Как сделать температурное реле

13.01.202314.02.2023 admin 0 Comments

Терморегулятор для электрического обогревателя

Предлагается рассмотреть вариант изготовления регулятора температуры для инфракрасного комнатного обогревателя. Прибор имеет простую и надежную конструкцию, электробезопасное исполнение, собран из доступных деталей.

Для создания комфортных условий при ночевке в летнем домике, при нашей переменчивой и часто прохладной погоде, был приобретен инфракрасный обогреватель BALLU. Этот бытовой электронагревательный прибор имеет суммарную мощность 1,5 кВт и рассчитан на площадь обогрева в 25 кв.м.

В конструкции расположены три одинаковых нагревательных элемента мощностью 0,5 кВт, заключённые в стеклянных трубках из кварцевого стекла. Прибор компактный и безопасный, имеет возможность ступенчатого регулирования отдаваемой мощности, за счет выбора количества включенных нагревательных элементов.

Преимущество этого обогревателя в том, что в отличие от нагревателей конвективного отопления, инфракрасное излучение в первую очередь нагревает тела, предметы и стены помещения, от которых затем нагревается окружающий воздух. Это позволяет при включении, быстро почувствовать тепло и комфорт, а за счет прохладного воздуха создается эффект свежести в комнате.

Но обнаружился и недостаток в конструкции приобретенного прибора. Это отсутствие возможности поддержания установленной температуры в помещении. А появилась проблема, будем ее решать.

Постановка задачи
Необходим терморегулятор, способный поддерживать заданную комфортную температуру в комнате, а также экономить электроэнергию.
Обеспечить электробезопасность изготовленного устройства и обогревателя в целом.
Использовать простую и надежную схему устройства, ее настройку и работу.

Схема устройства
Изготовим терморегулятор для инфракрасного обогревателя, по приведенной ниже схеме.

Для сравнения напряжений, в диагональ моста включен компаратор на операционном усилителе DА1. На прямой вход компаратора (выв.3) поступает напряжение с первого зависимого от температуры делителя, а на его инверсный вход (выв.2) напряжение со второго делителя.
Заданную температуру установим переменным сопротивлением R4. Он изменяет опорное напряжение на инверсном входе ОУ, таким образом, устанавливая точку равновесия (баланса) измерительного моста. Точка баланса наступает при той температуре, которую необходимо поддерживать.

Датчиком температуры R2 служит полупроводниковый терморезистор ММТ-4 с номинальным сопротивлением 68 кОм. Возможно использование аналогичных терморезисторов другого номинала сопротивления, в пределах 10 … 100 кОм. Но при этом сопротивление резистора R1 должно быть равно номинальному сопротивлению R2. Терморезистор оптимально расположить на высоте около метра от пола в помещении, в котором установлен нагреватель.

Операционный усилитель DА1 КР140УД608 возможно заменить другим операционным усилителем общего назначения. Например, КР140УД708, К140УД6, К140УД7 или аналогичным импортным.

Транзистор КТ315 заменим п-р-п транзистором малой или средней мощности.

Питается микросхема DA1 от выпрямителя на диодах VD2, VD3 сборки КД205Д, стабилизатора напряжения на стабилитроне VD1 Д814Д (12v) и конденсаторе С3. Потребление схемы управления на микросхеме DA1 составляет 8…10 mA, а потребление прибора от сети в дежурном режиме – не более 20 mA. Прибор позволяет управлять нагрузкой мощностью до 2 кВт.

В связи с тем, что прибор работает от сети 230 вольт, в целях электробезопасности, требуется полностью исключить гальваническую связь схемы управления прибора от сети. Для этого, нагреватели терморегулятора включаются с помощью оптронных тиристоров U1, U2, а цепь питания схемы управления отделена от силовой сети разделительным трансформатором Tr1.

1. Комплектация устройства.
Комплектуем устройство радиокомпонентами согласно схеме.

2. Изготовление блока питания для схемы управления терморегулятора
Так как для питания схемы управления требуется небольшой ток (до 20 mA), то этот блок питания можно построить по комбинированной схеме. Погасим излишнее напряжение с помощью конденсатора К73-17 0,33мкф х 500в (как вариант – см. схему, два последовательно соединенных конденсатора С5 и С6 по 0,68мкф х 250в). Затем включим небольшой разделительный понижающий трансформатор на входное напряжение 30…40 / 15В (например, от старого радиоприемника или абонентского динамика). Достаточно трансформатора мощностью 100 мвт.

Устанавливаем трансформатор на вырезанную из фольгированного текстолита плату. Рядом припаиваем гасящие конденсаторы, резистор для их разряда после отключения, диоды, подключаем выводы обмоток трансформатора. При наличии трансформатора со средней точкой во вторичной обмотке, диодный мост выпрямителя можно заменить на два диода в соответствии с приведенной выше схемой.

3. Изготовление блока включения нагревателей
Для включения нагревателей в изготовляемом терморегуляторе используем оптронный тиристор ТО125-12.5-4 фланцевого исполнения. Он предназначен для работы в цепях постоянного или переменного тока частотой до 500 Гц в различном электротехническом оборудовании. Охлаждение воздушное естественное или принудительное.

В данной конструкции терморегулятора, для работы на переменном токе, используются два тиристора соединенные по приведенной схеме.
На фланцы каждого тиристора закрепляем теплоотводящие радиаторы. Устанавливаем и закрепляем винтами тиристоры на общей пластмассовой плате, в заранее вырезанных окнах. Соединяем пайкой выводы согласно схеме. Следует помнить, что фланец тиристора является его анодом, следовательно радиатор будет под опасным напряжением.

5. Сборка и отладка схемы управления нагревателем
Собираем детали схемы управления на универсальной монтажной плате. Для контроля работы схемы, вместо (или дополнительно) светодиода оптотиристора включаем контрольный светодиод. Запитаем схему от стабилизированного источника питания напряжением 12В.

После установки (балансировки) моста переменным сопротивлением R4 на выбранную температуру, можно проследить за работой терморегулятора.

При нарушении баланса моста после уменьшении окружающей температуры срабатывает компаратор. Он переключится в состояние повышенного напряжения (около 10В) на выходе (выв.6 DA1), так как напряжение на прямом входе (выв.3), будет больше напряжения на инверсном входе (выв.2). Повышенное напряжение с выхода компаратора поступает на базу транзистора VT1. Транзистор открывается и контрольный светодиод зажигается. При добавлении в схему оптронных тиристоров U1 и U2, ток пойдет через их управляющие светодиоды. При этом оптотиристоры откроются и нагреватель включится.

6. Монтаж схемы управления нагревателем
Вырезаем плату для размещения деталей и монтажа схемы управления нагревателем.

7. Изготовление и сборка терморегулятора
Подбираем корпус для размещения деталей прибора. Как вариант, можно использовать для этого пластмассовую коробку размером 150 х 150 х 40 мм, ранее используемую под дискеты.

Собираем и проверяем работу схемы прибора в целом. Нагрузкой служит лампа мощностью 60 вт.
Регулятором температуры (переменным сопротивлением) установим заданную температуру. При температуре в помещении выше установленной, лампа не горит.

Источник

Простые схемы электронных терморегуляторов своими руками

Соблюдение температурного режима является очень важным технологическим условием не только на производстве, но и в повседневной жизни. Имея столь большое значение, этот параметр должен чем-то регулироваться и контролироваться. Производят огромное количество таких приборов, имеющих множество особенностей и параметров. Но сделать терморегулятор своими руками порой куда выгоднее, нежели покупать готовый заводской аналог.

Общее понятие о температурных регуляторах

Приборы, фиксирующие и одновременно регулирующие заданное температурное значение, в большей степени встречаются на производстве. Но и в быту они также нашли своё место. Для поддержания необходимого микроклимата в доме часто используются терморегуляторы для воды. Своими руками делают такие аппараты для сушки овощей или отопления инкубатора. Где угодно может найти своё место подобная система.

В данном видео узнаем что из себя представляет регулятор температуры:

В действительности большинство терморегуляторов являются лишь частью общей схемы, которая состоит из таких составляющих:

Это три основные части системы поддержания заданных температурных параметров. Хотя, помимо них, в схеме могут участвовать и другие части наподобие промежуточного реле. Но они исполняют лишь дополнительную функцию.

Принцип работы

Принцип, по которому работают все регуляторы, – это снятие физической величины (температуры), передача данных на схему блока управления, решающего, что нужно сделать в конкретном случае.

Если делать термореле, то наиболее простой вариант будет иметь механическую схему управления. Здесь с помощью резистора устанавливается определённый порог, при достижении которого будет дан сигнал на исполнительный механизм.

Чтобы получить дополнительную функциональность и возможность работы с более широким диапазоном температур, придётся встраивать контроллер. Это же поможет увеличить срок эксплуатации прибора.

На данном видео вы можете посмотреть как самостоятельно изготовить терморегулятор для электрического отопления:

Самодельный регулятор температуры

Схем для того, чтобы сделать терморегулятор самому, в действительности очень много. Всё зависит от сферы, в которой будет применяться такое изделие. Конечно, создать нечто слишком сложное и многофункциональное крайне трудно. А вот термостат, который сможет использоваться для обогревания аквариума или сушки овощей на зиму, вполне можно создать, имея минимум знаний.

Простейшая схема

Самая простая схема термореле своими руками имеет безтрансформаторный блок питания, который состоит из диодного моста с параллельно подключённым стабилитроном, стабилизирующим напряжение в пределах 14 вольт, и гасящего конденсатора. Сюда же можно при желании добавить и стабилизатор на 12 вольт.

Создание терморегулятора не требует особых усилий и денежных вложений

В основе всей схемы будет использован стабилитрон TL431, который управляется делителем, состоящим из резистора на 47 кОм, сопротивления на 10 кОм и терморезистора, выполняющего роль датчика температуры, на 10 кОм. Его сопротивление понижается с повышением температуры. Резистор и сопротивление лучше подбирать, чтобы добиться наилучшей точности срабатывания.

Сам же процесс выглядит следующим образом: когда на контакте управления микросхемой образуется напряжение больше 2,5 вольт, то она произведёт открытие, что включит реле, подавая нагрузку на исполнительный механизм.

Как изготовить терморегулятор для инкубатора своими руками, вы можете увидеть на представленном видео:

И напротив, когда напряжение станет ниже, то микросхема закроется и реле отключится.

Чтобы избежать дребезжания контактов реле, необходимо его выбирать с минимальным током удержания. И параллельно вводам нужно припаять конденсатор 470×25 В.

При использовании терморезистора NTC и микросхемы, уже бывавших в деле, предварительно стоит проверить их работоспособность и точность.

Таким образом, получается простейший прибор, регулирующий температуру. Но при правильно подобранных составляющих он превосходно работает в широком спектре применения.

Прибор для помещения

Такие терморегуляторы с датчиком температуры воздуха своими руками оптимально подходят для поддержания заданных параметров микроклимата в помещениях и ёмкостях. Он полностью способен автоматизировать процесс и управлять любым излучателем тепла начиная с горячей воды и заканчивая тэнами. При этом термовыключатель имеет отличные эксплуатационные данные. А датчик может быть как встроенным, так и выносным.

Здесь в качестве термодатчика выступает терморезистор, обозначенный на схеме R1. В делитель напряжения входят R1, R2, R3 и R6, сигнал с которого поступает на четвёртый контакт микросхемы операционного усилителя. На пятый контакт DA1 подаётся сигнал с делителя R3, R4, R7 и R8.

Сопротивления резисторов необходимо подбирать таким образом, чтобы при минимально низкой температуре замеряемой среды, когда сопротивление терморезистора максимальное, компаратор положительно насыщался.

Напряжение на выходе компаратора составляет 11,5 вольт. В это время транзистор VT1 находится в открытом положении, а реле K1 включает исполнительный или промежуточный механизм, в результате чего начинается нагрев. Температура окружающей среды в результате этого повышается, что понижает сопротивление датчика. На входе 4 микросхемы начинает повышаться напряжение и в результате превосходит напряжение на контакте 5. Вследствие этого компаратор входит в фазу отрицательного насыщения. На десятом выходе микросхемы напряжение становится приблизительно 0,7 Вольт, что является логическим нулём. В результате транзистор VT1 закрывается, а реле отключается и выключает исполнительный механизм.

На микросхеме LM 311

Такой термоконтроллер своими руками предназначен для работы с тэнами и способен поддерживать заданные параметры температуры в пределах 20-100 градусов. Это наиболее безопасный и надёжный вариант, так как в его работе применяется гальваническая развязка термодатчика и регулирующих цепей, а это полностью исключает возможность поражения электротоком.

Как и большинство подобных схем, в её основу берется мост постоянного тока, в одно плечо которого подключают компаратор, а в другое – термодатчик. Компаратор следит за рассогласованием цепи и реагирует на состояние моста, когда тот переходит точку баланса. Одновременно он же старается уравновесить мост с помощью терморезистора, изменяя его температуру. А термостабилизация может возникнуть лишь при определённом значении.

Резистором R6 задают точку, при которой должен образоваться баланс. И в зависимости от температуры среды терморезистор R8 может в этот баланс входить, что и позволяет регулировать температуру.

На видео вы можете увидеть разбор простой схемы терморегулятора:

Если заданная R6 температура ниже необходимой, то на R8 сопротивление слишком большое, что понижает ток на компараторе. Это вызовет протекание тока и открывание семистора VS1, который включит нагревательный элемент. Об этом будет сигнализировать светодиод.

По мере того как температура будет повышаться, сопротивление R8 станет снижаться. Мост будет стремиться к точке баланса. На компараторе потенциал инверсного входа плавно снижается, а на прямом – повышается. В какой-то момент ситуация меняется, и процесс происходит в обратную сторону. Таким образом, термоконтроллер своими руками будет включать или выключать исполнительный механизм в зависимости от сопротивления R8.

Если в наличии нет LM311, то её можно заменить отечественной микросхемой КР554СА301. Получается простой терморегулятор своими руками с минимальными затратами, высокой точностью и надёжностью работы.

Необходимые материалы и инструменты

Сама по себе сборка любой схемы электрорегулятора температуры не занимает много времени и сил. Но чтобы сделать термостат, необходимы минимальные знания в электронике, набор деталей согласно схеме и инструмент:

Достоинства и недостатки

Даже простой терморегулятор своими руками имеет массу достоинств и положительных моментов. Говорить же о заводских многофункциональных устройствах и вовсе не приходится.

Регуляторы температуры позволяют:

Из недостатков можно назвать высокую стоимость заводских моделей. Конечно, самодельных приборов это не касается. А вот производственные, которые требуются при работе с жидкими, газообразными, щелочными и другими подобными средами, имеют высокую стоимость. Особенно если прибор должен иметь множество функций и возможностей.

Источник

Терморегулятор своими руками

Для автоматического поддержания температурного режима можно создать терморегулятор своими руками. Качественная самоделка будет выполнять свои функции не хуже, чем фабричный аналог. После тщательного изучения процесса сборки модернизация и ремонт не вызовут затруднений.

Понятие о температурных регуляторах

Изделия этой категории применяют для решения разных задач. По соответствующей настройке температурного порога подают питание (отключают):

Из приведенных примеров понятны базовые требования к точности, которую должна обеспечить подходящая схема терморегулятора. В некоторых ситуациях необходимо поддержание заданного уровня не ниже, чем ±1C°. Для контроля рабочих параметров нужна оперативная индикация. Существенное значение имеют нагрузочные способности.

Перечисленные особенности поясняют назначение типовых функциональных узлов:

К сведению. Кроме рассмотренных частей, схема термореле может содержать дополнительные компоненты для подачи питания на электронагреватель, другую мощную нагрузку.

Принцип работы

Любая схема термостата действует на одинаковых принципах. Информация о температуре сравнивается с установленным значением. Пересечение определенного уровня активизирует исполнительное устройство для коррекции контролируемого параметра нужным образом.

Виды

В простейшем варианте (реле холодильника) применяют механический переключатель. Для более точной регулировки (обороты двигателя) используют не только микроэлектронику, но и специализированное программное обеспечение.

Терморегулятор на трех элементах

Чтобы сделать простой терморегулятор своими руками схема для блока питания персонального компьютера подходит лучше других вариантов.

Термистором измеряют температуру в контрольной точке. Потенциометром устанавливают оптимальное значение для включения вентилятора. Изменять обороты данная схема не способна. Подключает индуктивную нагрузку MOSFET транзистор. Допустимо применение аналога с подходящими силовыми характеристиками.

Терморегуляторы для котлов отопления

Регулятор температуры своими руками можно сделать в рамках проекта модернизации старого котла. Не имеет значения вид топлива, хотя проще обеспечить хороший результат с применением газового оборудования.

Цифровой терморегулятор

В этом примере разработчики создавали устройство поддержания температурного режима в хранилище фруктов (овощей). Для анализа поступающих данных выбрана микросхема со следующими блоками:

При соответствующем положении переключателей светодиодная матрица показывает актуальное значение температуры или контрольный уровень. Кнопками в пошаговом режиме устанавливают нужный порог срабатывания.

Самодельный регулятор температуры

Создать функциональный термостат своими руками не слишком сложно. Тем не менее, надо реалистично оценивать собственные возможности. Следующие инструкции помогут принять правильное решение.