Il rispetto del regime di temperatura è una condizione tecnologica molto importante non solo nella produzione, ma anche nella vita di tutti i giorni. Essendo così importante, questo parametro deve essere regolato e controllato da qualcosa. Viene prodotto un numero enorme di tali dispositivi, che hanno molte caratteristiche e parametri. Ma realizzare un termostato con le tue mani a volte è molto più redditizio rispetto all'acquisto di un analogo di fabbrica già pronto.
Crea tu stesso un termostato
Concetto generale di termoregolatori
I dispositivi che fissano e allo stesso tempo regolano un valore di temperatura impostato si trovano in misura maggiore nella produzione. Ma hanno anche trovato il loro posto nella vita di tutti i giorni. Per mantenere il microclima richiesto in casa, vengono spesso utilizzati termostati per l'acqua. Realizzano tali dispositivi per asciugare le verdure o riscaldare un'incubatrice con le proprie mani. Un sistema simile può trovare il suo posto ovunque.
In questo video scopriremo cos'è un termoregolatore:
In effetti, la maggior parte dei termostati sono solo una parte del circuito generale, che è costituito dai seguenti componenti:
- Un sensore di temperatura che misura e corregge, oltre a trasmettere le informazioni ricevute al controller. Ciò accade a causa della conversione dell'energia termica in segnali elettrici riconosciuti dal dispositivo. Il sensore può essere un termometro a resistenza o una termocoppia, che nel loro design hanno un metallo che reagisce ai cambiamenti di temperatura e cambia la sua resistenza sotto la sua influenza.
- L'unità analitica è il regolatore stesso. Riceve segnali elettronici e reagisce a seconda delle sue funzioni, dopodiché trasmette il segnale all'attuatore.
- Un attuatore è un tipo di dispositivo meccanico o elettronico che, quando riceve un segnale dall'unità, si comporta in un certo modo. Ad esempio, quando viene raggiunta la temperatura impostata, la valvola interromperà l'alimentazione del refrigerante. Viceversa, non appena le letture scendono al di sotto dei valori preimpostati, l'unità analitica darà il comando di aprire la valvola.
https://youtu.be/5df-HCmm00Y
Queste sono le tre parti principali del sistema di controllo della temperatura. Sebbene, oltre a loro, altre parti, come una staffetta intermedia, possano partecipare al circuito. Ma svolgono solo una funzione aggiuntiva.
Termostato digitale
Per creare un termostato perfettamente funzionante con una calibrazione accurata, non puoi fare a meno degli elementi digitali. Considera un dispositivo per il controllo delle temperature in un piccolo negozio di verdure.
L'elemento principale qui è il microcontrollore PIC16F628A. Questo microcircuito fornisce il controllo di vari dispositivi elettronici. Il microcontrollore PIC16F628A contiene 2 comparatori analogici, un oscillatore interno, 3 timer, moduli di confronto CCP e scambio dati USART.
Quando il termostato è in funzione, il valore della temperatura esistente e impostata viene inviato all'MT30361, un indicatore a tre cifre con un catodo comune. Per impostare la temperatura desiderata utilizzare i pulsanti: SB1 - per diminuire e SB2 - per aumentare. Se si esegue l'impostazione mentre si preme il pulsante SB3, è possibile impostare i valori di isteresi. Il valore minimo di isteresi per questo circuito è di 1 grado. Un disegno dettagliato può essere visto sulla pianta.
Il motivo per l'assemblaggio di questo circuito è stato il guasto del termostato nel forno elettrico in cucina. Dopo aver cercato su Internet, non ho trovato un'abbondanza speciale di opzioni sui microcontrollori, ovviamente c'è qualcosa, ma tutti sono progettati principalmente per funzionare con un sensore di temperatura di tipo DS18B20, ed è molto limitato nell'intervallo di temperatura dei valori superiori E non è adatto per un forno. Il compito era misurare temperature fino a 300 ° C, quindi la scelta è ricaduta sulla termocoppia di tipo K. L'analisi delle soluzioni circuitali ha portato a un paio di opzioni.
Principio di funzionamento
Il principio con cui funzionano tutti i regolatori è quello di prendere una grandezza fisica (temperatura), trasferire i dati al circuito della centralina, che decide cosa deve essere fatto in un caso particolare.
Se crei un relè termico, l'opzione più semplice avrà un circuito di controllo meccanico. Qui, con l'ausilio di una resistenza, viene impostata una certa soglia, al raggiungimento della quale verrà dato un segnale all'attuatore.
Per ottenere funzionalità aggiuntive e la possibilità di lavorare con un intervallo di temperatura più ampio, sarà necessario integrare il controller. Ciò contribuirà anche ad aumentare la durata del dispositivo.
In questo video, puoi vedere come creare il tuo termostato per il riscaldamento elettrico:
Regolatore di temperatura fatto in casa
In realtà ci sono molti schemi per realizzare un termostato da soli. Tutto dipende dall'area in cui verrà utilizzato tale prodotto. Certo, creare qualcosa di troppo complesso e multifunzionale è estremamente difficile. Ma un termostato che può essere utilizzato per riscaldare un acquario o verdure secche per l'inverno può essere creato con un minimo di conoscenza.
Questo è utile: collettore di distribuzione nell'impianto di riscaldamento.
Lo schema più semplice
Il più semplice circuito del termostato fai-da-te ha un alimentatore senza trasformatore, che consiste in un ponte a diodi con un diodo zener collegato in parallelo, che stabilizza la tensione entro 14 volt e un condensatore di spegnimento. Puoi anche aggiungere uno stabilizzatore da 12 volt qui, se lo desideri.
La creazione di un termostato non richiede molti sforzi e investimenti di denaro
L'intero circuito sarà basato sul diodo Zener TL431, che è controllato da un divisore costituito da una resistenza da 47 kΩ, una resistenza da 10 kΩ e un termistore da 10 kΩ che funge da sensore di temperatura. La sua resistenza diminuisce con l'aumentare della temperatura. Il resistore e la resistenza vengono abbinati al meglio per ottenere la migliore precisione di risposta.
Il processo stesso ha questo aspetto: quando si forma una tensione superiore a 2,5 volt sul contatto di controllo del microcircuito, si aprirà, che accenderà il relè, fornendo un carico all'attuatore.
Come realizzare un termostato per un'incubatrice con le tue mani, puoi vedere nel video presentato:
Al contrario, quando la tensione scende, il microcircuito si chiuderà e il relè si spegnerà.
Per evitare il tintinnio dei contatti del relè, è necessario selezionarlo con una corrente di mantenimento minima. E parallelamente agli ingressi, è necessario saldare un condensatore da 470 × 25 V.
Quando si utilizza un termistore NTC e un microcircuito già in attività, vale la pena verificarne prima le prestazioni e la precisione.
Quindi, il dispositivo più semplice risultaregolazione della temperatura. Ma con gli ingredienti giusti, si comporta in modo eccellente in un'ampia gamma di applicazioni.
Dispositivo da interno
Tali termostati con un sensore di temperatura dell'aria fai-da-te sono ottimali per mantenere i parametri microclimatici specificati in stanze e contenitori. È completamente in grado di automatizzare il processo e controllare qualsiasi corpo scaldante, dall'acqua calda agli elementi riscaldanti. Allo stesso tempo, l'interruttore termico ha dati sulle prestazioni eccellenti. E il sensore può essere integrato o remoto.
Qui, un termistore, indicato nel diagramma R1, funge da sensore termico. Il partitore di tensione include R1, R2, R3 e R6, il segnale da cui va al quarto pin del microcircuito dell'amplificatore operazionale. Il quinto contatto di DA1 riceve un segnale dal divisore R3, R4, R7 e R8.
Le resistenze dei resistori devono essere selezionate in modo tale che alla temperatura più bassa bassa del mezzo misurato, quando la resistenza del termistore è massima, il comparatore sia saturo positivamente.
La tensione all'uscita del comparatore è di 11,5 volt. In questo momento, il transistor VT1 è in posizione aperta e il relè K1 accende il meccanismo esecutivo o intermedio, a seguito del quale inizia il riscaldamento. Di conseguenza, la temperatura ambiente aumenta, il che riduce la resistenza del sensore. All'ingresso 4 del microcircuito, la tensione inizia ad aumentare e, di conseguenza, supera la tensione sul pin 5. Di conseguenza, il comparatore entra nella fase di saturazione negativa. Alla decima uscita del microcircuito, la tensione diventa di circa 0,7 volt, che è uno zero logico. Di conseguenza, il transistor VT1 si chiude e il relè si spegne e spegne l'attuatore.
https://youtu.be/qV11L1JJNgs
Sul chip LM 311
Un tale termocontrollore fai-da-te è progettato per funzionare con elementi riscaldanti ed è in grado di mantenere i parametri di temperatura impostati entro 20-100 gradi. Questa è l'opzione più sicura e affidabile, poiché utilizza l'isolamento galvanico del sensore di temperatura e dei circuiti di controllo, eliminando completamente la possibilità di scosse elettriche.
Come la maggior parte dei circuiti simili, si basa su un ponte CC, in un braccio di cui è collegato un comparatore e nell'altro un sensore di temperatura. Il comparatore monitora il disadattamento del circuito e reagisce allo stato del ponte quando attraversa il punto di equilibrio. Allo stesso tempo, cerca di bilanciare il ponte con un termistore, modificandone la temperatura. E la stabilizzazione termica può avvenire solo a un certo valore.
Il resistore R6 imposta il punto in cui deve essere formato l'equilibrio. E a seconda della temperatura dell'ambiente, il termistore R8 può entrare in questo equilibrio, che consente di regolare la temperatura.
Nel video puoi vedere un'analisi di un semplice circuito del termostato:
https://youtu.be/Q_yrVL0UHNc
Se la temperatura impostata da R6 è inferiore a quella richiesta, la resistenza su R8 è troppo alta, il che abbassa la corrente sul comparatore. Ciò farà fluire la corrente e aprirà il semiconduttore VS1.che accenderà l'elemento riscaldante. Ciò sarà segnalato dal LED.
All'aumentare della temperatura, la resistenza di R8 inizierà a diminuire. Il ponte tenderà al punto di equilibrio. Sul comparatore, il potenziale dell'ingresso inverso diminuisce gradualmente e su quello diretto aumenta. Ad un certo punto la situazione cambia e il processo si svolge nella direzione opposta. Pertanto, il termocontrollore con le proprie mani accenderà o spegnerà l'attuatore a seconda della resistenza R8.
Se LM311 non è disponibile, può essere sostituito con il microcircuito domestico KR554SA301. Si scopre un semplice termostato fai-da-te con costi minimi, alta precisione e affidabilità.
Termostati per caldaie da riscaldamento
Quando si regolano i sistemi di riscaldamento, è importante calibrare accuratamente il dispositivo. Ciò richiederà un misuratore di tensione e corrente. Per creare un sistema funzionante, è possibile utilizzare il diagramma seguente.
Con questo schema, è possibile creare apparecchiature esterne per controllare una caldaia a combustibile solido. Il ruolo del diodo zener è svolto dal microcircuito K561LA7. Il funzionamento del dispositivo si basa sulla capacità del termistore di ridurre la resistenza quando riscaldato. La resistenza è collegata alla rete del partitore di tensione elettrica. La temperatura richiesta può essere impostata utilizzando il resistore variabile R2.La tensione viene fornita all'inverter 2I-NOT. La corrente risultante viene alimentata al condensatore C1. Un condensatore è collegato a 2I-NOT, che controlla il funzionamento di un trigger. Quest'ultimo è collegato al secondo trigger.
Il controllo della temperatura avviene secondo il seguente schema:
- con una diminuzione di gradi, la tensione nel relè aumenta;
- quando viene raggiunto un certo valore, il ventilatore, che è collegato al relè, si spegne.
È meglio saldare su una talpa. Come batteria, puoi portare qualsiasi dispositivo che funzioni entro 3-15 V.
Attenzione!
L'installazione di dispositivi autocostruiti per qualsiasi scopo su impianti di riscaldamento può portare a guasti alle apparecchiature. Inoltre, l'uso di tali dispositivi potrebbe essere vietato a livello di servizi che forniscono comunicazioni a casa tua.
Vantaggi e svantaggi
Anche un semplice termostato fai-da-te ha molti vantaggi e aspetti positivi. Non è affatto necessario parlare di dispositivi multifunzionali di fabbrica.
I termoregolatori consentono:
- Mantieni una temperatura confortevole.
- Risparmiare energia.
- Non coinvolgere una persona nel processo.
- Osserva il processo tecnologico, aumentando la qualità.
Gli svantaggi includono l'alto costo dei modelli di fabbrica. Naturalmente, questo non si applica ai dispositivi fatti in casa. Ma quelli di produzione, necessari quando si lavora con fluidi liquidi, gassosi, alcalini e altri simili, hanno un costo elevato. Soprattutto se il dispositivo deve avere molte funzioni e capacità.
