Терморегулятор для духовки своими руками

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

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

Очень большое увеличение ресурса механического термостата бытовых электроприборов, доработка эл.духовки

1574653382 nojabr 19g 203

Несложный способ сильно увеличить ресурс штатного термостата нагревательного прибора – снабдить, усилить его электронным ключом. Проще и дешевле всего, ключ на симисторе. Современные электронные компоненты дешевы, обладают высокими параметрами и небольшими размерами. В большинстве же бытовых приборов вполне найдется место для нескольких дополнительных элементов и небольшого радиатора.

Рассмотрим такого рода модернизацию на примере электрической духовки.

1574653355 nojabr 19g 209

Духовка имеет четыре прямых ТЭНа максимальной суммарной мощностью 1.6 кВт. Две электрические конфорки на крыше прибора – компактный аварийный вариант готовки. Управляются конфорки отдельно, электронным ключом. Сбоку от рабочего объема духовки расположен узкий металлический отсек с органами управления – термостатом, таймером, переключателем рода работ, электронным термостатом конфорок. Штатный термостат духовки – простейший, не имеющий даже выносного датчика. В сущности, он реагирует на температуру в приборном отсеке.

1574653315 nojabr 19g 180

После выхода из строя термостата штатного, он был заменен аналогом в керамическом корпусе с выносным датчиком. Это позволило увеличить точность задания температуры, уменьшить ее выбег.

Что потребовалось для работы

Набор мелкого слесарного инструмента, электродрель или шуруповерт. Набор инструмента для электромонтажа. При работе с термотрубками удобен строительный фен с узкой насадкой. Пригодился ИК пирометр, гравер.

1574653370 kopija nojabr 19g 207

Установленный в приборном отсеке новый термостат (поз.1) с выносным датчиком (поз.2) закрепленным на боковой стенке рабочего объема духовки. Тонкий металлический стержень датчика зажат двумя короткими винтами М6 с усиленными (широкими – «кузовными») шайбами. Края шайб предварительно несколько отогнуты в тисках для лучшего удержания стержня. Под гайки подложены стопорные шайбы.

Принципиальная схема доработки в электрической части приведена ниже. Видно, что роль ключа теперь выполняет симистор, контакты термостата К1 теперь работают только как датчик. Они существенно разгружаются. Проходящий через них ток уменьшается до 100 раз (если применен симистор с малым током открывания). Это радикально повышает стойкость контактов термостата, его надежность.

1574653314 termostat duhovka

Упрощенная принципиальная схема доработанной духовки. Где: К1 – нормально замкнутая контактная группа механического термостата. Симистор любой подходящий по току и напряжению. Токоограничительный резистор в цепи управляющего электрода – 0,5…1,1 кОм, лучше большее значение.

1574653363 nojabr 19g 211

Симистор установлен на небольшой радиатор. В массивном основании радиатора высверлены два глухих отверстия ø2.5 мм и нарезана резьба М3 для крепления сборки в приборном отсеке духовки. Симистор установлен на радиатор через слюдяную прокладку. Между слюдой и радиатором и на спину симистора нанесен тонкий слой теплопроводной пасты КТП-8. Поверхности с пастой слегка притерты. Механически, симистор придавлен к радиатору планкой из толстого текстолита двумя длинными винтами М3. С обратной стороны – гайки с разрезными стопорными шайбами. Выводы симистора перед установкой залужены.

1574653299 nojabr 19g 216

К смонтированному на теплоотводе прибору удобнее сразу же, на столе припаять и провода. С некоторым припуском понятно. К управляющему электроду припаян 2 Вт МЛТ, 1 кОм. Все соединения изолированы термотрубкой. Выводы подписаны спиртовым маркером.

1574653382 nojabr 19g 220

На задней стенке приборного отсека разметил и просверлил отверстия для крепления радиатора. Привинтил его двумя короткими винтами М3 с гроверами. Да, верхний П-образный кожух с установленными конфорками, соединен с основной частью жгутом проводов. Маркировать клеммы и их ответные части или зарисовывать соединения решительно не хотелось. Хороший доступ к приборному отсеку, без отключения, удалось получить, повернув П-кожух на 90° вокруг вертикальной оси. Подложив под конфорки обрезок нетолстой доски, чтобы не замкнуть неизолированные токоведущие части, можно было и включать устройство для проверки работоспособности и прогона.

В духовке явно виден упрощенный подход – рабочее пространство никак не теплоизолированно, только неустойчивой (окна вентиляции) воздушной прослойкой между внутренним жестяным корпусом духовки и внешним кожухом. Достижение нужной температуры – за счет избыточной мощности нагревателей перекрывающей теплопотери. В приборном отсеке, при отсутствии теплового сообщения с рабочим пространством не смог бы работать упрощенный термостат. Сейчас же, допустимо и даже нужно внутренний корпус теплоизолировать. Это сэкономит изрядно электричества при последующей эксплуатации, позволит меньше нагреваться внешнему кожуху, элементы в приборном отсеке будут работать в облегченном температурном режиме – дольше, надежнее.

1574653368 nojabr 19g 229

Для теплоизоляции применены обрезки фольгированной базальтовой ваты, хотя лучше бы взять базальтовый картон – из него меньше сыпется, при укладке меньше шансов пораниться стекловидными частичками. Вату укладывал полосками, фольгой к внутреннему корпусу духовки. Вырезы под торчащие элементы вырезались острым ножом по месту. Толщина базальтового мата и монтаж элементов духовки позволил довольно надежно фиксировать теплоизоляцию толстыми жесткими проводами (теплостойкая изоляция).

1574653319 nojabr 19g 235

1574653385 nojabr 19g 239

Теплоизоляция самой сложной стенки – приборного отсека выполнена из трех полосок. Размеры полосок вырезаны с некоторым запасом и вставлялись враспор.

1574653331 nojabr 19g 241

Новые соединения проводились пайкой. Самый сложный момент – три мощных провода соединенных в одной точке. Каждый провод зачищен от изоляции на длине

20 мм, жилы скручены в направлении повива, зачищенный конец провода облужен. Три подготовленных конца смотаны, скреплены тонкой луженной проволочкой и тщательно пропаяны. Место пайки, при применении безотмывных флюсов, изолированно термотрубкой.

После проверки монтажа можно сделать пробное включение.

1574653348 nojabr 19g 247

1574653334 nojabr 19g 246

При температуре за стенкой выше 100°С и работе всех ТЭНов, температура радиатора симистора невысокая – чуть теплый и только. Ясно, что в закрытом отсеке и при длительной работе нагреется сильнее, но запас есть.

1574653338 nojabr 19g 198

1574653361 nojabr 19g 199

1574653289 nojabr 19g 201

Все относительно пустые отсеки были заполнены базальтовой ватой. К сожалению, дно и задняя стенка рабочего объема не имеют двойных стенок, для их утепления, пришлось бы вносить более существенные доработки.

Внешний кожух установлен на место, духовка собрана, проверена ее работоспособность.

Термостат штатный и установленный вновь, имеют различную градуировку. В комплекте нового, имелась и градуированная ручка, разметка с которой была перенесена на прежнюю крутилку. Из соображения внешнего вида.

Старые цифры нанесены краской и изрядно затерлись. Удалил их остатки мелкой шкуркой. Отметки-точки на пластиковой ручке сделал в виде углублений маленьким бором-шариком, цифры выгравировал самодельной гравировальной фрезой из обломка 3 мм сверла. Углубления заполнил черным асфальтным лаком. После высыхания лака, счистил его излишки сверху мелкой шлифовальной шкуркой. Получился контрастный стойкий к истиранию рисунок.

1574653298 nojabr 19g 181

Выводы, пути развития

Собственно, осталось сказать, что аналогичному усилению можно подвергнуть и ряд электронных термостатов, измерителей влажности и прочих температурных контроллеров с коммутацией нагрузки электромеханическим реле.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector