DIY czujnik temperatury 50 m. Termostat „zrób to sam”: schemat i instrukcje krok po kroku dotyczące wykonania domowego urządzenia

Proponowany i sprawdzony termostat pracuje w zakresie 0 - 100°C. Realizuje elektroniczną kontrolę temperatury poprzez przełączanie obciążenia przez przekaźnik. Obwód zmontowany jest z wykorzystaniem dostępnych układów LM35 (czujnik temperatury), LM358 i TL431.

Obwód elektryczny termostatu

Części urządzenia

IC1: czujnik temperatury LM35DZ
IC2: Precyzyjne napięcie odniesienia TL431
IC3: Podwójny jednobiegunowy wzmacniacz operacyjny LM358.
LED1: 5mm dioda LED
B1: Tranzystor PNP A1015
D1 - D4: diody krzemowe 1n4148 i 1N400x
ZD1: Dioda Zenera 13 V, 400 mW
Rezystor trymera 2,2 k
P1 - 10 tys
R2 - 4,7 M
P3 - 1,2 tys
P4 - 1 tys
P5 - 1 tys
P6 – 33 omów
C1 - ceramika 0,1 uF
C2 - 470 µF elektrolityczny
Przekaźnik 12 VDC SPDT 400 Ω lub wyższy

Urządzenie realizuje proste, ale bardzo dokładne sterowanie prądem cieplnym, które można zastosować tam, gdzie wymagana jest automatyczna kontrola temperatury. Obwód przełącza przekaźnik w zależności od temperatury wykrytej przez jednoukładowy czujnik LM35DZ. Gdy LM35DZ wykryje temperaturę wyższą od poziomu zadanego (ustawionego przez regulator), następuje załączenie przekaźnika. Gdy temperatura spadnie poniżej ustawionej temperatury, przekaźnik zostaje odłączony od zasilania. W ten sposób utrzymywana jest pożądana wartość inkubatora, termostatu, systemu ogrzewania domu i tak dalej. Obwód może być zasilany z dowolnego źródła prądu przemiennego lub stałego 12 V lub z samodzielnego akumulatora. Istnieje kilka wersji czujnika temperatury LM35:

LM35CZ i LM35CAZ (w obudowie do-92) − 40 - +110C
LM35DZ (obudowa do 92) 0 - 100 s.
LM35H i LM35AH (obudowa B-46) − 55 - +150C

Zasada działania

Jak działa termostat? Podstawą obwodu jest czujnik temperatury, który jest konwerterem stopni woltów. Napięcie wyjściowe (na pinie 2) zmienia się liniowo wraz z temperaturą od 0 V (przy zerze) do 1000 mV (przy 100 stopniach). To znacznie upraszcza konstrukcję obwodu, ponieważ wystarczy zapewnić precyzyjne napięcie odniesienia (TL431) i precyzyjny komparator (A1 LM358), aby uzyskać pełną kontrolę termiczną przełącznika. Regulator i rezystor ustawiają napięcie odniesienia (vref) na 0 - 1,62 V. Komparator (A1) porównuje napięcie odniesienia vref (ustawione przez regulator) z napięciem wyjściowym LM35DZ i decyduje, czy włączyć zasilanie przekaźnika, czy wyłączony. Celem rezystora R2 jest wytworzenie histerezy, która pomaga zapobiec odbiciu przekaźnika. Histereza jest odwrotnie proporcjonalna do wartości R2.

Ustawienia

Nie wymaga specjalnego sprzętu. Na przykład, aby ustawić reakcję na 70°C, należy podłączyć woltomierz cyfrowy lub multimetr do punktów testowych „TP1” i „masa”. Reguluj vr1, aż uzyskasz dokładny odczyt na woltomierzu wynoszący 0,7 V. Aby zapoznać się z inną opcją obwodu wykorzystującą mikrokontroler, zobacz.

Konieczność dostosowania reżimu temperaturowego pojawia się w przypadku korzystania z różnych systemów urządzeń grzewczych lub chłodniczych. Istnieje wiele opcji i wszystkie wymagają urządzenia sterującego, bez którego systemy mogą działać albo w trybie maksymalnej mocy, albo przy całkowitym minimum możliwości. Sterowanie i regulacja odbywa się za pomocą termostatu - urządzenia, które może wpływać na system poprzez czujnik temperatury i włączać lub wyłączać go w razie potrzeby. W przypadku korzystania z gotowych zestawów wyposażenia, jednostki sterujące znajdują się w zestawie, ale w przypadku systemów domowych należy samodzielnie zmontować termostat. Zadanie nie jest najłatwiejsze, ale całkiem możliwe do rozwiązania. Przyjrzyjmy się temu bliżej.

Zasada działania termostatu

Termostat to urządzenie, które potrafi reagować na zmiany temperatury. Ze względu na rodzaj działania rozróżnia się termostaty spustowe, które wyłączają lub włączają ogrzewanie po osiągnięciu określonego limitu, lub urządzenia o płynnym działaniu, z możliwością precyzyjnego dostrojenia i dokładnej regulacji, zdolne do kontrolowania zmiany temperatury w zakresie ułamków stopnia.

Istnieją dwa rodzaje termostatów:

Mechaniczny. Jest to urządzenie wykorzystujące zasadę rozszerzania gazów pod wpływem zmiany temperatury, czyli płyty bimetaliczne, które zmieniają swój kształt pod wpływem ogrzewania lub chłodzenia.
Elektroniczny. Składa się z jednostki głównej oraz czujnika temperatury, który wysyła sygnały o wzroście lub spadku zadanej temperatury w systemie. Stosowany w systemach wymagających dużej czułości i precyzyjnej regulacji.

Urządzenia mechaniczne nie pozwalają na dużą precyzję ustawień. Są to zarówno czujnik temperatury, jak i element wykonawczy, połączone w jedną całość. Listwa bimetaliczna stosowana w urządzeniach grzewczych to termopara wykonana z dwóch metali o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej.

Głównym zadaniem termostatu jest automatyczne utrzymywanie wymaganej temperatury

Po podgrzaniu jeden z nich staje się większy od drugiego, powodując wygięcie płyty. Zainstalowane na nim styki otwierają się i przestają się nagrzewać. Po ochłodzeniu płyta powraca do swojego pierwotnego kształtu, styki ponownie się zamykają i ogrzewanie zostaje wznowione.

Komora z mieszaniną gazową jest wrażliwym elementem termostatu lodówki lub termostatu grzewczego. Wraz ze zmianą temperatury zmienia się objętość gazu, co powoduje ruch powierzchni membrany połączonej z dźwignią grupy kontaktowej.

Termostat do ogrzewania wykorzystuje komorę z mieszaniną gazów, która działa zgodnie z prawem Gay-Lussaca - wraz ze zmianą temperatury zmienia się objętość gazu

Termostaty mechaniczne są niezawodne i zapewniają stabilną pracę, ale tryb pracy jest regulowany z dużym błędem, niemal „na oko”. Jeżeli konieczne jest dostrojenie, zapewniające regulację w zakresie kilku stopni (lub nawet dokładniejszą), stosuje się układy elektroniczne. Czujnikiem temperatury dla nich jest termistor, który jest w stanie rozróżnić najmniejsze zmiany w trybie ogrzewania w systemie. W przypadku obwodów elektronicznych sytuacja jest odwrotna – czułość czujnika jest zbyt duża i jest sztucznie zaostrzana, doprowadzając ją do granic rozsądku. Zasada działania polega na zmianie rezystancji czujnika spowodowanej wahaniami temperatury kontrolowanego otoczenia. Układ reaguje na zmiany parametrów sygnału i zwiększa/zmniejsza grzanie w układzie do czasu odebrania kolejnego sygnału. Możliwości elektronicznych jednostek sterujących są znacznie większe i pozwalają uzyskać ustawienia temperatury z dowolną dokładnością. Czułość takich termostatów jest nawet nadmierna, ponieważ ogrzewanie i chłodzenie to procesy o dużej bezwładności, które spowalniają czas reakcji na zmianę poleceń.

Zakres domowego urządzenia

Wykonanie termostatu mechanicznego w domu jest dość trudne i irracjonalne, ponieważ wynik będzie działał w zbyt szerokim zakresie i nie będzie w stanie zapewnić wymaganej dokładności regulacji. Najczęściej montowane są domowe termostaty elektroniczne, które pozwalają utrzymać optymalną temperaturę podgrzewanej podłogi, inkubatora, zapewniają pożądaną temperaturę wody w basenie, ogrzewają łaźnię parową w saunie itp. Możliwości wykorzystania domowego termostatu może być tyle, ile jest systemów w domu, które należy skonfigurować i wyregulować. Do zgrubnych regulacji za pomocą urządzeń mechanicznych łatwiej jest kupić gotowe elementy, są niedrogie i dość dostępne.

Zalety i wady

Domowy termostat ma pewne zalety i wady. Zaletami urządzenia są:

Wysoka łatwość konserwacji. Samodzielnie wykonany termostat jest łatwy w naprawie, ponieważ jego konstrukcja i zasada działania są znane w najdrobniejszych szczegółach.
Koszty stworzenia regulatora są znacznie niższe niż przy zakupie gotowego urządzenia.
Istnieje możliwość zmiany parametrów pracy w celu uzyskania bardziej odpowiedniego wyniku.

Wady obejmują:

Montaż takiego urządzenia jest możliwy tylko dla osób, które posiadają wystarczające przeszkolenie i pewne umiejętności w zakresie pracy z obwodami elektronicznymi i lutownicą.
Jakość działania urządzenia w dużej mierze zależy od stanu zastosowanych części.
Zmontowany obwód wymaga regulacji i zestrojenia na stanowisku kontrolnym lub przy użyciu próbki referencyjnej. Nie da się od razu otrzymać gotowej wersji urządzenia.

Głównym problemem jest konieczność przeszkolenia lub przynajmniej udziału specjalisty w procesie tworzenia urządzenia.

Jak zrobić prosty termostat

Produkcja termostatu odbywa się etapami:

Wybór typu i obwodu urządzenia.
Zakup niezbędnych materiałów, narzędzi i części.
Montaż urządzenia, konfiguracja, uruchomienie.

Etapy produkcji urządzenia mają swoją własną charakterystykę, dlatego należy je rozważyć bardziej szczegółowo.

Niezbędne materiały

Materiały potrzebne do montażu obejmują:

Folia getinax lub płytka drukowana;
Lutownica z lutem i kalafonią, najlepiej stacja lutownicza;
Pinceta;
Szczypce;
Lupa;
Nożyce do drutu;
Taśma izolacyjna;
Miedziany przewód połączeniowy;
Niezbędne części zgodnie ze schematem elektrycznym.

W trakcie procesu mogą być potrzebne inne narzędzia lub materiały, zatem tej listy nie należy uważać za wyczerpującą ani ostateczną.

Schematy urządzeń

Wybór programu zależy od możliwości i poziomu wyszkolenia mistrza. Im bardziej złożony obwód, tym więcej niuansów pojawi się podczas montażu i konfiguracji urządzenia. Jednocześnie najprostsze schematy pozwalają uzyskać tylko najbardziej prymitywne urządzenia, które działają z dużym błędem.

Rozważmy jeden z prostych schematów.

W tym obwodzie dioda Zenera służy jako komparator

Rysunek po lewej stronie pokazuje obwód regulatora, a po prawej blok przekaźnika włączający obciążenie. Czujnik temperatury to rezystor R4, a R1 to rezystor zmienny służący do regulacji trybu ogrzewania. Elementem sterującym jest dioda Zenera TL431, która jest otwarta dopóki na jej elektrodzie sterującej znajduje się obciążenie powyżej 2,5 V. Nagrzewanie termistora powoduje spadek rezystancji, co powoduje spadek napięcia na elektrodzie sterującej, dioda Zenera zamyka się, odcinając obciążenie.

Drugi schemat jest nieco bardziej skomplikowany. Wykorzystuje komparator - element porównujący odczyty czujnika temperatury i źródła napięcia odniesienia.

Podobny obwód z komparatorem ma zastosowanie do regulacji temperatury podgrzewanej podłogi.

Jakakolwiek zmiana napięcia spowodowana wzrostem lub spadkiem rezystancji termistora powoduje różnicę pomiędzy wzorcem a linią roboczą obwodu, w wyniku czego na wyjściu urządzenia generowany jest sygnał powodujący nagrzewanie się włączyć lub wyłączyć. Takie schematy służą w szczególności do regulacji trybu pracy podgrzewanych podłóg.

Instrukcja krok po kroku

Procedura montażu każdego urządzenia ma swoją własną charakterystykę, ale można wyróżnić kilka ogólnych etapów. Spójrzmy na postęp budowy:

Przygotowujemy korpus urządzenia. Jest to ważne, ponieważ deski nie można pozostawić bez zabezpieczenia.
Przygotowujemy płatność. Jeśli użyjesz folii getinax, będziesz musiał wytrawić ścieżki metodami elektrolitycznymi, uprzednio malując je farbą nierozpuszczalną w elektrolicie. Płytka drukowana z gotowymi stykami znacznie ułatwia i przyspiesza proces montażu.
Za pomocą multimetru sprawdzamy działanie części i, jeśli to konieczne, wymieniamy je na sprawne próbki.
Zgodnie ze schematem montujemy i łączymy wszystkie niezbędne części. Należy zadbać o dokładność podłączenia, prawidłową polaryzację i kierunek montażu diod lub mikroukładów. Każdy błąd może prowadzić do awarii ważnych części, które trzeba będzie kupić ponownie.
Po zakończeniu montażu zaleca się ponowne dokładne sprawdzenie płytki, sprawdzenie dokładności połączeń, jakości lutowania i innych ważnych punktów.
Płytkę umieszcza się w obudowie, przeprowadza się uruchomienie testowe i konfiguruje urządzenie.

Jak skonfigurować

Aby skonfigurować urządzenie, musisz mieć urządzenie referencyjne lub znać napięcie znamionowe odpowiadające określonej temperaturze kontrolowanego środowiska. Poszczególne urządzenia posiadają własne wzory pokazujące zależność napięcia na komparatorze od temperatury. Przykładowo dla czujnika LM335 wzór ten wygląda następująco:

V = (273 + T) 0,01,

gdzie T jest wymaganą temperaturą w stopniach Celsjusza.

W innych schematach regulacji dokonuje się poprzez wybranie wartości rezystorów regulacyjnych podczas tworzenia określonej, znanej temperatury. W każdym konkretnym przypadku można zastosować własne metody, optymalnie dostosowane do istniejących warunków lub użytego sprzętu. Wymagania dotyczące dokładności urządzenia również różnią się od siebie, dlatego w zasadzie nie ma jednej technologii regulacji.

Podstawowe usterki

Najczęstszą awarią domowych termostatów jest niestabilność odczytów termistora spowodowana niską jakością części. Ponadto często występują trudności z ustawieniem trybów spowodowane niedopasowaniem wartości znamionowych lub zmianami w składzie części niezbędnych do prawidłowego działania urządzenia. Większość możliwych problemów zależy bezpośrednio od poziomu wyszkolenia technika, który montuje i konfiguruje urządzenie, ponieważ umiejętności i doświadczenie w tej kwestii wiele znaczą. Jednak eksperci twierdzą, że wykonanie termostatu własnymi rękami jest przydatnym praktycznym zadaniem, które daje dobre doświadczenie w tworzeniu urządzeń elektronicznych.

Jeśli nie masz pewności co do swoich możliwości, lepiej skorzystać z gotowego urządzenia, którego jest mnóstwo w sprzedaży. Należy wziąć pod uwagę, że awaria regulatora w najbardziej nieodpowiednim momencie może spowodować poważne problemy, których wyeliminowanie będzie wymagało wysiłku, czasu i pieniędzy. Dlatego decydując się na samodzielny montaż należy podejść do sprawy możliwie najbardziej odpowiedzialnie i dokładnie rozważyć swoje możliwości.

Przedstawiam opracowanie elektroniczne - domowy termostat do ogrzewania elektrycznego. Temperatura systemu grzewczego jest ustawiana automatycznie na podstawie zmian temperatury zewnętrznej. Termostat nie musi ręcznie wprowadzać ani zmieniać odczytów, aby utrzymać temperaturę w instalacji grzewczej.

W sieci ciepłowniczej występują podobne urządzenia. Dla nich wyraźnie określona jest zależność między średnimi dziennymi temperaturami a średnicą pionu grzewczego. Na podstawie tych danych ustawiana jest temperatura systemu grzewczego. Jako podstawę wziąłem tę tabelę sieci ciepłowniczej. Oczywiście niektóre czynniki są mi nieznane, np. budynek może nie być ocieplony. Straty ciepła takiego budynku będą duże, ogrzewanie może nie wystarczyć do normalnego ogrzania pomieszczeń. Termostat ma możliwość dokonywania korekt dla danych tabelarycznych. (więcej o materiale można przeczytać pod tym linkiem).

Planowałem pokazać filmik z pracy termostatu, z bojlerem eklektycznym (25KW) podłączonym do instalacji grzewczej. Okazało się jednak, że budynek, dla którego to wszystko zrobiono, od dawna nie był zamieszkany, a po oględzinach okazało się, że instalacja grzewcza uległa niemal całkowitemu zniszczeniu. Nie wiadomo, kiedy wszystko zostanie przywrócone, być może nie będzie to w tym roku. Ponieważ w realnych warunkach nie mam możliwości wyregulowania termostatu i obserwowania dynamiki zmian procesów temperaturowych, zarówno w ogrzewaniu, jak i na zewnątrz, wybrałem inną drogę. W tym celu zbudowałem model systemu grzewczego.

Rolę bojlera elektrycznego pełni szklany litrowy słój podłogowy, rolę elementu grzejnego wody pełni pięciosetwatowy kocioł. Ale przy takiej ilości wody moc ta była nadmiarowa. Dlatego też kocioł został podłączony poprzez diodę, co obniżyło moc grzałki.

Połączone szeregowo dwa aluminiowe grzejniki przepływowe odbierają ciepło z instalacji grzewczej, tworząc rodzaj baterii. Za pomocą chłodnicy tworzę dynamikę chłodzenia systemu grzewczego, ponieważ program w termostacie monitoruje tempo wzrostu i spadku temperatury w systemie grzewczym. Na powrocie znajduje się cyfrowy czujnik temperatury T1, na podstawie którego odczytów utrzymywana jest ustawiona temperatura w instalacji grzewczej.

Aby instalacja grzewcza zaczęła działać konieczne jest, aby czujnik T2 (zewnętrzny) zarejestrował spadek temperatury poniżej +10C. Aby symulować zmiany temperatury zewnętrznej, zaprojektowałem mini lodówkę wykorzystującą element Peltiera.

Nie ma sensu opisywać działania całej domowej instalacji, wszystko sfilmowałem na wideo.

Kilka uwag na temat montażu urządzenia elektronicznego:

Elektronika termostatu zlokalizowana jest na dwóch płytkach drukowanych, do przeglądania i drukowania niezbędny jest program SprintLaut w wersji 6.0 lub wyższej. Termostat do ogrzewania montowany jest na szynie DIN, dzięki obudowie z serii Z101, ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby całą elektronikę umieścić w innej obudowie o odpowiedniej wielkości, najważniejsze, że Ci odpowiada. Etui Z101 nie posiada okienka na wskaźnik, dlatego trzeba będzie je zaznaczyć i wyciąć samodzielnie. Parametry znamionowe komponentów radiowych są podane na schemacie, z wyjątkiem listew zaciskowych. Do podłączenia przewodów użyłem listew zaciskowych z serii WJ950-9.5-02P (9 szt.), ale można je zastąpić innymi, przy wyborze należy zwrócić uwagę na to, aby rozstaw nóżek pokrywał się i wysokość końcówki blok nie przeszkadza w zamknięciu obudowy. W termostacie zastosowano mikrokontroler, który należy zaprogramować, oczywiście udostępniam także firmware do bezpłatnego dostępu (ewentualnie będzie trzeba go modyfikować w trakcie pracy). Podczas flashowania mikrokontrolera ustaw wewnętrzny generator zegara mikrokontrolera na 8 MHz.

P.S. Oczywiście ogrzewanie to poważna sprawa i najprawdopodobniej urządzenie będzie wymagało modyfikacji, więc nie można go jeszcze nazwać urządzeniem kompletnym. Wszelkie zmiany jakim będzie poddany termostat dokonam w przyszłości.

Autonomiczne ogrzewanie prywatnego domu pozwala wybrać indywidualne warunki temperaturowe, co jest bardzo wygodne i ekonomiczne dla mieszkańców. Aby nie ustawiać innego trybu w pomieszczeniu za każdym razem, gdy zmieni się pogoda na zewnątrz, można zastosować termostat lub termostat do ogrzewania, który można zainstalować zarówno na grzejnikach, jak i na kotle.

Automatyczna regulacja ogrzewania pomieszczenia

Po co to jest

Najczęstszym na terytorium Federacji Rosyjskiej jest , na kotłach gazowych. Ale taki, że tak powiem, luksus nie jest dostępny we wszystkich obszarach i miejscowościach. Powody tego są najbardziej banalne - brak elektrociepłowni czy centralnych kotłowni, a także pobliskiej sieci gazowej.
Czy zdarzyło Ci się kiedyś odwiedzić budynek mieszkalny, przepompownię lub stację pogodową z dala od gęsto zaludnionych obszarów zimą, kiedy jedynym środkiem komunikacji są sanie z silnikiem diesla? W takich sytuacjach bardzo często organizują ogrzewanie własnymi rękami za pomocą prądu.

Do małych pomieszczeń wystarczy np. jedno pomieszczenie dla dyżurnego przepompowni – na najcięższą zimę wystarczy, ale przy większej powierzchni niezbędny będzie kocioł grzewczy i instalacja grzejnikowa. Aby utrzymać żądaną temperaturę w kotle, zwracamy uwagę na domowe urządzenie sterujące.

Czujnik temperatury

Ta konstrukcja nie wymaga termistorów ani różnych czujników typu TCM, tutaj zamiast tego zastosowano zwykły tranzystor bipolarny. Jak wszystkich urządzeń półprzewodnikowych, jego działanie w dużej mierze zależy od otoczenia, a dokładniej od jego temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta prąd kolektora, co negatywnie wpływa na pracę stopnia wzmacniacza - punkt pracy przesuwa się, aż sygnał zostanie zniekształcony, a tranzystor po prostu nie będzie reagował na sygnał wejściowy, to znaczy przestanie działać.

Diody są również półprzewodnikami, a rosnące temperatury również mają na nie negatywny wpływ. W temperaturze 25⁰C „ciągłość” wolnej diody krzemowej będzie wynosić 700 mV, a dla diody trwałej - około 300 mV, ale jeśli temperatura wzrośnie, wówczas napięcie przewodzenia urządzenia odpowiednio się zmniejszy. Zatem gdy temperatura wzrośnie o 1⁰C, napięcie spadnie o 2mV, czyli -2mV/1⁰C.

Ta zależność urządzeń półprzewodnikowych pozwala na ich wykorzystanie jako czujników temperatury. Cały obwód roboczy termostatu opiera się na tej ujemnej właściwości kaskady ze stałym prądem bazowym (schemat na zdjęciu powyżej).
Czujnik temperatury jest zamontowany na tranzystorze VT1 typu KT835B, obciążeniem kaskadowym jest rezystor R1, a tryb pracy tranzystora na prąd stały ustalają rezystory R2 i R3. Aby mieć pewność, że napięcie na emiterze tranzystora w temperaturze pokojowej wynosi 6,8 V, rezystor R3 ustawia stałe odchylenie.

Rada. Z tego powodu na wykresie R 3 oznaczono * i nie należy tutaj osiągać szczególnej dokładności, o ile nie ma dużych różnic. Pomiarów tych można dokonać w odniesieniu do kolektora tranzystorowego połączonego źródłem zasilania ze wspólnym napędem.

Tranzystor pnp KT835B specjalnie dobrany, jego kolektor jest połączony z metalową płytą korpusu, która posiada otwór umożliwiający przymocowanie półprzewodnika do radiatora. To właśnie przez ten otwór urządzenie mocuje się do płytki, do której mocowany jest także podwodny przewód.
Zmontowany czujnik mocuje się do rury grzewczej za pomocą metalowych obejm, a konstrukcja nie wymaga izolacji jakąkolwiek uszczelką od rury grzewczej. Faktem jest, że kolektor jest podłączony jednym przewodem do źródła zasilania - znacznie upraszcza to cały czujnik i poprawia kontakt.

Komparator

komparator, montowany na wzmacniaczu operacyjnym OR1 typu K140UD608, ustawia temperaturę. Wejście odwracalne R5 zasilane jest napięciem z emitera VT1, a przez R6 wejście nieodwracalne zasilane jest napięciem z silnika R7.
Napięcie to określa temperaturę wyłączenia obciążenia. Górny i dolny zakres ustawienia progu wyzwalania komparatora ustawia się za pomocą R8 i R9. Wymaganą posterezę komparatora zapewnia R4.

Zarządzanie obciążeniem

Na VT2 i Rel1 wykonano urządzenie sterujące obciążeniem i tutaj znajduje się wskaźnik trybu pracy termostatu - czerwony podczas grzania i zielony po osiągnięciu wymaganej temperatury. Dioda VD1 jest podłączona równolegle do uzwojenia Rel1, aby chronić VT2 przed napięciem spowodowanym samoindukcją na cewce Rel1 po wyłączeniu.

Rada. Z powyższego rysunku wynika, że dopuszczalny prąd przełączania przekaźnika wynosi 16A, co oznacza, że pozwala on na sterowanie obciążeniem do 3 kW. Aby zmniejszyć obciążenie, użyj urządzenia o mocy 2-2,5 kW.

jednostka mocy

Dowolna instrukcja pozwala, aby prawdziwy termostat ze względu na małą moc mógł wykorzystać jako źródło zasilania tani chiński zasilacz. Można także samodzielnie zamontować prostownik 12 V, którego pobór prądu w obwodzie nie przekracza 200 mA. W tym celu odpowiedni jest transformator o mocy do 5 W i napięciu wyjściowym od 15 do 17 V.
Mostek diodowy wykonany jest z diod 1N4007, natomiast stabilizator napięcia oparty jest na zintegrowanym typie 7812. Ze względu na małą moc nie ma konieczności instalowania stabilizatora na akumulatorze.

Regulacja termostatu

Aby sprawdzić czujnik, możesz użyć bardzo zwykłej lampy stołowej z metalowym kloszem. Jak wspomniano powyżej, temperatura pokojowa pozwala, aby napięcie na emiterze VT1 wytrzymało około 6,8 V, ale jeśli wzrośnie do 90⁰C, napięcie spadnie do 5,99 V. Do pomiarów można użyć zwykłego chińskiego multimetru z termoparą typu DT838.
Komparator działa w następujący sposób: jeżeli napięcie czujnika temperatury na wejściu odwracającym jest wyższe od napięcia na wejściu nieodwracającym, to na wyjściu będzie równe napięciu źródła zasilania - będzie to logiczne jeden. Dlatego VT2 otwiera się i przekaźnik włącza się, przesuwając styki przekaźnika w tryb ogrzewania.
Czujnik temperatury VT1 nagrzewa się wraz z nagrzewaniem się obwodu grzewczego, a wraz ze wzrostem temperatury napięcie na emiterze maleje. W momencie gdy spadnie nieco poniżej napięcia ustawionego na silniku R7, uzyskuje się zero logiczne, co prowadzi do wyłączenia tranzystora i wyłączenia przekaźnika.
W tym momencie do kotła nie jest dostarczane napięcie i układ zaczyna się ochładzać, co wiąże się również z chłodzeniem czujnika VT1. Oznacza to, że napięcie na emiterze wzrasta i gdy tylko przekroczy granicę ustawioną przez R7, przekaźnik uruchamia się ponownie. Proces ten będzie stale powtarzany.
Jak rozumiesz, cena takiego urządzenia jest niska, ale pozwala utrzymać pożądaną temperaturę w każdych warunkach pogodowych. Jest to bardzo wygodne w przypadkach, gdy w pomieszczeniu nie ma stałych mieszkańców monitorujących temperaturę, lub gdy ludzie ciągle się wymieniają, a jednocześnie są zajęci pracą.

Pracę kotła gazowego lub elektrycznego można zoptymalizować stosując zewnętrzne sterowanie urządzeniem. Do tego celu służą dostępne na rynku termostaty zdalne. Ten artykuł pomoże Ci zrozumieć, czym są te urządzenia i zrozumieć ich odmiany. Omówi także kwestię montażu przekaźnika termicznego własnymi rękami.

Przeznaczenie termostatów

Każdy kocioł elektryczny lub gazowy jest wyposażony w zestaw automatyki, który monitoruje nagrzewanie się chłodziwa na wylocie urządzenia i wyłącza główny palnik po osiągnięciu ustawionej temperatury. Kotły na paliwo stałe są również wyposażone w podobne środki. Pozwalają utrzymać temperaturę wody w określonych granicach i nic więcej.

W takim przypadku warunki klimatyczne wewnątrz lub na zewnątrz nie są brane pod uwagę. Nie jest to zbyt wygodne, właściciel domu musi samodzielnie wybierać odpowiedni tryb pracy kotła. Pogoda może zmieniać się w ciągu dnia, wówczas w pomieszczeniach staje się gorąco lub chłodno. Dużo wygodniej byłoby, gdyby automatyka kotła była zorientowana na temperaturę powietrza w pomieszczeniu.

Aby kontrolować pracę kotłów w zależności od aktualnej temperatury, stosuje się różne termostaty grzewcze. Po podłączeniu do elektroniki kotła taki przekaźnik wyłącza się i rozpoczyna ogrzewanie, utrzymując wymaganą temperaturę powietrza, a nie chłodziwa.

Rodzaje przekaźników termicznych

Konwencjonalny termostat to mała jednostka elektroniczna instalowana na ścianie w odpowiednim miejscu i podłączona przewodami do źródła ciepła. Na przednim panelu znajduje się jedynie regulator temperatury, jest to najtańszy typ urządzenia.

Oprócz tego istnieją inne typy przekaźników termicznych:

programowalne: posiadają wyświetlacz ciekłokrystaliczny, podłączane są przewodowo lub komunikują się bezprzewodowo z kotłem. Program umożliwia ustawienie zmian temperatury w określonych porach dnia oraz w ciągu dnia w tygodniu;
to samo urządzenie, wyposażone jedynie w moduł GSM;
autonomiczny regulator zasilany własnym akumulatorem;
bezprzewodowy przekaźnik termiczny z czujnikiem zdalnym umożliwiający sterowanie procesem grzania w zależności od temperatury otoczenia.

Notatka. Model, w którym czujnik znajduje się na zewnątrz budynku, zapewnia zależne od pogody sterowanie pracą instalacji kotłowej. Metoda uznawana jest za najskuteczniejszą, gdyż źródło ciepła reaguje na zmieniające się warunki atmosferyczne jeszcze zanim wpłyną one na temperaturę wewnątrz budynku.

Wielofunkcyjne przekaźniki termiczne, które można programować, znacznie oszczędzają energię. W tych porach dnia, kiedy nikogo nie ma w domu, nie ma sensu utrzymywać wysokiej temperatury w pomieszczeniach. Znając harmonogram pracy swojej rodziny, właściciel domu zawsze może zaprogramować wyłącznik temperatury tak, aby o określonych porach temperatura powietrza spadała, a ogrzewanie włączało się na godzinę przed przybyciem gości.

Termostaty domowe wyposażone w moduł GSM umożliwiają zdalne sterowanie instalacją kotła za pośrednictwem komunikacji komórkowej. Opcją budżetową jest wysyłanie powiadomień i poleceń w formie wiadomości SMS z telefonu komórkowego. Zaawansowane wersje urządzeń posiadają własne aplikacje instalowane na smartfonie.

Jak samodzielnie zamontować przekaźnik termiczny?

Dostępne w sprzedaży urządzenia sterujące ogrzewaniem są dość niezawodne i nie powodują żadnych reklamacji. Ale jednocześnie kosztują pieniądze, a to nie odpowiada właścicielom domów, którzy mają przynajmniej niewielką wiedzę z zakresu elektrotechniki lub elektroniki. Przecież rozumiejąc, jak powinien działać taki przekaźnik termiczny, możesz go zmontować i podłączyć do generatora ciepła własnymi rękami.

Oczywiście nie każdy jest w stanie wykonać złożone, programowalne urządzenie. Ponadto, aby złożyć taki model, konieczne jest zakupienie komponentów, tego samego mikrokontrolera, wyświetlacza cyfrowego i innych części. Jeśli jesteś nowy w tej kwestii i masz powierzchowne zrozumienie problemu, powinieneś zacząć od prostego obwodu, zmontować go i uruchomić. Po osiągnięciu pozytywnego wyniku możesz przejść do czegoś poważniejszego.

Najpierw musisz mieć pojęcie, z jakich elementów powinien składać się termostat z regulacją temperatury. Odpowiedź na pytanie daje przedstawiony powyżej schemat połączeń, który odzwierciedla algorytm działania urządzenia. Zgodnie ze schematem każdy termostat musi mieć element mierzący temperaturę i wysyłający impuls elektryczny do jednostki przetwarzającej. Zadaniem tego ostatniego jest wzmocnienie lub przekształcenie tego sygnału w taki sposób, aby służył jako polecenie dla elementu wykonawczego – przekaźnika. Następnie przedstawimy 2 proste obwody i wyjaśnimy ich działanie zgodnie z tym algorytmem, bez odwoływania się do konkretnych terminów.

Obwód z diodą Zenera

Dioda Zenera to ta sama dioda półprzewodnikowa, która przepuszcza prąd tylko w jednym kierunku. Różnica w stosunku do diody polega na tym, że dioda Zenera ma styk sterujący. Dopóki dostarczane jest do niego ustawione napięcie, element jest otwarty i przez obwód przepływa prąd. Kiedy jego wartość spadnie poniżej limitu, łańcuch pęka. Pierwszą opcją jest obwód przekaźnika termicznego, w którym dioda Zenera pełni rolę logicznej jednostki sterującej:

Jak widać, schemat jest podzielony na dwie części. Po lewej stronie znajduje się część poprzedzająca styki sterujące przekaźnika (oznaczenie K1). Tutaj jednostką miary jest rezystor termiczny (R4), jego rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury otoczenia. Ręcznym regulatorem temperatury jest rezystor zmienny R1, zasilanie obwodu wynosi 12 V. W trybie normalnym na styku sterującym diody Zenera występuje napięcie większe niż 2,5 V, obwód jest zamknięty, przekaźnik jest włączone.

Rada. Każde niedrogie, dostępne na rynku urządzenie może służyć jako źródło zasilania 12 V. Przekaźnik – kontaktron marki RES55A lub RES47, rezystor termiczny – KMT, MMT lub podobny.

Gdy tylko temperatura wzrośnie powyżej ustawionego limitu, rezystancja R4 spadnie, napięcie spadnie poniżej 2,5 V, a dioda Zenera przerwie obwód. Następnie przekaźnik zrobi to samo, wyłączając część mocy, której schemat pokazano po prawej stronie. Tutaj prosty przekaźnik termiczny kotła jest wyposażony w triak D2, który wraz ze stykami zwiernymi przekaźnika służy jako jednostka wykonawcza. Przechodzi przez niego napięcie zasilania kotła o wartości 220 V.

Obwód z układem logicznym

Obwód ten różni się od poprzedniego tym, że zamiast diody Zenera wykorzystuje układ logiczny K561LA7. Czujnik temperatury nadal jest termistorem (oznaczenie VDR1), dopiero teraz decyzję o zamknięciu obwodu podejmuje blok logiczny mikroukładu. Nawiasem mówiąc, marka K561LA7 jest produkowana od czasów radzieckich i kosztuje zaledwie grosze.

Do pośredniego wzmocnienia impulsów stosuje się tranzystor KT315, w tym samym celu w końcowym stopniu instalowany jest drugi tranzystor KT815. Ten schemat odpowiada lewej stronie poprzedniego, nie pokazano tutaj jednostki napędowej. Jak można się domyślić, może być podobnie – z triakiem KU208G. Działanie takiego domowego przekaźnika termicznego zostało przetestowane na kotłach ARISTON, BAXI, Don.

Wniosek

Samo podłączenie termostatu do kotła nie jest zadaniem trudnym, w Internecie jest mnóstwo materiałów na ten temat. Ale samodzielne wykonanie od zera nie jest takie proste, ponadto do dokonania ustawień potrzebny jest miernik napięcia i prądu. To, czy kupisz gotowy produkt, czy zaczniesz go wytwarzać samodzielnie, jest decyzją, którą podejmujesz.

Nie ma sensu opisywać działania całej domowej instalacji, wszystko sfilmowałem na wideo.

Kilka uwag na temat montażu urządzenia elektronicznego:

Andriej, być może cały problem tkwi w triaku KU208G. 127 V uzyskuje się dzięki temu, że triak pomija jeden z półcykli napięcia sieciowego. Spróbuj zastąpić go importowanym BTA16-600 (16A, 600V), działają stabilniej. Kupno BTA16-600 nie stanowi już problemu, a do tego nie jest drogi.

sta9111, aby odpowiedzieć na to pytanie, będziesz musiał przypomnieć sobie, jak działa nasz termostat. Oto akapit z artykułu: „Napięcie na elektrodzie sterującej 1 ustala się za pomocą dzielnika R1, R2 i R4. Jako R4 używany jest termistor z ujemnym TCR, więc po podgrzaniu jego rezystancja maleje. Gdy napięcie na pinie 1 przekracza 2,5 V, mikroukład jest otwarty, przekaźnik zostaje włączony.”

Innymi słowy, przy żądanej temperaturze, w twoim przypadku 220 stopni, termistor R4 powinien. Spadek napięcia wynosi 2,5 V, oznaczmy to jako U_2,5 V. Wartość znamionowa termistora wynosi 1KOhm – jest to temperatura 25 stopni. Jest to temperatura wskazana w podręcznikach.

Podręcznik dotyczący termistorów msevm.com/data/trez/index.htm

Tutaj możesz zobaczyć zakres temperatur roboczych i TKS: dla temperatury 220 stopni niewiele jest odpowiednie.

Charakterystyka termistorów półprzewodnikowych jest nieliniowa, jak pokazano na rysunku.

Rysunek. Charakterystyka woltoamperowa termistora - website/vat.jpg

Niestety, typ twojego termistora jest nieznany, więc założymy, że masz termistor MMT-4.

Z wykresu wynika, że przy 25 stopniach rezystancja termistora wynosi dokładnie 1KOhm. W temperaturze 150 stopni rezystancja spada do około 300 omów, po prostu nie da się dokładniej określić na podstawie tego wykresu. Oznaczmy ten opór jako R4_150.

Okazuje się zatem, że prąd płynący przez termistor będzie wynosił (prawo Ohma) I= U_2,5V/ R4_150 = 2,5/300 = 0,0083A = 8,3mA. To jest w temperaturze 150 stopni, wydaje się, że na razie wszystko jest jasne i wydaje się, że nie ma błędów w rozumowaniu. Kontynuujmy dalej.

Przy napięciu zasilania 12V okazuje się, że rezystancja obwodu R1, R2 i R4 będzie wynosić 12V/8,3mA=1,445KOhm czyli 1445Ohm. Odejmując R4_150, okazuje się, że suma rezystancji rezystorów R1 + R2 wyniesie 1445-300 = 1145 omów lub 1,145 KOhm. W ten sposób można zastosować rezystor dostrajający R1 1KOhm i rezystor ograniczający R2 470Ohm. Tak wychodzi obliczenie.

Wszystko byłoby dobrze, ale niewiele termistorów jest zaprojektowanych do pracy w temperaturach do 300 stopni. Dla tego zakresu najbardziej odpowiednie są termistory ST1-18 i ST1-19. Zobacz odniesienie msevm.com/data/trez/index.htm

Okazuje się zatem, że ten termostat nie zapewni stabilizacji temperatury na poziomie 220 stopni i więcej, ponieważ jest przeznaczony do stosowania termistorów półprzewodnikowych. Będziesz musiał poszukać obwodu z metalowymi oporami termicznymi TSM lub TSP.