене делове, на пример, оперативна појачала, компараторе и многе друге. Домаћи аналог таквим ознакама било је обележавање транзистора, на пример, 2Т и ЦТ. Први су били намењени војсци, а други за широку употребу. Али време је да се вратимо на већ познати ЛМ335.

Споља, овај сензор изгледа као транзистор мале снаге у пластичном кућишту ТО - 92, али унутар њега се налази 16 транзистора. Овај сензор може бити и у случају СО-8, али међу њима нема разлике. Изглед сензора је приказан на слици 1.

Слика 1. Изглед ЛМ335 сензора

Према принципу рада, сензор ЛМ335 је зенер диода, у којој напон стабилизације зависи од температуре. Са повећањем температуре за један степен Келвина, напон стабилизације расте за 10 миливолта. Типични дијаграм ожичења приказан је на слици 2.

Слика 2. Типични склоп за омогућавање сензораЛМ335

Када погледате ову слику, одмах се можете запитати колики је отпор отпорника Р1 и колики је напон напајања са таквим прекидачким кругом. Одговор је садржан у техничкој документацији која каже да је загарантован нормалан рад производа у тренутном распону од 0,45 ... 5,00 миллиампс. Треба напоменути да границу од 5 мА не треба прекорачити, јер ће сензор прегријати и мјерити властиту температуру.

Шта ће показати ЛМ335 сензор

Према документацији (технички лист) сензор се калибрише у складу са апсолутна Келвинова скала. Ако претпоставимо да је унутрашња температура -273,15 ° Ц, а ово је апсолутна нула према Келвину, тада би дотични сензор требао показати нулта напон. Са повећањем температуре за сваки степен, излазни напон зенер диоде ће се повећати за чак 10мВ или 0,010В.

Да бисте пренели температуру са уобичајене Целзијусове скале на Келвину скалу, само додајте 273,15. Па, око 0,15, они све забораве, тако да је то само 273, а испоставило се да је 0 ° Ц 0 + 273 = 273 ° К.

У уџбеницима физике 25 ° Ц се сматра нормалном температуром, а према Келвину испада да је 25 + 273 = 298, тачније 298.15. Ова тачка спомиње се у листу података као једина тачка калибрације сензора. Дакле, при температури од 25 ° Ц, излаз сензора треба да буде 298,15 * 0,010 = 2,9815В.

Радни опсег сензора је у опсегу од -40 ... 100 ° Ц, а у целом опсегу карактеристика сензора је врло линеарна, што олакшава израчунавање очитавања сензора на било којој температури: прво морате претворити температуру у Целзијусу у степени Келвина. Затим помножите добијену температуру са 0,010 В. Последња нула у овом броју означава да је напон у Волтима означен са тачношћу од 1 мВ.

Сва ова разматрања и калкулације требало би водити ка идеји да при производњи термостата нећете морати ништа дипломирати потапањем сензора у кипућу воду и у топљени лед. Довољно је да једноставно израчунате напон на излазу ЛМ335, након чега остаје само да овај напон поставите као референтни на улазу компаратора (компаратора).

Други разлог за коришћење ЛМ335 у свом дизајну је његова ниска цена. У интернетској трговини можете га купити за око 1 УСД. Можда ће испорука коштати више. Након свих ових теоријских разматрања, можемо приступити развоју електричног круга термостата. У овом случају за подрум.

Схематски дијаграм термостата за подрум

Да би се конструисао термостат за подрум заснован на аналогном сензору температуре ЛМ335, не мора се измишљати ништа ново. Довољно је упутити се на техничку документацију (технички лист) за ову компоненту. Технички лист садржи све начине на који се сензор може користити, укључујући и сам регулатор температуре.

Али ова шема се може сматрати функционалном, помоћу које је могуће проучити принцип рада. У пракси ћете морати да је допуните излазним уређајем који вам омогућава да укључите грејач дате снаге и, наравно, индикаторе напајања и, по могућности, радне индикаторе. О овим чворовима ће се разговарати мало касније, али за сада да видимо шта нуди власничка документација, такође подаци. Круг какав је, приказан је на слици 3.

Слика 3. Дијаграм везе сензорЛМ335

Како компаратор ради

Основа предложене шеме је компаратор ЛМ311, зван 211 или 111. Као и сви компаратори311ст има два улаза и излаз. Један од улаза (2) је директан и означен је знаком +. Други улаз је обрнут (3) означен је знаком минус. Излаз компаратора је пин 7.

Логика компаратора је прилично једноставна. Када је напон на директном улазу (2) већи него на инверзном (3), на излазу компаратора се поставља високи ниво. Транзистор се отвара и спаја оптерећење. На слици 1, ово је одмах грејач, али ово је функционални дијаграм. Потенциометар је повезан са директним улазом, који поставља праг компаратора, тј. подешавање температуре

Када је напон на инверзном улазу већи него на директном, излаз компаратора ће бити постављен на низак ниво. Сензор температуре ЛМ335 повезан је са инверзним улазом, тако да када температура порасте (грејач је већ укључен), напон на инверзном улазу ће се повећавати.

Када напон сензора достигне праг који је задао потенциометар, компаратор ће прећи на низак ниво, транзистор ће се затворити и искључити грејач. Тада ће се поновити читав циклус.

Апсолутно ништа није остало - на основу разматране функционалне шеме развити практичну шему, што једноставнију и приступачнију за почетнике аматерске радио-љубитеље. Могућа практична шема приказана је на слици 4.

Слика 4

Неколико објашњења концепта

Лако је видети да се основни изглед мало променио. Пре свега, уместо грејача, транзистор ће укључити релеј, а шта ће се мало касније укључити. Појавио се и електролитички кондензатор Ц1, чија је сврха глатко пуњење напона на зенер диоди 4568. Али, поразговарајмо о детаљима сврхе детаља.

Снага температурног сензора и делилац напона подешавања температуре Р2, Р3, Р4 је стабилизована параметрични стабилизатор Р1, 1Н4568, Ц1 са стабилизацијским напоном од 6,4 В. Чак и ако се читав уређај напаја из стабилизованог извора, додатни стабилизатор неће наштетити.

Ово решење омогућава напајање целог уређаја из извора чији се напон може изабрати у зависности од напона доступног калема релеја. Највероватније, биће 12 или 24В. Извор напајања можда чак и нестабилисана диодни мост са кондензатором. Али боље је не сметати и стављати интегрисани стабилизатор 7812 у напајање, који ће такође пружити заштиту од кратког споја.

Ако говоримо о релеју, шта се може применити у овом случају? Пре свега, то су модерни релеји мале величине, попут оних који се користе у машинама за прање веша. Изглед релеја приказан је на слици 5.

Слика 5. Релеј мале величине

С обзиром на своју минијатурну величину, такви релеји могу да преносе струју до 10А, што омогућава пребацивање оптерећења до 2КВ. Ово је ако је за свих 10А, али то не требате чинити. Највише што можете укључити такав релеј је грејач капацитета не више од 1 кВ, јер мора постојати барем нека врста „сигурносне границе“!

Веома је добро ако релеј укључује контакте магнетни стартер ПМЕ серија, а камоли да укључите грејач. Ово је једна од најпоузданијих опција пребацивања оптерећења. Остале опције повезивања описане су у чланку. "Како спојити оптерећење на управљачку јединицу на микровезама". Али пракса показује да је опција са магнетним покретачем можда најједноставнија и најпоузданија. Могућа примена ове опције је приказана на слици 6.

Слика 6

Напајање термостата

Јединица за напајање уређаја је нестабилизирана, а будући да сам регулатор температуре (један микро круг и један транзистор) практично не троши никакву струју, било који исправљач кинеске производње погодан је као извор напајања.

Ако направите напајање, као што је приказано на дијаграму, тада је мали трансформатор напајања из касетофона калкулатора или нешто треће сасвим прикладно. Главна ствар је да напон на секундарном намоту не сме прелазити 12..14В. С нижим напоном, релеј неће радити, а с већим напоном може једноставно изгорјети.

Ако је излазни напон трансформатора у распону од 17 ... 19В, тада овдје не можете без стабилизатора. То не би требало бити застрашујуће, јер модерни интегрисани стабилизатори имају само 3 излаза, лемљење их није толико тешко.

Учитајте

Отворени транзистор ВТ1 укључује релеј К1, који контактом К1.1 укључује магнетни покретач К2. Контакти магнетног стартера К2.1 и К2.2 повезују грејач са мрежом. Треба напоменути да се грејач укључује одмах с два контакта. Ово решење осигурава да, када се стартер искључи, фаза неће остати на оптерећењу, осим ако, наравно, све не буде у реду.

Пошто је подрум влажан, понекад врло влажан, у смислу електричне сигурности је врло опасно, најбоље је цео уређај повезати користећи РЦД према свим захтевима за модерно ожичење. Правила ожичења у подруму можете пронаћи у овај чланак.

Шта треба да буде грејач

Много је објављено шема регулатора температуре за подрум.Некада су их објавили часопис Моделист-Коструктор и други штампани медији, али сада је све то обиље прешло на Интернет. Ови чланци дају препоруке о томе како треба бити грејач.

Неко нуди обичне лампе са жарном нити од сто вата, цевасте грејаче марке ТЕН, уљане радијаторе (могуће је и са неисправним биметалним регулатором). Такође се предлаже коришћење кућних грејача са уграђеним вентилатором. Главна ствар је да нема директног приступа деловима уживо. Стога су старе електричне пећи с отвореном спиралом и домаћи гријачи за козе Ни у којем случају не користите.

Прво проверите инсталацију

Ако је уређај састављен без грешака у деловима који се могу сервисирати, тада није потребно посебно подешавање. Али у сваком случају, пре првог пуштања у рад потребно је проверити квалитет уградње: да ли на плочи нема лемљених или обрнуто затворених трагова. И не смете заборавити да предузмете ове радње, само то по правилу. Ово се посебно односи на структуре повезане на електричну мрежу.

Подешавање термостата

Ако се прво укључивање конструкције десило без дима и експлозија, тада је једино што се мора поставити референтни напон на директни улаз компаратора (пин 2), у складу са жељеном температуром. Да бисте то учинили, морате направити неколико израчуна.

Претпоставимо да температура у подруму треба да се одржава на +2 степена Целзијуса. Затим га прво преведемо у степене Келвина, а резултат множимо на 0,010 В, резултат је референтни напон, такође је и подешавање температуре.

(273,15 + 2) * 0,010 = 2,7515 (В)

Ако се претпостави да би регулатор температуре требало да одржава температуру од, на пример, +4 степена, тада ће се добити следећи резултат: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,7715 (В)

Борис Аладисхкин