kategorier: Praktisk elektronik, Hemmautomation
Antal visningar: 93247
Kommentarer till artikeln: 8

Termostat för elpanna

 


Termostat för elpannaBeskrivning av en enkel och pålitlig temperaturkontrollkrets för ett värmesystem.

Rysk vinter är hård och kall, och alla vet om den. Därför måste lokalerna där människor är belägna värmas upp. Det vanligaste är centralvärme eller enskilda gaspannor.

Ofta uppstår situationer när varken den ena eller den andra är tillgängliga: till exempel i ett rent fält finns det ett litet rum i en vattenförsörjningspumpstation, och där är föraren på tjänst dygnet runt. Det kan också vara ett vakttorn eller ett separat rum i en stor obebodd byggnad. Det finns många sådana exempel.

I alla dessa fall är det nödvändigt att ordna uppvärmning med el. Om rummet är litet är det mycket möjligt att göra med en konventionell oljefylld elektrisk radiator för hushållsbruk. För ett större rum med en yta på cirka 15 - 20 kvadratmeter är vattenuppvärmning oftast anordnad med en radiator svetsad från rör, som ofta kallas ett register.

Om du låter saker och ting gå på egen hand och inte övervakar temperaturen på vattnet, kommer det förr eller senare helt enkelt att koka och fallet kan sluta misslyckas med allt elpannaFörst och främst dess värmeelement. För att förhindra en sådan olycklig händelse styrs uppvärmningstemperaturen av en termostat.

Ett av de möjliga alternativen för en sådan enhet föreslås i denna artikel. Naturligtvis är denna vinter redan slut, men vi bör inte glömma att pulkarna är bäst förberedda på sommaren.

Funktionellt kan enheten delas upp i flera noder: temperatursensorn själv, jämförande enhet (komparator) och en lastkontrollanordning. Följande är en beskrivning av de enskilda delarna, deras diagram och funktionsprincip.


Temperaturgivare

Ett särdrag hos den beskrivna designen är att den används som temperatursensor konventionell bipolär transistor, vilket gör att du kan överge sökningen och köpa termistorer eller sensorer av olika slag, till exempel TCM.

Funktionen av en sådan sensor är baserad på det faktum att liksom alla halvledaranordningar beror transistornas parametrar till stor del på omgivningstemperaturen. Först och främst är detta kollektorns omvända ström, som ökar med ökande temperatur, vilket påverkar funktionen till exempelvis förstärkningssteg. Deras arbetspunkt förskjuts så att signifikant signalförvrängning inträffar, och i framtiden helt enkelt slutar transistorn att svara på insignalen.

Denna situation är huvudsakligen inneboende i kretsar med en fast basström. Därför används transistorkaskadekretsar med återkopplingselement som stabiliserar driften av kaskaden som en helhet och också reducerar effekten av temperaturen på transistorns drift.

Ett sådant temperaturberoende observeras inte bara för transistorer utan också för dioder. För att verifiera detta med en digital multimeter räcker det att "ringa" vilken diode som helst i framåtriktningen. Normalt visar enheten en siffra nära 700. Detta är bara ett direkt spänningsfall på den öppna dioden, som enheten visar i millivolt. För kiseldioder vid en temperatur av 25 grader Celsius är denna parameter ungefär 700 mV och för germaniumdioder cirka 300.

Om nu denna diod är lite uppvärmd, åtminstone med en lödkolv, kommer denna siffra gradvis att minska, därför anses det att temperaturkoefficienten för spänningen för dioderna är -2 mV / deg. Minustecknet i detta fall indikerar att med ökande temperatur kommer framspänningen på dioden att minska.

Detta beroende tillåter också användning av dioder som temperatursensorer.Om transistorn övergår "ringer" med samma enhet kommer resultaten att vara mycket lika, därför används transistorer ofta som temperatursensorer.

I vårt fall är driften av hela temperaturregulatorn exakt baserad på denna "negativa" egenskap hos kaskaden med en fast basström. Temperaturkontrollkretsen visas i figur 1.

Termostatkrets

Figur 1. Termostatschema (genom att klicka på bilden öppnas schemat i större skala).

Temperaturgivaren monteras på en transistor VT1 typ KT835B. Belastningen på denna kaskad är motståndet R1 och motstånden R2, R3 inställda dc-transistordrift. Den fasta förspänningen, som nämnts precis ovan, ställs in i motståndet R3 så att spänningen vid transistorns emitter vid rumstemperatur är cirka 6,8 V. Därför finns en asterisk (*) i beteckningen av detta motstånd i kretsen. Det är inte nödvändigt att uppnå särskild noggrannhet här, om bara denna spänning inte var mycket mindre eller mer. Mätningar bör göras relativt transistorns uppsamlare, som är ansluten till kraftkällans gemensamma tråd.

Transistorn för p-n-p-strukturen KT835B valdes inte av en slump: dess kollektor är ansluten till en metallplatta i höljet, som har en öppning för montering av transistorn på kylaren. För detta hål är transistorn fäst på en liten metallplatta, till vilken ledningstråden också är fäst.

Den resulterande sensorn fästs med metallklämmor på värmeröret. Eftersom, som redan nämnts, kollektorn är ansluten till kraftkällans gemensamma tråd, finns det inget behov av att installera en isolerande packning mellan röret och sensorn, vilket förenklar konstruktionen och förbättrar den termiska kontakten.


komparator

För att ställa in temperaturen, en komparator gjord på operationsförstärkaren OP1 typ K140UD608. Genom motstånd R5 matas spänning från emitorn från transistorn VT1 till dess inverterande ingång, och spänning från motorn med det variabla motståndet R7 matas till den icke-inverterande ingången genom motståndet R6.

Denna spänning ställer in temperaturen vid vilken lasten kommer att kopplas ur. Motstånd R8, R9 ställer in det övre och nedre området för inställning av komparatorns tröskel, och därför gränserna för temperaturreglering. Användning av motståndet R4 ger den nödvändiga hysteresen hos komparatorn.


Lastkontrollenhet

Lastkontrollenheten är tillverkad på transistorn VT2 och reläet Rel1. Här är en indikation av termostatens driftsätt. Dessa lysdioder är HL1 röda och HL2 gröna. Röd färg betyder uppvärmning och grön färg att den inställda temperaturen uppnås. Dioden VD1, ansluten parallellt med reläspolen Rel1, skyddar transistorn VT2 från självinduktionsspänningar som uppstår på reläspolen Rel1 vid avstängningstidpunkten.

Moderna små storlekar reläer gör det möjligt att byta tillräckligt stora strömmar. Ett exempel på ett sådant relä är Tianbo-reläet som visas i figur 2.

Tianbo Small Relay

Figur 2. Tianbo-små reläer.

Som framgår av figuren tillåter reläet strömomkoppling upp till 16A, vilket gör att du kan styra en belastning på upp till 3 kW. Detta är den maximala belastningen. För att lätt underlätta kontaktgruppens drift bör lasteffekten begränsas till 2 ... 2,5 kW. Sådana reläer används för närvarande mycket i bil- och hushållsapparater, till exempel i tvättmaskiner. Samtidigt överskrider dimensionerna på reläet inte storleken på matchboxen!


Arbete och justering av en temperaturregulator

Som nämnts i början av artikeln är spänningen vid VT1-transistorns emitter cirka 6,8 V, och vid upphettning till 90 ° C sjunker spänningen till 5,99 V. För sådana experiment är en bordslampa med en metall lampskärm lämplig som värmare. och för att mäta temperatur, en kinesisk digital multimeter med ett termoelement, till exempel DT838.Om sensorn på den monterade enheten är monterad på lampskärmen och lampan slås på genom reläkontakten, kommer det att vara möjligt att kontrollera den monterade kretsens funktion i en sådan installation.

Jämföraren arbetar på ett sådant sätt att om spänningen vid inverteringsingången (temperatursensorns spänning) är högre än spänningen vid ingången till den icke-inverterande (spänningen i temperaturen börvärdet), är spänningen vid komparatorns utgång nära spänningen från kraftkällan, i detta fall kan det kallas en logisk enhet. Därför är transistoromkopplaren VT2 öppen, reläet är påslaget och reläkontakterna inkluderar ett värmeelement.

När värmesystemet värms upp värms också temperatursensorn VT1 upp. Spänningen på dess emitter minskar med ökande temperatur, och när den blir lika, eller snarare något mindre än spänningen installerad på motorn i det variabla motståndet R7, går komparatorn i ett tillstånd av logisk noll, så transistorn låses och reläet stängs av.

Värmeelementet är avaktiverat och kylaren börjar svalna. Transistorsensorn VT1 kyls också, och spänningen på dess emitter stiger. Så snart denna spänning blir högre än den inställd av motståndet R7, går komparatorn i ett högt tillstånd, reläet slås på och processen upprepas igen.

Lite om skärmkretsens funktion, mer exakt, om syftet med dess element. Den röda lysdioden HL1 tänds tillsammans med reläspolen Rel1 och indikerar att värmesystemet värms upp. För närvarande är transistorn VT2 öppen, och HL2-LED lyser genom dioden D2, det gröna ljuset slocknar.

När den inställda temperaturen uppnås stängs transistorn och stänger av reläet och med den röda lysdioden HL1. Samtidigt kommer en sluten transistor inte längre att kringgå HL2 LED, som tänds. Diode D2 är nödvändig så att HL1 LED, och därmed reläet, inte kan tändas via HL2 LED. Eventuella lysdioder är lämpliga, så deras typ anges inte. Som dioder D1, D2 är utbredda importerade dioder 1N4007 eller inhemsk KD105B ganska lämpliga.


Termostat strömförsörjning

Strömmen som förbrukas av kretsen är liten, så alla kinesiska tillverkade nätadaptrar kan användas som strömförsörjning, eller en stabiliserad 12V likriktare kan monteras. Strömförbrukningen för kretsen är inte mer än 200 mA, så alla transformatorer med en effekt på högst 5W och en utgångsspänning på 15 ... 17V är lämplig.

Strömförsörjningskretsen visas i figur 3. Diodbron är också tillverkad på dioder 1N4007, och spänningsregulatorn är + 12V på en integrerad stabilisator av typ 7812. Strömförbrukningen är liten, så du behöver inte installera stabilisatorn på kylaren.

Termostat strömförsörjning

Bild 3. Strömförsörjning för termostat.

Termostatens utformning är godtycklig, de flesta delarna är monterade på ett tryckt kretskort, det är bättre om strömförsörjningen också är monterad där. Transistorsensorn är ansluten med en skärmad tvåtrådskabel, medan transistorns kollektor är ansluten via en skärm.

Det är önskvärt att det finns ett trepinnar i slutet av kabeln och dess motsvarighet på kortet. Du kan också installera ett litet terminalplint på kortet, även om det är mindre bekvämt än kontakten. En sådan anslutning underlättar avsevärt installationen av sensorn och hela anordningen som helhet på platsen.

Den färdiga enheten ska placeras i ett plasthölje och installera ett temperaturinställningsmotstånd R7 och lysdioderna HL1 och HL2 utanför. Det är bättre om dessa delar också är lödda på brädan och hål görs i fallet för dem.

Anslutningen till elnätet och värmaren är ansluten via terminalremsan, som bör fixeras inuti plastkåpan. För att skydda hela enheten som helhet bör anslutningen göras enligt PUE med skyddsutrustning.

Flera av dessa termostater tillverkades, och alla visade acceptabel temperaturreglering, liksom mycket hög tillförlitlighet, eftersom med en sådan enkelhet i kretsen finns det faktiskt inget att bryta.

Boris Aladyshkin

Se även på elektrohomepro.com:

  • Elektronisk termostat för oljekylare
  • Akustisk sensor
  • Termostat för svetsning av plast
  • DIY gör-det-själv-termostat
  • Hur man skyddar mot spänningsfluktuationer

  •  
     
    kommentarer:

    # 1 skrev: kirill.ru | [Cite]

     
     

    Tyvärr, men du kan flyga lite i salvan. Jag läste noggrant din artikel - den påminner mig om en DIY-designer. Nu finns det så många termoregulatorer och nästan allt med en elektronisk bas, kostnaden är acceptabel och enkel och bekväm att använda.

     
    kommentarer:

    # 2 skrev: | [Cite]

     
     

    Frågan? Är det möjligt att ansluta två reläkretsar till en sensor för att styra två laster separat.

     
    kommentarer:

    # 3 skrev: Anatoly | [Cite]

     
     

    Jag upprepade schemat, det fungerar bra. Den djupaste bågen för författaren.

     
    kommentarer:

    # 4 skrev: | [Cite]

     
     

    Tack så mycket! Det är extremt enkelt, och viktigast av allt det fungerar !!!

     
    kommentarer:

    # 5 skrev: | [Cite]

     
     

    Som temperatursensor vald KT835B.
    Vad är orsaken till att du väljer just denna transistor?
    Hur kommer kretsens drift att påverka ersättningen av ovanstående transistor med någon annan, till exempel KT814, 816, 818, etc.?

     
    kommentarer:

    # 6 skrev: | [Cite]

     
     

    Detta system är bra för en värmare för lagring av vatten. Med denna metod för att justera kylmedlets temperatur är det praktiskt taget omöjligt att uppnå en bekväm och jämn temperatur i rummet. De genomsnittliga dagliga temperatursvingningarna på gatan är stora och du måste hela tiden lägga till eller minska värmen. Detta system behövs för att skydda pannan från kokning. Och för justering måste du bygga en krets med temperaturkontroll över luften i rummet. 2,5 kW belastning genom reläet - det är väldigt litet för uppvärmning! Kretsen ska vara på triac eller via en magnetstarter.

     
    kommentarer:

    # 7 skrev: | [Cite]

     
     

    Vladimir, något liknande här gjordes med mig, sensorn är direkt på radiatorn. Drift sedan 2006 Ja, varje kylare har sin egen enhet. TEN = 1 kW. Rummet har 1 batteri. Reläutgång. T = 60-70 räcker. Hantering på T - processor. Jag vill prova den här kretsen på TP-sensorn. R-2 R3. Kan placeras på en TR eller i en krets på ett kretskort?

     
    kommentarer:

    # 8 skrev: | [Cite]

     
     

    Jag upprepade schemat, det fungerar men tvärtom, dvs. om på sensorns emitter svamparna är större än på motorn i huvudmotståndet, så är utgångsloggen. noll och reläet är avstängt. Hur detta hände kan jag inte sätta in sinnet.