Πώς να συναρμολογήσετε έναν θερμοστάτη στο σπίτι. Σπιτικός θερμοστάτης για το ψυγείο Σπιτικός ελεγκτής θερμοκρασίας

Εδώ είναι ο σχεδιασμός ενός θερμοστάτη για ένα ψυγείο που λειτουργεί για περισσότερα από 2 χρόνια. Όλα ξεκίνησαν όταν γύρισα από τη δουλειά και άνοιξα το ψυγείο για να το βρω ζεστό. Η περιστροφή του χειριστηρίου του θερμοστάτη δεν βοήθησε - το κρύο δεν εμφανίστηκε. Ως εκ τούτου, αποφάσισα να μην αγοράσω μια νέα μονάδα, η οποία είναι επίσης σπάνια, αλλά να φτιάξω μόνος μου έναν ηλεκτρονικό θερμοστάτη χρησιμοποιώντας το ATtiny85. Η διαφορά με τον αρχικό θερμοστάτη είναι ότι ο αισθητήρας θερμοκρασίας βρίσκεται στο ράφι και δεν είναι κρυμμένος στον τοίχο. Επιπλέον, εμφανίστηκαν 2 LED - σηματοδοτούν ότι η μονάδα είναι ενεργοποιημένη ή ότι η θερμοκρασία είναι πάνω από το ανώτερο όριο.

Διάγραμμα θερμοστάτη ψυγείου στο MK

Φωτογραφία του αρχικού θερμοστάτη και του σπιτικού

Για τη σύνδεση, ήταν απαραίτητο να τρέξει ένα δεύτερο καλώδιο 220 V (που ελήφθη από μια λάμπα φωτισμού) για να τροφοδοτήσει τον μετασχηματιστή.
Η υποδοχή στην οποία είναι συνδεδεμένο το ποτενσιόμετρο είναι επίσης η υποδοχή προγραμματισμού ISP.

Η πλακέτα προστατεύεται από την υγρασία με ειδικό βερνίκι για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων.

Ο θερμοστάτης αυτή τη στιγμή λειτουργεί χωρίς προβλήματα και το πιο σημαντικό είναι ότι κοστίζει περίπου 10 φορές λιγότερο από τον αρχικό.

Ο μετασχηματιστής εδώ είναι 6 V. Αυτό επιλέχθηκε για να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες στο τσιπ 7805.

Το ρελέ εδώ μπορεί να ρυθμιστεί στα 12 V. Εάν του πάρετε την τάση πριν από τον σταθεροποιητή. Για να μειωθεί το κόστος, θα ήταν δυνατό να δημιουργηθεί ένα τροφοδοτικό χωρίς μετασχηματιστή, αν και θα υπάρχουν υποστηρικτές και αντίπαλοι μιας τέτοιας λύσης (ηλεκτρική ασφάλεια). Μια άλλη μείωση κόστους είναι η κατάργηση του μικροελεγκτή AVR. Υπάρχουν θερμόμετρα Dallas που μπορούν επίσης να λειτουργήσουν σε λειτουργία θερμοστάτη.

Εικ.1

Η γεννήτρια στο τσιπ DD1 στο Σχ. 1 έχει δύο ανεξάρτητα κυκλώματα χρονισμού, αντίστοιχα R1, R3, C1. και R2, R3, C2; τα οποία αλλάζουν με πλήκτρα στο τσιπ DD2. Τα πλήκτρα ελέγχονται από παλμούς από την έξοδο του δέκατου πέμπτου ψηφίου του διαιρέτη DD1. Όταν η στάθμη στον ακροδέκτη 5 του DD1 είναι υψηλή, οι αντιστάσεις R2, R4 και ο πυκνωτής C2 συνδέονται στα εσωτερικά λογικά στοιχεία του μικροκυκλώματος K176IE5 μέσω των διακοπτών DD2.1 και DD2.4. Όταν η στάθμη στον ακροδέκτη 5 του μικροκυκλώματος K176IE5 είναι χαμηλή, οι αντιστάσεις R1, R3 και ο πυκνωτής C1 συνδέονται στις ακίδες 11 και 12 του DD1 μέσω των διακοπτών DD2.3 και DD2.2, αντίστοιχα. Έτσι, εάν οι παράμετροι των κυκλωμάτων χρονισμού είναι διαφορετικές, τότε η διάρκεια του παλμού θα διαφέρει από τη διάρκεια της αποσύνθεσης. Το αποτέλεσμα είναι μια γεννήτρια RC με ρυθμιζόμενες παραμέτρους. Η συχνότητα του ταλαντωτή RC μπορεί να προσδιοριστεί κατά προσέγγιση από τον τύπο F=0,7/RC. Στην ακίδα 5 του DD1, η συχνότητα της γεννήτριας θα διαιρεθεί με το 32768. Το εύρος των ρυθμίσεων μπορεί να ρυθμιστεί σε μεγάλο εύρος από δέκατα του δευτερολέπτου έως πολλές ώρες. Έτσι, για παράδειγμα, σε R=3,3 mOhm, C=1uF T=455 ώρες (F=0,2Hz).
Κατά τον υπολογισμό της διάρκειας, είναι απαραίτητο να θυμάστε ότι ο χρόνος λειτουργίας ή παύσης του ψυγείου θα είναι ο μισός από τον υπολογισμένο, καθώς μόνο μέρος της περιόδου, είτε υψηλό επίπεδο είτε χαμηλό επίπεδο, λαμβάνεται από την έξοδο 15. Οι αντιστάσεις R1 και R2 είναι απαραίτητες για τον καθορισμό των ελάχιστων τιμών λειτουργίας και παύσης του ψυγείου. Τα στοιχεία R2, R4, C2 καθορίζουν το χρόνο λειτουργίας του ψυγείου (οι επαφές του ρελέ K1 είναι κλειστές) και τα στοιχεία R1, R3, C1 καθορίζουν τη διάρκεια της παύσης.
Έχει πρακτικά προσδιοριστεί ότι αρκεί μια σειρά ρυθμίσεων από 5 έως 30 λεπτά. Για ένα τέτοιο εύρος, είναι απαραίτητο να ληφθούν οι ακόλουθες τιμές των κυκλωμάτων χρονισμού: R1=R2=43k, R3=R4=470k, C1=C2=0,15μ. Για μεγάλα εύρη προσαρμογής, οι μεταβλητές τιμές της αντίστασης μπορούν να αυξηθούν σε 1 mOhm.

Όταν εμφανίζεται ένα στο 14ο bit του μετρητή (κατάσταση 01), η γεννήτρια RC λειτουργεί με τα στοιχεία παύσης ρύθμισης χρόνου - R1, R3, C1 - ενεργοποιημένα. Η επόμενη κατάσταση του μετρητή είναι 10. Η μονάδα στο 15ο ψηφίο περιλαμβάνει τα στοιχεία ρύθμισης χρόνου της εργασίας - R2, C2, και οι αντιστάσεις R1, R3, R4 συνδέονται παράλληλα με το R2. Η γεννήτρια λειτουργεί σε διαφορετική συχνότητα και επομένως το χρονικό διάστημα t1 δεν είναι ίσο με το χρονικό διάστημα t2. Όταν ο μετρητής 11 είναι σε κατάσταση, τα στοιχεία ρύθμισης χρόνου και οι παύσεις και η εργασία ενεργοποιούνται παράλληλα. Επιπλέον, εάν, όταν συνδέονται παράλληλα, αθροίζονται οι χωρητικότητες C1, C2, τότε οι τιμές των αντιστάσεων υπολογίζονται χρησιμοποιώντας έναν πολύ γνωστό τύπο και θα είναι πάντα μικρότερες από τη μικρότερη τιμή των αντιστάσεων που συνδέονται παράλληλα (με τις τιμές ​​που υποδεικνύεται στο διάγραμμα, η διαφορά μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης επιρροής στην αντίσταση του κυκλώματος λειτουργίας θα είναι 1 kOhm). Το χρονικό διάστημα t3 θα διαφέρει από το διάστημα t2, αλλά το άθροισμά τους θα είναι ο χρόνος λειτουργίας του ψυγείου. Η κατάσταση 00 είναι ενδιαφέρουσα στο ότι οι τιμές των χωρητικοτήτων C1, C2 δεν συνοψίζονται μόνο μεταξύ τους, αλλά και με μικρές τιμές των χωρητικοτήτων των μεταβάσεων του δημόσιου κλειδιού σε σειριακή σύνδεση. Δηλαδή, η συνολική χωρητικότητα του κυκλώματος χρονισμού θα είναι πολύ μικρή. Ακόμη και με μια μεγάλη αντίσταση R1+R3+R4 συνδεδεμένη στο κύκλωμα RC, η συχνότητα της γεννήτριας θα είναι υψηλή και το χρονικό διάστημα t4 θα είναι κλάσμα του δευτερολέπτου (μέγιστο 0,8 δευτερόλεπτα, ελάχιστο 0,2 δευτερόλεπτα). Ο χρόνος t4 προστίθεται στο χρόνο t1 και αποτελεί το χρόνο παύσης.
Ο χρόνος λειτουργίας, με τις ονομασίες που αναγράφονται στο διάγραμμα, είναι 20-23 λεπτά. Ο χρόνος παύσης κυμαίνεται από 3 έως 30 λεπτά. Είναι πρακτικά καθορισμένο ότι οποιαδήποτε λειτουργία ψυγείου μπορεί να ρυθμιστεί αλλάζοντας μόνο τη διάρκεια παύσης.
Εάν χρειάζεστε άλλα διαστήματα χρόνου εργασίας και παύσεις, τότε πρέπει να ακολουθήσετε έναν απλό κανόνα. Για να μειωθεί η επίδραση των κυκλωμάτων χρονισμού στην υπολογισμένη συχνότητα όταν συνδέονται μεταξύ τους, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η ονομαστική χωρητικότητα στο κύκλωμα RC που είναι συνδεδεμένο στο ψηφίο υψηλής τάξης του μετρητή. Και στο κύκλωμα RC που συνδέεται με το ψηφίο χαμηλής τάξης του μετρητή, είναι απαραίτητο να αυξηθούν οι τιμές της αντίστασης.

Ένα από την έξοδο του 15ου bit του μετρητή μέσω της αντίστασης R5 και του διακόπτη στο τρανζίστορ VT1 ενεργοποιεί το ενδιάμεσο ρελέ K1. Το ενδιάμεσο ρελέ επιλέχθηκε για να μειωθεί το μέγεθος του τροφοδοτικού. Χρησιμοποιείται ρελέ τύπου RES6, διαβατήριο RFO.452.145. Ένα πιο ισχυρό ρελέ 220 V μπορεί να είναι οποιοδήποτε με επαφές που αντέχουν ρεύμα μεταγωγής τουλάχιστον 10 A.
Αντιστάσεις MLT-0.125, R3 -SPO-0.5. Πυκνωτές: C1 - KM5B, C2 - K73-17. Το τσιπ K561KT3 μπορεί να αντικατασταθεί χωρίς αλλαγή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος με ένα K176KT1. Το ρελέ Κ1 και ο πυκνωτής φίλτρου C3 βρίσκονται μαζί με το τροφοδοτικό.

Βιβλιογραφία.
Biryukov S.A. Ψηφιακές συσκευές βασισμένες σε ολοκληρωμένα κυκλώματα MOS. - Μ., Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1990

Bannikov V.V., Radio 8, 1994

Για να διατηρήσει το απαιτούμενο εύρος θερμοκρασίας, ένα σύγχρονο ψυγείο χρησιμοποιεί μια ειδική συσκευή θερμοστάτη, που συντομεύεται ως θερμοστάτης. Ο θερμοστάτης του ψυγείου ενεργοποιεί και απενεργοποιεί τον συμπιεστή. Μερικές φορές προκύπτει μια κατάσταση όταν χαλάσει και δεν υπάρχει τίποτα για να το αντικαταστήσετε, τότε μπορείτε να βρείτε τη σωστή λύση και να την φτιάξετε μόνοι σας· ας δούμε το διάγραμμα μιας τέτοιας συσκευής.

Ο θερμοστάτης είναι γαλβανικά απομονωμένος από την τάση τροφοδοσίας και σας επιτρέπει να διατηρείτε τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του θαλάμου του ψυγείου με αρκετά καλή ακρίβεια.

Θερμοστάτης ψυγείου σε TLC271 op-amp

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας είναι LM335. Στην πραγματικότητα, όπως προκύπτει από την περιγραφή, πρόκειται για σταθεροποιητή τάσης, οι παράμετροι του οποίου είναι ευαίσθητες στις αλλαγές θερμοκρασίας. Το LM335 συνδέεται μόνο με δύο επαφές. Η κάθοδος συνδέεται με θετική αντίσταση φορτίου R1 και η άνοδος με αρνητική.

Η τάση από το LM335 παρέχεται στην απευθείας είσοδο του συγκριτή TLC271· στην αντίστροφη είσοδό του υπάρχει δυναμικό από το διαιρέτη τάσης στις αντιστάσεις R3, R4, R5.

Το εύρος θερμοκρασίας στον εσωτερικό θάλαμο του ψυγείου ελέγχεται από μεταβλητή αντίσταση R4. Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί πάνω από αυτό το εύρος, η τάση στην μπροστινή είσοδο του συγκριτή θα μειωθεί σε σύγκριση με την αντίστροφη είσοδο. Αυτό θα δημιουργήσει ένα λογικό σήμα στην έξοδο του συγκριτή, το οποίο θα ανοίξει το τρανζίστορ.

Στο κύκλωμα συλλέκτη του τρανζίστορ KT3102 συνδέονται δύο οπτοθυρίστορ. Τα εξαρτήματά τους LED είναι συνδεδεμένα σε σειρά και τα εξαρτήματα θυρίστορ τους είναι παράλληλα και αντίθετα. Επομένως, εμφανίζεται μια ενδιαφέρουσα ευκαιρία για τον έλεγχο του εναλλασσόμενου ρεύματος (το πρώτο θυρίστορ του οπτικού συζεύκτη λειτουργεί στο πρώτο μισό κύμα και το δεύτερο στο δεύτερο μισό κύμα. Ο συμπιεστής του ψυγείου ανάβει.

Μόλις η θερμοκρασία στο εσωτερικό του θαλάμου του ψυγείου πέσει κάτω από το καθορισμένο εύρος, σχηματίζεται ένα λογικό μηδενικό επίπεδο στην έξοδο του συγκριτή και ο συμπιεστής σβήνει.

Με αυτήν την επιλογή κυκλώματος, ο συμπιεστής ενεργοποιείται όταν η θερμοκρασία φτάσει τους + 6 βαθμούς και σβήνει όταν πέσει στους + 4 βαθμούς Κελσίου.

Αυτό το εύρος θερμοκρασίας επαρκεί για τη διατήρηση της απαιτούμενης θερμοκρασίας αποθήκευσης των προϊόντων και ταυτόχρονα εξασφαλίζει άνετη λειτουργία του συμπιεστή, αποτρέποντας τη σοβαρή φθορά του. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα σε παλαιότερα μοντέλα που χρησιμοποιούν θερμικό ρελέ για την εκκίνηση του κινητήρα.

Θερμοστάτης ψυγείου στο LM35

Ο θερμοστάτης διαβάζει τη θερμοκρασία με έναν αισθητήρα LM35, η αντίσταση του οποίου ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία στο χώρο του ψυγείου, γραμμικά βαθμονομημένο με συντελεστή 10 mV ανά 1 βαθμό Κελσίου.

Δεδομένου ότι η τάση εξόδου σαφώς δεν είναι αρκετή για να ανοίξει το VT1, ο αισθητήρας LM35 συνδέεται σύμφωνα με το κύκλωμα πηγής ρεύματος. Η έξοδός του είναι φορτωμένη με αντίσταση R1 και επομένως το ρεύμα ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία στο θάλαμο. Αυτό το ρεύμα προκαλεί πτώση της αντίστασης R2. Η πτώση τάσης ελέγχει τη λειτουργία του πρώτου διπολικού τρανζίστορ VT1. Εάν η πτώση τάσης είναι υψηλότερη από το επίπεδο τάσης κατωφλίου της διασταύρωσης εκπομπού, ανοίγουν και τα δύο τρανζίστορ, ενεργοποιείται το ρελέ Κ1 και οι μπροστινές του επαφές ξεκινούν τον ηλεκτροκινητήρα.

Η αντίσταση R3 δημιουργεί έναν βρόχο θετικής ανάδρασης. Αυτό παρέχει υστέρηση για να αποτρέψει την πολύ συχνή ενεργοποίηση του συμπιεστή. Η περιέλιξη του ηλεκτρομαγνητικού ηλεκτρονόμου πρέπει να είναι πέντε βολτ και οι επαφές του πρέπει να αντέχουν το ρεύμα και την τάση που ρέει μέσα από αυτές, βλ.

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας LM35 βρίσκεται μέσα στη μονάδα ψύξης στη σωστή θέση. Η αντίσταση R1 συγκολλάται απευθείας στον αισθητήρα, έτσι ώστε το LM35 να μπορεί να συνδεθεί στην πλακέτα με δύο μόνο καλώδια.

Εάν χρειάζεται να ρυθμίσετε ελαφρώς το επίπεδο θερμοκρασίας, αυτό μπορεί να γίνει επιλέγοντας την ονομαστική τιμή των αντιστάσεων R1 ή R2. Η αντίσταση R3 ορίζει την τιμή υστέρησης.

Η βάση του σχεδιασμού είναι ο λειτουργικός ενισχυτής K157UD1 με ρεύμα εξόδου 300 mA, ο οποίος καθιστά δυνατή τη σύνδεση ενός οπτοθυρίστορ απευθείας στην έξοδο op-amp χωρίς τη χρήση τρανζίστορ buffer. Ο op-amp περιλαμβάνεται ως συγκριτικός. Η θερμοκρασία απενεργοποίησης του συμπιεστή ψυγείου ρυθμίζεται από την αντίσταση R1. Η διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών ενεργοποίησης και απενεργοποίησης ρυθμίζεται από την αντίσταση R4.

Αντί για έναν ηλεκτρονικό διακόπτη που βασίζεται σε έναν οπτοϊσμιστή και ένα ισχυρό triac VS1, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα συμβατικό ρελέ με ρεύμα μεταγωγής 10 Amps. Σε αυτή την περίπτωση, η περιέλιξη του ρελέ συνδέεται με τον έκτο πείρο του τσιπ DA1 και τον τρίτο πείρο του DA2. Στους ίδιους ακροδέκτες συνδέεται επίσης μια δίοδος απόσβεσης. Εάν χρησιμοποιείται ρελέ, θα χρειαστεί να αυξηθεί η τιμή χωρητικότητας του πυκνωτή C5 στο 1 μF. Εάν χρησιμοποιείται ηλεκτρονικός διακόπτης στη σχεδίαση, τότε οι δίοδοι VD1 και VD2 μπορούν να εξαλειφθούν συνδέοντας τη δεύτερη ακίδα DA2 απευθείας στο περίβλημα.

Άλλωστε κανείς δεν μπορεί να μας απαγορεύσει να χρησιμοποιήσουμε ένα από αυτά για πιθανή αντικατάσταση.

Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε συσκευές που υποστηρίζουν ένα συγκεκριμένο θερμικό καθεστώς ή σηματοδοτούν όταν έχει επιτευχθεί η επιθυμητή τιμή θερμοκρασίας. Τέτοιες συσκευές έχουν ένα πολύ ευρύ πεδίο εφαρμογής: μπορούν να διατηρήσουν μια δεδομένη θερμοκρασία σε θερμοκοιτίδες και ενυδρεία, θερμαινόμενα δάπεδα, ακόμη και να αποτελούν μέρος ενός έξυπνου σπιτιού. Για εσάς, έχουμε παράσχει οδηγίες για το πώς να φτιάξετε έναν θερμοστάτη με τα χέρια σας και με ελάχιστο κόστος.

Λίγη θεωρία

Οι απλούστεροι αισθητήρες μέτρησης, συμπεριλαμβανομένων αυτών που ανταποκρίνονται στη θερμοκρασία, αποτελούνται από ένα μισό βραχίονα μέτρησης δύο αντιστάσεων, ένα στοιχείο αναφοράς και ένα στοιχείο που αλλάζει την αντίστασή του ανάλογα με τη θερμοκρασία που έχει προσαρμοστεί σε αυτόν. Αυτό φαίνεται πιο καθαρά στην παρακάτω εικόνα.

Όπως φαίνεται από το διάγραμμα, η αντίσταση R2 είναι το στοιχείο μέτρησης ενός αυτοσχέδιου θερμοστάτη και τα R1, R3 και R4 είναι ο βραχίονας αναφοράς της συσκευής. Αυτό είναι ένα θερμίστορ. Είναι μια συσκευή αγωγού που αλλάζει την αντίστασή της με τις αλλαγές θερμοκρασίας.

Το στοιχείο θερμοστάτη που ανταποκρίνεται στις αλλαγές στην κατάσταση του βραχίονα μέτρησης είναι ένας ενσωματωμένος ενισχυτής σε λειτουργία σύγκρισης. Αυτή η λειτουργία αλλάζει απότομα την έξοδο του μικροκυκλώματος από την κατάσταση απενεργοποίησης στη θέση λειτουργίας. Έτσι, στην έξοδο του συγκριτή έχουμε μόνο δύο τιμές "on" και "off". Το φορτίο του τσιπ είναι ένας ανεμιστήρας υπολογιστή. Όταν η θερμοκρασία φτάσει σε μια ορισμένη τιμή στους βραχίονες R1 και R2, εμφανίζεται μια μετατόπιση τάσης, η είσοδος του μικροκυκλώματος συγκρίνει την τιμή στους ακροδέκτες 2 και 3 και ο συγκριτής διακόπτει. Ο ανεμιστήρας ψύχει το απαιτούμενο αντικείμενο, η θερμοκρασία του πέφτει, η αντίσταση της αντίστασης αλλάζει και ο συγκριτής απενεργοποιεί τον ανεμιστήρα. Με αυτόν τον τρόπο, η θερμοκρασία διατηρείται σε ένα δεδομένο επίπεδο και ελέγχεται η λειτουργία του ανεμιστήρα.

Επισκόπηση κυκλωμάτων

Η διαφορά τάσης από τον βραχίονα μέτρησης παρέχεται σε ένα ζευγαρωμένο τρανζίστορ με υψηλό κέρδος και ένας ηλεκτρομαγνητικός ηλεκτρονόμος λειτουργεί ως συγκριτής. Όταν το πηνίο φτάσει σε μια τάση επαρκή για να αποσύρει τον πυρήνα, ενεργοποιείται και συνδέεται μέσω των επαφών των ενεργοποιητών του. Όταν επιτευχθεί η καθορισμένη θερμοκρασία, το σήμα στα τρανζίστορ μειώνεται, η τάση στο πηνίο του ρελέ πέφτει συγχρόνως και σε κάποιο σημείο οι επαφές αποσυνδέονται και το ωφέλιμο φορτίο απενεργοποιείται.

Ένα χαρακτηριστικό αυτού του τύπου ρελέ είναι η παρουσία μιας διαφοράς αρκετών μοιρών μεταξύ της ενεργοποίησης και απενεργοποίησης ενός οικιακού θερμοστάτη, λόγω της παρουσίας ενός ηλεκτρομηχανικού ρελέ στο κύκλωμα. Έτσι, η θερμοκρασία θα κυμαίνεται πάντα μερικούς βαθμούς γύρω από την επιθυμητή τιμή. Η επιλογή συναρμολόγησης που παρέχεται παρακάτω είναι πρακτικά απαλλαγμένη από υστέρηση.

Σχηματικό ηλεκτρονικό κύκλωμα αναλογικού θερμοστάτη για θερμοκοιτίδα:

Αυτό το σχήμα ήταν πολύ δημοφιλές για επανάληψη το 2000, αλλά ακόμη και τώρα δεν έχει χάσει τη συνάφειά του και αντιμετωπίζει τη λειτουργία που του έχει ανατεθεί. Εάν έχετε πρόσβαση σε παλιά εξαρτήματα, μπορείτε να συναρμολογήσετε έναν θερμοστάτη με τα χέρια σας σχεδόν δωρεάν.

Η καρδιά του σπιτικού προϊόντος είναι ο ενσωματωμένος ενισχυτής K140UD7 ή K140UD8. Σε αυτή την περίπτωση, συνδέεται με θετικά σχόλια και είναι συγκριτικό. Το ευαίσθητο στη θερμοκρασία στοιχείο R5 είναι αντίσταση τύπου MMT-4 με αρνητικό TKE, που σημαίνει ότι όταν θερμαίνεται η αντίστασή του μειώνεται.

Ο αισθητήρας τηλεχειρισμού συνδέεται μέσω θωρακισμένου καλωδίου. Για μείωση και ψευδή ενεργοποίηση της συσκευής, το μήκος του σύρματος δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1 μέτρο. Το φορτίο ελέγχεται μέσω του θυρίστορ VS1 και η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς του συνδεδεμένου θερμαντήρα εξαρτάται από την ονομαστική του. Σε αυτή την περίπτωση, ένας ηλεκτρονικός διακόπτης 150 Watt - ένα θυρίστορ - πρέπει να εγκατασταθεί σε ένα μικρό καλοριφέρ για την απομάκρυνση της θερμότητας. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις αξιολογήσεις των ραδιοστοιχείων για τη συναρμολόγηση ενός θερμοστάτη στο σπίτι.

Η συσκευή δεν διαθέτει γαλβανική απομόνωση από το δίκτυο 220 Volt· κατά την εγκατάσταση, προσέξτε· υπάρχει τάση δικτύου στα στοιχεία του ρυθμιστή, η οποία είναι απειλητική για τη ζωή. Μετά τη συναρμολόγηση, φροντίστε να μονώσετε όλες τις επαφές και να τοποθετήσετε τη συσκευή σε ένα μη αγώγιμο περίβλημα. Το παρακάτω βίντεο δείχνει πώς να συναρμολογήσετε έναν θερμοστάτη χρησιμοποιώντας τρανζίστορ:

Σπιτικός θερμοστάτης με χρήση τρανζίστορ

Τώρα θα σας πούμε πώς να φτιάξετε έναν ελεγκτή θερμοκρασίας για ένα θερμαινόμενο δάπεδο. Το διάγραμμα εργασίας αντιγράφεται από σειριακό δείγμα. Θα είναι χρήσιμο για όσους θέλουν να εξοικειωθούν και να επαναλάβουν, ή ως δείγμα για την αντιμετώπιση προβλημάτων της συσκευής.

Το κέντρο του κυκλώματος είναι ένα τσιπ σταθεροποιητή, συνδεδεμένο με ασυνήθιστο τρόπο, το LM431 αρχίζει να περνά ρεύμα σε τάσεις πάνω από 2,5 Volt. Αυτό είναι ακριβώς το μέγεθος της εσωτερικής πηγής τάσης αναφοράς για αυτό το μικροκύκλωμα. Σε χαμηλότερη τιμή ρεύματος δεν περνάει τίποτα. Αυτό το χαρακτηριστικό άρχισε να χρησιμοποιείται σε όλα τα είδη κυκλωμάτων θερμοστάτη.

Όπως μπορείτε να δείτε, το κλασικό κύκλωμα με βραχίονα μέτρησης παραμένει: τα R5, R4 είναι πρόσθετες αντιστάσεις και το R9 είναι ένα θερμίστορ. Όταν η θερμοκρασία αλλάζει, η τάση μετατοπίζεται στην είσοδο 1 του μικροκυκλώματος και αν φτάσει στο όριο λειτουργίας, η τάση μετακινείται περαιτέρω κατά μήκος του κυκλώματος. Σε αυτή τη σχεδίαση, το φορτίο για το μικροκύκλωμα TL431 είναι η ένδειξη λειτουργίας LED HL2 και ο οπτικός συζευκτήρας U1, για οπτική απομόνωση του κυκλώματος ισχύος από τα κυκλώματα ελέγχου.

Όπως και στην προηγούμενη έκδοση, η συσκευή δεν διαθέτει μετασχηματιστή, αλλά λαμβάνει ισχύ από το κύκλωμα πυκνωτή σβέσης C1, R1 και R2, επομένως είναι επίσης υπό απειλητική για τη ζωή τάση και πρέπει να είστε εξαιρετικά προσεκτικοί όταν εργάζεστε με το κύκλωμα . Για να σταθεροποιηθεί η τάση και να εξομαλυνθούν οι κυματισμοί των υπερτάσεων δικτύου, εγκαθίστανται στο κύκλωμα μια δίοδος zener VD2 και ένας πυκνωτής C3. Για να υποδείξετε οπτικά την παρουσία τάσης, είναι εγκατεστημένο ένα LED HL1 στη συσκευή. Το στοιχείο ελέγχου ισχύος είναι ένα VT136 triac με μια μικρή πλεξούδα για έλεγχο μέσω του οπτικού συζευκτήρα U1.

Σε αυτές τις τιμές, το εύρος ελέγχου είναι εντός 30-50°C. Παρά τη φαινομενική πολυπλοκότητα με την πρώτη ματιά, ο σχεδιασμός είναι απλός στη ρύθμιση και εύκολος στην επανάληψη. Ένα οπτικό διάγραμμα ενός θερμοστάτη σε ένα τσιπ TL431, με εξωτερικό τροφοδοτικό 12 volt για χρήση σε συστήματα οικιακού αυτοματισμού παρουσιάζεται παρακάτω:

Αυτός ο θερμοστάτης είναι ικανός να ελέγχει έναν ανεμιστήρα υπολογιστή, ρελέ τροφοδοσίας, ενδεικτικές λυχνίες και ηχητικούς συναγερμούς. Για τον έλεγχο της θερμοκρασίας του συγκολλητικού σιδήρου, υπάρχει ένα ενδιαφέρον κύκλωμα που χρησιμοποιεί το ίδιο ολοκληρωμένο κύκλωμα TL431.

Για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του θερμαντικού στοιχείου, χρησιμοποιείται ένα διμεταλλικό θερμοστοιχείο, το οποίο μπορεί να δανειστεί από έναν απομακρυσμένο μετρητή σε ένα πολύμετρο ή να αγοραστεί σε εξειδικευμένο κατάστημα ανταλλακτικών ραδιοφώνου. Για να αυξήσετε την τάση από το θερμοστοιχείο στο επίπεδο σκανδάλης του TL431, εγκαθίσταται ένας πρόσθετος ενισχυτής στο LM351. Ο έλεγχος πραγματοποιείται μέσω οπτικού συζεύκτη MOC3021 και triac T1.

Κατά τη σύνδεση του θερμοστάτη στο δίκτυο, είναι απαραίτητο να παρατηρήσετε την πολικότητα, το μείον του ρυθμιστή πρέπει να βρίσκεται στο ουδέτερο καλώδιο, διαφορετικά θα εμφανιστεί τάση φάσης στο σώμα του συγκολλητικού σιδήρου, μέσω των καλωδίων του θερμοστοιχείου. Αυτό είναι το κύριο μειονέκτημα αυτού του σχεδίου, επειδή δεν θέλουν όλοι να ελέγχουν συνεχώς ότι το βύσμα είναι σωστά συνδεδεμένο στην πρίζα και αν το παραμελήσετε, μπορεί να πάθετε ηλεκτροπληξία ή να καταστρέψετε ηλεκτρονικά εξαρτήματα κατά τη συγκόλληση. Το εύρος ρυθμίζεται από την αντίσταση R3. Αυτό το σχέδιο θα εξασφαλίσει τη μακροχρόνια λειτουργία του συγκολλητικού σιδήρου, θα εξαλείψει την υπερθέρμανση του και θα αυξήσει την ποιότητα της συγκόλλησης λόγω της σταθερότητας του καθεστώτος θερμοκρασίας.

Μια άλλη ιδέα για τη συναρμολόγηση ενός απλού θερμοστάτη συζητείται στο βίντεο:

Ελεγκτής θερμοκρασίας στο τσιπ TL431

Ένας απλός ρυθμιστής για ένα κολλητήρι

Τα αποσυναρμολογημένα παραδείγματα ελεγκτών θερμοκρασίας είναι αρκετά για να ικανοποιήσουν τις ανάγκες ενός οικιακού τεχνίτη. Τα σχέδια δεν περιέχουν σπάνια και ακριβά ανταλλακτικά, επαναλαμβάνονται εύκολα και πρακτικά δεν απαιτούν προσαρμογή. Αυτά τα σπιτικά προϊόντα μπορούν εύκολα να προσαρμοστούν για να ρυθμίζουν τη θερμοκρασία του νερού σε μια δεξαμενή θερμοσίφωνα, να παρακολουθούν τη θερμότητα σε θερμοκοιτίδα ή θερμοκήπιο και να αναβαθμίζουν το σίδερο ή το κολλητήρι. Επιπλέον, μπορείτε να επαναφέρετε ένα παλιό ψυγείο επαναφέροντας τον ρυθμιστή ώστε να λειτουργεί με αρνητικές τιμές θερμοκρασίας, αντικαθιστώντας τις αντιστάσεις στον βραχίονα μέτρησης. Ελπίζουμε ότι το άρθρο μας ήταν ενδιαφέρον, το βρήκατε χρήσιμο και καταλάβατε πώς να φτιάξετε έναν θερμοστάτη με τα χέρια σας στο σπίτι! Εάν εξακολουθείτε να έχετε ερωτήσεις, μη διστάσετε να τις ρωτήσετε στα σχόλια.

Οι θερμοστάτες χρησιμοποιούνται ευρέως σε σύγχρονες συσκευές, αυτοκίνητα, συστήματα θέρμανσης και κλιματισμού, κατασκευή, ψύξη και εφαρμογές κλιβάνων. Η αρχή λειτουργίας οποιουδήποτε θερμοστάτη βασίζεται στην ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση διαφόρων συσκευών μετά την επίτευξη συγκεκριμένων τιμών θερμοκρασίας.

Οι σύγχρονοι ψηφιακοί θερμοστάτες ελέγχονται χρησιμοποιώντας κουμπιά: αφής ή κανονικά. Πολλά μοντέλα διαθέτουν επίσης ψηφιακό πίνακα που εμφανίζει τη ρυθμισμένη θερμοκρασία. Η ομάδα των προγραμματιζόμενων θερμοστατών είναι η πιο ακριβή. Χρησιμοποιώντας τη συσκευή, μπορείτε να προβλέψετε αλλαγές θερμοκρασίας ανά ώρα ή να ρυθμίσετε την απαιτούμενη λειτουργία για μια εβδομάδα εκ των προτέρων. Η συσκευή μπορεί να ελεγχθεί από απόσταση: μέσω smartphone ή υπολογιστή.

Για μια περίπλοκη τεχνολογική διαδικασία, για παράδειγμα, ένας φούρνος τήξης χάλυβα, η κατασκευή ενός θερμοστάτη με τα χέρια σας είναι ένα αρκετά δύσκολο έργο που απαιτεί σοβαρές γνώσεις. Αλλά κάθε οικιακός τεχνίτης μπορεί να συναρμολογήσει μια μικρή συσκευή για ψυγείο ή θερμοκοιτίδα.

Για να κατανοήσετε πώς λειτουργεί ένας ελεγκτής θερμοκρασίας, σκεφτείτε μια απλή συσκευή που χρησιμοποιείται για το άνοιγμα και το κλείσιμο του αποσβεστήρα ενός λέβητα ορυχείου και ενεργοποιείται όταν θερμαίνεται ο αέρας.

Για τη λειτουργία της συσκευής χρησιμοποιήθηκαν 2 σωλήνες αλουμινίου, 2 μοχλοί, ένα ελατήριο επιστροφής, μια αλυσίδα που πηγαίνει στο λέβητα και μια μονάδα ρύθμισης σε μορφή κουτιού άξονα βρύσης. Όλα τα εξαρτήματα τοποθετήθηκαν στο λέβητα.

Όπως είναι γνωστό, ο συντελεστής γραμμικής θερμικής διαστολής του αλουμινίου είναι 22x10-6 0C. Όταν ένας σωλήνας αλουμινίου με μήκος ενάμισι μέτρο, πλάτος 0,02 m και πάχος 0,01 m θερμαίνεται στους 130 βαθμούς Κελσίου, εμφανίζεται επιμήκυνση 4,29 mm. Όταν θερμαίνονται, οι σωλήνες διαστέλλονται, προκαλώντας τη μετατόπιση των μοχλών και το κλείσιμο του αποσβεστήρα. Κατά την ψύξη, οι σωλήνες μειώνονται σε μήκος και οι μοχλοί ανοίγουν τον αποσβεστήρα. Το κύριο πρόβλημα κατά τη χρήση αυτού του σχήματος είναι ότι είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστεί με ακρίβεια το όριο απόκρισης του θερμοστάτη. Σήμερα, προτιμώνται συσκευές που βασίζονται σε ηλεκτρονικά στοιχεία.

Σχέδιο λειτουργίας ενός απλού θερμοστάτη

Τυπικά, τα κυκλώματα που βασίζονται σε ρελέ χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση μιας καθορισμένης θερμοκρασίας. Τα κύρια στοιχεία που περιλαμβάνονται σε αυτόν τον εξοπλισμό είναι:

• αισθητήρας θερμοκρασίας;
• κύκλωμα κατωφλίου?
• ενεργοποιητή ή συσκευή ένδειξης.

Ως αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στοιχεία ημιαγωγών, θερμίστορ, θερμόμετρα αντίστασης, θερμοστοιχεία και διμεταλλικά θερμικά ρελέ.

Το κύκλωμα θερμοστάτη αντιδρά όταν η παράμετρος υπερβαίνει ένα δεδομένο επίπεδο και ενεργοποιεί τον ενεργοποιητή. Η απλούστερη έκδοση μιας τέτοιας συσκευής είναι ένα στοιχείο που βασίζεται σε διπολικά τρανζίστορ. Το θερμικό ρελέ βασίζεται σε μια σκανδάλη Schmidt. Ένα θερμίστορ λειτουργεί ως αισθητήρας θερμοκρασίας - ένα στοιχείο του οποίου η αντίσταση αλλάζει ανάλογα με την αύξηση ή τη μείωση σε βαθμούς.

Το R1 είναι ένα ποτενσιόμετρο που ρυθμίζει την αρχική μετατόπιση στο θερμίστορ R2 και στο ποτενσιόμετρο R3. Λόγω της ρύθμισης, ο ενεργοποιητής ενεργοποιείται και το ρελέ Κ1 ενεργοποιείται όταν αλλάξει η αντίσταση του θερμίστορ. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση λειτουργίας του ρελέ πρέπει να αντιστοιχεί στην παροχή ρεύματος λειτουργίας του εξοπλισμού. Για την προστασία του τρανζίστορ εξόδου από υπερτάσεις τάσης, μια δίοδος ημιαγωγών συνδέεται παράλληλα. Η τιμή φορτίου του συνδεδεμένου στοιχείου εξαρτάται από το μέγιστο ρεύμα του ηλεκτρομαγνητικού ηλεκτρονόμου.

Προσοχή!Στο Διαδίκτυο μπορείτε να δείτε εικόνες με σχέδια θερμοστάτη για διάφορους εξοπλισμούς. Αλλά πολύ συχνά η εικόνα και η περιγραφή δεν αντιστοιχούν μεταξύ τους. Μερικές φορές οι εικόνες μπορεί απλώς να δείχνουν άλλες συσκευές. Επομένως, η παραγωγή μπορεί να ξεκινήσει μόνο αφού μελετήσετε προσεκτικά όλες τις πληροφορίες.

Πριν ξεκινήσετε την εργασία, θα πρέπει να αποφασίσετε για την ισχύ του μελλοντικού θερμοστάτη και το εύρος θερμοκρασίας στο οποίο θα λειτουργεί. Το ψυγείο θα απαιτήσει κάποια στοιχεία και η θέρμανση θα απαιτήσει άλλα.

Θερμοστάτης τριών στοιχείων

Μία από τις στοιχειώδεις συσκευές, χρησιμοποιώντας ένα παράδειγμα της οποίας μπορείτε να συναρμολογήσετε και να κατανοήσετε την αρχή λειτουργίας, είναι ένας απλός θερμοστάτης που έχει σχεδιαστεί για έναν ανεμιστήρα σε έναν υπολογιστή. Όλες οι εργασίες γίνονται σε ένα breadboard. Εάν υπάρχουν προβλήματα με τον πείρο, τότε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια πλακέτα χωρίς συγκόλληση.

Το κύκλωμα θερμοστάτη σε αυτή την περίπτωση αποτελείται από τρία μόνο στοιχεία:

• τρανζίστορ MOSFET ισχύος (κανάλι N), μπορείτε να χρησιμοποιήσετε IRFZ24N MOSFET 12 V και 10 A ή IFR510 Power MOSFET.
• ποτενσιόμετρο 10 kOhm;
• Θερμίστορ NTC 10 kOhm, το οποίο θα λειτουργεί ως αισθητήρας θερμοκρασίας.

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας αντιδρά σε μια αύξηση μοιρών, λόγω της οποίας ενεργοποιείται ολόκληρο το κύκλωμα και ο ανεμιστήρας ενεργοποιείται.

Τώρα ας προχωρήσουμε στη ρύθμιση. Για να το κάνετε αυτό, ενεργοποιήστε τον υπολογιστή και ρυθμίστε το ποτενσιόμετρο, ορίζοντας την τιμή για τον απενεργοποιημένο ανεμιστήρα. Τη στιγμή που η θερμοκρασία πλησιάζει στο κρίσιμο, μειώνουμε την αντίσταση όσο το δυνατόν περισσότερο πριν οι λεπίδες περιστραφούν πολύ αργά. Είναι καλύτερα να κάνετε τη ρύθμιση πολλές φορές για να βεβαιωθείτε ότι ο εξοπλισμός λειτουργεί αποτελεσματικά.

Η σύγχρονη βιομηχανία ηλεκτρονικών προσφέρει στοιχεία και μικροκυκλώματα που διαφέρουν σημαντικά ως προς την εμφάνιση και τα τεχνικά χαρακτηριστικά. Κάθε αντίσταση ή ρελέ έχει πολλά ανάλογα. Δεν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε μόνο εκείνα τα στοιχεία που υποδεικνύονται στο διάγραμμα, μπορείτε να πάρετε άλλα που ταιριάζουν με τις παραμέτρους των δειγμάτων.

Θερμοστάτες για λέβητες θέρμανσης

Κατά τη ρύθμιση των συστημάτων θέρμανσης, είναι σημαντικό να βαθμονομείτε με ακρίβεια τη συσκευή. Για να γίνει αυτό θα χρειαστείτε έναν μετρητή τάσης και ρεύματος. Για να δημιουργήσετε ένα λειτουργικό σύστημα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το παρακάτω διάγραμμα.

Χρησιμοποιώντας αυτό το σχήμα, μπορείτε να δημιουργήσετε εξωτερικό εξοπλισμό για την παρακολούθηση ενός λέβητα στερεών καυσίμων. Ο ρόλος της διόδου zener εδώ εκτελείται από το μικροκύκλωμα K561LA7. Η λειτουργία της συσκευής βασίζεται στην ικανότητα ενός θερμίστορ να μειώνει την αντίσταση όταν θερμαίνεται. Η αντίσταση συνδέεται με το δίκτυο διαιρέτη τάσης ηλεκτρικής ενέργειας. Η απαιτούμενη θερμοκρασία μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας μεταβλητή αντίσταση R2. Η τάση τροφοδοτείται στον μετατροπέα 2I-NOT. Το ρεύμα που προκύπτει παρέχεται στον πυκνωτή C1. Ένας πυκνωτής είναι συνδεδεμένος στο 2I-NOT, ο οποίος ελέγχει τη λειτουργία μιας σκανδάλης. Το τελευταίο συνδέεται με τη δεύτερη σκανδάλη.

Ο έλεγχος θερμοκρασίας προχωρά σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

• όσο πέφτουν οι μοίρες, αυξάνεται η τάση στο ρελέ.
• όταν επιτευχθεί μια συγκεκριμένη τιμή, ο ανεμιστήρας που είναι συνδεδεμένος στο ρελέ απενεργοποιείται.

Είναι καλύτερα να κολλήσετε σε έναν αρουραίο τυφλοπόντικα. Ως μπαταρία, μπορείτε να πάρετε οποιαδήποτε συσκευή που λειτουργεί εντός 3-15 V.

Προσεκτικά!Η εγκατάσταση οικιακών συσκευών για οποιοδήποτε σκοπό σε συστήματα θέρμανσης μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία του εξοπλισμού. Επιπλέον, η χρήση τέτοιων συσκευών ενδέχεται να απαγορεύεται σε επίπεδο υπηρεσιών που παρέχουν επικοινωνίες στο σπίτι σας.

Ψηφιακός θερμοστάτης

Για να δημιουργήσετε έναν πλήρως λειτουργικό θερμοστάτη με ακριβή βαθμονόμηση, δεν μπορείτε να κάνετε χωρίς ψηφιακά στοιχεία. Σκεφτείτε μια συσκευή για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας σε έναν μικρό χώρο αποθήκευσης λαχανικών.

Το κύριο στοιχείο εδώ είναι ο μικροελεγκτής PIC16F628A. Αυτό το τσιπ παρέχει έλεγχο διαφόρων ηλεκτρονικών συσκευών. Ο μικροελεγκτής PIC16F628A περιέχει 2 αναλογικούς συγκριτές, έναν εσωτερικό ταλαντωτή, 3 χρονοδιακόπτες, μονάδες σύγκρισης CCP και μονάδες ανταλλαγής δεδομένων USART.

Όταν ο θερμοστάτης λειτουργεί, η τιμή της υπάρχουσας και ρυθμισμένης θερμοκρασίας παρέχεται στο MT30361 - ένας τριψήφιος δείκτης με κοινή κάθοδο. Για να ρυθμίσετε την απαιτούμενη θερμοκρασία, χρησιμοποιήστε τα ακόλουθα κουμπιά: SB1 – για μείωση και SB2 – για αύξηση. Εάν πραγματοποιήσετε τη ρύθμιση ενώ πατάτε ταυτόχρονα το κουμπί SB3, μπορείτε να ορίσετε τις τιμές υστέρησης. Η ελάχιστη τιμή υστέρησης για αυτό το κύκλωμα είναι 1 βαθμός. Ένα λεπτομερές σχέδιο φαίνεται στο σχέδιο.

Κατά τη δημιουργία οποιασδήποτε από τις συσκευές, είναι σημαντικό όχι μόνο να συγκολλήσετε σωστά το ίδιο το κύκλωμα, αλλά και να σκεφτείτε πώς να τοποθετήσετε καλύτερα τον εξοπλισμό. Είναι απαραίτητο η ίδια η πλακέτα να προστατεύεται από την υγρασία και τη σκόνη, διαφορετικά δεν μπορούν να αποφευχθούν βραχυκυκλώματα και αστοχία μεμονωμένων στοιχείων. Θα πρέπει επίσης να φροντίσετε να μονώσετε όλες τις επαφές.

βίντεο