DIY elektronički termostat. Jednostavan DIY elektronički termostat

The elektronski termostat za hladnjak pomoći će u slučajevima kada je vaš vlastiti (tvornički) termostat neispravan ili njegova točnost rada više nije dovoljna. Stariji hladnjaci koriste mehanički temperaturni termostat koji koristi tekućinu ili plin koji ispunjava kapilaru.

Promjenom temperature mijenja se i tlak unutar kapilare koji se prenosi na membranu (mijeh). Kao rezultat toga, termostat uključuje i isključuje kompresor hladnjaka. Naravno, takav sustav kontrole temperature ima nisku točnost, a njegovi se dijelovi s vremenom istroše.

Opis rada termostata za hladnjak

Kao što je poznato, temperatura skladištenja prehrambeni proizvodi u odjeljku hladnjaka treba biti +2...8 stupnjeva Celzijusa. Radna temperatura hladnjak +5 stupnjeva.

Elektronički termostat za hladnjak karakteriziraju dva parametra: početna i zaustavna temperatura (ili prosječna temperatura plus vrijednost histereze) kompresora. Histereza je neophodna kako bi se spriječilo prečesto uključivanje kompresora hladnjaka.

Ovaj krug osigurava histerezu od 2 stupnja pri prosječnoj temperaturi od 5 stupnjeva. Tako se kompresor hladnjaka uključuje kada temperatura dosegne + 6 stupnjeva i isključuje se kada padne na + 4 stupnja.

Ovaj temperaturni raspon dovoljan je za održavanje optimalne temperature skladištenja proizvoda, a istovremeno osigurava ugodan rad kompresor, sprječavajući prekomjerno trošenje. Ovo je posebno važno za starije hladnjake koji koriste toplinski relej za pokretanje motora.

Elektronički termostat je prikladna zamjena za originalni termostat. Termostat očitava temperaturu pomoću senzora čiji se otpor mijenja ovisno o promjeni temperature. Često se u te svrhe koristi termistor (NTC), no problem je njegova mala točnost i potreba za kalibracijom.

Kako bi se osiguralo precizno podešavanje kontrolirane temperature i eliminirala potreba za satima kalibracije, u ovoj verziji hladnjaka termostat, . To je integrirani krug linearno kalibriran u stupnjevima Celzijusa, s pojačanjem od 10 mV po stupnju Celzijusa. Zbog činjenice da je temperatura praga blizu nule, relativna promjena izlaznog napona je velika. Stoga se signal s izlaza senzora može kontrolirati pomoću jednostavnog kruga koji se sastoji od samo dva tranzistora.

Budući da je izlazni napon prenizak za uključivanje tranzistora VT1, senzor LM35 je uključen kao izvor struje. Njegov izlaz opterećuje otpornik R1 i stoga se struja na njemu mijenja proporcionalno temperaturi. Ova struja uzrokuje pad na otporniku R2. Pad napona kontrolira rad tranzistora VT1. Ako pad napona premaši granični napon spoja baza-emiter, otvaraju se tranzistori VT1 i VT2, uključuje se relej K1, čiji su kontakti spojeni umjesto starih kontakata termostata.

Otpornik R3 stvara pozitivnu povratnu spregu. Ovo dodaje malu struju R2, koja pomiče prag i time osigurava histerezu. Namotaj elektromagnetskog releja mora biti dizajniran za 5 ... 6 volti. Kontaktni par releja mora izdržati potrebnu struju i napon.

Senzor LM35 nalazi se unutar hladnjaka na prikladnom mjestu. Otpornik R1 zalemljen je izravno na senzor temperature, što zauzvrat omogućuje spajanje LM35 na tiskanu ploču sa samo dvije žice.

Žice koje povezuju senzor mogu unijeti šum u strujni krug, stoga se dodaje kondenzator C2 za suzbijanje smetnji. Krug radi iz izvora napajanja od 5 volti koji je napravio . Potrošnja struje uglavnom ovisi o vrsti korištenog releja. moraju biti pouzdano izolirani od mreže.

Velika prednost ovog sklopa je što počinje raditi odmah nakon prvog pokretanja i ne zahtijeva kalibraciju ili konfiguraciju. Ako postoji potreba za malom promjenom razine temperature, to se može učiniti odabirom otpora R1 ili R2. Otpor R3 određuje količinu histereze.

Prijenosni USB osciloskop, 2 kanala, 40 MHz....

Potreba za prilagodbom temperaturni režim javlja se pri korištenju različitih sustava opreme za grijanje ili hlađenje. Postoji mnogo opcija, a sve one zahtijevaju upravljački uređaj, bez kojeg sustavi mogu raditi ili u režimu maksimalne snage ili uz potpuni minimum mogućnosti. Kontrola i podešavanje se vrši pomoću termostata - uređaja koji može utjecati na sustav preko temperaturnog senzora i po potrebi ga uključiti ili isključiti. Kada koristite gotove komplete opreme, upravljačke jedinice uključene su u paket isporuke, ali za domaće sustave morate sami sastaviti termostat. Zadatak nije najlakši, ali sasvim rješiv. Pogledajmo ga pobliže.

Princip rada termostata

Termostat je uređaj koji može reagirati na promjene temperature. Ovisno o vrsti djelovanja, razlikuju se termostati tipa okidača, koji isključuju ili uključuju grijanje kada se dosegne određena granica, ili uređaji glatkog djelovanja s mogućnošću finog podešavanja i točnog podešavanja, sposobni kontrolirati promjene temperature u rasponu od frakcija stupnja.

Postoje dvije vrste termostata:

1. Mehanički. Radi se o uređaju koji koristi princip širenja plinova pri promjeni temperature, odnosno bimetalnih ploča koje mijenjaju svoj oblik zagrijavanjem ili hlađenjem.
2. Elektronička. Sastoji se od glavne jedinice i senzora temperature koji šalje signale o povećanju ili smanjenju zadane temperature u sustavu. Koristi se u sustavima koji zahtijevaju visoku osjetljivost i fino podešavanje.

Mehanički uređaji ne dopuštaju postavke visoke preciznosti. Oni su i senzor temperature i aktuator, spojeni u jednu jedinicu. Bimetalna ploča koja se koristi u uređajima za grijanje je termopar izrađen od dva metala s različitim koeficijentima toplinsko širenje.

Glavna svrha termostata je automatsko održavanje potrebne temperature

Kada se zagrije, jedan od njih postaje veći od drugog, što uzrokuje savijanje ploče. Kontakti instalirani na njemu se otvaraju i prestaju grijati. Kada se ohladi, ploča se vraća u prvobitni oblik, kontakti se ponovno zatvaraju i zagrijavanje se nastavlja.

Kamera sa plinska smjesa - osjetni element termostat za hladnjak ili termostat za grijanje. Kada se temperatura promijeni, volumen plina se mijenja, što uzrokuje pomicanje površine membrane spojene na polugu kontaktne skupine.

Termostat za grijanje koristi komoru s plinskom smjesom, koja radi prema Gay-Lussacovom zakonu - kada se temperatura mijenja, mijenja se i volumen plina

Mehanički termostati su pouzdani i pružaju stabilan rad, ali način rada se podešava s velikom pogreškom, gotovo "na oko". Ako je potrebno fino ugađanje, osiguravajući prilagodbu unutar nekoliko stupnjeva (ili čak finije), koriste se elektronički sklopovi. Senzor temperature za njih je termistor, koji je sposoban razlikovati najmanje promjene u načinu grijanja u sustavu. Za elektroničke sklopove situacija je suprotna - osjetljivost senzora je previsoka i umjetno je gruba, dovodeći ga do granica razuma. Princip rada je promjena otpora senzora uzrokovana fluktuacijama temperature kontroliranog okoliša. Krug reagira na promjene parametara signala i povećava/smanjuje grijanje u sustavu dok se ne primi drugi signal. Mogućnosti elektroničkih upravljačkih jedinica mnogo su veće i omogućuju vam da dobijete temperaturne postavke bilo koje točnosti. Osjetljivost takvih termostata je čak i prevelika, jer su grijanje i hlađenje procesi visoke inercije, koji usporavaju vrijeme reakcije na promjenu naredbi.

Opseg domaćeg uređaja

Proizvodnja mehanički termostat kod kuće je prilično teško i iracionalno, jer će rezultat raditi u preširokom rasponu i neće moći pružiti potrebnu točnost podešavanja. Najčešće se sastavljaju domaći elektronički termostati koji vam omogućuju održavanje optimalne temperature grijanog poda, inkubatora, osiguravanje željene temperature vode u bazenu, zagrijavanje parne sobe u sauni itd. Može postojati onoliko opcija za korištenje domaćeg termostata koliko i sustava u kući koje je potrebno konfigurirati i prilagoditi. Za grube prilagodbe pomoću mehaničkih uređaja, lakše je kupiti gotovih elemenata, oni su jeftini i prilično dostupni.

Prednosti i nedostatci

Domaći termostat ima određene prednosti i nedostatke. Prednosti uređaja su:

• Visoka pogodnost za održavanje. Termostat koji ste sami izradili lako je popraviti, jer su njegov dizajn i princip rada poznati do najsitnijih detalja.
• Troškovi izrade regulatora znatno su niži nego pri kupnji gotove jedinice.
• Moguće je promijeniti radne parametre kako bi se dobio prikladniji rezultat.

Nedostaci uključuju:

• Montaža takvog uređaja dostupna je samo osobama koje imaju dovoljno obuke i određene vještine u radu s elektroničkim sklopovima i lemilicom.
• Kvaliteta rada uređaja uvelike ovisi o stanju korištenih dijelova.
• Sastavljeni krug zahtijeva podešavanje i poravnanje na kontrolnom postolju ili pomoću referentnog uzorka. Primite odmah gotova opcija uređaj nije moguć.

Glavni problem je potreba za obukom ili, barem, sudjelovanjem stručnjaka u procesu stvaranja uređaja.

Kako napraviti jednostavan termostat

Proizvodnja termostata odvija se u fazama:

• Odabir vrste i sklopa uređaja.
• Stjecanje potrebne materijale, alati i dijelovi.
• Montaža uređaja, konfiguracija, puštanje u rad.

Faze proizvodnje uređaja imaju svoje karakteristike, pa ih treba detaljnije razmotriti.

Potrebni materijali

Materijali potrebni za sastavljanje uključuju:

• Folija getinax ili tiskana ploča;
• Lemilo s lemom i smolom, idealno lemna stanica;
• Pinceta;
• Kliješta;
• Povećalo;
• Rezači žice;
• Izolacijska traka;
• Bakrena spojna žica;
• Potrebni dijelovi prema električnoj shemi.

Drugi alati ili materijali mogu biti potrebni tijekom procesa, tako da se ovaj popis ne bi trebao smatrati iscrpnim ili konačnim.

Dijagrami uređaja

Izbor sheme određen je sposobnostima i razinom obuke majstora. Kako kompliciranija shema, to će više nijansi nastati prilikom sastavljanja i konfiguriranja uređaja. Istodobno, najjednostavnije sheme omogućuju dobivanje samo najprimitivnijih uređaja koji rade s velikom pogreškom.

Razmotrimo jednu od jednostavnih shema.

U ovom se krugu kao komparator koristi zener dioda

Slika lijevo prikazuje krug regulatora, a desno je blok releja koji uključuje opterećenje. Senzor temperature je otpornik R4, a R1 je promjenjivi otpornik koji se koristi za podešavanje načina grijanja. Kontrolni element je zener dioda TL431, koja je otvorena sve dok postoji opterećenje na njenoj kontrolnoj elektrodi iznad 2,5 V. Zagrijavanje termistora uzrokuje smanjenje otpora, uzrokujući pad napona na kontrolnoj elektrodi, zener dioda zatvara, prekidajući teret.

Druga shema je nešto kompliciranija. Koristi komparator - element koji uspoređuje očitanja senzora temperature i izvora referentnog napona.

Sličan krug s komparatorom primjenjiv je za podešavanje temperature grijanog poda.

Svaka promjena napona uzrokovana povećanjem ili smanjenjem otpora termistora stvara razliku između standardne i radne linije kruga, zbog čega se na izlazu uređaja stvara signal koji uzrokuje zagrijavanje uključiti ili isključiti. Takve se sheme posebno koriste za reguliranje načina rada grijanih podova.

Korak po korak upute

Postupak sastavljanja za svaki uređaj ima svoje karakteristike, ali mogu se identificirati neki opći koraci. Pogledajmo napredak izgradnje:

1. Pripremamo tijelo uređaja. Ovo je važno jer ploča ne može ostati nezaštićena.
2. Pripremamo isplatu. Ako koristite foliju getinax, morat ćete urezati tragove elektrolitičkim metodama, prethodno ih obojavši bojom netopivom u elektrolitu. Ploča s gotovim kontaktima uvelike pojednostavljuje i ubrzava proces montaže.
3. Pomoću multimetra provjeravamo rad dijelova i, ako je potrebno, zamijenimo ih servisnim uzorcima.
4. Prema dijagramu sve sastavljamo i povezujemo potrebne detalje. Potrebno je osigurati točnost veze, ispravan polaritet i smjer ugradnje dioda ili mikro krugova. Svaka greška može dovesti do neuspjeha važni detalji koji će se morati ponovno kupiti.
5. Nakon dovršetka montaže preporuča se ponovno pažljivo pregledati ploču, provjeriti točnost spojeva, kvalitetu lemljenja i druge važne točke.
6. Ploča se postavlja u kućište, provodi se probni rad i uređaj se konfigurira.

Kako postaviti

Da biste konfigurirali uređaj, morate ili imati referentni uređaj ili znati nazivni napon koji odgovara određenoj temperaturi kontroliranog okruženja. Za pojedinačne uređaje postoje vlastite formule, pokazujući ovisnost napona na komparatoru o temperaturi. Na primjer, za senzor LM335 ova formula izgleda ovako:

V = (273 + T) 0,01,

gdje je T tražena temperatura u Celzijevim stupnjevima.

U drugim shemama, podešavanje se vrši odabirom vrijednosti otpornika za podešavanje pri stvaranju određene, poznate temperature. U svakom konkretnom slučaju mogu se koristiti vlastite metode, optimalno prilagođene postojećim uvjetima ili korištenoj opremi. Zahtjevi za točnost uređaja također se razlikuju jedni od drugih, tako da u načelu ne postoji jedinstvena tehnologija podešavanja.

Osnovne greške

Najčešći kvar kućnih termostata je nestabilnost očitanja termistora uzrokovana dijelovima loše kvalitete. Osim toga, često postoje poteškoće s postavljanjem načina rada uzrokovane nepodudaranjem u ocjenama ili promjenama u sastavu dijelova potrebnih za pravilan rad uređaja. Većina mogući problemi izravno ovise o razini obuke tehničara koji sastavlja i konfigurira uređaj, jer vještine i iskustvo u ovom pitanju puno znače. Međutim, stručnjaci kažu da je izrada termostata vlastitim rukama koristan praktični zadatak koji daje dobro iskustvo u stvaranju elektroničkih uređaja.

Ako nemate povjerenja u svoje sposobnosti, bolje je koristiti gotov uređaj, kojih ima dosta u prodaji. Mora se imati na umu da kvar regulatora u najneprikladnijem trenutku može uzrokovati ozbiljne probleme, čije će uklanjanje zahtijevati trud, vrijeme i novac. Stoga, prilikom odlučivanja o samomontaža, trebali biste pristupiti pitanju što je moguće odgovornije i pažljivo odvagnuti svoje mogućnosti.

Termostati se naširoko koriste u modernom Kućanski aparati, automobili, sustavi grijanja i klimatizacije, u proizvodnji, u rashladna oprema i tijekom rada peći. Načelo rada bilo kojeg termostata temelji se na uključivanju ili isključivanju različitih uređaja nakon postizanja određenih temperaturnih vrijednosti.

Moderni digitalni termostati kontroliraju se pomoću gumba: dodirnih ili uobičajenih. Mnogi modeli također dolaze s digitalnom pločom koja prikazuje postavljenu temperaturu. Skupina programabilnih termostata je najskuplja. Pomoću uređaja možete osigurati promjene temperature svakih sat vremena ili postaviti željeni način rada za tjedan dana unaprijed. Uređajem se može upravljati na daljinu: putem pametnog telefona ili računala.

Za složene tehnološki proces, na primjer, peć za taljenje čelika, izrada termostata vlastitim rukama prilično je težak zadatak koji zahtijeva ozbiljno znanje. Ali svaki domaći majstor može sastaviti mali uređaj za hladnjak ili inkubator.

Da biste razumjeli kako radi regulator temperature, razmotrite jednostavan uređaj koji se koristi za otvaranje i zatvaranje zaklopke rudarskog kotla, a aktivira se kada se zrak zagrije.

Za rad uređaja korištene su 2 aluminijske cijevi, 2 poluge, povratna opruga, lanac koji ide na kotao i jedinica za podešavanje u obliku osovine slavine. Sve komponente su ugrađene na kotlu.

Kao što je poznato, koeficijent linearnog toplinskog širenja aluminija je 22x10-6 0C. Kada se aluminijska cijev duljine jedan i pol metar, širine 0,02 m i debljine 0,01 m zagrije na 130 stupnjeva Celzijusa, dolazi do istezanja od 4,29 mm. Kada se zagriju, cijevi se šire, uzrokujući pomicanje poluga i zatvaranje zaklopke. Prilikom hlađenja cijevi se smanjuju, a poluge otvaraju zaklopku. Glavni problem pri korištenju ove sheme je da je vrlo teško točno odrediti prag odziva termostata. Danas se prednost daje uređajima koji se temelje na elektroničkim elementima.

Shema rada jednostavnog termostata

Obično se za održavanje postavljene temperature koriste relejni krugovi. Glavni elementi uključeni u ovu opremu su:

• senzor temperature;
• krug praga;
• aktuator ili indikatorski uređaj.

Kao senzori mogu se koristiti poluvodički elementi, termistori, otporni termometri, termoelementi i bimetalni toplinski releji.

Krug termostata reagira kada parametar prijeđe zadanu razinu i uključuje aktuator. Najviše jednostavna opcija Takav uređaj je element koji se temelji na bipolarnim tranzistorima. Termalni relej se temelji na Schmidtovom okidaču. Termistor djeluje kao temperaturni senzor - element čiji se otpor mijenja ovisno o povećanju ili smanjenju stupnjeva.

R1 je potenciometar koji postavlja početni pomak na termistoru R2 i potenciometru R3. Uslijed podešavanja, aktuator se aktivira i relej K1 se uključuje kada se promijeni otpor termistora. U tom slučaju, radni napon releja mora odgovarati radnom napajanju opreme. Za zaštitu izlaznog tranzistora od prenapona paralelno je spojena poluvodička dioda. Vrijednost opterećenja spojenog elementa ovisi o maksimalnoj struji elektromagnetskog releja.

Pažnja! Na internetu možete vidjeti slike s crtežima termostata za razne opreme. Ali vrlo često slika i opis ne odgovaraju jedan drugome. Ponekad slike mogu jednostavno prikazivati ​​druge uređaje. Stoga proizvodnja može započeti tek nakon pažljivog proučavanja svih informacija.

Prije početka rada trebali biste odlučiti o snazi ​​budućeg termostata i temperaturnom rasponu u kojem će raditi. Hladnjak će zahtijevati neke elemente, a grijanje druge.

Termostat s tri elementa

Jedan od elementarnih uređaja, na primjeru kojeg možete sastaviti i razumjeti princip rada, jednostavan je termostat "uradi sam" dizajniran za ventilator u računalu. Sav rad se obavlja na matičnoj ploči. Ako postoje problemi s pinom, tada možete koristiti ploču bez lemljenja.

Krug termostata u ovom slučaju sastoji se od samo tri elementa:

• moćni MOSFET tranzistor (N kanal), možete koristiti IRFZ24N MOSFET 12 V i 10 A ili IFR510 Power MOSFET;
• potenciometar 10 kOhm;
• NTC termistor 10 kOhm, koji će služiti kao senzor temperature.

Senzor temperature reagira na povećanje stupnjeva, zbog čega se cijeli krug aktivira i ventilator se uključuje.

Sada prijeđimo na postavljanje. Da biste to učinili, uključite računalo i podesite potenciometar, postavljajući vrijednost za isključen ventilator. U trenutku kada se temperatura približi kritičnoj, smanjujemo otpor što je više moguće prije nego što se lopatice vrlo sporo okreću. Bolje je izvršiti postavljanje nekoliko puta kako biste bili sigurni da oprema radi učinkovito.

Moderna elektronička industrija nudi elemente i mikro krugove koji se značajno razlikuju po izgledu i Tehničke specifikacije. Svaki otpor ili relej ima nekoliko analoga. Nije potrebno koristiti samo one elemente koji su navedeni na dijagramu; možete uzeti druge koji odgovaraju parametrima uzoraka.

Termostati za kotlove za grijanje

Prilikom podešavanja sustava grijanja važno je točno kalibrirati uređaj. Da biste to učinili, trebat će vam mjerač napona i struje. Da biste stvorili radni sustav, možete koristiti sljedeći dijagram.

Koristeći ovu shemu, možete stvoriti vanjsku opremu za kontrolu kotao na kruta goriva. Ulogu zener diode ovdje obavlja mikro krug K561LA7. Rad uređaja temelji se na sposobnosti termistora da smanji otpor kada se zagrijava. Otpornik je spojen na mrežu razdjelnika napona. Potrebna temperatura može se postaviti pomoću promjenjivog otpornika R2. Napon se dovodi na pretvarač 2I-NOT. Rezultirajuća struja dovodi se do kondenzatora C1. Na 2I-NOT spojen je kondenzator koji kontrolira rad jednog okidača. Potonji je povezan s drugim okidačem.

Kontrola temperature odvija se prema sljedećoj shemi:

• kako stupnjevi padaju, napon u releju raste;
• Kada se postigne određena vrijednost, ventilator koji je spojen na relej se isključuje.

Bolje je lemiti na krticu. Kao bateriju možete uzeti bilo koji uređaj koji radi unutar 3-15 V.

Pažljivo! Montaža domaći uređaji bilo koja namjena na sustavima grijanja može dovesti do kvara opreme. Štoviše, korištenje takvih uređaja može biti zabranjeno na razini usluga koje pružaju komunikaciju u vašem domu.

Digitalni termostat

Kako biste stvorili potpuno funkcionalan termostat s točnom kalibracijom, ne možete bez digitalnih elemenata. Razmislite o uređaju za praćenje temperature u malom prostoru za skladištenje povrća.

Glavni element ovdje je mikrokontroler PIC16F628A. Ovaj čip omogućuje kontrolu raznih elektroničkih uređaja. Mikrokontroler PIC16F628A sadrži 2 analogna komparatora, interni oscilator, 3 mjerača vremena, CCP module za usporedbu i USART module za razmjenu prijenosa podataka.

Kada termostat radi, vrijednost postojeće i zadane temperature dostavlja se na MT30361 - troznamenkasti indikator sa zajedničkom katodom. Za postavljanje željene temperature koristite sljedeće tipke: SB1 – za smanjenje i SB2 – za povećanje. Ako izvršite podešavanje dok istovremeno pritiskate tipku SB3, možete postaviti vrijednosti histereze. Minimalna vrijednost Histereza za ovaj krug je 1 stupanj. Detaljan crtež može se vidjeti na planu.

Prilikom izrade bilo kojeg uređaja važno je ne samo pravilno lemiti sam krug, već i razmisliti o tome kako najbolje postaviti opremu. Potrebno je da sama ploča bude zaštićena od vlage i prašine, inače se ne može izbjeći kratki spoj i kvar pojedinačni elementi. Također biste trebali pripaziti na izolaciju svih kontakata.

Video

Andrej, možda je cijeli problem u triaku KU208G. 127V se dobiva iz činjenice da triac preskoči jednu od poluciklusa mrežnog napona. Pokušajte ga zamijeniti uvezenim BTA16-600 (16A, 600V), rade stabilnije. Sada nije problem kupiti BTA16-600, a nije ni skup.

sta9111, da biste odgovorili na ovo pitanje, morat ćete se sjetiti kako radi naš termostat. Evo odlomka iz članka: "Napon na kontrolnoj elektrodi 1 postavlja se pomoću razdjelnika R1, R2 i R4. Kao R4 koristi se termistor s negativnim TCR-om, tako da se njegov otpor pri zagrijavanju smanjuje. Kada je napon na pinu 1 iznad 2,5 V, mikro krug je otvoren, relej je uključen."

Drugim riječima, na željenoj temperaturi, u vašem slučaju 220 stupnjeva, trebao bi biti termistor R4. Pad napona je 2,5 V, označimo ga kao U_2,5 V. Nazivna vrijednost vašeg termistora je 1 KOhm - to je na temperaturi od 25 stupnjeva. Ovo je temperatura navedena u referentnim knjigama.

Priručnik o termistorima msevm.com/data/trez/index.htm

Ovdje možete vidjeti raspon radne temperature i TKS: za temperaturu od 220 stupnjeva malo je prikladno.

Karakteristika poluvodičkih termistora je nelinearna, kao što je prikazano na slici.

Crtanje. Volt-amperska karakteristika termistora - website/vat.jpg

Nažalost, vrsta vašeg termistora nije poznata, pa ćemo pretpostaviti da imate MMT-4 termistor.

Prema grafu, ispada da je na 25 stupnjeva otpor termistora točno 1 KOhm. Na temperaturi od 150 stupnjeva, otpor pada na otprilike 300 Ohma; jednostavno je nemoguće preciznije odrediti iz ovog grafikona. Označimo ovaj otpor kao R4_150.

Dakle, ispada da će struja kroz termistor biti (Ohmov zakon) I= U_2.5V/ R4_150 = 2.5/300 = 0.0083A = 8.3mA. Ovo je na temperaturi od 150 stupnjeva, čini se da je do sada sve jasno, i čini se da nema pogrešaka u zaključivanju. Nastavimo dalje.

S naponom napajanja od 12V ispada da će otpor kruga R1, R2 i R4 biti 12V/8.3mA=1.445KOhm ili 1445Ohm. Oduzimajući R4_150, ispada da će zbroj otpora otpornika R1 + R2 biti 1445-300 = 1145 Ohma, ili 1,145 KOhma. Dakle, možete koristiti otpornik za podešavanje R1 1KOhm i granični otpornik R2 470Ohm. Ovako računica ispada.

Sve bi to bilo lijepo i dobro, ali malo je termistora dizajnirano za rad na temperaturama do 300 stupnjeva. Za ovaj raspon najprikladniji su termistori ST1-18 i ST1-19. Pogledajte referencu msevm.com/data/trez/index.htm

Dakle, ispada da ovaj termostat neće osigurati stabilizaciju temperature na 220 stupnjeva i više, budući da je dizajniran za upotrebu poluvodičkih termistora. Morat ćete potražiti krug s metalnim toplinskim otporima TSM ili TSP.

DIJAGRAMI TERMOREGULATORA

postoji veliki broj dijagrame električnog kruga koji mogu održavati željenu zadanu temperaturu s točnošću od 0,0000033 °C. Ovi krugovi uključuju temperaturnu korekciju, proporcionalnu, integralnu i diferencijalnu regulaciju.
Regulator za električne štednjake (Sl. 1.1) koristi posistor (termistor s pozitivnim temperaturni koeficijent otpor ili TKS) tip K600A tvrtke Allied Electronics, ugrađen u kuhinjski štednjak za održavanje idealne temperature kuhanja. Potenciometrom se može regulirati početak rada regulatora sa sedam aktera i sukladno tome uključivanje ili isključivanje grijača. Uređaj je dizajniran za rad u električna mreža s naponom od 115 V. Prilikom spajanja uređaja na mrežu od 220 V morate koristiti drugi transformator napajanja i sedam-stor.

Slika 1.1 Regulator temperature električnog štednjaka

Tajmer LM122 proizvođača National koristi se kao dozirni termostat s optičkom izolacijom i sinkronizacijom kada napon napajanja prolazi kroz nulu. Ugradnjom otpornika R2 (slika 1.2) postavlja se temperatura koju kontrolira pozistor R1. Tiristor Q2 bira se prema snazi ​​i naponu priključnog opterećenja. Dioda D3 je specificirana za napon od 200 V. Otpornici R12, R13 i dioda D2 provode kontrolu tiristora kada napon napajanja prolazi kroz nulu.

Slika 1.2 Regulator snage grijača za doziranje

Jednostavan krug (Sl. 1.3) s prekidačem kada napon napajanja prolazi kroz nulu na mikro krugu CA3059 omogućuje vam reguliranje uključivanja i isključivanja tiristora, koji upravlja zavojnicom grijaćeg elementa ili releja za upravljanje električnim ili plinska pećnica. Tiristor se prebacuje pri malim strujama. Mjerni otpor NTC SENZORA ima negativan temperaturni koeficijent. Otpornik Rp postavlja željenu temperaturu.

Slika 1.3 Dijagram termostata s uključivanjem opterećenja kada snaga prolazi kroz nulu.

Uređaj (slika 1.4) omogućuje proporcionalnu kontrolu temperature male pećnice male snage s točnošću od 1 °C u odnosu na temperaturu podešenu pomoću potenciometra. Krug koristi regulator napona od 823 V, koji se, kao i peć, napaja iz istog izvora od 28 V. Potenciometar s 10 okretaja mora se koristiti za podešavanje temperature. Qi tranzistor snage radi na ili blizu zasićenja, ali ne zahtijeva hladnjak za hlađenje tranzistora.

Slika 1.4 Krug termostata za niskonaponski grijač

Za upravljanje semistorom kada napon napajanja prolazi kroz nulu, koristi se prekidač na čipu SN72440 iz Texas Instrumentsa. Ovaj mikro krug uključuje triac TRIAC (slika 1.5), koji uključuje ili isključuje grijaći element, osiguravajući potrebno grijanje. Upravljački impuls u trenutku kada mrežni napon prolazi kroz nulu je potisnut ili propušten pod djelovanjem diferencijalnog pojačala i otporničkog mosta u integriranom krugu (IC). Je li širina serijskih izlaznih impulsa na pinu 10 IC kontrolirana potenciometrom u krugu R (okidač)? kao što je prikazano u tablici na sl. 1.5, i trebao bi varirati ovisno o parametrima korištenog triaka.

Slika 1.5 Termoregulator na čipu SN72440

Tipična silicijska dioda s temperaturnim koeficijentom od 2 mV/°C može održavati temperaturne razlike do ±10°F] s točnošću od približno 0,3°F u širokom temperaturnom rasponu. Dvije diode spojene na otporni most (sl. 1.6)^ proizvode napon na stezaljkama A i B, koji je proporcionalan razlici temperature. Potenciometar podešava struju prednapona, koja odgovara unaprijed postavljenom području prednapona temperature. Niski izlazni napon mosta pojačan je MCI741 operacijskim pojačalom tvrtke Motorola na 30 V kada se ulazni napon promijeni za 0,3 mV. Dodan je međuspremnik tranzistor za povezivanje opterećenja pomoću releja.

Slika 1.6 Regulator temperature s diodnim senzorom

Temperatura na Fahrenheit ljestvici. Za pretvorbu temperature iz Fahrenheita u Celzijus, oduzmite 32 od izvornog broja i pomnožite rezultat s 5/9/

Pozistor RV1 (slika 1.7) i kombinacija promjenjivih i konstantnih otpornika čine razdjelnik napona koji dolazi od 10-voltne Zener diode (zener diode). Napon iz razdjelnika dovodi se do jednospojnog tranzistora. Za vrijeme pozitivnog poluvala mrežnog napona na kondenzatoru se pojavljuje pilasti napon čija amplituda ovisi o temperaturi i otporu podešenom na potenciometru od 5 kOhm. Kada amplituda ovog napona dosegne napon gejta jednospojnog tranzistora, uključuje se tiristor koji daje napon potrošaču. Za vrijeme negativnog poluvala izmjeničnog napona tiristor se isključuje. Ako je temperatura pećnice niska, tiristor se otvara ranije u poluvalu i proizvodi više topline. Ako se postigne zadana temperatura, tiristor se otvara kasnije i proizvodi manje topline. Krug je dizajniran za uporabu u uređajima s temperaturom okoliš 100°F.

Slika 1.7 Regulator temperature za stroj za kruh

Jednostavan regulator (slika 1.8), koji sadrži termistorski most i dva operacijska pojačala, regulira temperaturu s vrlo velikom točnošću (do 0,001 °C) i velikim dinamičkim rasponom, što je potrebno kada se uvjeti okoline brzo mijenjaju.

Slika 1.8 Krug termostata visoke točnosti

Uređaj (slika 1.9) sastoji se od triaka i mikrosklopa, koji uključuje napajanje istosmjernom strujom, detektor prelaska nule napona napajanja, diferencijalno pojačalo, generator pilastog napona i izlazno pojačalo. Uređaj omogućuje sinkrono uključivanje i isključivanje omskog opterećenja. Upravljački signal se dobiva usporedbom napona primljenog od temperaturno osjetljivog mjernog mosta otpornika R4 i R5 i NTC otpornika R6, kao i otpornika R9 i R10 u drugom krugu. Sve potrebne funkcije implementirane su u TCA280A mikro krugu tvrtke Milliard. Prikazane vrijednosti vrijede za triac sa strujom kontrolne elektrode od 100 mA; za drugi triac, vrijednosti otpornika Rd, Rg i kondenzatora C1 moraju se promijeniti. Granice proporcionalne kontrole mogu se postaviti promjenom vrijednosti otpornika R12. Kada mrežni napon prođe kroz nulu, triac će se prebaciti. Period titranja zuba pile je približno 30 sekundi i može se namjestiti promjenom kapaciteta kondenzatora C2.

Predstavljeni jednostavni dijagram (slika 1.10) registrira temperaturnu razliku između dva objekta koji zahtijevaju upotrebu regulatora. Na primjer, za uključivanje ventilatora, isključite grijač ili kontrolirajte ventile miješalice za vodu. Dvije jeftine silicijske diode 1N4001 ugrađene u most otpornika koriste se kao senzori. Temperatura je proporcionalna naponu između mjerne i referentne diode koji se dovodi na pinove 2 i 3 operacijskog pojačala MC1791. Budući da samo oko 2 mV/°C dolazi iz izlaza mosta kada se pojavi temperaturna razlika, potrebno je operacijsko pojačalo s visokim pojačanjem. Ako opterećenje zahtijeva više od 10 mA, tada je potreban međuspremnik tranzistor.

Slika 1.10 Shema spoja termostata s mjernom diodom

Kada temperatura padne ispod zadane vrijednosti, razliku napona na mjernom mostu s termistorom bilježi diferencijalno operacijsko pojačalo, koje otvara međuspremnik pojačala na tranzistoru Q1 (sl. 1.11) i pojačalo snage na tranzistoru Q2. Rasipanje snage tranzistora Q2 i njegovog otpornika opterećenja R11 zagrijava termostat. Termistor R4 (1D53 ili 1D053 tvrtke National Lead) ima nazivni otpor od 3600 Ohma na 50 °C. Razdjelnik napona Rl-R2 smanjuje razinu ulaznog napona na potrebnu vrijednost i osigurava da termistor radi pri niskim strujama, osiguravajući nisko zagrijavanje. Svi premosni krugovi, s izuzetkom otpornika R7, dizajniranog za preciznu kontrolu temperature, nalaze se u dizajnu termostata.

Slika 1.11 Shema termostata s mjernim mostom

Krug (Sl. 1.12) provodi linearnu kontrolu temperature s točnošću do 0,001 °C, s velikom snagom i visoka efikasnost. Referentni napon AD580 napaja krug premosnog pretvarača temperature, koji kao senzor koristi platinasti otpornik (PLATINUM SENSOR). Operacijsko pojačalo AD504 pojačava izlaz mosta i pokreće 2N2907 tranzistor, koji zauzvrat pokreće 60 Hz sinkronizirani jednospojni tranzistorski oscilator. Ovaj generator napaja upravljačku elektrodu tiristora kroz izolacijski transformator. Predinstalacija osigurava da se tiristor uključi razne točke izmjenični napon, koji je neophodan za precizno podešavanje grijača. Mogući nedostatak je pojava visokofrekventnih smetnji, budući da se tiristor prebacuje usred sinusnog vala.

Slika 1.12 Tiristorski termostat

Upravljački sklop prekidača tranzistora snage (Slika 1.13) za grijanje alata od 150 W koristi dodir na grijaćem elementu kako bi prisilio prekidač na tranzistoru Q3 i pojačalo na tranzistoru Q2 na zasićenje i postavio nisko rasipanje snage. Kada se pozitivni napon primijeni na ulaz tranzistora Qi, tranzistor Qi se uključuje i pokreće tranzistore Q2 i Q3 u uključeno stanje. Struja kolektora tranzistora Q2 i struja baze tranzistora Q3 određene su otpornikom R2. Pad napona na otporniku R2 proporcionalan je naponu napajanja, tako da je upravljačka struja na optimalnoj razini za tranzistor Q3 u širokom rasponu napona.

Slika 1.13 Ključ za niskonaponski termostat

Operacijsko pojačalo CA3080A proizvođača RCA (slika 1.14) zajedno uključuje termoelement s prekidačem koji se aktivira kada napon napajanja prođe kroz nulu i izrađen je na mikro krugu CA3079, koji služi kao okidač za triac s opterećenjem izmjeničnog napona. . Triac mora biti odabran za regulirano opterećenje. Napon napajanja za operacijsko pojačalo nije kritičan.

Slika 1.14 Termopar termostat

Kod korištenja fazne regulacije triaka struja grijanja se postupno smanjuje kako se približava zadana temperatura, čime se sprječavaju velika odstupanja od zadane vrijednosti. Otpor otpornika R2 (sl. 1.15) namjesti se tako da je tranzistor Q1 zatvoren na željenoj temperaturi, tada generator kratkih impulsa na tranzistoru Q2 ne radi i stoga se triac više ne otvara. Ako se temperatura smanji, otpor RT senzora raste i tranzistor Q1 se otvara. Kondenzator C1 počinje se puniti do napona otvaranja tranzistora Q2, koji se otvara poput lavine, stvarajući snažan kratki impuls koji uključuje triac. Što se tranzistor Q1 više otvara, to se brže puni kapacitet C1 i triac se ranije prebacuje u svakom poluvalu, a istovremeno se u opterećenju pojavljuje više snage. Isprekidana linija predstavlja alternativni krug za regulaciju motora sa stalnim opterećenjem, kao što je ventilator. Za rad kruga u načinu hlađenja, otpornici R2 i RT moraju se zamijeniti.

Slika 1.15 Termostat za grijanje

Proporcionalni termostat (Sl. 1.16) koji koristi čip LM3911 iz Nationala postavlja konstantnu temperaturu kvarcnog termostata na 75 ° C s točnošću od ±0,1 ° C i poboljšava stabilnost kvarcnog oscilatora, koji se često koristi u sintisajzerima i digitalna brojila. Omjer izlaznog impulsa/pauze pravokutnog impulsa (omjer vremena uključivanja/isključivanja) varira ovisno o senzor temperature u IC i napon na inverznom ulazu mikrosklopa. Promjene u trajanju uključivanja mikro kruga mijenjaju prosječnu struju uključivanja grijaćeg elementa termostata na takav način da se temperatura dovodi na unaprijed određenu vrijednost. Frekvencija pravokutnog impulsa na izlazu IC određena je otpornikom R4 i kondenzatorom C1. 4N30 optocoupler otvara snažan složeni tranzistor, koji ima grijaći element u krugu kolektora. Kada se pozitivni pravokutni impuls primijeni na bazu tranzistorske sklopke, potonji prelazi u način zasićenja i povezuje opterećenje, a kada impuls završi, isključuje ga.

Slika 1.16 Proporcionalni termostat

Regulator (Sl. 1.17) održava temperaturu peći ili kupke s visokom stabilnošću na 37,5 °C. Neusklađenost mosta je uhvaćena AD605 visokim odbijanjem zajedničkog načina rada, niskim pomakom i balansiranim ulaznim operacijskim pojačalom. Kompozitni tranzistor s kombiniranim kolektorima (Darlingtonov par) pojačava struju grijaćeg elementa. Tranzistorska sklopka (PASS TRANSISTOR) mora prihvatiti svu snagu koja nije dovedena do grijaćeg elementa. Da se nosim s ovim veliki dijagram Sustav za praćenje spojen je između točaka "A" i "B" kako bi se uspostavio konstantan napon od 3 V na tranzistoru bez uzimanja u obzir napona potrebnog za grijaći element. Uspoređuje se izlaz 741 op-amp u čipu AD301A pilasti napon sinkroniziran s mrežnim naponom na frekvenciji od 400 Hz Čip AD301A radi kao modulator širine impulsa, uključujući tranzistorsku sklopku 2N2219-2N6246. Prekidač osigurava kontroliranu snagu kondenzatoru od 1000 uF i tranzistorskoj sklopki (PASS TRANSISTOR ) termostata.

Slika 1.17 Termostat za velike visine

Shematski dijagram Termostat koji se aktivira kada mrežni napon prođe kroz nulu (PREKIDAČ ZA NULTU TOČKU) (Sl. 1.18) eliminira elektromagnetske smetnje koje se javljaju tijekom fazne kontrole opterećenja. Za točnu regulaciju temperature električnog uređaja za grijanje koristi se proporcionalno uključivanje/isključivanje polutora. Strujni krug desno od isprekidane linije je sklopka za prolaz kroz nulu koja uključuje triac gotovo odmah nakon prolaza kroz nulu svakog poluvala mrežnog napona. Otpor otpornika R7 je podešen tako da je mjerni most u regulatoru uravnotežen za željenu temperaturu. Ako je temperatura prekoračena, otpor pozistora RT se smanjuje i otvara se tranzistor Q2, koji uključuje upravljačku elektrodu tiristora Q3. Tiristor Q3 uključuje i kratko spaja signal kontrolne elektrode triaka i opterećenje se isključuje primjenom napona rampe generiranog tranzistorom Q1 kroz otpornik R3 na krugu mjernog mosta, a period pilastog signala je 12 ciklusa mrežne frekvencije Od 1 do 12 ovih ciklusa može se umetnuti u opterećenje i, prema tome, snaga se može modulirati od 0-100% u koracima od 8%.

Slika 1.18 Triac termostat

Dijagram uređaja (slika 1.19) omogućuje operateru postavljanje gornje i donje granice temperature za regulator, što je potrebno tijekom dugotrajnih toplinskih ispitivanja svojstava materijala. Dizajn sklopke omogućuje izbor metoda upravljanja: od ručnih do potpuno automatiziranih ciklusa. Kontakti releja K3 upravljaju motorom. Kada je relej uključen, motor se okreće u smjeru prema naprijed kako bi povećao temperaturu. Kako bi se smanjila temperatura, smjer vrtnje motora je obrnut. Uklopno stanje releja K3 ovisi o tome koji je od graničnih releja bio zadnji uključen, K\ ili K2. Upravljački krug provjerava izlaz temperaturnog programatora. Ovaj DC ulazni signal smanjit će se otpornicima i R2 za najviše 5 V i pojačati naponskim pratiocem A3. Signal se uspoređuje u komparatorima napona Aj i A2 sa stalno promjenjivim referentnim naponom od 0 do 5 V. Pragovi komparatora unaprijed su podešeni potenciometrima s 10 zavoja R3 i R4. Qi tranzistor se isključuje ako je ulazni signal niži od referentnog signala. Ako ulazni signal premašuje referentni signal, tada se tranzistor Qi prekida i napaja svitak releja K, gornja granična vrijednost.

Slika 1.19

Par temperaturnih pretvarača National LX5700 (Slika 1.20) daje izlazni napon koji je proporcionalan temperaturnoj razlici između dva pretvarača i koristi se za mjerenje temperaturnih gradijenata u procesima kao što su otkrivanje kvara ventilatora za hlađenje, otkrivanje kretanja rashladnog ulja i promatranje druge pojave u rashladnim sustavima. S odašiljačem u vrućem okruženju (bez rashladne tekućine ili u statičkom zraku dulje od 2 minute), potenciometar od 50 ohma mora biti instaliran tako da je izlaz isključen. Dok je s pretvaračem u hladnom okruženju (u tekućini ili u pokretnom zraku 30 sekundi), trebao postojati položaj u kojem se izlaz uključuje. Ove se postavke preklapaju, ali konačna postavka u konačnici rezultira prilično stabilnim režimom.

Slika 1.20 Krug detektora temperature

Krug (Slika 1.21) koristi izolirano pojačalo velike brzine AD261K za preciznu kontrolu temperature laboratorijske pećnice. Višepojasni most sadrži senzore od 10 ohma do 1 mohma s Kelvin-Varley razdjelnicima koji se koriste za predodabir kontrolne točke. Kontrolna točka odabire se pomoću prekidača s 4 položaja. Za napajanje mosta moguće je koristiti neinvertirajuće stabilizirano pojačalo AD741J, koje ne dopušta grešku zajedničkog načina napona. Pasivni filter od 60 Hz potiskuje šum na ulazu AD261K pojačala, koje napaja tranzistor 2N2222A. Zatim se napaja Darlingtonov par i 30 V se dovodi na grijaći element.

Mjerni most (slika 1.22) čine pozistor (otpornik s pozitivnim temperaturnim koeficijentom) i otpornici Rx R4, R5, Re. Signal uklonjen iz mosta pojačan je mikro krugom CA3046, koji u jednom paketu sadrži 2 uparena tranzistora i jedan zasebni izlazni tranzistor. Pozitivan Povratne informacije preko otpornika R7 sprječava valovitost ako se dosegne uklopna točka. Otpornik R5 postavlja točnu temperaturu uključivanja. Ako temperatura padne ispod zadane vrijednosti, RLA relej se uključuje. Za suprotnu funkciju moraju se zamijeniti samo posistor i Rj. Vrijednost otpornika Rj odabire se tako da se približno postigne željena točka podešavanja.

Slika 1.22 Regulator temperature s pozistorom

Krug regulatora (Slika 1.23) dodaje višestruke stupnjeve izvoda normalno pojačanom izlazu temperaturnog senzora National LX5700 kako bi se barem djelomično kompenzirala kašnjenja mjerenja. Pojačanje istosmjernog napona operacijskog pojačala LM216 bit će postavljeno na 10 pomoću otpornika od 10 i 100 mΩ, što će rezultirati s ukupno 1 V/°C na izlazu operacijskog pojačala. Izlaz operativnog pojačala aktivira optokapler koji upravlja konvencionalnim termostatom.

Slika 1.23 Termoregulator s optokaplerom

Krug (sl. 1.24) koristi se za regulaciju temperature u industrijskoj instalaciji grijanja koja radi na plin i ima veliku toplinsku snagu. Kada se komparator op-amp AD3H prebaci na potrebnu temperaturu, uključuje se jednosmjerna sklopka 555, čiji izlazni signal uključuje tranzistorsku sklopku i stoga se uključuje plinski ventil i pali plamenik sistem grijanja. Nakon jednog impulsa, plamenik se isključuje, bez obzira na stanje izlaza op-amp. Vremenska konstanta mjerača vremena 555 kompenzira kašnjenja sustava u kojima se grijanje isključuje prije nego AD590 dosegne točku uključivanja. Pozistor uključen u krug za podešavanje vremena jednosmjernog uređaja 555 kompenzira promjene u vremenskoj konstanti mjerača vremena zbog promjena u temperaturi okoline, kada se napajanje uključi tijekom procesa pokretanja sustava, signal koji generira operacijsko pojačalo AD741. zaobilazi timer i uključuje grijanje sustava grijanja, dok krug ima jedno stabilno stanje.

Slika 1.24 Korekcija preopterećenja

Sve komponente termostata nalaze se na tijelu kvarcnog rezonatora (slika 1.25), tako da maksimalna disipacija snage otpornika od 2 W služi za održavanje temperature u kvarcu. Pozistor ima otpor od oko 1 kOhm na sobnoj temperaturi. Tipovi tranzistora nisu kritični, ali trebaju imati niske struje curenja. PTC struja od približno 1 mA trebala bi biti mnogo veća od 0,1 mA bazne struje tranzistora Q1. Ako odaberete silicijski tranzistor kao Q2, tada trebate povećati otpor od 150 ohma na 680 ohma.

Slika 1.25

Mosni krug regulatora (slika 1.26) koristi senzor od platine. Signal s mosta uklanja operacijsko pojačalo AD301, koje je uključeno kao diferencijalno pojačalo-komparator. U hladnom stanju otpor senzora je manji od 500 Ohma, dok izlaz operacijskog pojačala dolazi u zasićenje i daje pozitivan signal na izlazu, koji otvara snažan tranzistor i grijaći element se počinje zagrijavati. Zagrijavanjem elementa raste i otpor senzora, čime se most vraća u stanje ravnoteže i grijanje se isključuje. Točnost doseže 0,01 °C.

Slika 1.26 Regulator temperature na komparatoru