kategorier: Praktisk elektronikk, Hjemmeautomatisering
Antall visninger: 104853
Kommentarer til artikkelen: 13
Gjør-det-selv-termostat for en kjeller
Sensorvalg for termostat
Temperaturregulatoren i hverdagen brukes i en rekke enheter, fra kjøleskap til strykejern og loddejern. Sannsynligvis er det ingen radioamatør som vil omgå en slik ordning. Oftest brukt som temperatursensor eller sensor i forskjellige amatørdesign termistorer, transistorer eller dioder. Driften av slike temperaturregulatorer er ganske enkel, driftsalgoritmen er primitiv, og som et resultat en enkel elektrisk krets.
Opprettholdelse av innstilt temperatur utføres ved å slå på / av varmeelement (TEN): så snart temperaturen når den innstilte verdien, fungerer den sammenligne enhet (komparator) og varmeren er slått av. Dette reguleringsprinsippet implementeres i alle enkle regulatorer. Det ser ut til at alt er enkelt og oversiktlig, men dette er bare til det kommer til praktiske eksperimenter.
Den vanskeligste og tidkrevende prosessen ved fremstilling av "enkle" termostater er å justere til ønsket temperatur. For å bestemme de karakteristiske punktene for temperaturskalaen, foreslås det først å senke sensoren i et kar med smeltende is (dette er null grader Celsius), og deretter i kokende vann (100 grader).
Etter denne "kalibreringen" ved prøving og feiling ved bruk av et termometer og et voltmeter, settes nødvendig temperatur. Etter slike eksperimenter er ikke resultatet det beste.
Nå produserer forskjellige firmaer mange temperatursensorer som allerede er kalibrert under produksjonsprosessen. Dette er hovedsakelig sensorer designet for å jobbe med mikrokontrollere. Informasjonen ved utgangen til disse sensorene er digital; den overføres via et 1-leder 1-leder toveis grensesnitt, som lar deg lage hele nettverk basert på lignende enheter. Det er med andre ord veldig enkelt å lage et flerpunktstermometer, for å kontrollere temperaturen, for eksempel innendørs og ute, og ikke en gang i ett rom.
Midt i en slik overflod av smarte digitale sensorer ser en beskjeden enhet bra ut LM335 og dens varianter 235, 135. Det første sifferet i markeringen indikerer formålet med enheten: 1 tilsvarer militær aksept, 2 industriell bruk, og de tre indikerer bruken av komponenten i husholdningsapparater.
For øvrig er det samme slanke notasjonssystemet karakteristisk for mange importerte deler, for eksempel driftsforsterkere, komparatorer og mange andre. Den innenlandske analogen til slike betegnelser var markering av transistorer, for eksempel 2T og CT. De førstnevnte var ment for militæret, og sistnevnte til utbredt bruk. Men det er på tide å gå tilbake til den allerede kjente LM335.
Eksternt ser denne sensoren ut som en laveffekttransistor i et plastikkhus TO - 92, men inni den er det 16 transistorer. Denne sensoren kan også være i SO - 8 tilfelle, men det er ingen forskjeller mellom dem. Utseendet til sensoren er vist på figur 1.
Figur 1. Utseende av LM335-sensoren
I henhold til driftsprinsippet er LM335-sensoren en zenerdiode, der stabiliseringsspenningen er avhengig av temperaturen. Med en temperaturøkning på en grad Kelvin øker stabiliseringsspenningen med 10 millivolt. Et typisk koblingsskjema er vist i figur 2.
Figur 2. Typisk sensoraktiveringskretsLM335
Når du ser på dette tallet, kan du øyeblikkelig spørre hva som er motstanden til motstanden R1 og hva er forsyningsspenningen med en slik byttekrets. Svaret er inneholdt i den tekniske dokumentasjonen, som sier at normal drift av produktet er garantert i det nåværende området 0,45 ... 5,00 milliampere. Det skal bemerkes at grensen på 5 mA ikke bør overskrides, siden sensoren vil overopphetes og måle sin egen temperatur.
Hva LM335-sensoren vil vise
I følge dokumentasjonen (datablad) er sensoren kalibrert iht absolutt Kelvin-skala. Hvis vi antar at innetemperaturen er -273,15 ° C, og dette er en absolutt null i følge Kelvin, bør den aktuelle sensoren vise nullspenning. Med økende temperatur for hver grad, vil utgangsspenningen til zenerdioden øke med så mye som 10 mV eller med 0,010 V.
For å overføre temperaturen fra den vanlige Celsius-skalaen til Kelvin-skalaen, bare legg til 273,15. Omtrent 0,15 glemmer de alltid alt, så det er bare 273, og det viser seg at 0 ° C er 0 + 273 = 273 ° K.
I fysikk lærebøker regnes 25 ° C som normal temperatur, og ifølge Kelvin viser det seg at 25 + 273 = 298, eller rettere sagt 298.15. Dette punktet er nevnt i databladet som det eneste sensorkalibreringspunktet. Således, ved en temperatur på 25 ° C, skal utgangen fra sensoren være 298,15 * 0,010 = 2,9815V.
Sensorens driftsområde ligger i området -40 ... 100 ° C, og i hele serien er sensoren karakteristisk veldig lineær, noe som gjør det enkelt å beregne sensoravlesningene ved hvilken som helst temperatur: først må du konvertere temperaturen i Celsius til grader Kelvin. Multipliser deretter den resulterende temperaturen med 0,010 V. Den siste nullen i dette tallet indikerer at spenningen i volt er indikert med en nøyaktighet på 1 mV.
Alle disse hensynene og beregningene bør føre til ideen om at du ved fremstilling av termostaten ikke trenger å gradere noe ved å dyppe sensoren i kokende vann og i smeltende is. Det er nok å bare beregne spenningen ved utgangen til LM335, hvoretter det bare gjenstår å stille denne spenningen som referanse ved inngangen til komparatoren (komparatoren).
En annen grunn til å bruke LM335 i designen er den lave prisen. I nettbutikken kan du kjøpe den for omtrent $ 1. Kanskje levering vil koste mer. Etter alle disse teoretiske betraktningene, kan vi gå videre til utviklingen av den elektriske kretsen til termostaten. I dette tilfellet for kjelleren.
Skjematisk diagram over termostaten for kjelleren
For å designe en termostat for en kjeller basert på en analog LM335 temperatursensor, trenger ikke noe nytt å oppfinne. Det er nok å henvise til teknisk dokumentasjon (datablad) for denne komponenten. Databladet inneholder alle måtene sensoren kan brukes, inkludert temperaturkontrolleren selv.
Men denne ordningen kan betraktes som funksjonell, hvor det er mulig å studere prinsippet om arbeid. I praksis må du supplere den med en utgangsenhet som lar deg skru på en varmeovn med en gitt strøm, og selvfølgelig en strømforsyning og eventuelt driftsindikatorer. Disse nodene vil bli diskutert litt senere, men for nå skal vi se hva den proprietære dokumentasjonen tilbyr, det inneholder også datablad. Kretsen, som den er, er vist i figur 3.
Figur 3. Tilkoblingsskjema sensorLM335
Hvordan komparatoren fungerer
Grunnlaget for den foreslåtte ordningen er komparatoren LM311, alias 211 eller 111. Som alle komparatorerDen 311. har to innganger og en utgang. En av inngangene (2) er direkte og er indikert med + -tegnet. En annen inngang er invers (3) er indikert med et minustegn. Kompensatorens utgang er pinne 7.
Komparatorens logikk er ganske enkel. Når spenningen ved direkte inngang (2) er større enn ved inverse (3), settes et høyt nivå ved komparatorens utgang. Transistoren åpnes og kobler belastningen. I figur 1 er dette umiddelbart en varmeovn, men dette er et funksjonelt diagram. Et potensiometer er koblet til den direkte inngangen, som setter terskelen for komparatoren, dvs. temperaturinnstilling.
Når spenningen ved den inverse inngangen er større enn den direkte, vil komparatorens utgang settes til et lavt nivå. Temperatursensoren LM335 er koblet til den inverse inngangen, så når temperaturen stiger (varmeren er allerede på), vil spenningen ved den inverse inngangen øke.
Når sensorspenningen når terskelen som er angitt av potensiometeret, vil komparatoren bytte til et lavt nivå, transistoren lukker og slår av varmeren. Da vil hele syklusen gjentas.
Det er absolutt ingenting igjen - på bakgrunn av det ansett funksjonelle opplegget for å utvikle et praktisk opplegg, så enkelt og rimelig som mulig for nybegynnere amatørradioentusiaster. Et mulig praktisk opplegg er vist i figur 4.
Figur 4
Noen få forklaringer på konseptet
Det er lett å se at den grunnleggende utformingen har endret seg litt. Først av alt, i stedet for en varmeovn, vil transistoren slå på reléet, og hva som vil slå på reléet om dette litt senere. En elektrolytisk kondensator C1 dukket også opp, hvis formål er å jevne spenningsryppene ved zenerdioden 4568. Men la oss snakke om formålet med detaljene mer detaljert.
Kraften til temperatursensoren og spenningsdeleren til temperaturinnstillingen R2, R3, R4 er stabilisert parametrisk stabilisator R1, 1N4568, C1 med en stabiliseringsspenning på 6,4V. Selv om hele enheten drives fra en stabilisert kilde, vil en ekstra stabilisator ikke skade.
Denne løsningen lar deg drive hele enheten fra en kilde hvis spenning kan velges avhengig av spenningen til tilgjengelig reléspole. Mest sannsynlig vil det være 12 eller 24V. Strømkilde kanskje til og med ustabilisert, bare diodebrygge med kondensator. Men det er bedre å ikke stinte og sette den integrerte stabilisatoren 7812 i strømforsyningen, som også vil gi beskyttelse mot kortslutning.
Hvis vi snakker om stafetten, hva kan da brukes i dette tilfellet? For det første er dette moderne reléer i liten størrelse, som de som brukes i vaskemaskiner. Utseendet til stafetten er vist på figur 5.
Figur 5. Relé i liten størrelse
For alle deres miniatyrstørrelser kan slike reléer bytte strøm opp til 10A, noe som gjør det mulig å skifte belastningen opp til 2KW. Dette er hvis for alle 10A, men du trenger ikke gjøre det. Det mest du kan slå på et slikt stafett er en varmeovn med en kapasitet på ikke mer enn 1 kW, fordi det må være minst en slags "sikkerhetsmargin"!
Det er veldig bra hvis stafetten vil inkludere kontakter magnetisk starter PME-serie, enn si slå på varmeren. Dette er et av de mest pålitelige alternativene for lastbryter. Andre tilkoblingsalternativer er beskrevet i artikkelen. "Hvordan koble belastningen til kontrollenheten på mikrokretser". Men praksis viser at alternativet med magnetstarter kanskje er det enkleste og mest pålitelige. En mulig implementering av dette alternativet er vist i figur 6.
Figur 6
Termostat strømforsyning
Strømforsyningsenheten til enheten er ustabilisert, og siden temperaturregulatoren (en mikrokrets og en transistor) bruker nesten ingen strøm, er noen kinesisk-laget nettverkskort egnet som strømkilde.
Hvis du lager en strømforsyning, som vist i diagrammet, er en liten strømtransformator fra en kassettopptaker båndopptaker eller noe annet ganske passende. Hovedsaken er at spenningen på sekundærviklingen ikke skal overstige 12..14V. Med en lavere spenning vil ikke reléet fungere, og med en høyere spenning kan det ganske enkelt brenne ut.
Hvis utgangsspenningen til transformatoren er i området 17 ... 19V, kan du her ikke klare deg uten en stabilisator. Dette skal ikke være skummelt, fordi moderne integrerte stabilisatorer har bare 3 utganger, det er ikke så vanskelig å lodde dem.
Last på
Den åpne transistoren VT1 slår på reléet K1, som ved sin kontakt K1.1 slår på magnetstarteren K2. Kontaktene til magnetstarteren K2.1 og K2.2 kobler varmeren til nettverket. Det skal bemerkes at varmeren slås på umiddelbart med to kontakter. Denne løsningen sikrer at fasen ikke forblir på lasten når starteren kobles fra, med mindre alt selvsagt er i orden.
Siden kjelleren er fuktig, noen ganger veldig fuktig, med tanke på elektrisk sikkerhet er veldig farlig, er det best å koble hele enheten ved å bruke RCD i henhold til alle krav til moderne ledninger. Reglene for elektriske ledninger i kjelleren finner du i denne artikkelen.
Hva skal være ovnen
Ordninger med temperaturregulatorer for kjelleren publiserte mye.En gang ble de utgitt av bladet Modelist-Kostruktor og andre trykte publikasjoner, men nå har all denne overfloden migrert til Internett. Disse artiklene gir anbefalinger om hvordan varmeren skal være.
Noen tilbyr vanlige hundre watt glødelamper, rørformede ovner av TEN-merket, oljeradiatorer (det er mulig selv med en defekt bimetallregulator). Det foreslås også å bruke husholdningsvarmer med innebygd vifte. Hovedsaken er at det ikke er direkte tilgang til levende deler. Derfor gamle elektriske ovner med åpen spiral og hjemmelagde geitevarmere Ikke bruk i alle fall.
Sjekk installasjonen først
Hvis enheten er montert uten feil fra reparasjonsdeler, er det ikke nødvendig med spesiell justering. Men i alle fall, før den første oppstarten, er det viktig å sjekke installasjonskvaliteten: er det ingen lodding eller omvendt lukkede spor på kretskortet. Og du må ikke glemme å gjøre disse handlingene, bare ta det som regel. Dette gjelder spesielt for strukturer koblet til det elektriske nettverket.
Innstilling av termostaten
Hvis den første inkluderingen av strukturen skjedde uten røyk og eksplosjoner, er det eneste du må gjøre å sette referansespenningen på direkte inngang til komparatoren (pinne 2), i henhold til ønsket temperatur. For å gjøre dette, må du gjøre flere beregninger.
Anta at temperaturen i kjelleren skal holdes på +2 grader celsius. Så først oversetter vi det til Kelvin-grader, deretter multipliserer vi resultatet med 0,010 V, resultatet er en referansespenning, det er også temperaturinnstillingen.
(273,15 + 2) * 0,010 = 2,7515 (V)
Hvis det antas at termostaten må opprettholde en temperatur på for eksempel +4 grader, oppnås følgende resultat: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,7715 (V)
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: