Rūsio „pasidaryk pats“ termostatas

Termostato jutiklio pasirinkimas

Temperatūros reguliatorius kasdieniame gyvenime naudojamas labai įvairiuose prietaisuose, pradedant šaldytuvu ir baigiant lygintuvais bei lituokliais. Tikriausiai nėra radijo mėgėjo, kuris apeitų tokią schemą. Dažniausiai naudojamas kaip temperatūros jutiklis ar jutiklis įvairiuose mėgėjų dizainuose termistoriai, tranzistoriai arba diodai. Tokių temperatūros reguliatorių veikimas yra gana paprastas, veikimo algoritmas yra primityvus, todėl paprasta elektros grandinė.

Nustatyta temperatūra palaikoma įjungiant / išjungiant kaitinimo elementas (TEN): kai temperatūra pasiekia nustatytą vertę, ji veikia lyginimo įrenginys (komparatorius) o šildytuvas yra išjungtas. Šis reguliavimo principas yra įgyvendinamas visuose paprastuose reguliatoriuose. Atrodytų, kad viskas paprasta ir aišku, bet tai tik tol, kol prireiks praktinių eksperimentų.

Sunkiausias ir daug laiko reikalaujantis procesas gaminant „paprastus“ termostatus yra prisitaikymas prie norimos temperatūros. Norint nustatyti būdingus temperatūros skalės taškus, siūloma jutiklį pirmiausia panardinti į indą su tirpstančiu ledu (tai yra lygus nuliui laipsnių Celsijaus), o paskui į verdantį vandenį (100 laipsnių).

Atlikus bandymą ir klaidą atlikus šį „kalibravimą“ naudojant termometrą ir voltmetrą, nustatoma reikiama temperatūra. Po tokių eksperimentų rezultatas nėra geriausias.

Dabar įvairios firmos gamina daugybę temperatūros jutiklių, kurie jau yra sukalibruoti gamybos proceso metu. Tai daugiausia jutikliai, skirti dirbti su mikrovaldikliai. Šių jutiklių išvestyje esanti informacija yra skaitmeninė, perduodama per 1 laido dvikryptę sąsają, leidžiančią sukurti ištisus tinklus, pagrįstus panašiais prietaisais. Kitaip tariant, labai paprasta sukurti daugiataškį termometrą, kad būtų galima kontroliuoti temperatūrą, pavyzdžiui, lauke ir net ne viename kambaryje.

Tarp tokių intelektualių skaitmeninių jutiklių gausos, kuklus įrenginys atrodo gerai LM335 ir jo variantai 235, 135. Pirmasis žymėjimo ženklas rodo prietaiso paskirtį: 1 reiškia karinį priėmimą, 2 - pramoninį naudojimą, o trys rodo komponento naudojimą buitiniuose prietaisuose.

Beje, ta pati harmoninga žymėjimo sistema būdinga daugeliui importuotų dalių, pavyzdžiui, operaciniams stiprintuvams, komparatoriams ir daugeliui kitų. Vietinis tokių žymėjimų analogas buvo tranzistorių, pavyzdžiui, 2T ir CT, žymėjimas. Pirmieji buvo skirti kariuomenei, o antrieji - plačiam naudojimui. Bet laikas grįžti į jau pažįstamą LM335.

Išoriškai šis jutiklis atrodo kaip mažos galios tranzistorius plastikiniame korpuse TO-92, tačiau jo viduje yra 16 tranzistorių. Šis jutiklis taip pat gali būti SO-8 atveju, tačiau skirtumų tarp jų nėra. Jutiklio išvaizda parodyta 1 paveiksle.

1 paveikslas. LM335 jutiklio išvaizda

Pagal veikimo principą jutiklis LM335 yra zenerio diodas, kuriame stabilizacijos įtampa priklauso nuo temperatūros. Temperatūrai padidėjus vienu laipsniu Kelvino, stabilizacijos įtampa padidėja 10 milivoltų. Tipiška elektros instaliacijos schema parodyta 2 paveiksle.

2 pav. Tipinė jutiklio įjungimo grandinėLM335

Pažvelgę ​​į šį paveikslėlį, galite iš karto paklausti, kokia yra rezistoriaus R1 varža ir kokia yra maitinimo įtampa esant tokiai perjungimo grandinei. Atsakymas pateiktas techninėje dokumentacijoje, kurioje teigiama, kad normalus gaminio veikimas garantuojamas esant dabartiniam 0,45 ... 5,00 milimetrų diapazonui. Reikėtų pažymėti, kad 5 mA riba neturėtų būti viršyta, nes jutiklis perkais ir išmatuos savo temperatūrą.

Ką parodys LM335 jutiklis

Remiantis dokumentais (duomenų lapu), jutiklis kalibruojamas pagal absoliuti Kelvino skalė. Jei darysime prielaidą, kad patalpų temperatūra yra –273,15 ° C, ir tai pagal Kelviną yra absoliutus nulis, tada atitinkamas jutiklis turėtų parodyti nulinę įtampą. Didėjant temperatūrai kiekvienu laipsniu, zenerio diodo išėjimo įtampa padidės net 10 mV arba 0,010 V.

Norėdami perkelti temperatūrą iš įprastos Celsijaus skalės į Kelvino skalę, tiesiog pridėkite 273,15. Na, apie 0,15 jie visada viską pamiršta, taigi yra vos 273, ir paaiškėja, kad 0 ° C yra 0 + 273 = 273 ° K.

Fizikos vadovėliuose 25 ° C yra laikoma normalia temperatūra, o pagal Kelviną paaiškėja, kad 25 + 273 = 298, tiksliau - 298,15. Šis punktas duomenų lape minimas kaip vienintelis jutiklio kalibravimo taškas. Taigi, esant 25 ° C temperatūrai, jutiklio išėjimas turėtų būti 298,15 * 0,010 = 2,9815 V.

Jutiklio veikimo diapazonas yra -40 ... 100 ° C diapazone, o visame diapazone jutiklio charakteristika yra labai tiesinė, todėl jutiklio rodmenis lengvai apskaičiuoti esant bet kuriai temperatūrai: pirmiausia reikia konvertuoti temperatūrą Celsijaus laipsniais į Kelvino laipsnius. Tada gautą temperatūrą padauginkite iš 0,010 V. Paskutinis nulis šiame skaičiuje rodo, kad įtampa voltais nurodoma 1 mV tikslumu.

Visi šie svarstymai ir skaičiavimai turėtų sukelti mintį, kad gaminant termostatą jums nieko nereikės atlikti, panardinant jutiklį į verdantį vandenį ir tirpstant ledui. Pakanka paprasčiausiai apskaičiuoti įtampą LM335 išvestyje, po kurios lieka tik nustatyti šią įtampą kaip etaloną lygintuvo (komparatoriaus) įvestyje.

Kita priežastis, dėl kurios „LM335“ naudojamas dizaine, yra žema kaina. Internetinėje parduotuvėje galite nusipirkti už maždaug 1 USD. Galbūt pristatymas kainuos daugiau. Po visų šių teorinių svarstymų galime pereiti prie termostato elektrinės grandinės kūrimo. Šiuo atveju - už rūsį.

Rūsio termostato schema

Norint suprojektuoti rūsio termostatą pagal analoginį LM335 temperatūros jutiklį, nieko naujo nereikėjo sugalvoti. Pakanka nurodyti šio komponento techninę dokumentaciją (duomenų lapą). Duomenų lape yra visi jutiklio naudojimo būdai, įskaitant patį temperatūros reguliatorių.

Bet ši schema gali būti laikoma funkcine, pagal kurią galima išstudijuoti darbo principą. Praktiškai turėsite jį papildyti išvesties įrenginiu, leidžiančiu įjungti tam tikros galios šildytuvą ir, žinoma, maitinimo šaltiniu ir, galbūt, veikimo indikatoriais. Šie mazgai bus aptarti šiek tiek vėliau, tačiau kol kas pažiūrėsime, ką siūlo patentuota dokumentacija, taip pat duomenų lapuose. Grandinė, kokia ji yra, parodyta 3 paveiksle.

3 pav. Prijungimo schema jutiklisLM335

Kaip veikia lygintojas

Siūlomos schemos pagrindas yra lygintuvas LM311, dar žinomas kaip 211 arba 111. Kaip ir visi komparatoriai311-asis turi dvi įvestis ir išvestį. Vienas iš įėjimų (2) yra tiesioginis ir žymimas ženklu +. Kitas įėjimas yra atvirkštinis (3) pažymėtas minuso ženklu. Palygintuvo išvestis yra 7 kaištis.

Komparatoriaus logika yra gana paprasta. Kai tiesioginio įėjimo (2) įtampa yra didesnė nei atvirkštinės (3), lygintuvo išėjime nustatomas aukštas lygis. Tranzistorius atidaromas ir sujungia krovinį. 1 paveiksle tai iš karto yra šildytuvas, tačiau tai yra funkcinė schema. Prie tiesioginio įėjimo yra prijungtas potenciometras, kuris nustato komparatoriaus slenkstį, t. temperatūros nustatymas.

Kai įtampa atvirkštiniame įėjime yra didesnė nei tiesinėje, lygintuvo išėjimas bus nustatytas žemas. Temperatūros jutiklis LM335 yra prijungtas prie atvirkštinio įėjimo, taigi, pakilus temperatūrai (šildytuvas jau įjungtas), įtampa atvirkštiniame įvade padidės.

Kai jutiklio įtampa pasieks potenciometro nustatytą ribą, komparatorius perjungs į žemą lygį, tranzistorius uždarys ir išjungs šildytuvą. Tada visas ciklas bus pakartotas.

Visiškai nieko nelieka - remiantis svarstoma funkcine schema sukurti praktinę, kuo paprastesnę ir prieinamesnę radijo mėgėjų mėgėją. Galima praktinė schema parodyta 4 paveiksle.

4 pav

Keletas sąvokos paaiškinimų

Nesunku pastebėti, kad pagrindinis išdėstymas šiek tiek pasikeitė. Visų pirma, vietoj šildytuvo, relę įjungs tranzistorius, o kas apie tai - šiek tiek vėliau. Taip pat pasirodė elektrolitinis kondensatorius C1, kurio tikslas yra išlyginti įtampos virpesius prie zenerio diodo 4568. Bet pakalbėkime apie detalių paskirtį išsamiau.

Stabilizuojama temperatūros jutiklio ir temperatūros nustatymo R2, R3, R4 įtampos daliklio galia parametrinis stabilizatorius R1, 1N4568, C1, kai stabilizacijos įtampa 6,4 V. Net jei visas prietaisas maitinamas iš stabilizuoto šaltinio, papildomas stabilizatorius nepakenks.

Šis sprendimas leidžia maitinti visą įrenginį iš šaltinio, kurio įtampą galima pasirinkti atsižvelgiant į turimos relės ritės įtampą. Greičiausiai tai bus 12 arba 24 V. Maitinimo šaltinis gal net nestabili, tiesiog diodinis tiltas su kondensatoriumi. Geriau nenusiminti ir neleisti integruoto stabilizatoriaus 7812 į maitinimo šaltinį, kuris taip pat užtikrins apsaugą nuo trumpojo jungimo.

Jei mes kalbame apie relę, ką šiuo atveju galima pritaikyti? Visų pirma, tai yra modernios mažo dydžio relės, tokios kaip naudojamos skalbimo mašinose. Relės išvaizda parodyta 5 paveiksle.

5 pav. Mažo dydžio relė

Tokios relės gali perjungti srovę iki 10A, atsižvelgiant į jų miniatiūrinį dydį, o tai leidžia perjungti apkrovą iki 2KW. Taip yra visiems 10A, bet to nereikia daryti. Labiausiai, ką galite įjungti tokią relę, yra ne daugiau kaip 1 kW galios šildytuvas, nes jame turi būti bent jau kažkoks „saugumas“!

Labai gerai, jei relė apims kontaktus magnetinis starteris PME serija, jau nekalbant apie šildytuvo įjungimą. Tai yra vienas patikimiausių krovinių perjungimo variantų. Kitos ryšio galimybės aprašytos straipsnyje. "Kaip prijungti apkrovą prie mikroschemų valdymo bloko". Tačiau praktika rodo, kad variantas su magnetiniu starteriu yra galbūt pats paprasčiausias ir patikimiausias. Galimas šios parinkties įgyvendinimas parodytas 6 paveiksle.

6 pav

Termostato maitinimas

Įrenginio maitinimo blokas yra nestabilus, o kadangi pats temperatūros reguliatorius (vienas mikro grandinė ir vienas tranzistorius) praktiškai nenaudoja jokios energijos, bet koks Kinijoje pagamintas tinklo adapteris yra tinkamas kaip energijos šaltinis.

Jei gaminate maitinimo šaltinį, kaip parodyta diagramoje, tada gana tinka mažas galios transformatorius iš skaičiuotuvo kasečių magnetofono ar kažko kito. Svarbiausia, kad antrinės apvijos įtampa neturėtų viršyti 12..14V. Esant žemesnei įtampai, relė neveiks, o esant aukštesnei įtampai ji gali tiesiog išdegti.

Jei transformatoriaus išėjimo įtampa yra 17 ... 19 V diapazone, tada čia negalite išsiversti be stabilizatoriaus. Tai neturėtų būti baisu, nes šiuolaikiniai integruoti stabilizatoriai turi tik 3 išėjimus, todėl juos lituoti nėra taip sunku.

Įkelkite

Atviras tranzistorius VT1 įjungia relę K1, kuri savo kontaktu K1.1 įjungia magnetinį starterį K2. Magnetinio starterio K2.1 ir K2.2 kontaktai jungia šildytuvą prie tinklo. Reikėtų pažymėti, kad šildytuvas iškart įsijungia dviem kontaktais. Šis sprendimas užtikrina, kad atjungus starterį, fazė neliks ant krovinio, nebent, žinoma, viskas būtų tvarkoje.

Kadangi rūsys yra drėgnas, kartais labai drėgnas, elektros sauga yra labai pavojinga, geriausia visą prietaisą sujungti naudojant RCD pagal visus šiuolaikinių laidų reikalavimus. Elektros instaliacijos rūsyje taisykles galite rasti šis straipsnis.

Koks turėtų būti šildytuvas

Rūsio temperatūros reguliatorių schemos paskelbtos daug.Kadaise juos leido žurnalas „Modelist-Kostruktor“ ir kitos spaudos priemonės, tačiau dabar visa ši gausa persikėlė į internetą. Šie straipsniai pateikia rekomendacijas, kaip turėtų būti šildytuvas.

Kažkas siūlo paprastas šimto vatų kaitrines lempas, TEN prekės ženklo vamzdinius šildytuvus, tepalinius radiatorius (galite net su sugedusiu bimetaliniu reguliatoriumi). Taip pat siūloma naudoti buitinius šildytuvus su įmontuotu ventiliatoriumi. Svarbiausia, kad nėra tiesioginės prieigos prie gyvų dalių. Todėl senos elektrinės viryklės su atvira spirale ir naminiai ožkos tipo šildytuvai Jokiu būdu nenaudokite.

Pirmiausia patikrinkite diegimą

Jei prietaisas surenkamas be klaidų iš remontuojamų dalių, specialus sureguliavimas nereikalingas. Bet kokiu atveju prieš pirmąjį paleidimą būtina patikrinti montavimo kokybę: ar ant spausdintinės plokštės nėra litavimo ar atvirkščiai uždarytų takelių. Ir jūs neturėtumėte pamiršti atlikti šiuos veiksmus, tiesiog imkitės to paprastai. Tai ypač pasakytina apie konstrukcijas, prijungtas prie elektros tinklo.

Termostato nustatymas

Jei pirmą kartą konstrukcija buvo įtraukta be dūmų ir sprogimų, tada vienintelis dalykas, kurį reikia padaryti, yra nustatyti referencinę įtampą ties tiesioginiu komparatoriaus įėjimu (2 kaištis) pagal norimą temperatūrą. Norėdami tai padaryti, turite atlikti kelis skaičiavimus.

Tarkime, kad temperatūra rūsyje turėtų būti +2 laipsniai Celsijaus. Tada pirmiausia mes išverčiame jį pagal Kelvino laipsnius, tada mes padauginame rezultatą iš 0,010 V, rezultatas yra etaloninė įtampa, tai taip pat yra temperatūros nustatymas.

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

Jei daroma prielaida, kad temperatūros reguliatorius turėtų palaikyti, pavyzdžiui, +4 laipsnių temperatūrą, gaunamas toks rezultatas: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,7715 (V)

Borisas Aladyshkinas