Як зібрати терморегулятор у домашніх умовах?

У цій статті будемо розглядати пристрої, що підтримують певний тепловий режим, або сигналізують про досягнення якогось значення. Вам надали інструкцію про те, як зробити терморегулятор своїми руками.

Трохи теорії

Найпростіші вимірювальні датчики, у тому числі і реагують на температуру, складаються з вимірювального напівплеча з двох опорів, опорного та елемента, що змінює свій опір залежно від температури, що до нього прилаштовується. Наочно це представлено на малюнку нижче.

Як видно зі схеми, R1 та R2 є вимірювальним елементом саморобного терморегулятора, а R3 та R4 опорним плечем пристрою.

Елементом терморегулятора, що реагує зміну стану вимірювального плеча, є інтегральний підсилювач як компаратора. Цей режим перемикає стрибком вихід мікросхеми зі стану вимкнено в робоче положення. Навантаженням цієї мікросхеми є вентилятор ПК. При досягненні температури певного значення плечі R1 і R2 відбувається зміщення напруги, вхід мікросхеми порівнює значення на контакті 2 і 3 і відбувається перемикання компаратора. Таким чином підтримується температура на заданому рівні та здійснюється управління роботою вентилятора.

Огляд схем

Напруга різниці з вимірювального плеча надходить на спарений транзистор з великим коефіцієнтом посилення, як компаратор виступає електромагнітне реле. При досягненні на котушці напруги, достатньої для втягування сердечника, відбувається її спрацьовування та підключення через контакти виконавчих пристроїв. При досягненні заданої температури сигнал на транзисторах зменшується, синхронно падає напруга на котушці реле, і в якийсь момент відбувається розчеплення контактів.

Особливістю такого типу реле є наявність гістерези - це різниця в кілька градусів між включенням і відключенням саморобного терморегулятора, через присутність у схемі електромеханічного реле. Варіант складання, наданий нижче, практично позбавлений гістерези.

Принципова електронна схема аналогового терморегулятора для інкубатора:

Ця схема була дуже популярна для повторення у 2000 роках, але й зараз вона не втратила актуальності і з покладеною на неї функцією справляється. За наявності доступу до старих деталей можна зібрати терморегулятор своїми руками практично задарма.

Серцем саморобки є інтегральний підсилювач К140УД7 або К140УД8. У цьому випадку він підключений з позитивним зворотним зв'язком і є компаратором. Термочутливим елементом R5 служить резистор типу ММТ-4 з негативним ТКЕ, коли при нагріванні його опір зменшується.

Виносний датчик підключається через екранований провід. Для зменшення наведень та помилкового спрацьовування пристрою довжина дроту не повинна перевищувати 1 метр. Навантаження керується через тиристор VS1 і потужність нагрівача повністю залежить від його номіналу. В даному випадку 150 Вт, електронний ключ – тиристор необхідно встановити на невеликий радіатор, для відведення тепла. У таблиці нижче представлені номінали радіоелементів для складання терморегулятора в домашніх умовах.

Пристрій не має гальванічної розв'язки від мережі 220 вольт, при налаштуванні будьте уважні, на елементах регулятора є мережна напруга. На відео нижче розглядається, як зібрати терморегулятор на транзисторах:

Саморобний термостат на транзисторах

Тепер розповімо, як зробити регулятор температури для теплої підлоги. Робоча схема змальована із серійного зразка. Стане в нагоді тим, хто хоче ознайомитися і повторити, або як зразок для пошуку несправності.

Центром схеми є мікросхема стабілізатора, що підключена незвичайним способом, LM431 починає пропускати струм при напрузі вище 2.5 вольт. Саме такої величини у цієї мікросхеми внутрішній джерело опорної напруги. За меншого значення вона ні чого не пропускає. Цю її особливість стали використовувати у всіляких схемах терморегуляторів.

Як бачимо, класична схема з вимірювальним плечем залишилася R5, R4 та R9 терморезистор. При зміні температури відбувається зсув напруги на вході 1 мікросхеми, і якщо воно досягло порога спрацьовування відбувається включення і подається напруга далі. У даній конструкції навантаженням TL431 є світлодіод індикації роботи HL2 та оптрон U1, оптична розв'язка силової схеми від керуючих ланцюгів.

Як і в попередньому варіанті, пристрій не має трансформатора, а отримує живлення на конденсаторній схемі, що гасить C1R1 і R2. Для стабілізації напруги та згладжування пульсацій мережевих сплесків, у схему встановлений стабілітрон VD2 та конденсатор C3. Для візуальної індикації напруги на пристрої встановлено світлодіод HL1. Силовим керуючим елементом встановлений симістор ВТ136 з невеликою обв'язкою для керування через оптрон U1.

За даних номіналів діапазон регулювання знаходиться в межах 30-50°С. При складності конструкція проста в налаштуванні і легка в повторенні. Наочна схема терморегулятора на мікросхемі TL431 із зовнішнім живленням 12 вольт для використання в системах домашньої автоматики:

Цей терморегулятор здатний керувати комп'ютерним вентилятором, силовим реле, світловими індикаторами, звуковими сигналізаторами. Для управління температурою паяльника є цікава схема з використанням тієї ж інтегральної мікросхеми TL431.

Для вимірювання температури нагрівального елемента використовують біметалеву термопару, яку можна запозичити з виносного вимірювача в мультиметрі. Для збільшення напруги з термопари до рівня спрацьовування TL431 встановлено додатковий підсилювач LM351. Управління здійснюється через оптрон MOC3021 та симистор T1.

При включенні терморегулятора в мережу необхідно дотримуватися полярності, мінус регулятора повинен бути на нульовому дроті, інакше фазна напруга з'явиться на корпусі паяльника через проводи термопари. Регулювання діапазону здійснюється резистором R3. Дана схема забезпечить довгу роботу паяльника, виключить його перегрів та збільшить якість паяння.

Ще одна ідея збирання простого терморегулятора розглянута на відео.