Простой термостат на компараторе

Как собрать терморегулятор в домашних условиях?

Продолжаем нашу рубрику электронные самоделки, в этой статье будем рассматривать устройства поддерживающие определенный тепловой режим, или же сигнализирующие о достижении какого то значения. Для вас мы предоставили инструкцию о том, как сделать терморегулятор своими руками.

Немного теории

Простейшие измерительные датчики, в том числе и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча из двух сопротивлений, опорного и элемента, меняющего свое сопротивление в зависимости от прилаживаемой к нему температуры. Более наглядно это представлено на картинке ниже.

Как видно из схемы, R1 и R2 являются измерительным элементом самодельного терморегулятора, а R3 и R4 опорным плечом устройства.

Элементом терморегулятора, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, является интегральный усилитель в режиме компаратора. Данный режим переключает скачком выход микросхемы из состояния выключено в рабочее положение. Нагрузкой данной микросхемы является вентилятор ПК.

При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит смещение напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на контакте 2 и 3 и происходит переключение компаратора.

Таким образом поддерживается температура на заданном уровне и производится управление работой вентилятора.

Обзор схем

Напряжение разности с измерительного плеча поступает на спаренный транзистор с большим коэффициентом усиления, в качестве компаратора выступает электромагнитное реле.

При достижении на катушке напряжения, достаточного для втягивания сердечника, происходит ее срабатывание и подключение через ее контакты исполнительных устройств.

При достижении заданной температуры, сигнал на транзисторах уменьшается, синхронно падает напряжение на катушке реле, и в какой-то момент происходит расцепление контактов.

Особенностью такого типа реле является наличие гистерезиса — это разница в несколько градусов между включением и отключением самодельного терморегулятора, из-за присутствия в схеме электромеханического реле. Вариант сборки, предоставленный ниже, практически лишен гистерезиса.

Принципиальная электронная схема аналогового терморегулятора для инкубатора:

Данная схема была очень популярна для повторения в 2000 годах, но и сейчас она не потеряла актуальность и с возложенной на нее функцией справляется. При наличии доступа к старым деталям, можно собрать терморегулятор своими руками практически за даром.

Сердцем самоделки является интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8. В данном случае он подключен с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительным элементом R5 служит резистор типа ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, это когда при нагревании его сопротивление уменьшается.

Выносной датчик подключается через экранированный провод. Для уменьшения наводок и ложного срабатывания устройства, длина провода не должна превышать 1 метр.

 Нагрузка управляется через тиристор VS1 и мощность нагревателя целиком зависит от его номинала. В данном случае 150 ватт, электронный ключ — тиристор необходимо установить на небольшой радиатор, для отвода тепла.

В таблице ниже представлены номиналы радиоэлементов, для сборки терморегулятора в домашних условиях.

Устройство не имеет гальванической развязки от сети 220 вольт, при настройке будьте внимательны, на элементах регулятора присутствует сетевое напряжение. На видео ниже рассматривается, как собрать терморегулятор на транзисторах:

Самодельный термостат на транзисторах

Теперь расскажем как сделать регулятор температуры для теплого пола. Рабочая схема срисована с серийного образца. Пригодится тем, кто хочет ознакомиться и повторить, или как образец для поиска неисправности.

Центром схемы является микросхема стабилизатора, подключенная необычным способом, LM431 начинает пропускать ток при напряжении выше 2.5 вольт. Именно такой величины у данной микросхемы внутренний источник опорного напряжения. При меньшем значении она ни чего не пропускает. Эту ее особенность стали использовать во всевозможных схемах терморегуляторов.

Как видим, классическая схема с измерительным плечом осталась R5, R4 и R9 терморезистор.

При изменении температуры происходит сдвиг напряжения на входе 1 микросхемы, и в случае если оно достигло порога срабатывания происходит включение и подается напряжение дальше.

В данной конструкции нагрузкой TL431 являются светодиод индикации работы HL2 и оптрон U1, оптическая развязка силовой схемы от управляющих цепей.

Как и в предыдущем варианте, устройство не имеет трансформатора, а получает питание на гасящей конденсаторной схеме C1R1 и R2.

 Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых всплесков, в схему установлен стабилитрон VD2 и конденсатор C3. Для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве установлен светодиод HL1.

Силовым управляющим элементом установлен симистор ВТ136 с небольшой обвязкой для управления через оптрон U1.

При данных номиналах диапазон регулирования находится в пределах 30-50°С. При кажущейся сложности конструкция проста в настройке и легка в повторении. Наглядная схема терморегулятора на микросхеме TL431, с внешним питанием 12 вольт для использования в системах домашней автоматики:

Данный терморегулятор способен управлять компьютерным вентилятором, силовым реле, световыми индикаторами, звуковыми сигнализаторами. Для управления температурой паяльника существует интересная схема с использованием той же интегральной микросхемы TL431.

Для измерения температуры нагревательного элемента используют биметаллическую термопару, которую можно позаимствовать с выносного измерителя в мультиметре. Для увеличения напряжения с термопары до уровня срабатывания TL431, установлен дополнительный усилитель LM351. Управление осуществляется через оптрон MOC3021 и симистор T1.

При включении терморегулятора в сеть необходимо соблюдать полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе фазное напряжение появится на корпусе паяльника, через провода термопары. Регулировка диапазона производится резистором R3. Данная схема обеспечит долгую работу паяльника, исключит его перегрев и увеличит качество пайки.

Еще одна идея сборки простого терморегулятора рассмотрена на видео:

Регулятор температуры на микросхеме TL431

Также рекомендуем просмотреть еще одну идею сборки термостата для паяльника:

Простой регулятор для паяльника

Разобранных примеров регуляторов температуры вполне достаточно для удовлетворения нужд домашнего мастера. Схемы не содержат дефицитных и дорогих запчастей, легко повторяются и практически не нуждаются в настройке.

 Данные самоделки запросто можно приспособить для регулирования температуры воды в баке водонагревателя, следить за теплом в инкубаторе или теплице, модернизировать утюг или паяльник. Помимо этого можно восстановить старенький холодильник, переделав регулятор для работы с отрицательными значениями температуры, путем замены местами сопротивлений в измерительном плече.

 Надеемся наша статья была интересна, вы нашли ее для себя полезной и поняли, как сделать терморегулятор своими руками в домашних условиях!

Будет интересно прочитать:

Простой терморегулятор на регулируемом стабилитроне TL431

Автор: admin Vladimir | Опубликовано 23-03-2015

Рубрика: Терморегуляторы

Метки: TL431, терморегулятор

style=”display:block; text-align:center;” data-ad-layout=”in-article” data-ad-format=”fluid” data-ad-client=”ca-pub-2167793600289487″

data-ad-slot=”4187947634″>

Привет всем любителям электронных самоделок. Недавно я по быстрому смастерил электронный терморегулятор своими руками, схема устройства очень проста. В качестве исполнительного устройства используется электромагнитное реле с мощными контактами, которые могут выдержать ток до 30 ампер. Поэтому рассматриваемая самоделка может использоваться для разных бытовых нужд.

По нижеприведенной схеме, терморегулятор можно использовать, например, для аквариума или для хранения овощей. Кому то он может пригодиться при использовании совместно с электрическим котлом, а кто-то его может приспособить и для холодильника.

Электронный терморегулятор своими руками, схема устройства

Как я уже говорил, схема очень проста, содержит минимум недорогих и распространённых радиодеталей. Обычно терморегуляторы строятся на микросхеме компараторе. Из-за этого устройство усложняется. Данная самоделка построена на регулируемом стабилитроне TL431:

Теперь поговорим подробнее о тех деталях, которые я использовал.

Детали устройства:

• Трансформатор понижающий на 12 вольт
• Диоды; IN4007, или другие с похожими характеристиками 6 шт.
• Конденсаторы электролитические; 1000 мк, 2000 мк, 47 мк
• Микросхема стабилизатор; 7805 или другая на 5 вольт
• Транзистор; КТ 814А, или другой p-n-p c током коллектора не меньше 0,3 А
• Регулируемый стабилитрон; TL431 или советский КР142ЕН19А
• Резисторы; 4,7 Ком, 160 Ком, 150 Ом, 910 Ом
• Резистор переменный; 150 Ком
• Терморезистор в качестве датчика; около 50 Ком с отрицательным ТКС
• Светодиод; любой с наименьшим током потребления
• Реле электромагнитное; любое на 12 вольт с током потребления 100 мА или меньше
• Кнопка или тумблер; для ручного управления

Как сделать терморегулятор своими руками

В качестве корпуса был использован сгоревший электронный счётчик Гранит-1. Плата, на которой расположились все основные радиодетали также от счетчика. Внутри корпуса поместились трансформатор блока питания и электромагнитное реле:

В качестве реле я решил использовать автомобильное, которое можно приобрести в любом автомагазине. Рабочий ток катушки приблизительно 100 миллиампер:

Так как регулируемый стабилитрон маломощный, его максимальный ток не превышает 100 миллиампер, непосредственно включить реле в цепь стабилитрона не получится. Поэтому пришлось использовать более мощный транзистор КТ814.

Конечно, схему можно упростить, если применить реле, у которого ток через катушку будет меньше 100 миллиампер, например SRD-12VDC-SL-C или SRA-12VDC-AL. Такие реле можно включить непосредственно в цепь катода стабилитрона.

Немного расскажу о трансформаторе. В качестве, которого я решил использовать нестандартный. У меня завалялась катушка напряжения от старого индукционного счетчика электрической энергии:

Как видно на фотографии там имеется свободное место для вторичной обмотки, я решил попробовать намотать её и посмотреть что получится. Конечно площадь поперечного сечение сердечника у него маленькая, соответственно и мощность небольшая.

Но для данного регулятора температуры этого трансформатора достаточно. По расчётам у меня получилось 45 витков на 1 вольт. Для получения 12 вольт на выходе нужно намотать 540 витков. Чтобы уместить их я использовал провод диаметром 0,4 миллиметра.

Конечно, можно использовать готовый блок питания с выходным напряжением 12 вольт или адаптер.

style=”display:block; text-align:center;” data-ad-layout=”in-article” data-ad-format=”fluid” data-ad-client=”ca-pub-2167793600289487″

data-ad-slot=”7590515336″>

Как вы заметили, в схеме стоит стабилизатор 7805 со стабилизированным выходным напряжением 5 вольт, который питает управляющий вывод стабилитрона. Благодаря этому регулятор температуры получился со стабильными характеристиками, которые не будут изменяться от изменения питающего напряжения.

В качестве датчика я использовал терморезистор, у которого при комнатной температуре сопротивление 50 Ком. При нагревании сопротивление данного резистора уменьшается:

Чтобы защитить его от механических воздействий я применил термоусаживающие трубочки:

Место для переменного резистора R1 нашлось с правой стороны терморегулятора. Так как ось резистора очень короткая пришлось напаять на неё флажок, за который удобно поворачивать. С левой стороны я поместил тумблер ручного управления. При помощи него легко проконтролировать рабочее состояние устройства, при этом, не изменяя выставленную температуру:

Несмотря на то, что клемник бывшего электросчетчика очень громоздкий, убирать его из корпуса я не стал. В него чётко входит вилка, от какого либо прибора, например электрообогревателя. Убрав перемычку (на фотографии желтая справа) и включив вместо перемычки  амперметр можно померить силу тока, отдаваемую в нагрузку:

Теперь осталось проградуировать терморегулятор. Для этого нам понадобится цифровой термометр ТМ-902С. Нужно оба датчика устройства соединить вместе при помощи изоленты:

Термометром произвести замер температуры различных предметов горячих, холодных. При помощи маркера нанести шкалу и разметку на терморегуляторе, момент включения реле. У меня получилось от 8 до 60 градусов Цельсия. Если кому-то нужно сдвинуть рабочую температуру в ту или иную сторону, это легко сделать, изменив номиналы резисторов R1, R2, R3:

Вот мы и сделали электронный терморегулятор своими руками. Внешне выглядит вот так:

Чтобы не было видно внутренности устройства, через прозрачную крышку, я ее закрыл скотчем, оставив отверстие под светодиод HL1. Некоторые радиолюбители, кто решил повторить эту схему, жалуются на то, что реле включается, не очень чётко, как бы дребезжит.

Я ничего этого не заметил, реле включается и отключается очень чётко. Даже при небольшом изменении температуры, никакого дребезга не происходит. Если все-таки он возникнет нужно подобрать более точно конденсатор C3 и резистор R5 в цепи базы транзистора КТ814.

Собранный терморегулятор по данной схеме включает нагрузку при понижении температуры. Если кому то наоборот понадобится включать нагрузку при повышении температуры, то нужно поменять местами датчик R2 с резисторами R1, R3.

Как самостоятельно сделать терморегулятор?

Перед монтажом аппарата, лучше поближе ознакомиться с принципом его работы. Российский рынок предлагает внушительное количество моделей от разных компаний практически все они функционируют по одной и той же схеме, независимо от своего назначения.

По этому плану, изготавливаются устройства для поддержания атмосферы в аквариуме, инкубаторе, пола и т. д. Он позволяет поддерживать тепловой режим с точностью до ±0,5 0С.

Аппарат включает в себя сильфон для жидкого состава, золотник, шток и регулируемый клапан.

схема простого терморегуляторасхема терморегулятора для инкубатора

Инструкция по сборке

Необходимые материалы, детали и инструменты:

• лупа;
• плоскогубцы;
• паяльник;
• изолирующая лента;
• несколько отвёрток;
• провода медные;
• полупроводники;
• стандартные красные светодиоды;
• плата;
• текстолит форгированный;
• лампы;
• стабилитрон;
• терморезистор;
• тиристор.
• дисплей и генератор внутреннего типа мощностью в 4Мгу (для создания цифровых устройств на микроконстроллере);

Пошаговая инструкция:

Прежде всего, необходима соответствующая микросхема, к примеру, К561ЛА7, CD4011

Плату необходимо подготовить к прокладыванию путей.

К подобным схемам неплохо подходят терморезисторы с мощностью 1 kOm до 15 kOm, и он обязан находиться внутри самого объекта.

Нагревающий прибор обязан быть включен в цепь резистора, из-за того, что перемена мощности, напрямую зависящая от снижения градусов, оказывает влияние на транзисторы.

Впоследствии, такой механизм будет согревать систему до того момента, пока мощность внутри термодатчика не возвратится к первоначальному значению.

Датчики регулятора подобного плана нуждаются в настройке. Во время значительных перепадов в окружающей атмосфере, необходимо контролировать нагрев внутри объекта.

Сборка цифрового прибора:

Микроконтроллер следует соединить вместе с датчиком температуры. Он должен иметь выходы портов, которые необходимы для установки стандартных светодиодов, работающих совместно с генератором.

После подключения устройства в сеть с напряжением в 220V, светодиоды будут автоматически включаться. Это будет свидетельством о том, что прибор находится в рабочем состоянии.

В конструкции микроконтроллера находиться память. Если настройки прибора сбиваются, память автоматически их возвращает в изначально оговоренные параметры.

Собирая конструкцию, нельзя забывать о техники безопасности. Во время применения термодатчика в водянистой или влажной атмосфере, его выводы обязаны герметично изолироваться. Значение терморезистора R5 может обозначаться от 10 до 51 кОм. При этом, сопротивление резистора R5 обязано иметь аналогичное значение.

Взамен обозначенных микросхемы К140УД6 можно использовать К140УД7, К140УД8, К140УД12, К153УД2. В роли стабилитрона VD1 можно внедрять любой инструмент с мощностью стабилизации 11…13 V.

В случае, когда нагреватель превышает напряжение в 100 ВТ, тогда диоды VD3-VD6 обязаны превосходить по мощности (к примеру, КД246 или их аналоги, с обратной мощностью минимум в 400В), при этом тринистор необходимо монтировать на маленькие радиаторы.

Значение FU1 также следует сделать более большим. Управление аппаратом сводится к подбору резистора R2, R6 с целью безопасного закрывания и открывания тринистора.

Устройство

схема механического терморегулятора

Температура всегда остаётся на одном уровне благодаря включению и выключению нагревательного прибора (ТЭН). Подобный принцип управления используется на всех незамысловатых конструкциях.

Может показаться, что схема терморегулятора очень проста, но как только дело доходит для сбора прибора, появляется масса вопросов, связанных с технической частью.

Устройство терморегулятора включает в себя:

Температурный датчик — создаётся на основе компаратора DD1.

Ключевой схемой терморегулятора является компаратор DA1, изготовленный на операционном усилителе.

Нужный температурный показатель выставляется резистором R2, который присоединяется к инвертирующему входу 2 платы DA1.

В роли термодатчика выступает терморезистор R5 (вида ММТ-4), присоединённый ко входу 3- го устройства.

Схема конструкции не имеет гальванической развязки с сетью, и берёт энергию от параметрического стабилизатора на деталях R10, VD1.

В роли блока питания для аппарата можно взять дешёвый сетевой адаптер. Во время его подключения нужно руководствоваться правилами и требованиями к новой проводке, так как условия помещения могут быть электроопасны.

Незначительный запас конденсатора C1 способствует постепенному нарастанию мощности, что приводит к плавному (не более 2 секунд) включению электрических ламп.

Затраты при самостоятельной сборке

Сегодня любой подобный гаджет можно приобрести в магазине. Диапазон цен довольно велик, а стоимость многих моделей свыше 1000 рублей. В плане финансовых вложений, это является довольно не выгодным, поэтому намного дешевле сделать его своими руками.

Затраты при самостоятельной сборке ниже в несколько раз, а именно:

• плата К561ЛА7 обойдутся не более 50 рублей;
• терморезистор мощностью в 1 kOm до 15 kOm — около 5 рублей;
• светодиод (2 шт) — 10 руб.;
• стабилитрон — 50 руб;
• тиристор — 20 руб;
• дисплей — 200 руб (для создания цифровых устройств на микроконстроллере);

На покупку ламп, фольги и других материалов уйдёт не более 100 рублей. Выходит, затраты на самостоятельную сборку придётся потратить не более 430 рублей и немного личного времени. Владелец может полностью адаптировать прибор для своих нужд, использую для этого незамысловатую схему.

Принцип действия

Схема терморегулятора многофункциональна. Отталкиваясь от её основания, можно создать любой адаптированный аппарат, который будет максимально удобным и простым. Мощность питания выбирается в соответствии с имеющимся напряжением катушки реле.

В принципе работы регулировочного прибора лежит особенность газов и жидкостей сжиматься или расширяться во время остывания или нагревания. Поэтому в основе действия водяных и газовых комплектаций положена одна и та же суть.

Между собой они отличаются только в быстроте реакции на перемену температуры в доме.

Принцип действия аппарата основан на следующих этапах:

В результате изменения температуры обогреваемого объекта, происходит перемена работы теплоносителя в отопительном механизме.

Вместе с этим, это заставляет сифон увеличивать или уменьшать свои габариты.

После этого, происходит смещение золотника, который балансирует впуск теплоносителя.

Внутренняя часть сифона заполнена газом, способствуя равномерной регулировке температуры. Встроенный термодатчик следит за внешней температурой.

Каждому значению уровня тепла приравнивается конкретное значение силы давления рабочей атмосферы внутри сифона. Недостающее давление возмещает при помощи пружины, которая контролирует работу штока.

В результате повышения градусов конус клапана начинает передвигаться в сторону закрытия до того момента, пока уровень рабочего давления в сифоне не станет уравновешенным благодаря усилиям пружины.

В случае понижения градусов, работа пружины носит обратный характер.

Результат работы зависит от вида и функциональности регулирующего клапана, находящегося в прямом подчинении от контура обогрева и диаметра подводящей трубы.

Виды

Компании-изготовители предлагают клиентам 3 вида терморегуляторов, каждый из которых имеет различные внутренние сигналы. Они контролируют процесс нагревания теплоносителя и выравнивают температурный порядок.

Способы расширения сигналов:

Непосредственно от теплоносителя. Считается недостаточно эффективным, поэтому используется нечасто. Его работа основана на погружном датчике или подобным ему механизмам. В сравнении с другими видами, он относится к числу самых дорогостоящих.

Внутренних воздушных волн. Является наиболее надёжным и экономичным вариантом. Он балансирует воздух во время его перепадов, а не уровень нагрева воды. Легко монтируется в квартире. Связывается с отопительными коммуникациями при помощи кабеля, по которому передаётся сигнал. Терморегуляторы этого вида непрерывно дополняются новыми функциями и достаточно удобны в использовании.

Внешних воздушных волн. Высокая эффективность достигается за счёт уличного датчика, давая незамедлительный ответ на любые погодные изменения. Знаки в виде сигнала, посылающие диафрагмой, дают системе команду на открытие или закрывание трубы с отеплительным прибором.

Помимо этого, аппараты могут быть электрическими и электронными.

По схеме и варианту получения сигнала, устройства разделяются на полуавтоматические и автоматические, которые, в свою очередь могут:

Контролировать уровень нагрева радиатора и ветки магистрали.

Следить за мощностью котла.

Обзор терморегуляторов на рынке

Терморегулятор IWarm 710

К числу наиболее популярных моделей на сегодняшний день относятся E 51.716 и IWarm 710. Их негорючий, выполненный из пластполимера корпус имеет небольшие размеры, но большое число полезных задач и встроенный аккумулятор. Имеет довольно большой встроенный дисплей, который отображает соответствующие температурные характеристики.

Стоимость этих моделей представлена в пределах 2700 тыс. рублей.

К особенностям E 51.716 можно отнести то, что он имеет кабель длиной в 3 м, способен балансировать температуру одновременно от самого пола, и то, что прибор может встраиваться в стену в любом положении.

Единственное о чём следует подумать перед его монтажом, как именно он будет располагаться, чтобы кнопки переключения не закрывались посторонними предметами, и были легко доступны.

К недостаткам терморегулятора относится незначительных набор функций, однако аналогичные приборы выполняют их довольно легко. В эксплуатации это может вызвать дискомфорт. Также, в памяти E 51.716 и IWarm 710 нет функции автоматического нагревания, поэтому это придётся делать самостоятельно.

Электронные регуляторы с механическим принципом работы:

Регулирование работы основано на автоматике, и осуществляются при помощи кнопок, расположенных на панели.

Включают в себя дисплей, на котором обозначается прежние и заданные градусы.

Есть возможность настраивать прибор самостоятельно: число, время работы, цикличность подогрева с сохранением конкретного режима, также можно указывать степень нагрева.

В сравнении с механическими аналогами, температура электрических моделей легко регулируется приблизительно на 0,5 значений.

На покупку такой модели уйдёт не более 4 тысяч.

Электронные комплектации:

Самостоятельно управляют температурой.

Всего один прибор может контролировать атмосферу на несколько дней вперёд и отдельно для каждой комнаты.

Позволяют устанавливать режим «отсутствие», и не затрачивать на это лишние средства, если никого нет дома.

Система автоматически анализирует качество работы устройства в каждой комнате. Владельцу не придётся догадываться о возможных неисправностях в работе, так как все недочёты система выдаст самостоятельно.

Производители дорогих моделей предусмотрели возможность управления режимами, находясь далеко от дома. Регулировка осуществляется при помощи встроенного Wi-Fi роутера.

Стоимость подобных аппаратов зависит от набора встроенных функций, поэтому варьируется от 6000 до 10000 тыс. рублей и выше.

Простой терморегулятор своими руками

Иногда дома приходиться иметь с бытовым инкубатором или сушкой для овощей. Зачастую дешевая техника такого рода имеет термореле очень плохого качества, контакты которого быстро выгорают или оно не отличаются хорошей плавностью регулировки. И так, сегодня у нас на повестке дня простой терморегулятор своими руками, мы соберем схему и продемонстрируем его работу.

Простой терморегулятор своими руками – схема

Питание схемы терморегулятора осуществляется с помощью бестрансформаторного блока питания, состоит он из гасящего конденсатора С1 и диодного моста D1. Параллельно мосту включен стабилитрон ZD1, который стабилизирует напряжение в пределах 14В. При желании, можно еще добавить и стабилизатор на 12В.

Основу схемы составляет управляемый стабилитрон TL431. Управление TL431 производиться с помощью делителя напряжения R4, R5 и R6. Датчиком температуры воздуха является NTC терморезистор R4 номиналом 10кОм. При повышении температуры он уменьшает свое сопротивление.

При напряжении более 2,5В на контакте управления TL431, эта микросхема открывается, далее срабатывает  реле, замыкая контакты и включая нагрузку.

При повышении температуры датчика R4, его сопротивление начнет падать. Когда напряжение на контакте управления TL431 станет меньше 2,5В микросхема закроется и отключит реле с нагрузкой.

Подбором резисторов R5 и R6 необходимо добиться необходимого диапазона регулировки температуры. Номинал R5 – отвечает за максимальную температуру, а R6 – за минимальную.

Для устранения эффекта дребезжания контактов реле при включении или отключении параллельно выводам А1 и А2 контактов реле необходимо подключить конденсатор С4. Реле К1 необходимо использовать с как можно меньшим током удержания.

При использовании б/у-шных TL431 и  NTC терморезисторов важно проверить их работоспособность. Для этого желательно ознакомиться с материалами на тему: как проверить TL431 и как проверить термистор.

Вот такой простой терморегулятор своими руками у нас получился.

Фото обратной стороны платы.

Такое устройство сделанное своими руками смело можно использовать, как терморегулятор для инкубатора или сушки. При использовании герметичного терморезистора (датчика температуры), сфера применения его уже расширяется, он неплохо будет играть роль, как терморегулятор аквариума.

Простой терморегулятор своими руками в действии

Терморегулятор своими руками: пошаговая инструкция изготовления самодельного устройства

Среди разнообразных полезных штуковин, способных добавить комфорта в нашу жизнь, много таких, которые легко можно сделать самостоятельно.

В эту категорию входит и термостат, также называемый терморегулятором, — прибор, включающий и отключающий нагревательное или холодильное оборудование в соответствии с температурой среды, в которой он установлен.

Такое устройство может, к примеру, во время сильных холодов включать обогреватель в подвале, где хранятся овощи. Из нашей статьи вы узнаете о том, как можно сделать терморегулятор своими руками (для котла отопления, холодильника и других систем) и какие детали подходят для этого лучше всего.

Устройство термостата особой сложностью не отличается, поэтому многие начинающие радиолюбители оттачивают на изготовлении этого прибора свое мастерство. Схемы предлагаются самые разные, но наибольшее распространение получил вариант с применением особой микросхемы, называемой компаратором.

У этого элемента есть два входа и один выход. На один вход подается некое эталонное напряжение, которое соответствует требуемой температуре, а на второй – напряжение от термодатчика.

Схема терморегулятора для теплых полов

Компаратор сравнивает поступающие данные и при определенном их соотношении генерирует на выходе сигнал, открывающий транзистор или включающий реле. При этом подается ток на нагреватель или холодильный агрегат.

Детали устройства регулятора температуры своими руками

В роли датчика температуры обычно выступает терморезистор – элемент, электрическое сопротивление которого меняется в зависимости от температуры.

Используют и полупроводниковые элементы – транзисторы и диоды, на характеристики которых температура также оказывает влияние: при нагреве увеличивается ток коллектора (у транзисторов), при этом наблюдается смещение рабочей точки и транзистор перестает работать, не реагируя на входной сигнал.

Но у таких сенсоров есть существенный недостаток: их довольно сложно откалибровать, то есть «привязать» к определенным значениям температуры, из-за чего точность самодельного терморегулятора оставляет желать лучшего.

Между тем промышленность давно освоила выпуск недорогих термодатчиков, калибровка которых осуществляется в процессе изготовления.

К таковым относится прибор марки LM335 от компании National Semiconductor, которым мы и рекомендуем воспользоваться. Стоимость этого аналогового термодатчика составляет всего 1 доллар.

«Тройка» на первой позиции цифрового ряда в маркировке означает, что прибор ориентирован на применение в бытовой технике. Модификации LM235 и LM135 предназначены для использования, соответственно, в промышленности и в военной сфере.

Имея в своем составе 16 транзисторов, этот датчик работает как стабилитрон. При этом его напряжение стабилизации зависит от температуры.

Зависимость следующая: на каждый градус по абсолютной шкале (по Кельвину) приходится 0,01 В напряжения, то есть при нуле по Цельсию (273 по Кельвину) напряжение стабилизации на выходе составит 2,73 В. Производитель калибрует датчик по температуре в 25С (298К). Рабочий диапазон лежит в пределах от -40 до +100 градусов Цельсия.

Таким образом, собирая терморегулятор на базе LM335, пользователь избавляется от необходимости подбирать методом проб и ошибок эталонное напряжение, при котором прибор обеспечит требуемую температуру.

Его можно рассчитать, используя несложную формулу:

V = (273 + T) x 0.01,

Где Т – интересующая пользователя температура по шкале Цельсия.

Помимо термодатчика нам понадобится компаратор (подойдет марки LM311 от того же производителя), потенциометр для формирования эталонного напряжения (настройка требуемой температуры), выходное устройство для подключения нагрузки (реле), индикаторы и блок питания.

Электропитание терморегулятора

Температурный датчик LM335 подключается последовательно с резистором R1. Так вот, сопротивление этого резистора и напряжение питания должны быть подобраны таким образом, чтобы величина протекающего через термодатчик тока находилась в пределах от 0,45 до 5 мА.

Превышать максимальное значение этого диапазона не следует, так как характеристики сенсора будут искажаться из-за перегрева.

Запитать терморегулятор можно от стандартного блока питания на 12 В либо от изготовленного собственными силами трансформатора.

Включение нагрузки

В качестве исполнительного устройства, подающего питание на нагреватель, можно применить автомобильное реле. Оно рассчитано на напряжение в 12 В, при этом через катушку должен протекать ток в 100 мА.

Напомним, что ток в цепи термодатчика не превышает 5 мА, поэтому для подключения реле нужно применить транзистор с большей мощностью, например, КТ814.

Можно применить реле с меньшим током включения, такое как SRA-12VDC-L или SRD-12VDC-SL-C – тогда транзистор не понадобится.

Рассмотрим, как изготавливаются терморегуляторы (термореле) с датчиком температуры воздуха своими руками на 12 В. Сборка прибора осуществляется в такой последовательности:

Прежде всего, нужно подготовить корпус. Подойдет отслуживший свое счетчик, например, «Гранит-1».

Схему можно собрать на плате от того же счетчика. К прямому входу компаратора (помечен знаком «+») подключается потенциометр, позволяющий задавать температуру. К инверсному входу (знак «-») – термодатчик LM335. Если напряжение на прямом входе окажется более высоким, чем на инверсном, на выходе компаратора установится высокий уровень (единица) и транзистор подаст питание на реле, а оно — на нагреватель. Как только напряжение на инверсном входе окажется большим, чем на прямом, уровень на выходе компаратора станет низким (ноль) и реле отключится.

Чтобы обеспечить перепад температур, то есть срабатывание терморегулятора, к примеру, при 23-х градусах, а отключение – при 25-ти, необходимо при помощи резистора создать отрицательную обратную связь между выходом и прямым входом компаратора.

Трансформатор для питания терморегулятора можно изготовить из катушки от старого электросчетчика индукционного типа. На ней имеется место для вторичной обмотки. Чтобы получить напряжение в 12 В, необходимо намотать 540 витков. Их удастся уместить, если использовать провод диаметром 0,4 мм.

Простой самодельный термостат

Для включения нагревателя удобно использовать клеммник счетчика.

Каким должен быть нагреватель?

Мощность нагревателя зависит от того, какой ток могут выдержать контакты используемого реле. Если это значение составляет, к примеру, 30 А (на такой ток рассчитано автомобильное реле), то обогреватель может иметь мощность до 30 х 220 = 6,6 кВт. Только необходимо сначала убедиться, что проводка и автомат в щитке способны выдержать такую нагрузку.

Монтаж

Рассмотрим, как правильно должен быть установлен прибор.

Терморегулятор следует устанавливать в нижней части помещения, где скапливается холодный воздух.

При этом важно предотвратить воздействие тепловых помех, которые могут сбить прибор с толку.

Так, например, не стоит размещать терморегулятор на сквозняке или вблизи электрооборудования, излучающего тепло.

Настройка терморегулятора

Как уже говорилось, терморегулятор на базе датчика LM335 в настройке не нуждается. Достаточно знать напряжение, подаваемое потенциометром на прямой вход компаратора.

Измерить его можно при помощи вольтметра. Необходимое значение напряжения определяется по приведенной выше формуле.

Если нужно, к примеру, чтобы прибор срабатывал при температуре в 20 градусов, оно должно составлять 2,93 В.

Если в качестве термодатчика применяется какой-либо иной элемент, эталонное напряжение придется проверять опытным путем. Для этого необходимо воспользоваться цифровым термометром, например, ТМ-902С. Для точности настройки датчики термометра и терморегулятора можно соединить посредством изоленты, после чего их помещают в среду с различной температурой.

Терморегулятор из подручных материалов

Ручку потенциометра нужно плавно вращать, пока терморегулятор не сработает. В этот момент следует посмотреть на шкалу цифрового термометра и отображаемую на ней температуру нанести на шкалу терморегулятора. Можно определить крайние точки, например, для температуры в 8 и 40 градусов, а промежуточные значения отметить, разделив диапазон на равные части.

Если цифрового термометра под рукой не оказалось, крайние точки можно определять по воде с плавающим в ней льдом (0 градусов) или по кипящей воде (100 градусов).

Видео на тему

Терморегулятор для погреба своими руками / Сделай сам / Коллективный блог

Терморегулятор довольно распространенная вещь их вы можете найти начиная от холодильников и заканчивая утюгами или паяльниками. Обычно радиолюбители в качестве датчика температуры используют терморезисторы, транзисторы или диоды. Так как работа подобных терморегуляторов очень простая, а следовательно будет несложной и электрическая схема.

Обычно в таких устройствах поддержание необходимой температуры происходит путём включением или выключением какого-либо нагревательного элемента.

Алгоритм работы предельно прост когда температура достигнет нужной вам величины, происходит срабатывание сравнивающего устройствоа (компаратора) и ТЭН отключается. Этот принцип работы реализуется, практически, во всех простых терморегуляторах.

Вроде бы всё легко и просто, но это пока вам не пришлось делать терморегулятор и испытвать его на практике.

Самое сложное в самодельных «простых» терморегуляторов является их настройка на нужную температуру. Дело в том, что для того чтобы определить характерные точки температурной шкалы вам потребуется погружать свой датчик, с начала в посуду с тающим льдом (это ноль градусов Цельсия), а потом в кипяток (100 градусов).

После проведения «калибровки» таким трудоёмким способом с использованием градусника и вольтметра вы сможете настроить необходимую температуру срабатывания. Однако, добиться, таким способом, точной работы вашего терморегулятора очень сложно, Его придётся регулировать ещё не раз и не два.

В помощь радиолюбителям сегодня в мире множество фирм выпускает огромное количество уже откалиброванных температурных сенсоров. В большинстве своём эти датчики, рассчитаны на работу с микроконтроллерами.

Информация на выходе этих датчиков цифровая, передается по однопроводному двунаправленному интерфейсу 1-wire. Это даёт возможность делать сложные схемы с использованием подобных устройств.

Таким образом довольно просто сделать многоточечный термометр который будет контролировать температуру, в самых разных местах, например, как в помещении, так и за окном, и даже в разных комнатах.

Терморегулятор LM335

Далее я хочу рассказать об одном очень популярном приборе из этой серии, который выделятся своей ценой и характеристиками на фоне разнообразных терморегуляторов. LM335 и его разновидности 235, 135. Первая цифра в маркировке говорит о назначении прибора: 1 соответствует военной приемке, 2 индустриальное применение, а тройка говорит об использовании компонента в бытовых приборах.

Кстати, точно такой же принцип маркировки присущ и многим импортным деталям, например операционным усилителям, компараторам и другим. Отечественным радиолюбителям такой принцип обозначений знаком по транзисторам, например, 2Т и КТ. Первые предназначались для военных, а вторые для широкого применения. Однако, вернёмся к упомянутому выше LM335.

Внешне данный терморегулятор похож на транзистор в пластмассовом корпусе ТО – 92, но внутри него находится аж 16 транзисторов. Также этот датчик может быть и в другом корпусе, например SO – 8, но различий между ними нет. Внешний вид датчика показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Внешний вид датчика LM335

В принцип действия данного терморегулятора положен принцип стабилитрона. У него напряжение стабилизации зависит от температуры. Принцип действия терморегулятора LM335 основан на том, что при повышении температуры на один градус Кельвина напряжение стабилизации увеличивается на 10 милливольт. Типовая схема включения показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Типовая схема включения датчика LM335

Из этой схемы слкдует, что нормальная работа терморегулятора осуществляется в диапазоне токов 0,45…5,00 миллиампер. Так же необходимо помнить, что предел в 5 мА превышать не следует. Так как датчик будет перегреваться и при этом измерять собственную температуру.

Что будет показывать датчик LM335

Согласно технической документации наш терсодатчик проградуирован по абсолютной шкале Кельвина. Если предположить, что температура внутри помещения -273,15°C, а это абсолютный ноль по Кельвину, то наш датчик будет показывать нулевое напряжение. При увеличении температуры на каждый градус выходное напряжение стабилитрона будет возрастать на целых 10мВ или на 0,010В.

Для того чтобы перевести температуру в привычную всем шкалу Цельсия, будет достаточно, просто, прибавить 273,15. Ну. Кстати, про 0,15 почему то все всегда забывают, поэтому просто 273, и получается, что 0°C это 0+273 = 273°K.

В учебниках физики нормальной температурой считается 25°C, а по Кельвину получается 25+273 = 298, а точнее 298,15. Именно эта точка упоминается в даташите, как единственная точка калибровки сенсора. Таким образом, при температуре 25°C на выходе датчика должно быть 298,15 * 0,010 = 2,9815В.

Рабочий диапазон терморегулятора находится в пределах -40…100°C, и во всем диапазоне характеристика датчика очень линейна.

Это позволит вам легко рассчитать показания датчика при любой температуре: сначала надо пересчитать температуру по Цельсию в градусы Кельвина. Затем полученную температуру умножить на 0,010В.

Последний ноль в этом числе говорит о том, что напряжение в Вольтах указано с точностью до 1мВ.

Из всего вышесказанного следует что когда вы будете изготавливать терморегулятор вам не придется ничего градуировать, макая ваше устройство то в кипяток то в тающий лед. Вам будет всего лишь достаточно рассчитать напряжение на выходе LM335, а после этого вам нужно будет выставить это напряжение в качестве задающего на входе сравнивающего устройства (компаратора).

Ну а теперь пара слов, возможно, о самом важном параметре LM335 о его цене. Он стоит где-то около доллара. И его легко приобрести в сети в интернет-магазинах.

Принципиальная схема терморегулятора для погреба

Но вернёмся, собственно к теме статьи, к терморегулятору, конкретно, для погреба. Как нетрудно догадаться делать его мы будем на основе термодатчика LM335. Прежде всего вам стоит обратиться к технической документации (Data Sheet) на этот датчик. Даташит содержит все способы применения датчика, в том числе и собственно схему терморегулятора.

К сожалению буквально использовать её нельзя, вам практически придется дополнить ее выходным устройством, которое позволит вам включать нагреватель заданной мощности и, естественно, блоком питания и, возможно, индикаторами работы. Об этих узлах будет рассказано несколько позже, а пока посмотрим, что же предлагает фирменная документация, на этот терморегулятор. Схема, как она есть, показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема подключения датчика LM335

Как работает компаратор

В основу данной схемы как не трудно догадаться положен компаратор LM311. Как и все другие подобные компараторы, LM311 имеет два входа и выход. Один из входов (2) является прямым и обозначен знаком +. Другой вход – инверсный (3) обозначен знаком «минус». Выход в компаратор обозначен выводом 7.

Компаратор имеет простейшую логику работы. Когда напряжение на прямом входе (2) больше, чем на инверсном (3), на выходе компаратора устанавливается высокий уровень.

В этом случае транзистор открывается и включает нагрузку. На рисунке 1 им является нагреватель.

Кроме этого к прямому входу подключен потенциометр, который задаёт порог срабатывания компаратора, таким образом, именно он и устанавливает температуру.

Когда напряжение на инверсном входе больше, чем на прямом, на выходе компаратора установится низкий уровень. К инверсному входу подключен термодатчик LM335, поэтому при повышении температуры (нагреватель уже включен) будет повышаться напряжение на инверсном входе.

Когда напряжение датчика достигнет порога срабатывания, установленного потенциометром, компаратор переключится в низкий уровень, транзистор закроется и отключит нагреватель. Далее весь цикл повторится.

Осталось совсем ничего, – на базе рассмотренной функциональной схемы разработать практическую схему, по возможности простую и доступную для повторения начинающими радиолюбителями. Возможный вариант практической схемы показан на рисунке 4.

Рисунок 4.

Несколько пояснений к принципиальной схеме

Нетрудно видеть, что базовая схема немного изменилась. Прежде всего, вместо нагревателя транзистор будет включать реле, а что будет включать реле об этом чуть позже. Еще появился электролитический конденсатор C1, назначение которого сглаживание пульсаций напряжения на стабилитроне 4568. Но расскажем о назначении деталей чуть подробней.

Питание термодатчика и делителя напряжения уставки температуры R2, R3, R4 стабилизировано параметрическим стабилизатором R1, 1N4568, C1 с напряжением стабилизации 6,4В. Даже если питание всего устройства будет производиться от стабилизированного источника, дополнительный стабилизатор не помешает.

Такое решение позволяет питать все устройство от источника, напряжение которого можно выбрать в зависимости от напряжения катушки реле, имеющегося в наличии. Скорее всего, это будет 12 или 24В.

Источник питания может быть даже нестабилизированным, просто диодный мост с конденсатором.

Но лучше все-таки не поскупиться и поставить в блок питания интегральный стабилизатор 7812, который обеспечит еще и защиту от КЗ.

Если уж разговор зашел про реле, что можно в данном случае применить? Прежде всего, это современные малогабаритные реле, наподобие тех, что применяются в стиральных машинах. Внешний вид реле показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Малогобаритное реле

При всей миниатюрности такие реле могут коммутировать ток до 10А, что позволяет коммутировать нагрузку до 2КВт. Это если на все 10А, но так делать не надо. Самое большее, что можно включить таким реле это нагреватель мощностью не более 1КВт, ведь должен же быть хоть какой-то «запас прочности»!

Совсем хорошо, если реле своими контактами будет включать магнитный пускатель серии ПМЕ, а уж он пусть включает нагреватель. Это один из самых надежных вариантов включения нагрузки.

Другие варианты подключения описаны в статье «Как подключить нагрузку к блоку управления на микросхемах». Но практика показывает, что вариант с магнитным пускателем, пожалуй, самый простой и надежный.

Возможная реализация такого варианта показана на рисунке 6.

Рисунок 6.

Электропитание терморегулятора

Блок питания устройства нестабилизированный, а поскольку сам терморегулятор (одна микросхема и один транзистор) практически никакой мощности не потребляет, то в качестве источника питания вполне подойдет любой сетевой адаптер китайского производства.

Если сделать блок питания, как показано на схеме, то вполне подойдет небольшой силовой трансформатор от кассетного магнитофона калькулятора или чего-то другого. Главное, чтобы напряжение на вторичной обмотке было не свыше 12..14В. При меньшем напряжении не будет срабатывать реле, а при большем оно просто может сгореть.

Если выходное напряжения трансформатора находится в пределах 17…19В, то тут без стабилизатора не обойтись. Это не должно пугать, ведь современные интегральные стабилизаторы имеют всего 3 вывода, запаять их не так и сложно.

Включение нагрузки

Открытый транзистор VT1 включает реле K1, которое своим контактом K1.1 включает магнитный пускатель K2. Контакты магнитного пускателя K2.1 и K2.2 подключают к сети нагреватель. Следует отметить, что нагреватель включается сразу двумя контактами. Такое решение гарантирует, что при отключенном пускателе на нагрузке не останется фаза, если, конечно все исправно.

Поскольку погреб помещение влажное, иногда очень сырое, в плане электробезопасности очень опасное, то подключение всего устройства лучше всего осуществить с применением УЗО по всем требованиям к современной проводке. О правилах устройства электрической проводки в подвале можно почитать в этой статье.

Каким должен быть нагреватель

Схем терморегуляторов для погреба опубликовано немало. Когда-то их печатал журнал «Моделист-коструктор» и другие печатные издания, а теперь все это изобилие перекочевало в интернет. В этих статьях даются рекомендации, каким же должен быть нагреватель.

Кто-то предлагает обычные стоваттные лампы накаливания, трубчатые нагреватели марки ТЭН, масляные радиаторы (можно даже с неисправным биметаллическим регулятором).

Также предлагается использовать бытовые обогреватели с встроенным вентилятором. Главное, чтобы не было прямого доступа к токоведущим частям.

Поэтому старые электроплитки с открытой спиралью и самодельные нагреватели типа «козёл» применять ни в коем случае нельзя.

Сначала проверьте монтаж

Если устройство собрано без ошибок из исправных деталей, то особой наладки не требуется. Но в любом случае перед первым включением обязательно проверить качество монтажа: нет ли непропаек или наоборот замкнутых дорожек на печатной плате. И проделывать эти действия надо не забывать, просто взять себе за правило. Особенно это относится к конструкциям, подключаемым к электрической сети.

Настройка терморегулятора

Если первое включение конструкции произошло без дыма и взрывов, то единственное, что надо сделать, это выставить опорное напряжение на прямом входе компаратора (вывод 2), согласно желаемой температуре. Для этого необходимо произвести несколько расчетов.

Предположим, что температура в погребе должна поддерживаться на уровне +2 градуса по Цельсию. Тогда сначала переводим ее в градусы Кельвина, затем полученный результат умножаем на 0,010В в результате получается опорное напряжение, оно же уставка температуры.

(273,15 + 2) * 0,010 = 2,7515(В)

Если предполагается, что терморегулятор должен поддерживать температуру, например, +4 градуса, то получится следующий результат: (273,15 + 4) * 0,010 = 2,7715(В)

По материалам – http://electrik.info/main/praktika/758-termoregulyator-dlya-pogreba-svoi…