کنترل کننده دمای خانگی. طرح عملکرد یک ترموستات ساده

رعایت رژیم دما نه تنها در تولید، بلکه در زندگی روزمره نیز یک شرایط بسیار مهم فن آوری است. با داشتن چنین اهمیت زیادی، این پارامتر باید توسط چیزی تنظیم و کنترل شود. تعداد زیادی از چنین دستگاه هایی با ویژگی ها و پارامترهای زیادی تولید می شود. اما ساختن ترموستات با دستان خود گاهی بسیار سودآورتر از خرید یک آنالوگ کارخانه آماده است.

ترموستات خود را بسازید

مفهوم کلی کنترل کننده های دما

دستگاه هایی که به طور همزمان مقدار دمای تنظیم شده را ثابت و تنظیم می کنند در تولید رایج تر هستند. اما آنها همچنین جایگاه خود را در زندگی روزمره پیدا کردند. برای حفظ میکروکلیمای لازم در خانه، اغلب از ترموستات های آب استفاده می شود. آنها با دستان خود چنین وسایلی را برای خشک کردن سبزیجات یا گرم کردن انکوباتور می سازند. چنین سیستمی می تواند جایگاه خود را در هر جایی پیدا کند.

در این ویدیو می آموزیم که کنترل کننده دما چیست:

در واقع، بیشتر ترموستات ها تنها بخشی از طرح کلی هستند که از اجزای زیر تشکیل شده است:

1. یک سنسور دما که اندازه گیری و تعمیر می کند و همچنین اطلاعات دریافتی را به کنترل کننده منتقل می کند. این به دلیل تبدیل انرژی حرارتی به سیگنال های الکتریکی است که توسط دستگاه تشخیص داده می شود. یک دماسنج مقاومتی یا یک ترموکوپل می تواند به عنوان یک سنسور عمل کند که در طراحی خود فلزی دارد که به تغییرات دما واکنش نشان می دهد و تحت تأثیر آن مقاومت خود را تغییر می دهد.
2. بلوک تحلیلی خود تنظیم کننده است. سیگنال های الکترونیکی را دریافت می کند و بسته به عملکرد خود واکنش نشان می دهد و پس از آن سیگنالی را به محرک ارسال می کند.
3. محرک نوعی وسیله مکانیکی یا الکترونیکی است که هنگام دریافت سیگنال از واحد، رفتار خاصی دارد. به عنوان مثال، هنگامی که به دمای تنظیم شده رسید، شیر منبع خنک کننده را قطع می کند. برعکس، به محض اینکه قرائت ها به کمتر از مقادیر تعیین شده کاهش یابد، واحد تحلیلی دستور باز کردن شیر را می دهد.

اینها سه بخش اصلی سیستم برای حفظ پارامترهای دمای تنظیم شده هستند. اگرچه علاوه بر آنها، بخش های دیگری مانند رله میانی نیز ممکن است در مدار شرکت کنند. اما آنها فقط یک عملکرد اضافی را انجام می دهند.

اصل عملیات

اصلی که همه تنظیم کننده ها کار می کنند حذف یک کمیت فیزیکی (دما)، انتقال داده ها به مدار واحد کنترل است که تصمیم می گیرد در یک مورد خاص چه کاری باید انجام شود.

اگر یک رله حرارتی بسازید، ساده ترین گزینه یک مدار کنترل مکانیکی خواهد داشت. در اینجا با کمک یک مقاومت آستانه مشخصی تنظیم می شود که با رسیدن به آن سیگنالی به محرک داده می شود.

برای به دست آوردن عملکرد اضافی و توانایی کار با محدوده دمایی گسترده تر، باید یک کنترلر تعبیه کنید. این به افزایش عمر دستگاه نیز کمک می کند.

در این ویدیو می توانید نحوه ساخت ترموستات برای گرمایش برقی خود را مشاهده کنید:

کنترل کننده دمای خانگی

در واقع طرح های زیادی برای ساختن ترموستات وجود دارد. همه چیز بستگی به منطقه ای دارد که چنین محصولی در آن استفاده خواهد شد. البته، ایجاد چیزی بیش از حد پیچیده و چند منظوره بسیار دشوار است. اما ترموستاتی که می تواند برای گرم کردن آکواریوم یا سبزیجات خشک برای زمستان استفاده شود، می تواند با حداقل دانش ایجاد شود.

ساده ترین مدار

ساده ترین مدار رله حرارتی که خودتان انجام دهید دارای منبع تغذیه بدون ترانسفورماتور است که از یک پل دیودی با یک دیود زنر به صورت موازی متصل است که ولتاژ را در 14 ولت تثبیت می کند و یک خازن خاموش کننده تشکیل شده است. در صورت تمایل می توانید یک تثبیت کننده 12 ولتی را نیز در اینجا اضافه کنید.

ایجاد یک ترموستات به تلاش و سرمایه گذاری زیادی نیاز ندارد

کل مدار مبتنی بر یک دیود زنر TL431 خواهد بود که توسط یک تقسیم کننده متشکل از یک مقاومت 47 کیلو اهم، یک مقاومت 10 کیلو اهم و یک ترمیستور 10 کیلو اهم که به عنوان سنسور دما عمل می کند، کنترل می شود. مقاومت آن با افزایش دما کاهش می یابد. برای دستیابی به بهترین دقت عملکرد بهتر است یک مقاومت و مقاومت انتخاب کنید.

خود فرآیند به شرح زیر است: هنگامی که ولتاژی بیش از 2.5 ولت روی کنتاکت کنترل ریزمدار تشکیل می شود، دهانه ای ایجاد می کند که رله را روشن می کند و باری را به محرک وارد می کند.

نحوه ساخت ترموستات برای دستگاه جوجه کشی با دستان خود، می توانید در ویدیوی زیر مشاهده کنید:

برعکس، وقتی ولتاژ کمتر می شود، ریز مدار بسته می شود و رله خاموش می شود.

برای جلوگیری از لرزش کنتاکت های رله، لازم است آن را با حداقل جریان نگهدارنده انتخاب کنید. و به موازات ورودی ها، باید یک خازن 470 × 25 ولت را لحیم کنید.

هنگام استفاده از ترمیستور NTC و میکرو مدارهایی که قبلاً مورد استفاده قرار گرفته اند، ابتدا باید عملکرد و دقت آنها را بررسی کنید.

به این ترتیب، معلوم می شود که ساده ترین دستگاه استکنترل دما. اما با داشتن اجزای مناسب، در طیف وسیعی از کاربردها عالی عمل می کند.

دستگاه داخلی

چنین ترموستات هایی با سنسور دمای هوا که خودتان انجام دهید، برای حفظ پارامترهای ریز اقلیم مشخص شده در اتاق ها و ظروف مناسب هستند. این به طور کامل قادر به خودکار کردن فرآیند و کنترل هرگونه ساطع کننده گرما از آب گرم به عناصر گرمایشی است. در عین حال، سوئیچ حرارتی داده های عملیاتی عالی دارد. و سنسور می تواند هم داخلی و هم از راه دور باشد.

در اینجا، ترمیستور، که در نمودار R1 نشان داده شده است، به عنوان یک سنسور دما عمل می کند. تقسیم کننده ولتاژ شامل R1، R2، R3 و R6 است که سیگنال از آن به پایه چهارم ریز مدار تقویت کننده عملیاتی تغذیه می شود. پایه پنجم DA1 یک سیگنال از تقسیم کننده R3، R4، R7 و R8 دریافت می کند.

مقاومت مقاومت ها باید به گونه ای انتخاب شود که در کمترین دمای ممکن محیط اندازه گیری شده، زمانی که مقاومت ترمیستور حداکثر است، مقایسه کننده اشباع مثبت شود.

ولتاژ خروجی مقایسه کننده 11.5 ولت است. در این زمان ترانزیستور VT1 در موقعیت باز قرار دارد و رله K1 محرک یا مکانیزم میانی را روشن می کند که در نتیجه گرمایش شروع می شود. در نتیجه دمای محیط افزایش می یابد که مقاومت سنسور را کاهش می دهد. در ورودی 4 ریز مدار، ولتاژ شروع به افزایش می کند و در نتیجه از ولتاژ پایه 5 بیشتر می شود. در نتیجه مقایسه کننده وارد فاز اشباع منفی می شود. در دهمین خروجی ریز مدار، ولتاژ تقریباً 0.7 ولت می شود که یک صفر منطقی است. در نتیجه ترانزیستور VT1 بسته می شود و رله خاموش می شود و محرک را خاموش می کند.

در تراشه LM 311

چنین کنترل کننده دمایی که خودتان انجام دهید برای کار با عناصر گرمایشی طراحی شده است و قادر است پارامترهای دمای تنظیم شده را در 20-100 درجه حفظ کند. این مطمئن ترین و مطمئن ترین گزینه است، زیرا در عملکرد آن از جداسازی گالوانیکی سنسور دما و مدارهای کنترل استفاده می شود و این امکان برق گرفتگی را کاملاً از بین می برد.

مانند اکثر مدارهای مشابه، بر اساس یک پل DC است که در یک بازوی آن یک مقایسه کننده و در دیگری - یک سنسور دما وصل شده است. مقایسه کننده عدم تطابق مدار را کنترل می کند و زمانی که پل از نقطه تعادل عبور می کند به وضعیت پل واکنش نشان می دهد. در همان زمان، او همچنین سعی می کند پل را با کمک ترمیستور متعادل کند و دمای آن را تغییر دهد. و تثبیت حرارتی فقط در یک مقدار مشخص می تواند رخ دهد.

مقاومت R6 نقطه ای را تعیین می کند که در آن تعادل باید تشکیل شود. و بسته به دمای محیط، ترمیستور R8 می تواند وارد این تعادل شود که به شما امکان تنظیم دما را می دهد.

در این ویدیو می توانید تجزیه و تحلیل یک مدار ترموستات ساده را مشاهده کنید:

اگر دمای تنظیم شده توسط R6 کمتر از حد مورد نیاز باشد، مقاومت در R8 بسیار زیاد است که جریان مقایسه کننده را کاهش می دهد. این باعث می شود جریان جریان پیدا کند و سون استور VS1 باز شودکه المنت گرمایشی را روشن می کند. این با یک LED نشان داده خواهد شد.

با افزایش دما، مقاومت R8 کاهش می یابد. پل به نقطه تعادل متمایل خواهد شد. در مقایسه کننده، پتانسیل ورودی معکوس به آرامی کاهش می یابد و در ورودی مستقیم افزایش می یابد. در یک نقطه، شرایط تغییر می کند و روند در جهت مخالف رخ می دهد. بنابراین، کنترلر حرارتی که خودتان انجام دهید، بسته به مقاومت R8، محرک را روشن یا خاموش می کند.

اگر LM311 موجود نباشد، می توان آن را با تراشه داخلی KR554CA301 جایگزین کرد. به نظر می رسد یک ترموستات ساده با حداقل هزینه، دقت بالا و قابلیت اطمینان.

مواد و ابزار لازم

به خودی خود، مونتاژ هر مدار کنترل کننده دمای الکتریکی زمان و تلاش زیادی نمی برد. اما برای ساخت یک ترموستات به حداقل دانش در الکترونیک نیاز دارید. مجموعه ای از قطعات مطابق نمودار و یک ابزار:

1. آهن لحیم کاری پالسی. شما می توانید از معمول استفاده کنید، اما با یک نیش نازک.
2. لحیم کاری و شار.
3. تخته مدار چاپی.
4. اسید برای حکاکی آهنگ

مزایا و معایب

حتی یک ترموستات ساده که خودتان انجام دهید، دارای مزایا و جنبه های مثبت زیادی است. اصلا لازم نیست در مورد دستگاه های چند منظوره کارخانه ای صحبت کرد.

کنترل کننده های دما اجازه می دهند:

1. دمای راحت را حفظ کنید.
2. صرفه جویی در منابع انرژی
3. فردی را درگیر فرآیند نکنید.
4. روند فن آوری را دنبال کنید و کیفیت را بهبود بخشید.

از جمله کاستی ها می توان به قیمت بالای مدل های کارخانه ای اشاره کرد. البته این در مورد دستگاه های خانگی صدق نمی کند. اما موارد تولیدی که هنگام کار با محیط های مایع، گاز، قلیایی و سایر مواد مشابه مورد نیاز هستند، هزینه بالایی دارند. به خصوص اگر دستگاه باید عملکردها و قابلیت های زیادی داشته باشد.

دلیل مونتاژ این مدار خرابی ترموستات فر برقی آشپزخانه بود. با جستجو در اینترنت، گزینه های زیادی در میکروکنترلرها پیدا نکردم، البته چیزی وجود دارد، اما همه چیز عمدتا برای کار با سنسور دمای نوع DS18B20 طراحی شده است و در محدوده دمای بالا بسیار محدود است و برای فر مناسب نیست وظیفه اندازه گیری دما تا 300 درجه سانتی گراد بود، بنابراین انتخاب بر روی ترموکوپل های نوع K قرار گرفت. تجزیه و تحلیل راه حل های مدار به چند گزینه منجر شد.

مدار ترموستات - گزینه اول

ترموستات مونتاژ شده طبق این طرح دارای حد بالایی اعلام شده 999 درجه سانتیگراد است. این چیزی است که پس از مونتاژ آن اتفاق افتاد:

آزمایشات نشان داده است که خود ترموستات کاملاً قابل اعتماد کار می کند، اما من از عدم وجود حافظه انعطاف پذیر در این نسخه خوشم نمی آمد. سیستم عامل میکروکنترلر هر دو گزینه در آرشیو موجود است.

مدار ترموستات - گزینه دوم

بعد از کمی فکر به این نتیجه رسیدم که می توان همان کنترلر را در اینجا مانند ایستگاه لحیم کاری وصل کرد اما با کمی اصلاح. در حین کار ایستگاه لحیم کاری، ناراحتی های جزئی شناسایی شد: نیاز به تنظیم تایمرها روی 0، و گاهی اوقات تداخلی ایجاد می شود که ایستگاه را در حالت قرار می دهد. خواب . با توجه به اینکه زنان نیازی به حفظ الگوریتم تغییر تایمر به حالت 0 یا 1 ندارند، طرح همان ایستگاه تکرار شد، اما فقط کانال سشوار. و بهبودهای کوچک منجر به عملکرد پایدار و "بدون سر و صدا" ترموستات از نظر کنترل شد. هنگام چشمک زدن AtMega8 باید به فیوزهای جدید توجه کنید. عکس زیر یک ترموکوپل نوع K را نشان می دهد که به راحتی در فر نصب می شود.

من از کار کنترل کننده دما روی برد برد خوشم آمد - مونتاژ نهایی را روی برد مدار چاپی شروع کردم.

من مونتاژ را تمام کردم، کار نیز پایدار است، قرائت ها در مقایسه با دماسنج آزمایشگاهی حدود 1.5 درجه سانتیگراد متفاوت است، که در اصل عالی است. یک مقاومت خروجی روی برد مدار چاپی در حین راه اندازی وجود دارد، تا کنون SMD با این درجه بندی در انبار پیدا نکرده ام.

ال ای دی عناصر گرمایشی فر را شبیه سازی می کند. تنها نکته: نیاز به ایجاد یک زمینه مشترک قابل اعتماد، که به نوبه خود بر نتیجه اندازه گیری نهایی تأثیر می گذارد. این یک مقاومت تنظیم چند چرخشی است که در مدار مورد نیاز است و ثانیاً به R16 توجه کنید ، ممکن است نیاز به انتخاب داشته باشد ، در مورد من مقدار آن 18 کیلو اهم است. بنابراین، این چیزی است که ما داریم:

در روند آزمایشات با آخرین ترموستات، هنوز پیشرفت های جزئی وجود دارد که از نظر کیفی بر نتیجه نهایی تأثیر می گذارد، به عکس با کتیبه نگاه کنید. 543 - این بدان معنی است که سنسور قطع یا باز است.

و در نهایت، از آزمایشات به طراحی نهایی ترموستات می رویم. من مدار رو وارد اجاق برقی کردم و از کمیسیون معتبر دعوت کردم که کار رو قبول کنه :) تنها چیزی که همسرم رد کرد دکمه های کوچک کنترل کانوکشن، قدرت عمومی و جریان هوا بود، اما با گذشت زمان این مشکل حل میشه، اما فعلا به نظر می رسد این است

رگولاتور دمای تنظیم شده را با دقت 2 درجه حفظ می کند. این در لحظه گرم شدن اتفاق می افتد، به دلیل بی اثر بودن کل ساختار (عناصر گرمایشی خنک می شوند، قاب داخلی دما را یکسان می کند)، به طور کلی، من واقعاً این طرح را در کار خود دوست داشتم و بنابراین برای خودسازی توصیه می شود. تکرار نویسنده - فرماندار.

در مورد مقاله طرح ترموستات بحث کنید

در این مقاله، دستگاه‌هایی را در نظر خواهیم گرفت که از یک رژیم حرارتی خاص پشتیبانی می‌کنند یا نشان دهنده دستیابی به یک مقدار خاص هستند. برای شما دستورالعمل هایی در مورد نحوه ساخت ترموستات با دستان خود ارائه کرده ایم.

کمی تئوری

ساده‌ترین حسگرهای اندازه‌گیری، از جمله آن‌هایی که به دما پاسخ می‌دهند، شامل یک نیم بازوی اندازه‌گیری از دو مقاومت، یک مرجع و یک عنصر است که بسته به دمای اعمال شده روی آن، مقاومت خود را تغییر می‌دهد. این به وضوح در تصویر زیر نشان داده شده است.

همانطور که از نمودار مشخص است، R1 و R2 عنصر اندازه گیری یک ترموستات خود ساخته و R3 و R4 بازوی مرجع دستگاه هستند.

عنصری از ترموستات که به تغییر حالت بازوی اندازه گیری واکنش نشان می دهد، یک تقویت کننده یکپارچه در حالت مقایسه است. این حالت خروجی ریز مدار را از حالت خاموش به حالت کار می پرد. بار این ریز مدار، فن PC است. هنگامی که دما به مقدار معینی در شانه R1 و R2 می رسد، یک تغییر ولتاژ رخ می دهد، ورودی ریز مدار مقدار پایه 2 و 3 را مقایسه می کند و مقایسه کننده سوئیچ می شود. بنابراین، دما در یک سطح معین حفظ می شود و عملکرد فن کنترل می شود.

نمای کلی مدار

تفاوت ولتاژ از بازوی اندازه گیری به یک ترانزیستور جفتی با بهره بالا تغذیه می شود، یک رله الکترومغناطیسی به عنوان یک مقایسه عمل می کند. هنگامی که ولتاژ روی سیم پیچ برای جمع کردن هسته کافی باشد، آن را تحریک کرده و از طریق کنتاکت های آن به محرک ها متصل می شود. هنگامی که دمای تنظیم شده به دست می آید، سیگنال روی ترانزیستورها کاهش می یابد، ولتاژ روی سیم پیچ رله به طور همزمان کاهش می یابد و در برخی از نقاط تماس ها قطع می شوند.

یکی از ویژگی های این نوع رله وجود هیسترزیس است - این تفاوت چند درجه ای بین روشن و خاموش کردن ترموستات خانگی است که به دلیل وجود رله الکترومکانیکی در مدار است. گزینه مونتاژ ارائه شده در زیر عملاً فاقد هیسترزیس است.

نمودار شماتیک ترموستات آنالوگ برای انکوباتور:

این طرح در دهه 2000 برای تکرار بسیار محبوب بود، اما حتی اکنون نیز ارتباط خود را از دست نداده است و با عملکرد اختصاص داده شده به آن مقابله می کند. اگر به قطعات قدیمی دسترسی دارید، تقریباً می توانید یک ترموستات را با دستان خود جمع کنید.

قلب این محصول خانگی تقویت کننده یکپارچه K140UD7 یا K140UD8 است. در این مورد، با بازخورد مثبت مرتبط است و مقایسه کننده است. عنصر حساس به دما R5 یک مقاومت از نوع MMT-4 با TKE منفی است، این زمانی است که مقاومت آن هنگام گرم شدن کاهش می یابد.

سنسور از راه دور از طریق یک سیم محافظ متصل می شود. برای کاهش تداخل و عملکرد کاذب دستگاه، طول سیم نباید از 1 متر بیشتر شود. بار از طریق تریستور VS1 کنترل می شود و قدرت بخاری کاملاً به درجه بندی آن بستگی دارد. در این مورد، 150 وات، یک کلید الکترونیکی - یک تریستور باید روی یک رادیاتور کوچک نصب شود تا گرما حذف شود. جدول زیر رتبه بندی عناصر رادیویی را برای مونتاژ یک ترموستات در خانه نشان می دهد.

دستگاه عایق گالوانیکی از شبکه 220 ولتی ندارد، در هنگام راه اندازی مراقب باشید، ولتاژ شبکه روی عناصر رگلاتور وجود دارد. ویدئوی زیر نحوه مونتاژ ترموستات ترانزیستوری را نشان می دهد:

ترموستات ترانزیستوری خانگی

اکنون به شما خواهیم گفت که چگونه یک کنترل کننده دما برای یک طبقه گرم بسازید. طرح کار از یک نمونه سریال کپی شده است. مفید برای کسانی که می خواهند خود را آشنا کنند و تکرار کنند یا به عنوان نمونه ای برای عیب یابی.

مرکز مدار یک تراشه تثبیت کننده است که به روشی غیر معمول متصل شده است، LM431 شروع به عبور جریان با ولتاژ بالای 2.5 ولت می کند. این مقدار است که این میکرو مدار منبع داخلی ولتاژ مرجع دارد. در یک مقدار کمتر، چیزی را از دست نمی دهد. این ویژگی آن در طرح های مختلف کنترل کننده های دما مورد استفاده قرار گرفت.

همانطور که می بینید، مدار کلاسیک با بازوی اندازه گیری ترمیستور R5، R4 و R9 باقی می ماند. هنگامی که دما تغییر می کند، ولتاژ در ورودی 1 میکرو مدار جابجا می شود و اگر به آستانه رسیده باشد، روشن می شود و ولتاژ بیشتر اعمال می شود. در این طرح، بار TL431 LED نشانگر عملکرد HL2 و اپتوکوپلر U1، جداسازی نوری مدار قدرت از مدارهای کنترل است.

مانند نسخه قبلی، دستگاه فاقد ترانسفورماتور است، اما از مدار خازن خاموش کننده C1R1 و R2 تغذیه می شود. برای تثبیت ولتاژ و صاف کردن امواج ناشی از ترکیدن شبکه، یک دیود زنر VD2 و یک خازن C3 در مدار نصب شده است. برای نشان دادن بصری وجود ولتاژ بر روی دستگاه، LED HL1 نصب شده است. عنصر کنترل قدرت یک تریاک VT136 با یک تسمه کوچک برای کنترل از طریق اپتوکوپلر U1 است.

با این درجه بندی ها، محدوده کنترل بین 30-50 درجه سانتیگراد است. با پیچیدگی ظاهری، تنظیم طرح آسان و تکرار آسان است. نمودار بصری یک ترموستات روی یک تراشه TL431، با منبع تغذیه 12 ولت خارجی برای استفاده در سیستم‌های اتوماسیون خانگی:

این ترموستات قادر است فن کامپیوتر، رله برق، نشانگرهای نور، آلارم های صوتی را کنترل کند. برای کنترل دمای هویه، مدار جالبی با استفاده از همان مدار مجتمع TL431 وجود دارد.

برای اندازه گیری دمای المنت حرارتی از ترموکوپل دو فلزی استفاده می شود که می توان آن را از یک متر خارجی در مولتی متر قرض گرفت. برای افزایش ولتاژ از ترموکوپل به سطح ماشه TL431، یک تقویت کننده اضافی LM351 نصب شده است. کنترل از طریق اپتوکوپلر MOC3021 و triac T1 انجام می شود.

هنگامی که ترموستات به شبکه وصل می شود، قطبیت باید رعایت شود، منهای رگولاتور باید روی سیم خنثی باشد، در غیر این صورت ولتاژ فاز از طریق سیم های ترموکوپل روی بدنه هویه لحیم کاری ظاهر می شود. تنظیم برد توسط مقاومت R3 انجام می شود. این طرح عملکرد طولانی آهن لحیم کاری را تضمین می کند، گرمای بیش از حد آن را از بین می برد و کیفیت لحیم کاری را افزایش می دهد.

ایده دیگری برای مونتاژ یک ترموستات ساده در ویدیو مورد بحث قرار گرفته است.

در بسیاری از فرآیندهای تکنولوژیکی از جمله سیستم های گرمایش خانگی استفاده می شود. عامل تعیین کننده عملکرد ترموستات دمای بیرون است که مقدار آن تحلیل می شود و با رسیدن به حد تعیین شده، دبی کاهش یا افزایش می یابد.

ترمورگولاتورها در طرح‌های مختلفی تولید می‌شوند و امروزه نسخه‌های صنعتی زیادی به فروش می‌رسد که بر اساس اصول مختلفی کار می‌کنند و برای استفاده در مناطق مختلف طراحی شده‌اند. همچنین ساده ترین مدارهای الکترونیکی موجود است که هرکسی می تواند با دانش مناسب الکترونیک آنها را مونتاژ کند.

شرح

ترموستات دستگاهی است که در سیستم های منبع تغذیه نصب می شود و به شما امکان می دهد مصرف انرژی را برای گرمایش بهینه کنید. عناصر اصلی ترموستات:

1. سنسورهای دما- سطح دما را با تولید تکانه های الکتریکی با اندازه مناسب کنترل کنید.
2. بلوک تحلیلی- سیگنال های الکتریکی دریافتی از سنسورها را پردازش می کند و مقدار دما را به مقداری تبدیل می کند که موقعیت دستگاه اجرایی را مشخص می کند.
3. آژانس اجرایی- خوراک را با مقدار مشخص شده توسط واحد تحلیلی تنظیم می کند.

ترموستات مدرن یک ریزمدار مبتنی بر دیودها، تریودها یا دیود زنر است که می تواند انرژی گرمایی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند. در هر دو نسخه صنعتی و خانگی، این یک واحد واحد است که یک ترموکوپل به آن متصل است، از راه دور یا در اینجا قرار دارد. ترموستات به صورت سری به مدار منبع تغذیه بدنه اجرا کننده متصل می شود و در نتیجه مقدار ولتاژ تغذیه کاهش یا افزایش می یابد.

اصل عملیات

سنسور دما تکانه های الکتریکی را ارسال می کند که مقدار جریان آن به سطح دما بستگی دارد. نسبت ذاتی این مقادیر به دستگاه این امکان را می دهد که آستانه دما را با دقت تعیین کند و تصمیم بگیرد، به عنوان مثال، دمپر هوادهی به دیگ سوخت جامد چند درجه باید باز شود یا دمپر آب گرم باید باز شود. باز کن. ماهیت عملکرد ترموستات تبدیل یک مقدار به مقدار دیگر و ارتباط نتیجه با سطح فعلی است.

رگولاتورهای ساده خانگی، به عنوان یک قاعده، دارای یک کنترل مکانیکی به شکل یک مقاومت هستند، که با حرکت دادن آن، کاربر آستانه دمای مورد نیاز را تعیین می کند، یعنی نشان می دهد که در چه دمای بیرونی لازم است منبع افزایش یابد. با عملکرد پیشرفته تر، دستگاه های صنعتی را می توان با استفاده از یک کنترلر، بسته به محدوده های مختلف دمایی، تا محدودیت های وسیع تری برنامه ریزی کرد. آنها کنترل های مکانیکی ندارند، که به کار طولانی کمک می کند.

چگونه DIY انجام دهیم

رگولاتورهای خود ساخته به طور گسترده در شرایط خانگی مورد استفاده قرار می گیرند، به خصوص که قطعات و مدارهای الکترونیکی لازم را همیشه می توان یافت. گرم کردن آب در آکواریوم، روشن کردن تهویه اتاق در هنگام افزایش دما و بسیاری از عملیات ساده تکنولوژیکی دیگر را می توان به طور کامل به چنین اتوماسیونی تغییر داد.

طرح های تنظیم کننده های خودکار

در حال حاضر، در میان طرفداران لوازم الکترونیکی خانگی، دو طرح کنترل خودکار محبوب هستند:

1. بر اساس دیود زنر قابل تنظیم نوع TL431 - اصل کار این است که آستانه ولتاژ اضافی 2.5 ولت را ثابت کنید. هنگامی که روی الکترود کنترل شکسته می شود، دیود زنر به حالت باز می آید و جریان بار از آن عبور می کند. در صورتی که ولتاژ از آستانه 2.5 ولت عبور نکند، مدار به حالت بسته می آید و بار را قطع می کند. مزیت مدار سادگی و قابلیت اطمینان بالای آن است، زیرا دیود زنر تنها به یک ورودی برای تامین ولتاژ قابل تنظیم مجهز است.
2. یک ریزمدار تریستور از نوع K561LA7 یا همتای خارجی مدرن آن CD4011B - عنصر اصلی تریستور T122 یا KU202 است که به عنوان یک لینک سوئیچینگ قدرتمند عمل می کند. جریان مصرف شده توسط مدار در حالت عادی از 5 میلی آمپر تجاوز نمی کند، در دمای مقاومت 60 تا 70 درجه. ترانزیستور با دریافت پالس ها در موقعیت باز قرار می گیرد که به نوبه خود سیگنالی برای باز کردن تریستور است. در صورت عدم وجود رادیاتور، دومی پهنای باندی تا 200 وات به دست می آورد. برای افزایش این آستانه، باید تریستور قوی تری نصب کنید، یا یک رادیاتور موجود را تجهیز کنید، که ظرفیت سوئیچینگ را به 1 کیلو وات افزایش می دهد.

مواد و ابزار لازم

مونتاژ آن توسط خودتان زمان زیادی نمی برد، اما قطعاً به دانشی در زمینه الکترونیک و مهندسی برق و همچنین تجربه در مورد آهن لحیم کاری نیاز خواهید داشت. برای کار به موارد زیر نیاز دارید:

• پالس آهن لحیم کاری یا معمولی با عنصر گرمایش نازک.
• تخته مدار چاپی.
• لحیم کاری و شار.
• اسید برای حکاکی آهنگ
• قطعات الکترونیکی با توجه به طرح انتخاب شده.

مدار ترموستات

قدم زدن

1. عناصر الکترونیکی باید به گونه ای روی تخته قرار گیرند که بتوان آنها را به راحتی بدون ضربه زدن به همسایگان با آهن لحیم کاری نصب کرد، در نزدیکی قطعاتی که به طور فعال گرما تولید می کنند، فاصله تا حدودی بزرگتر می شود.
2. مسیرهای بین عناصر مطابق نقاشی حک می شوند، اگر وجود نداشته باشد، ابتدا یک طرح روی کاغذ ساخته می شود.
3. بررسی عملکرد هر عنصر ضروری است و تنها پس از آن بر روی تخته قرار می گیرد و به دنبال آن به آهنگ ها لحیم می شود.
4. لازم است قطبیت دیودها، تریودها و سایر قطعات مطابق با نمودار بررسی شود.
5. استفاده از اسید برای لحیم کاری اجزای رادیویی توصیه نمی شود، زیرا می تواند مسیرهای مجاور را در نزدیکی اتصال کوتاه کند، برای عایق، کلوفون به فضای بین آنها اضافه می شود.
6. پس از مونتاژ، دستگاه با انتخاب مقاومت بهینه برای دقیق ترین آستانه برای باز و بسته شدن تریستور تنظیم می شود.

محدوده ترموستات های خانگی

در زندگی روزمره، استفاده از ترموستات اغلب در میان ساکنان تابستانی که از انکوباتورهای خانگی استفاده می کنند، یافت می شود، و همانطور که تمرین نشان می دهد، آنها کمتر از مدل های کارخانه ای موثر نیستند. در واقع چنین وسیله ای را می توان در هر جایی که نیاز باشد بسته به خوانش های دما انجام برخی اقدامات مورد استفاده قرار داد. به طور مشابه، می توان یک سیستم پاشش یا آبیاری چمن، سازه های محافظ نور را گسترش داد، یا به سادگی هشدارهای صوتی یا نوری که در مورد چیزی با اتوماسیون هشدار می دهد، تجهیز کرد.

تعمیر DIY

این دستگاه‌ها که با دست مونتاژ می‌شوند، عمر طولانی دارند، اما چندین موقعیت استاندارد وجود دارد که ممکن است نیاز به تعمیر باشد:

• خرابی مقاومت تنظیم - اغلب اتفاق می افتد، زیرا مسیرهای مسی فرسوده می شوند، در داخل عنصری که الکترود در امتداد آن می لغزد، با تعویض قطعه حل می شود.
• گرمای بیش از حد تریستور یا تریود - برق به اشتباه انتخاب شده است یا دستگاه در یک منطقه تهویه ضعیف اتاق قرار دارد. برای جلوگیری از این امر در آینده، تریستورها مجهز به رادیاتور هستند یا ترموستات باید به منطقه ای با میکروکلیمای خنثی منتقل شود، که به ویژه برای اتاق های مرطوب مهم است.
• کنترل دما نادرست - آسیب احتمالی به ترمیستور، خوردگی یا کثیفی روی الکترودهای اندازه گیری.

مزایا و معایب

بدون شک، استفاده از کنترل خودکار به خودی خود یک مزیت است، زیرا مصرف کننده انرژی چنین فرصت هایی را دریافت می کند:

• صرفه جویی در منابع انرژی.
• دمای اتاق راحت و ثابت.
• نیازی به دخالت انسانی نیست

کنترل خودکار کاربرد بسیار خوبی در سیستم های گرمایش ساختمان های آپارتمانی پیدا کرده است. دریچه های ورودی مجهز به کنترل کننده های دما به طور خودکار عرضه حامل گرما را کنترل می کنند که به لطف آن ساکنان صورتحساب های قابل توجهی کمتری دریافت می کنند.

نقطه ضعف چنین دستگاهی را می توان هزینه آن در نظر گرفت، اما در مورد آنهایی که با دست ساخته می شوند صدق نمی کند. فقط دستگاه‌های صنعتی که برای کنترل عرضه رسانه‌های مایع و گاز طراحی شده‌اند گران هستند، زیرا محرک شامل یک موتور خاص و سایر شیرها است.

اگرچه خود دستگاه نسبت به شرایط عملیاتی کاملاً بی نیاز است، اما دقت پاسخ به کیفیت سیگنال اولیه بستگی دارد و این به ویژه در مورد اتوماسیونی که در شرایط رطوبت بالا یا در تماس با رسانه های تهاجمی عمل می کند، صدق می کند. سنسورهای حرارتی در چنین مواردی نباید مستقیماً با مایع خنک کننده تماس داشته باشند.

سرنخ ها در یک آستین برنجی قرار می گیرند و با چسب اپوکسی به طور هرمتیک مهر و موم می شوند. می توانید انتهای ترمیستور را روی سطح بگذارید که به حساسیت بیشتر کمک می کند.

در زندگی روزمره و کشاورزی فرعی، اغلب حفظ رژیم دمایی یک اتاق ضروری است. پیش از این، این نیاز به یک مدار نسبتاً بزرگ ساخته شده بر روی عناصر آنالوگ داشت، ما یکی از این مدارها را برای توسعه کلی در نظر خواهیم گرفت. امروزه همه چیز بسیار ساده تر است، اگر حفظ دما در محدوده -55 تا +125 درجه سانتیگراد ضروری باشد، دماسنج قابل برنامه ریزی و ترموستات DS1821 می تواند کاملاً با هدف مقابله کند.

طرح ترموستات روی سنسور دمای تخصصی. این سنسور دمای DS1821 را می توانید با قیمت ارزان از ALI Express خریداری کنید (برای سفارش روی عکس بالا کلیک کنید)

آستانه دما برای روشن و خاموش کردن ترموستات با مقادیر TH و TL در حافظه سنسور تنظیم می شود که باید در DS1821 برنامه ریزی شود. اگر دما از مقدار ثبت شده در سلول TH بیشتر شود، سطح یک واحد منطقی در خروجی سنسور ظاهر می شود. برای محافظت در برابر تداخل احتمالی، مدار کنترل بار به گونه‌ای اجرا می‌شود که ترانزیستور اول در آن نیمه موج ولتاژ شبکه در زمانی که صفر است قفل می‌شود و در نتیجه یک ولتاژ بایاس به گیت اثر میدان دوم اعمال می‌شود. ترانزیستور، که اپتوتریاک را روشن می کند، و از قبل smystor VS1 را باز می کند که بار را کنترل می کند. بار می تواند هر وسیله ای باشد، مانند موتور الکتریکی یا بخاری. قابلیت اطمینان قفل کردن اولین ترانزیستور باید با انتخاب مقدار مورد نظر مقاومت R5 تنظیم شود.

سنسور دما DS1820 توانایی تشخیص دما از -55 تا 125 درجه را دارد و در حالت ترموستات کار می کند.

طرح ترموستات روی سنسور DS1820

اگر دما از آستانه بالای TH فراتر رود، خروجی DS1820 یک واحد منطقی خواهد بود، بار شبکه را خاموش می کند. اگر دما به زیر سطح برنامه ریزی شده پایین تر TL کاهش یابد، یک صفر منطقی در خروجی سنسور دما ظاهر می شود و بار روشن می شود. اگر لحظات نامشخصی وجود داشت، طراحی خانگی از شماره 2 برای سال 2006 به عاریت گرفته شد.

سیگنال از سنسور به خروجی مستقیم مقایسه کننده در تقویت کننده عملیاتی CA3130 می رود. ورودی معکوس کننده همان op-amp یک ولتاژ مرجع از تقسیم کننده دریافت می کند. مقاومت متغیر R4 دمای مورد نیاز را تنظیم می کند.

مدار ترموستات روی سنسور LM35

اگر پتانسیل در ورودی مستقیم کمتر از مقدار تنظیم شده در پایه 2 باشد، در خروجی مقایسه کننده، سطحی در حدود 0.65 ولت خواهیم داشت و اگر برعکس، در خروجی مقایسه کننده یک مقدار بالا خواهیم داشت. سطح حدود 2.2 ولت سیگنال خروجی op-amp از طریق ترانزیستورها، عملکرد رله الکترومغناطیسی را کنترل می کند. در سطح بالا روشن می شود و در سطح پایین خاموش می شود و بار را با مخاطبین خود تغییر می دهد.

TL431 یک دیود زنر قابل برنامه ریزی است. به عنوان مرجع ولتاژ و منبع تغذیه مدارهای کم توان استفاده می شود. سطح ولتاژ مورد نیاز، در خروجی کنترل ریز مونتاژ TL431، با استفاده از یک تقسیم کننده روی مقاومت های Rl، R2 و یک ترمیستور TCR منفی R3 تنظیم می شود.

اگر ولتاژ پایه کنترل TL431 از 2.5 ولت بیشتر باشد، ریز مدار جریان را عبور داده و رله الکترومغناطیسی را روشن می کند. رله خروجی کنترل تریاک را سوئیچ می کند و بار را وصل می کند. با افزایش دما، مقاومت ترمیستور و پتانسیل در کنتاکت کنترلی TL431 به زیر 2.5 ولت می رسد، رله کنتاکت های جلویی خود را آزاد می کند و بخاری را خاموش می کند.

با استفاده از مقاومت R1، سطح دمای مورد نظر را تنظیم می کنیم تا بخاری روشن شود. این مدار قادر است المنت گرمایشی را تا 1500 وات هدایت کند. رله برای RES55A با ولتاژ کاری 10 ... 12 ولت یا معادل آن مناسب است.

طراحی ترموستات آنالوگ برای حفظ دمای تنظیم شده در داخل انکوباتور یا در جعبه ای در بالکن برای نگهداری سبزیجات در زمستان استفاده می شود. برق توسط یک باتری 12 ولتی ماشین تامین می شود.

این طرح از یک رله در صورت افت دما تشکیل شده و با بالا رفتن آستانه تنظیم شده خاموش می شود.

دمای عملکرد رله ترموستات توسط سطح ولتاژ روی پایه های 5 و 6 میکرو مدار K561LE5 تنظیم می شود و دمای رله خاموش با پتانسیل در پایه های 1 و 21 تنظیم می شود. R3. در نقش سنسور دما R4، یک ترمیستور با TCR منفی استفاده می شود، یعنی.

طراحی کوچک است و فقط از دو بلوک تشکیل شده است - یک واحد اندازه گیری مبتنی بر مقایسه کننده مبتنی بر op-amp 554CA3 و یک سوئیچ بار تا 1000 وات ساخته شده بر روی یک تنظیم کننده قدرت KR1182PM1.

سومین ورودی مستقیم op-amp یک ولتاژ ثابت از یک تقسیم کننده ولتاژ متشکل از مقاومت های R3 و R4 دریافت می کند. چهارمین ورودی معکوس با ولتاژ از تقسیم کننده دیگری در مقاومت R1 و ترمیستور MMT-4 R2 تامین می شود.

سنسور دما یک ترمیستور است که در یک فلاسک شیشه ای با ماسه قرار دارد که در آکواریوم قرار می گیرد. گره اصلی طراحی m / s K554SAZ - مقایسه کننده ولتاژ است.

از تقسیم کننده ولتاژ که شامل یک ترمیستور نیز می شود، ولتاژ کنترل به ورودی مستقیم مقایسه کننده می رود. ورودی مقایسه کننده دیگر برای تنظیم دمای مورد نظر استفاده می شود. یک تقسیم کننده ولتاژ از مقاومت های R3، R4، R5 ساخته شده است که یک پل حساس به تغییرات دما را تشکیل می دهند. هنگامی که دمای آب در آکواریوم تغییر می کند، مقاومت ترمیستور نیز تغییر می کند. این باعث ایجاد عدم تعادل ولتاژ در ورودی های مقایسه کننده می شود.

بسته به اختلاف ولتاژ در ورودی ها، وضعیت خروجی مقایسه کننده تغییر می کند. بخاری به گونه ای ساخته شده است که با کاهش دمای آب، ترموستات آکواریوم به طور خودکار روشن می شود و با بالا آمدن برعکس خاموش می شود. مقایسه کننده دو خروجی کلکتور و امیتر دارد. برای کنترل ترانزیستور اثر میدان، یک ولتاژ مثبت مورد نیاز است، بنابراین، این خروجی کلکتور مقایسه کننده است که به خط مثبت مدار متصل می شود. سیگنال کنترل از ترمینال امیتر به دست می آید. مقاومت های R6 و R7 خروجی بار مقایسه کننده هستند.

ترانزیستور اثر میدان IRF840 برای روشن و خاموش کردن المنت گرمایش در ترموستات استفاده می شود. برای تخلیه دروازه ترانزیستور، یک دیود VD1 وجود دارد.

مدار ترموستات از منبع تغذیه بدون ترانسفورماتور استفاده می کند. ولتاژ متناوب اضافی به دلیل راکتانس ظرفیت C4 کاهش می یابد.

اساس اولین طراحی ترموستات، میکروکنترلر PIC16F84A با سنسور دما DS1621 با رابط l2C است. در زمان روشن شدن، میکروکنترلر ابتدا رجیسترهای داخلی سنسور دما را مقداردهی اولیه می کند و سپس آن را پیکربندی می کند. ترموستات روی میکروکنترلر در مورد دوم قبلاً روی PIC16F628 با سنسور DS1820 ساخته شده است و بار متصل را با استفاده از کنتاکت های رله کنترل می کند.

سنسور دمای DIY

وابستگی افت ولتاژ به اتصال p-n نیمه هادی ها به دما بهترین گزینه برای ایجاد حسگر خانگی ما است.