Терморегулятор для автоклава своими руками

Простой терморегулятор своими руками

Огромное количество электрических приборов, используемых в быту и промышленности, основывают свою работу на определении уровня температуры окружающей среды. Измерительный элемент в них представляет собой датчик температуры, срабатывающий при нагревании или охлаждении до установленного уровня. Их можно приобрести в большинстве магазинов, ими комплектуются духовки, контроллеры и прочие устройства, но гораздо интереснее изготовить терморегулятор своими руками.

prostoj termoregulyator 1Пример простого терморегулятора

Далее мы рассмотрим принцип действия и варианты изготовления такой самоделки.

Немного теории

Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:

Теоретически температурный датчик можно представить набором из четырех сопротивлений, среди которых три резистора будут представлены элементами с постоянными электрическими параметрами, а четвертый переменным. Они собираются в схему измерительного полуплеча, приведенную на рисунке 1 ниже:

datchik iz poluplecha rezistorov Рис. 1. Датчик из полуплеча резисторов

На схеме показан принцип соединения резисторов для получения температурного датчика. Как видите, сопротивление R2 является переменным и меняет физическую величину в соответствии с изменениями температуры окружающей среды. При подаче одного и того напряжения питания в терморегуляторе, при изменении сопротивления в плече будет возрастать ток в цепи.

На основании изменений происходит анализ температурных колебаний в результате которого рабочий орган вызывает срабатывание терморегулятора и последующее отключение или включение оборудования.

Для измерения сопротивления резисторов в качестве логического элемента устанавливается микросхема, работающая в режиме компаратора. Ее задача сравнить электрические сигналы в двух плечах. Пример схемы регулятора температуры приведен на рисунке:

principialnaya shema termoregulyatoraРис. 2. Принципиальная схема терморегулятора

Здесь блок микросхемы U1A принимает сигналы от измерителя температуры на входы 2 и 3. При достижении температуры срабатывания, в плечах начнет протекать разный ток, и компаратор выдаст на управляющий элемент электронного терморегулятора сигнал о включении.

При остывании датчика термометра ток в плечах терморегулятора уравняется, и электронный блок выдаст управляющий сигнал на отключение. Приведенная электронная схема работает в двух устойчивых состояниях – отключенном и включенном, чередование рабочих режимов происходит в соответствии с заданной логикой.

Эта схема терморегулятора используется в работе куллера персонального компьютера, получая электроснабжение от блока питания, происходит сравнение тока в плечах. Когда блок питания перегреется, терморегулятор переведет транзистор в противоположное состояние и вентилятор запустится.

Такой принцип может применяться не только в вентиляторах, но и в ряде других устройств:

Сфера применения терморегулятора ничем не ограничена, везде, где вы хотите получить контроль уровня температуры в автоматическом режиме с управлением питания, такое устройство станет отличным помощником.

Обзор схем

В зависимости от типа элементов, входящих в состав терморегулятора, различают механические и цифровые терморегуляторы. Работа первых основана на срабатывании реле, вторые имеют электронный блок, управляющий процессами. Примеры работы нескольких схем рассмотрим далее.

shema termoregulyatora n1 Рис. 3. Схема терморегулятора №1

На приведенной схеме измерение происходит за счет резисторов R1 и R2, при температурных колебаниях переменный резистор R2 изменит величину падения напряжения. После чего через усилитель терморегулятора, представленный парой транзисторов, начнется протекание электротока через катушку реле K1.

Когда величина тока в соленоиде создаст магнитный поток достаточной силы, сердечник притянется и переключит контакты в другое положение. Недостатком такого терморегулятора является наличие магнитопроводящих частей, которые из-за гистерезиса вносят дополнительную поправку на температуру помимо измерительного органа.

shema termoregulyatora n2Рис. 4. Схема терморегулятора №2

Данный терморегулятор, в отличии от механического термостата, не использует подключение реле, поэтому является более точным. Его применение оправдано в тех ситуациях, когда несколько градусов могут сыграть весомую роль, к примеру, при контроле температуры нагрева двигателя или в инкубаторе.

Здесь изменение температурного режима фиксируется резистором R5, благодаря которому терморегулятор изменяет электрические параметры работы. Для сравнения и усиления разницы поступающего с полуплеч электрического параметра применяется микросхема К140УД7.

Для контроля нагрузки в схеме устанавливается тиристор VS1, в данном примере терморегулятора ограничение составляет 150Вт, но при желании может подбираться и другой параметр. Но следует учитывать, что эксплуатация тиристора в качестве ключа приводит к его нагреванию, поэтому с увеличением мощности необходимо установить радиатор для лучшей теплоотдачи.

Создаем простой терморегулятор

При ремонте бытовой электротехники вы могли сталкиваться с ситуацией, когда со строя выходил терморегулятор. Хоть это и небольшая микросхема, устанавливаемая для контроля величины нагрева или охлаждения чего-либо.

Увы, стоимость такого элемента заводского изготовления довольно высока, поэтому куда выгоднее собрать терморегулятор самому. Схема достаточно простого самодельного терморегулятора приведена на рисунке ниже.

shema prostejshego termoregulyatoraРис. 5. Схема простейшего терморегулятора

Для его изготовления вам понадобится:

Процесс изготовления состоит из таких этапов:

В данном случае клеммник взят со старого прибора, располагавшегося в корпусе.

После сборки терморегулятора его можно установить в любое место, к примеру, для обогрева и подключить в цепь питания электрического котла. В случае, когда радиаторы отопления нагреют помещение до установленной температуры, контакты реле разорвут цепь и прекратят электроснабжение. При остывании цифрового термометра, снова произойдет включение отопления и снова пойдет нагрев. Если вас не устраивает температурный режим, его можно изменить настройкой датчика.

Видео по теме


Источник

Простые схемы электронных терморегуляторов своими руками

inzhener e1544451220314

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.

regylatorСоздание 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

Как сделать автоклав для домашнего консервирования

Bytovoj avtoklav svoimi rukami

Магазинная тушенка, рыба и овощи в банках не сравнятся по качеству с домашней консервацией. Ведь собственные продукты не содержат химии, да и обходятся гораздо дешевле. Правда, ежегодная заготовка припасов напоминает «адскую кухню», поскольку процесс варки, стерилизации и закатки иначе не назовешь. Облегчить и ускорить работу поможет автоклав для домашнего консервирования – специальная закрытая емкость, изготовленная своими руками. Из нашей публикации вы узнаете, как лучше сделать этот полезный аппарат.

Принцип работы – готовка под давлением

Применение бытового автоклава для консервирования позволяет задействовать в домашнем хозяйстве промышленную технологию термообработки любых сырых продуктов. Аппарат, показанный ниже на схеме, представляет собой герметично закрытый металлический резервуар с манометром, клапаном и воздушным вентилем. Он действует одновременно как стерилизатор и кастрюля–скороварка, сводя 2 трудоемких операции к одной.

Ustrojstvo avtoklava min

Технология приготовления консервов взята из инструкции по эксплуатации автоклава белорусского производства, но она справедлива и для самодельных агрегатов:

Справка. Существуют заводские модели, чье устройство не предусматривает вентиля и предварительного накачивания. Но в таких условиях паровое давление внутри тары подрывает крышечки, поэтому ряды банок приходится скреплять стяжками из нержавейки, а это лишние неудобства.

Работа автоклава для домашнего консервирования основана на принципе повышения температуры кипения воды за счет увеличения давления в сосуде. Находясь в обычных условиях, она закипает при 98—100 °С. Если же создать в закрытом резервуаре избыток величиной 1 Бар, то эта граница сдвинется до 120 °С, а при 1.5 Бар – почти до 127 градусов. Таким образом, происходит ускоренная варка овощей (мяса) с попутным уничтожением всех видов бактерий и вирусов, выживающих при обычном кипении.

Делаем аппарат из газового баллона

Самый надежный и недорогой вариант самодельного автоклава – агрегат, сделанный из старого пропанового баллона. Он как нельзя лучше приспособлен работать под большим давлением, поскольку имеет цилиндрическую форму с закругленными торцами и металлические стенки толщиной 3 мм и больше.

Avtoklav iz gazovogo ballona svoimi rukami min

Тем не менее вы можете изготовить корпус из других похожих изделий и материалов:

Примечание. В списке есть варианты с явными недостатками. Если ресиверы изначально рассчитаны на закачку воздуха и по форме близки к баллону, то у бидона дно выполнено плоским, его придется усиливать. То же с обычной трубой – днище нужно сделать массивным, иначе его выдавит в процессе нагрева.

Наиболее практичная версия автоклава – из маленького газового баллона емкостью 24 л, куда помещается 14 полулитровых либо 5 литровых банок. Стандартный сосуд на 50 л слишком высокий, что затрудняет его использование, подобный агрегат на плиту не поставишь. В этом случае домашние умельцы практикуют нагрев горелками или встраивают ТЭН и делают конструкцию электрической, о чем мы расскажем далее. Сколько консервов вместится в различные сосуды, показано на схеме.

Skolko banok vhodit v avtoklav shema min

Старые емкости из-под пропана годятся и для других полезных в быту самоделок, например, из них можно сварить мангал или буржуйку длительного горения на дровах.

Подготовка к работе

Перед тем как сделать бытовой автоклав, необходимо приготовить материалы и инструменты – болгарку, сварочный инвертор и дрель. Теперь по металлическим деталям:

Также понадобятся приборы безопасности и контроля – манометр и предохранительный клапан, чье назначение – сбрасывать пар при достижении критического давления (на заводских моделях он настраивается на 5.5 Бар). Измеритель температуры ставить необязательно, поскольку главный параметр, который нужно контролировать – это давление.

Gruppa bezopasnosti dlja sterilizatora minЭлементы безопасности стерилизатора — манометр и предохранительный сбросной клапан

Совет. Чтобы не дырявить корпус или крышку в нескольких местах, поставьте группу безопасности, какие используются для газовых и твердотопливных котлов в системах отопления закрытого типа, как это сделано на фото. Отверстие для воздухоотводчика заглушите.

Для создания избыточного давления в корпус необходимо врезать обычный вентиль от автомобильной камеры или тот, который предназначен для бескамерных шин.

Инструкция по изготовлению

Простейший автоклав для консервирования из газового баллона, изготовленный нашим экспертом, показан на чертеже. Здесь применен квадратный фланец, ведь сделать его своими руками значительно проще, чем круглый. Поддоном служат стальные полосы, приваренные изнутри к боковым стенкам.

Chertezh avtoklava iz gazovogo ballona min

Важный момент. Место установки термометра (посередине корпуса) выбрано неслучайно. Дело в том, что заготовка продуктов нередко производится в гараже, летней кухне либо сарае. Осенью в этих помещениях становится холодно, поэтому градусник на крышке начинает врать (разница — 5–10 °С). Подробнее проблема описывается в видео:

Первый этап – разборка баллона, выполняемая по всем правилам:

Для справки. Остатки пропана удаляются из резервуара путем вытеснения водой, так как этот газ тяжелее воздуха и самостоятельно не покинет сосуд, хоть клади его горизонтально, хоть вверх дном переворачивай.

Дальнейшая сборка выполняется просто:

Примечание. Расположение патрубка группы безопасности на крышке не играет роли, его можно варить как по центру, так и с краю. А вот воздушный вентиль надо ставить выше максимального уровня воды. Как выполняется изготовление автоклава из большого огнетушителя, показано на видео:

Об электрических стерилизаторах

Судя по отзывам на форумах, аппараты с электрическим подогревом не слишком популярны, причина – увеличение стоимости консервации. Ведь мощные ТЭНы, встраиваемые в резервуар, потребляют от 2 до 4 кВт электроэнергии ежечасно. Но есть и другая сторона медали: электрический автоклав можно снабдить терморегулятором и датчиком температуры, и таким способом автоматизировать процесс стерилизации.

Avtoklav s jelektronagrevatelem min

Примечание. Самодельный аппарат с электронагревателями столь же успешно применяется и по традиционной технологии с подогревом от газа, паяльной лампы и даже костра.

Порядок изготовления электрического стерилизатора не отличается от описанного выше. Единственная дополнительная операция – монтаж ТЭНов в нижнюю часть емкости, как это изображено выше на фото. Больше информации о процессе сборки можно почерпнуть из следующего видеоматериала:

Правила эксплуатации автоклава

Как и любым сосудом, работающим с высокой температурой и давлением, автоклавом надо пользоваться с умом. Чтобы получить качественный продукт по любому рецепту из книг, соблюдайте простые правила:

Совет. Лучший способ отследить момент остывания – ориентироваться по манометру. Когда давление в сосуде снизится до первоначального (которое было после накачивания), аппарат можно смело открывать. Процесс готовки консервов смотрите в очередном видео:

Выводы и советы

Как видите, пользоваться автоклавом для домашней консервации гораздо проще, нежели закатывать банки вручную. Мы представили 1 вариант конструкции как наиболее дешевый и простой, но ее можно менять по своему усмотрению – поставить круглый фланец, более удобный запор для люка или ТЭН с автоматическим управлением нагрева. Главное, качественно проваривайте все швы с обеих сторон и не применяйте для изготовления тонкостенные изделия (например, расширительные бачки для отопления).

Совет напоследок. В литературе пишется, что автоклавирование говядины и свинины должно длиться не менее 60 мин. Но домашние умельцы, постоянно занимающиеся консервацией, рекомендуют держать мясо в режиме нагрева минимум 2 часа. Именно столько нужно времени, чтобы погибла инфекция ботулизма, смертельно опасная для человека.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector