Прості схеми електронних терморегуляторів своїми руками

Дотримання температурного режиму є дуже важливою технологічною умовою не лише на виробництві, а й у повсякденному житті. Маючи настільки велике значення, цей параметр має чимось регулюватись та контролюватись. Виробляють величезну кількість таких приладів, що мають безліч особливостей та параметрів. Але зробити терморегулятор своїми руками часом набагато вигідніше, ніж купувати готовий заводський аналог.

Створіть терморегулятор своїми руками

Загальне поняття про температурні регулятори

Прилади, що фіксують і одночасно регулюють задане температурне значення, більшою мірою зустрічаються на виробництві. Але й у побуті вони також знайшли своє місце. Для підтримки необхідного мікроклімату в будинку часто використовують терморегулятори для води. Своїми руками роблять такі апарати для сушіння овочів чи опалення інкубатора. Будь-де може знайти своє місце подібна система.

У даному відео дізнаємося що являє собою регулятор температури:

Насправді більшість терморегуляторів є лише частиною загальної схеми, що складається з таких складових:

1. Датчик температури, що виконує вимірювання та фіксацію, а також передачу до регулятора отриманої інформації. Відбувається це рахунок перетворення теплової енергії в електричні сигнали, що розпізнаються приладом. У ролі датчика може виступати термометр опору або термопара, які у своїй конструкції мають метал, що реагує на зміну температури та під її впливом, що змінює свій опір.
2. Аналітичний блок – це і є регулятор. Він приймає електронні сигнали та реагує в залежності від своїх функцій, після чого передає сигнал на виконавчий пристрій.
3. Виконавчий механізм - якийсь механічний або електронний пристрій, який при отриманні сигналу з блоку поводиться певним чином. Наприклад, при досягненні заданої температури клапан перекриє подачу теплоносія. І навпаки, щойно показання стануть нижче заданих, аналітичний блок дасть команду на відкриття клапана.

Це три основні частини системи підтримання заданих температурних параметрів. Хоча, крім них, у схемі можуть брати участь інші частини на кшталт проміжного реле. Але вони виконують лише додаткову функцію.

Принцип роботи

Принцип, яким працюють всі регулятори, – це зняття фізичної величини (температури), передача даних на схему блоку управління, вирішального, що необхідно зробити у разі.

Якщо робити термореле, то найпростіший варіант матиме механічну схему управління. Тут за допомогою резистора встановлюється певний поріг, при досягненні якого буде надано сигнал на виконавчий механізм.

Щоб отримати додаткову функціональність та можливість роботи з ширшим діапазоном температур, доведеться вбудовувати контролер. Це допоможе збільшити термін експлуатації приладу.

На даному відео ви можете переглянути як самостійно виготовити терморегулятор для електричного опалення:

Саморобний регулятор температури

Схем для того, щоб зробити терморегулятор самому, насправді дуже багато. Все залежить від сфери, в якій застосовуватиметься такий виріб. Звичайно, створити щось надто складне та багатофункціональне вкрай важко. А ось термостат, який зможе використовуватися для обігріву акваріума або сушіння овочів на зиму, можна створити, маючи мінімум знань.

Найпростіша схема

Найпростіша схема термореле своїми руками має безтрансформаторний блок живлення, який складається з діодного мосту з паралельно підключеним стабілітроном, що стабілізує напругу в межах 14 вольт, і конденсатора, що гасить. Сюди ж можна за бажання додати і стабілізатор на 12 вольт.

В основі всієї схеми буде використаний стабілітрон TL431, який управляється дільником, що складається з резистора на 47 кОм, опору на 10 кОм та терморезистора, що виконує роль датчика температури, на 10 кОм. Його опір знижується із підвищенням температури. Резистор і опір краще підбирати, щоб досягти найкращої точності спрацьовування.

Сам процес виглядає наступним чином: коли на контакті управління мікросхемою утворюється напруга більше 2,5 вольт, то вона зробить відкриття, що включить реле, подаючи навантаження на виконавчий механізм.

Як виготовити терморегулятор для інкубатора своїми руками ви можете побачити на представленому відео:

І навпаки, коли напруга стане нижчою, то мікросхема закриється і реле відключиться.

Щоб уникнути деренчання контактів реле, необхідно його вибирати з мінімальним струмом утримання. І паралельно до введень потрібно припаяти конденсатор 470×25 В.

При використанні терморезистора NTC і мікросхеми, які вже були у справі, попередньо варто перевірити їхню працездатність і точність.

Таким чином, виходить найпростіший прилад, що регулює температуру. Але при правильно підібраних складових він чудово працює у широкому спектрі застосування.

Прилад для приміщення

Такі терморегулятори з датчиком температури повітря оптимально підходять для підтримки заданих параметрів мікроклімату в приміщеннях і ємностях. Він повністю здатний автоматизувати процес і керувати будь-яким випромінювачем тепла, починаючи з гарячої води і закінчуючи тенами. При цьому термовимикач має відмінні експлуатаційні дані. А датчик може бути як убудованим, так і виносним.

Тут як термодатчик виступає терморезистор, позначений на схемі R1. До дільника напруги входять R1, R2, R3 і R6, сигнал з якого надходить на четвертий контакт мікросхеми операційного підсилювача. На п'ятий контакт DA1 подається сигнал із дільника R3, R4, R7 та R8.

Опір резисторів необхідно підбирати таким чином, щоб при мінімально низькій температурі середовища, коли опір терморезистора максимальний, компаратор позитивно насичувався.

Напруга на виході компаратора становить 11,5 вольт. У цей час транзистор VT1 знаходиться у відкритому положенні, а реле K1 включає виконавчий або проміжний механізм, у результаті починається нагрівання. Температура навколишнього середовища внаслідок цього підвищується, що знижує опір датчика. На вході мікросхеми 4 починає підвищуватися напруга і в результаті перевищує напругу на контакті 5. Внаслідок цього компаратор входить у фазу негативного насичення. На десятому виході мікросхеми напруга стає приблизно 0,7 Вольт, що є логічним нулем. В результаті транзистор VT1 закривається, а реле відключається та вимикає виконавчий механізм.

На мікросхемі LM 311

Такий термоконтролер своїми руками призначений для роботи з тенами та здатний підтримувати задані параметри температури в межах 20-100 градусів. Це найбільш безпечний і надійний варіант, тому що в його роботі застосовується гальванічна розв'язка термодатчика та регулювальних ланцюгів, а це виключає можливість ураження електрострумом.

Як і більшість подібних схем, в її основу береться міст постійного струму, одне плече якого підключають компаратор, а друге – термодатчик. Компаратор стежить за неузгодженістю ланцюга та реагує на стан моста, коли той переходить точку балансу. Водночас він намагається врівноважити міст за допомогою терморезистора, змінюючи його температуру. А термостабілізація може виникнути лише за певного значення.

Резистором R6 задають точку, коли він повинен утворитися баланс. І в залежності від температури середовища терморезистор R8 може в цей баланс входити, що дозволяє регулювати температуру.

На відео ви можете побачити розбір простої схеми терморегулятора:

Якщо задана R6 температура нижче необхідної, то R8 опір занадто великий, що знижує струм на компараторі. Це викликає протікання струму та відкривання семістора VS1, який увімкне нагрівальний елемент. Про це сигналізуватиме світлодіод.

У міру того як температура буде підвищуватися, опір R8 знижуватиметься. Міст прагнутиме точки балансу. На компараторі потенціал інверсного входу плавно знижується, але в прямому – підвищується. У якийсь момент ситуація змінюється, і процес відбувається у зворотний бік. Таким чином, термоконтролер своїми руками включатиме або вимикатиме виконавчий механізм залежно від опору R8.

Якщо немає LM311, то її можна замінити вітчизняною мікросхемою КР554СА301. Виходить простий терморегулятор своїми руками з мінімальними витратами, високою точністю та надійністю роботи.

Необхідні матеріали та інструменти

Сама по собі складання будь-якої схеми електрорегулятора температури не займає багато часу та сил. Але щоб зробити термостат, необхідні мінімальні знання в електроніці, набір деталей згідно зі схемою та інструмент:

1. Імпульсний паяльник. Можна використовувати і звичайний, але із тонким жалом.
2. Припій та флюс.
3. Друкована плата.
4. Кислота, щоб витравити доріжки.

Гідності й недоліки

Навіть простий терморегулятор своїми руками має масу переваг та позитивних моментів. Говорити ж про заводські багатофункціональні пристрої і зовсім не доводиться.

Регулятори температури дозволяють:

1. Підтримувати комфортну температуру.
2. Економити енергоресурси.
3. Чи не залучати до процесу людини.
4. Дотримуватись технологічного процесу, підвищуючи якість.

Із недоліків можна назвати високу вартість заводських моделей. Звісно, ​​саморобних приладів це не стосується. А ось виробничі, які потрібні при роботі з рідкими, газоподібними, лужними та іншими подібними середовищами мають високу вартість. Особливо якщо прилад повинен мати безліч функцій та можливостей.