Схема простого терморегулятора: Терморегулятор своими руками: схема и пошаговая инструкция

Содержание

СХЕМА ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА

Поводом для сборки этой схемы послужила поломка терморегулятора в электрическом духовом шкафу на кухне. Поискав в интернете, особого изобилия вариантов на микроконтроллерах не нашел, конечно есть кое-что, но все в основном рассчитаны на работу с термодатчиком типа DS18B20, а он очень ограничен в температурном диапазоне верхних значений и для духовки не подходит. Задача ставилась измерять температуры до 300°C, поэтому выбор пал на термопары К-типа. Анализ схемных решений привел к паре вариантов.

Схема терморегулятора – первый вариант

Термостат собраный по этой схеме имеет заявленный предел верхней границы 999°C. Вот что получилось после его сборки:

Испытания показали, что сам по себе термостат работает достаточно надежно, но не понравилось в данном варианте отсутствие гибкой памяти. Пошивка микроконтроллера для обеих вариантов – в архиве.

Схема терморегулятора – второй вариант

Немного поразмыслив пришел к выводу, что возможно сюда присоединить тот же контроллер, что и на паяльной станции, но с небольшой доработкой. В процессе эксплуатации паяльной станции были выявлены незначительные неудобства: необходимость перевода таймеров в 0, и иногда проскакивает помеха которая переводит станцию в режим SLEEP. Учитывая то, что женщинам ни к чему запоминать алгоритм перевода таймера в режим 0 или 1 была повторена схема той же станции, но только канал фен. А небольшие доработки привели к устойчивой и «помехонекапризной» работе терморегулятора в части управления. При прошивке AtMega8 следует обратить внимание на новые фьюзы. На следующем фото показана термопара К-типа, которую удобно монтировать в духовке.

Работа регулятора температуры на макетной плате понравилась – приступил к окончательной сборке на печатной плате.

Закончил сборку, работа тоже стабильная, показания в сравнении с лабораторным градусником отличаются порядка на 1,5°C, что в принципе отлично. На печатной плате при настройке стоит выводной резистор, пока что не нашел в наличии SMD такого номинала.

Светодиод моделирует ТЭНы духовки. Единственное замечание: необходимость создания надежной общей земли, что в свою очередь сказывается на конечный результат измерений. В схеме необходим именно многооборотный подстроечный резистор, а во-вторых обратите внимание на R16, его возможно тоже необходимо будет подобрать, в моём случае стоит номинал 18 кОм. Итак, вот что имеем:

В процессе экспериментов с последним терморегулятором появились ещё незначительные доработки, качественно влияющие на конечный результат, смотрим на фото с надписью 543 – это означает датчик отключен или обрыв.

И наконец переходим от экспериментов до готовой конструкции терморегулятора. Внедрил схему в электроплиту и пригласил авторитетную комиссию принимать работу 🙂 Единственное что жена забраковала – маленькие кнопки на управлении конвекцией, общее питание и обдув, но это решаемо со временем, а пока выглядит вот так.

Регулятор заданную температуру держит с точностью до 2-х градусов.

Происходит это в момент нагрева, из-за инертности всей конструкции (ТЭНы остывают, внутренний каркас выравнивается температурно), в общем в работе схема мне очень понравилась, а потому рекомендуется для самостоятельного повторения. Автор – ГУБЕРНАТОР.

Форум по регуляторам температуры на МК

Как собрать терморегулятор в домашних условиях? — Портал о строительстве, ремонте и дизайне

Статья
Видео

Продолжаем нашу рубрику электронные самоделки, в этой статье будем рассматривать устройства поддерживающие определенный тепловой режим, или же сигнализирующие о достижении какого то значения. Для вас мы предоставили инструкцию о том, как сделать терморегулятор своими руками.

Немного теории

Простейшие измерительные датчики, в том числе и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча из двух сопротивлений, опорного и элемента, меняющего свое сопротивление в зависимости от прилаживаемой к нему температуры. Более наглядно это представлено на картинке ниже.

Как видно из схемы, R1 и R2 являются измерительным элементом самодельного терморегулятора, а R3 и R4 опорным плечом устройства.

Элементом терморегулятора, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, является интегральный усилитель в режиме компаратора. Данный режим переключает скачком выход микросхемы из состояния выключено в рабочее положение. Нагрузкой данной микросхемы является вентилятор ПК. При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит смещение напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на контакте 2 и 3 и происходит переключение компаратора. Таким образом поддерживается температура на заданном уровне и производится управление работой вентилятора.

Обзор схем

Напряжение разности с измерительного плеча поступает на спаренный транзистор с большим коэффициентом усиления, в качестве компаратора выступает электромагнитное реле. При достижении на катушке напряжения, достаточного для втягивания сердечника, происходит ее срабатывание и подключение через ее контакты исполнительных устройств.

При достижении заданной температуры, сигнал на транзисторах уменьшается, синхронно падает напряжение на катушке реле, и в какой-то момент происходит расцепление контактов.

Особенностью такого типа реле является наличие гистерезиса — это разница в несколько градусов между включением и отключением самодельного терморегулятора, из-за присутствия в схеме электромеханического реле. Вариант сборки, предоставленный ниже, практически лишен гистерезиса.

Принципиальная электронная схема аналогового терморегулятора для инкубатора:

Данная схема была очень популярна для повторения в 2000 годах, но и сейчас она не потеряла актуальность и с возложенной на нее функцией справляется. При наличии доступа к старым деталям, можно собрать терморегулятор своими руками практически за даром.

Сердцем самоделки является интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8. В данном случае он подключен с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительным элементом R5 служит резистор типа ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, это когда при нагревании его сопротивление уменьшается.

Выносной датчик подключается через экранированный провод. Для уменьшения наводок и ложного срабатывания устройства, длина провода не должна превышать 1 метр. Нагрузка управляется через тиристор VS1 и мощность нагревателя целиком зависит от его номинала. В данном случае 150 ватт, электронный ключ — тиристор необходимо установить на небольшой радиатор, для отвода тепла. В таблице ниже представлены номиналы радиоэлементов, для сборки терморегулятора в домашних условиях.

Устройство не имеет гальванической развязки от сети 220 вольт, при настройке будьте внимательны, на элементах регулятора присутствует сетевое напряжение. На видео ниже рассматривается, как собрать терморегулятор на транзисторах:

Самодельный термостат на транзисторах

Теперь расскажем как сделать регулятор температуры для теплого пола. Рабочая схема срисована с серийного образца. Пригодится тем, кто хочет ознакомиться и повторить, или как образец для поиска неисправности.

Центром схемы является микросхема стабилизатора, подключенная необычным способом, LM431 начинает пропускать ток при напряжении выше 2.5 вольт. Именно такой величины у данной микросхемы внутренний источник опорного напряжения. При меньшем значении она ни чего не пропускает. Эту ее особенность стали использовать во всевозможных схемах терморегуляторов.

Как видим, классическая схема с измерительным плечом осталась R5, R4 и R9 терморезистор. При изменении температуры происходит сдвиг напряжения на входе 1 микросхемы, и в случае если оно достигло порога срабатывания происходит включение и подается напряжение дальше. В данной конструкции нагрузкой TL431 являются светодиод индикации работы HL2 и оптрон U1, оптическая развязка силовой схемы от управляющих цепей.

Как и в предыдущем варианте, устройство не имеет трансформатора, а получает питание на гасящей конденсаторной схеме C1R1 и R2. Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых всплесков, в схему установлен стабилитрон VD2 и конденсатор C3. Для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве установлен светодиод HL1. Силовым управляющим элементом установлен симистор ВТ136 с небольшой обвязкой для управления через оптрон U1.

При данных номиналах диапазон регулирования находится в пределах 30-50°С. При кажущейся сложности конструкция проста в настройке и легка в повторении. Наглядная схема терморегулятора на микросхеме TL431, с внешним питанием 12 вольт для использования в системах домашней автоматики:

Данный терморегулятор способен управлять компьютерным вентилятором, силовым реле, световыми индикаторами, звуковыми сигнализаторами. Для управления температурой паяльника существует интересная схема с использованием той же интегральной микросхемы TL431.

Для измерения температуры нагревательного элемента используют биметаллическую термопару, которую можно позаимствовать с выносного измерителя в мультиметре. Для увеличения напряжения с термопары до уровня срабатывания TL431, установлен дополнительный усилитель LM351. Управление осуществляется через оптрон MOC3021 и симистор T1.

При включении терморегулятора в сеть необходимо соблюдать полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе фазное напряжение появится на корпусе паяльника, через провода термопары. Регулировка диапазона производится резистором R3. Данная схема обеспечит долгую работу паяльника, исключит его перегрев и увеличит качество пайки.

Еще одна идея сборки простого терморегулятора рассмотрена на видео:

Регулятор температуры на микросхеме TL431

Также рекомендуем просмотреть еще одну идею сборки термостата для паяльника:

Простой регулятор для паяльника

Разобранных примеров регуляторов температуры вполне достаточно для удовлетворения нужд домашнего мастера. Схемы не содержат дефицитных и дорогих запчастей, легко повторяются и практически не нуждаются в настройке.

Данные самоделки запросто можно приспособить для регулирования температуры воды в баке водонагревателя, следить за теплом в инкубаторе или теплице, модернизировать утюг или паяльник. Помимо этого можно восстановить старенький холодильник, переделав регулятор для работы с отрицательными значениями температуры, путем замены местами сопротивлений в измерительном плече. Надеемся наша статья была интересна, вы нашли ее для себя полезной и поняли, как сделать терморегулятор своими руками в домашних условиях!

Будет интересно прочитать:

Как сделать паяльник из подручных средств
Регулятор освещения своими руками
Как выпаивать радиодетали из плат

Самодельный термостат на транзисторах

Регулятор температуры на микросхеме TL431

Простой регулятор для паяльника

Простая схема термостата на транзисторах

комнатной температуры путем соответствующего включения (включения и выключения) нагревательного устройства.

Автор: Р.К. Singh

Детали работы электронного термостата

В качестве сенсорного устройства в схеме используется термистор NTC (отрицательный температурный коэффициент).

— Пока температура окружающей среды остается выше значения, установленного потенциометром, реле, соответственно, остается неактивным, и может гореть красный светодиод.
— В случае снижения температуры окружающей среды ниже установленного значения срабатывает реле и загорается зеленый светодиод.

Потенциометр необходимо тщательно отрегулировать, чтобы получить желаемый эффект.

Чтобы отрегулировать предлагаемую схему транзисторного термостата, NTC заключен в стеклянную трубку, а его выводы соединены длинными проводами, чтобы его можно было разместить в нужном месте для требуемого измерения.

Цепь настраивается путем помещения стеклянной трубки термистора вместе с ртутным термометром в контейнер, наполненный талой ледяной водой, и в следующей процедуре ее помещают при температуре окружающей среды и, наконец, рядом с газовой горелкой для реализации всех уровней настройки.

В каждом из вышеупомянутых случаев точка, в которой только что загорается зеленый светодиод, определяется путем осторожного манипулирования ручкой потенциометра в направлении максимума и отметки ее линией над циферблатом ручки, чтобы выполнить соответствующую калибровку температуры, эти маркировки затем соответствующим образом маркируются соответствующими температурами, которые одновременно регистрируются на соответствующем термометре.

Работа схемы довольно проста, и ее можно понять, оценив состояния отключения и срабатывания каждого транзистора.

До тех пор, пока сопротивление NTC очень велико (при низкой температуре окружающей среды), транзистор T1 переходит в состояние насыщения, если настройка потенциометра позволяет это сделать.

Учитывая описанную выше ситуацию, транзисторы T1, T2, T3 и T4 насыщаются, а также активируют реле.

Используемое реле может быть двойным контактом, и каждый раз, когда он активируется, выполняются две операции: одна пара контактов для включения светодиодов, а другая для активации нагревателя или желаемой нагрузки.

Конденсатор C1 обеспечивает внезапные изменения значения NTC.

Circuit Diagram

Bill Of Material for the above transistor thermostat circuit:

Resistors:
R1, R4, R6: 10K,
R2: 12K,
R3: 6.8K,
R5: 33K,
R7: 470K,
R8: 2,2K,
R9: 560 Ом.
P = Линейный потенциометр 10K.
NTC: Отрицательный температурный коэффициент 10K.
Конденсаторы:
C1: 100 нФ,
C2: 47 мкФ, 10 В (электролитический конденсатор).
Светодиоды: 1 красный, 1 зеленый
Транзисторы
T1 и T3: 2N2222,
T2: 2N2907,
T4: 2N2905 904047 Реле

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете общаться через комментарии, я буду очень рад помочь!

Взаимодействие с читателями

Термисторный термостат HVAC

В современных домах, офисах и зданиях функции отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто объединяются в одну систему, которую часто называют системой HVAC.

Системы HVAC отвечают за температурный комфорт, а также поток и качество воздуха как в транспортных средствах, так и в помещениях. Все современные дома, офисы и предприятия оснащены системами ОВКВ, и примерно 30-40 % потребляемой электроэнергии в средних и крупных офисных зданиях приходится на системы отопления и/или охлаждения.

[adsense1]

Термостаты HVAC обычно используются в жилых и промышленных зданиях для контроля температуры путем включения и выключения систем отопления и охлаждения.

В термостатах часто используется датчик, например термистор, для измерения температуры. Термистор — это термочувствительный резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.

В этом проекте мы разработали простой термостат на основе термистора для управления системой отопления или охлаждения (в зависимости от того, в какой части мира вы живете, или ваших требований).

Мы разработали схему, используя простые компоненты, такие как операционный усилитель, термистор и реле. Схема и работа объясняются в следующих разделах.

Схема

Принципиальная схема

Необходимые компоненты

LM358 – 1
2N2222 – 1
Термистор 20 кОм – 1
3,3 МОм – 1
43 кОм – 1
33 кОм – 1
24 кОм – 1
22 кОм – 2
10 кОм – 1
5,6 кОм – 1
потенциометр 10 кОм – 1
1N5919 Стабилитрон 5,6 В — 1
1N4003 – 1
Реле 12 В – 1

[adsense2]

Описание схемы

LM358 — это микросхема операционного усилителя, используемая в качестве компаратора в схеме. Он применяется с гистерезисом путем реализации положительной обратной связи. Неинвертирующий вывод подан на выход делителя напряжения, образованного резисторами R3 и R4.

Другой делитель напряжения образован резисторами R1, R2, VR1, термистором и R7 и его выход подан на инвертирующий вывод усилителя. Положительная обратная связь подается через R5 на неинвертирующий вывод компаратора.

Выход компаратора подается на транзистор NPN через диод Зенера. Коллекторный вывод транзистора подключен к одному концу катушки реле, а другой конец катушки подключен к источнику питания.

Контакты реле могут быть подключены к нагревателю или охладителю в зависимости от потребности и не показаны на схеме.

Рабочий

Термостаты являются очень важными чувствительными к температуре компонентами, которые являются частью многих устройств и систем, таких как HVAC, центральное охлаждение или отопление, кондиционирование воздуха, холодильники и даже в медицинских приложениях, таких как инкубаторы.

Мы разработали простой термостат на основе термистора с диапазоном температур от 5 ⁰ C до 30 ⁰ C. Эта система подходит для контроля температуры в помещении, поскольку допуск системы составляет около 3 ⁰ C.

Термистор является основным датчиком температуры в контуре. Сопротивление термистора зависит от непосредственной окружающей температуры.

Термисторы бывают двух типов: PTC и NTC. В термисторе с положительным температурным коэффициентом сопротивления или термисторе с положительным температурным коэффициентом сопротивление увеличивается с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры.

В случае термистора NTC или термистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивление увеличивается при понижении температуры и уменьшается при повышении температуры.

Обычно в термостатах используются термисторы типа NTC. В этом проекте мы использовали два термистора 10 кОм с NTC. Термистор на 10 кОм имеет сопротивление 10 кОм при 25 ⁰ С.

При падении температуры, например до 20 ⁰ С, сопротивление возрастает до 12,5 кОм. Если температура поднимается до 30 ⁰ C сопротивление падает до 8 кОм. Имея это в виду, ниже поясняется работа простого термостата.

Положительная клемма или неинвертирующая клемма компаратора определяет опорное напряжение. Комнатная температура измеряется отрицательным или инвертирующим выводом компаратора с помощью термистора и нескольких резисторов.

При понижении температуры в помещении сопротивление термистора увеличивается, и выходной сигнал компаратора становится низким.

Это, в свою очередь, приведет к выключению реле, и нагрузка будет проводить или перестанет проводить в зависимости от соединения.

Чувствительность схемы можно откалибровать с помощью переменного резистора. Подстроечный резистор на 10 кОм используется для установки сопротивления в зависимости от включения и выключения реле.

Кроме того, вместо одного переменного резистора можно последовательно соединить два переменных резистора номиналом 5 кОм для лучшей калибровки.