Терморегулятор для овощехранилища своими руками

Терморегулятор для овощехранилища

Терморегулятор можно использовать для поддержания температуры в небольшом овощехранилище на таком уровне, чтобы зимой при низкой температуры внешней среды овощи не померзли.

Простой терморегулятор своими руками

Транзистор пропускает ток через светодиод оптосимистора U1, через который подается напряжение на нагреватель. Светодиод HL1 зеленого цвета нужен не только для индикации включенного состояния нагревательного прибора, но и для компенсации напряжения «нуля» на выходе операционного усилителя А1. Светодиод любой индикаторный, зеленого цвета, потому что зеленый обычно с большим прямым напряжением падения.

При нарушении баланса в сторону увеличения температуры окружающей среды, компаратор возвращается в нулевое состояние и на его выходе устанавливается пониженное напряжение, которое поступает на базу транзистора VT1 и закрывает его. Транзистор теперь не пропускает ток через светодиод оптосимистора U1, через который подается напряжение на нагреватель. Температуру, которую нужно поддерживать устанавливают переменным резистором R4, он изменяет опорное напряжение на инверсном входе операционного усилителя, изменяя при этом точку баланса измерительного моста. Точка баланса должна наступать при той температуре, которую нужно поддерживать.

Измерительный мост и операционный усилитель питаются напряжением 18V от стабилитрона VD1. При этом режим работы ОУ оптимален, и обеспечивается достаточно высокая точность измерения, Теперь о деталях. Датчиком температуры (R2) является терморезистор ММТ4 номинальным сопротивлением 22кОм. Можно использовать аналогичный терморезистор с другим номинальным сопротивлением, от 10 до 100 кОм, при этом, сопротивление резистора R1 должно быть равно номинальному сопротивлению R2.

Стабилитрон КС518А можно заменить другим стабилитроном на напряжение 15 20V. Диоды КД209 любые маломощные выпрямительные, например, КД105, 1N4007. Оптосимистор S202SE2 может работать как с радиатором, так и без него. При работе без радиатора, когда оптосимистор находится непосредственно на печатной плате, он может управлять нагревателем мощностью до 300W. Если оптосимистор S202SE2 расположить за пределами платы и установить на достаточно эффективный теплоотвод, он сможет коммутировать мощность до 3500W.

Конденсатор С1 должен быть рассчитан на напряжение не ниже 20V, конденсатор С2 на напряжение не ниже 360V. Терморегулятор собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Печатные дорожки располагаются только с одной стороны платы. Плата помещена в пластмассовый корпус, школьный пенал. В корпусе, в торце возле терморезистора сделано отверстие. Разъемы и регулятор расположены в незанятой платой части корпуса. Готовое устройство прикреплено с помощью шурупов и двух металлических хомутов к внутренней стороне крышки контейнера. Когда контейнер закрыт терморегулятор находится внутри его.

Налаживание. Нужен образцовый термометр, холодильник и нагреватель, а так же стакан с водой и пробирка с песком. В пробирку с песком помещают терморезистор, и опускают пробирку в стакан с водой так, чтобы в пробирку вода не затекала. Туда же опускают и образцовый термометр. С помощью электроплитки и холодильника воду в стакане доводят до такой температуры, которую нужно будет поддерживать.

Затем, вращают R4 так чтобы светодиод гас и зажигался и выбирают такое положение R4, посредине между точками гашения и зажигания светодиода. Затем данное положение R4 нужно отметить, подписав значением температуры. Так можно сделать несколько меток, для того чтобы можно было терморегулятор оперативно настраивать на ту или другую температуру, поворачивая ручку, надетую на вал R4 в соответствующее положение. При необходимости сместить зону регулировки в более удобное положение можно изменить сопротивление R3 и включить дополнительное сопротивление последовательно R4, ограничивая этим пределы регулировки.

Источник

Терморегулятор для погреба своими руками

Выбор датчика для терморегулятора

1383298799 10Терморегулятор в быту применяется в самых разных устройствах, начиная от холодильника и заканчивая утюгами и паяльниками. Наверно, нет такого радиолюбителя, который обошел бы стороной подобную схему. Чаще всего в качестве датчика или сенсора температуры в различных любительских конструкциях используются терморезисторы, транзисторы или диоды. Работа таких терморегуляторов достаточно проста, алгоритм работы примитивный, и как следствие простая электрическая схема.

Поддержание заданной температуры производится включением – выключением нагревательного элемента (ТЭН): как только температура достигнет заданной величины, срабатывает сравнивающее устройство (компаратор) и ТЭН отключается. Такой принцип регулирования реализован во всех простых регуляторах. Казалось бы, все просто и понятно, но это лишь до того, пока не дошло до практических опытов.

Самым сложным и трудоемким процессом в изготовлении «простых» терморегуляторов является настройка на требуемую температуру. Для определения характерных точек температурной шкалы предлагается сначала погружать датчик в сосуд с тающим льдом (это ноль градусов Цельсия), а затем в кипяток (100 градусов).

После этой «калибровки» методом проб и ошибок при помощи градусника и вольтметра производится настойка необходимой температуры срабатывания. После таких опытов результат оказывается не самым лучшим.

Сейчас различными фирмами выпускается множество температурных сенсоров уже откалиброванных в процессе производства. В основном это датчики, рассчитанные на работу с микроконтроллерами. Информация на выходе этих датчиков цифровая, передается по однопроводному двунаправленному интерфейсу 1-wire, что позволяет создавать целые сети на базе подобных устройств. Другими словами очень просто создать многоточечный термометр, контролировать температуру, например, в помещении и за окном, и даже не в одной комнате.

На фоне такого изобилия интеллектуальных цифровых сенсоров неплохо выглядит скромный прибор 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, такая же стройная система обозначений свойственна многим импортным деталям, например операционным усилителям, компараторам и многим другим. Отечественным аналогом таких обозначений была маркировка транзисторов, например, 2Т и КТ. Первые предназначались для военных, а вторые для широкого применения. Но пора вернуться к уже знакомому нам LM335.

1383298810 1

Рисунок 1. Внешний вид датчика LM335

По принципу действия датчик LM335 представляет собой стабилитрон, у которого напряжение стабилизации зависит от температуры. При повышении температуры на один градус Кельвина напряжение стабилизации увеличивается на 10 милливольт. Типовая схема включения показана на рисунке 2.

1383298781 2

Рисунок 2. Типовая схема включения датчика LM335

При взгляде на этот рисунок сразу можно спросить, какое же сопротивление резистора R1 и, какое напряжение питания при такой схеме включения. Ответ содержится в технической документации, где сказано, что нормальная работа изделия гарантируется в диапазоне токов 0,45…5,00 миллиампер. Следует заметить, что предел в 5 мА превышать не следует, поскольку датчик будет перегреваться и измерять собственную температуру.

Что будет показывать датчик LM335

Чтобы перевести температуру из привычной всем шкалы Цельсия в шкалу Кельвина достаточно просто прибавить 273,15. Ну, про 0,15 всегда и все 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.

Все эти рассуждения и расчеты должны навести на мысль, что при изготовлении терморегулятора не придется ничего градуировать, макая сенсор в кипяток и в тающий лед. Достаточно просто рассчитать напряжение на выходе LM335, после чего останется только выставить это напряжение в качестве задающего на входе сравнивающего устройства (компаратора).

Еще один повод для использования LM335 в своей конструкции это небольшая цена. В интернет магазине его можно купить по цене около 1 доллара. Наверно, доставка обойдется дороже. После всех этих теоретических рассуждений можно перейти к разработке электрической схемы терморегулятора. В данном случае для погреба.

Принципиальная схема терморегулятора для погреба

Чтобы сконструировать терморегулятор для погреба на базе аналогового термодатчика LM335 не надо изобретать ничего нового. Достаточно обратиться к технической документации (Data Sheet) на этот компонент. Даташит содержит все способы применения датчика, в том числе и собственно терморегулятор.

Но эту схему можно рассматривать как функциональную, по которой можно изучить принцип работы. Практически придется дополнить ее выходным устройством, позволяющим 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, она же даташит. Схема, как она есть, показана на рисунке 3.

1383298782 3

Рисунок 3. Схема подключения датчика LM335

Как работает компаратор

Логика работы компаратора достаточно проста. Когда напряжение на прямом входе (2) больше, чем на инверсном (3), на выходе компаратора устанавливается высокий уровень. Транзистор открывается и подключает нагрузку. На рисунке 1 это сразу нагреватель, но ведь это функциональная схема. К прямому входу подключен потенциометр, задающий порог срабатывания компаратора, т.е. уставку температуры.

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.

1383298808 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.

1383298772 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.

1383298790 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)

Источник

Тепловентилятор небольшой мощности для овощехранилища

1575534696 nojabr 19g 453

Прибор сделан для аварийного подогрева рабочего пространства погреба. В этом году поздней осенью грянула неделя сильных морозов, в то время как земля была едва прикрыта снегом. Для моего погреба эта зима первая, что от него ожидать в смысле температуры внутри – загадка. Когда внутренний термометр начал подползать к +3°С стало несколько тревожно. Для спокойного и крепкого сна нужно было предусмотреть некий аварийный обогреватель маленькой мощности.

Способ хрестоматийный – одна-две лампочки накаливания, мощностью, ватт этак по сто. Но пришлось бы сочинять кожух с отверстиями, да такими, чтобы свет не проходил иначе начнет зеленеть картофель.

Что понадобилось для изготовления

Набор некрупного слесарного инструмента, набор инструмента для электромонтажа. Дрель (шуруповерт), инструмент для установки вытяжных заклепок. Разметочный инструмент. Фен строительный. Кроме комплектующих понадобились провода, термотрубка, стяжки нейлоновые.

Покопавшись в своих закромах, обнаружил преотличный греющий кабель с несложным термостатом. Все это было когда то приобретено для стационарного самоварного карбюратора, однако, сосуд не выдержал испытания давлением и конструкторская мысль пошла другим путем, без подогрева топлива. В сущности, тепловентилятор представляет собой несколько готовых частей, волею случая оказавшихся под рукой и сложенных в единую конструкцию.

Корпус – гнушечка. Для него использовал старый кровельный алюминиевый лист.

Определившись с длиной прибора (принято волевым усилием) и сечением внешнего корпуса (по размеру вентилятора) приступил к изготовлению внешнего корпуса (кожуха).

1575534667 nojabr 19g 393

1575534596 nojabr 19g 395

Лист отрихтовал насколько это было возможно, разметил и вырезал развертку корпуса ножницами по металлу. Не забыть выпуск

20 мм для перехлеста.

0.5 мм режется очень хорошо. Сгибы делал, прижав заготовку к станине токарного станка по дереву доской с ровным краем. Все что нужно согнуть выступает за край. Фиксируется доска струбцинами. Гиб делается киянкой через обрезок доски подлиннее, иначе не избежать волн и неровного края.

1575534662 nojabr 19g 397

1575534690 nojabr 19g 403

Края согнутой заготовки просверлил и скрепил вытяжными заклепками. Вырезал из листа еще две полоски, однотипно сформовал их и приклепал к корпусу две ноги.

1575534619 nojabr 19g 406

На одну ногу вырезал, выгнул и приклепал небольшой кронштейн для установки термостата.

1575534618 nojabr 19g 408

Термостат имеет ушки для крепежа М3-М4. Аккуратненько приклепал его теми же вытяжными заклепками – чтобы заклепка не раздавила пластиковую деталь, подложил под нее усиленную «кузовную» шайбу М3. Ее внутренний диаметр как раз подходит. В местах предполагаемой прокладки проводов и их жгутов насверлил в кронштейне отверстий для крепления.

1575534686 nojabr 19g 412

Вырезал из листа заготовку внутреннего цилиндра, на который наматывается греющий провод. Свернул цилиндр на обрезке стальной трубы подходящего диаметра. Диаметр цилиндра сделал таким, чтобы он с намотанным поверх проводом без больших зазоров влезал во внешний кожух. Свернутый цилиндр временно скрепил в двух местах нетонкой медной проволокой. После намотки греющего провода удалил ее. К краям цилиндра приклепал небольшие лепестки для крепления в корпусе. Для закрепления начала и конца провода, с двух концов цилиндра просверлил отверстия.

Мой греющий провод представляет собой сердцевину из пучка угольных волокон в силиконовой изоляции. 10 его метров имеют сопротивления около 330 Ом, и того – мощность такого нагревателя около 150 Вт.

Концы провода невозможно припаять – их зажимают медной гильзой вместе с зачищенным концом обычного монтажного или сетевого провода. В комплекте были две гильзы и два кусочка термотрубки с клеющим слоем внутри – при встречном соединении проводов обеспечивается герметичность и механическая прочность.

После присоединения монтажного провода намотал готовый нагреватель на алюминиевый цилиндр. Разделил длину кабеля на длину окружности одного витка – получил число витков. Разделил длину намотки (ее место на цилиндре) на число витков и получил шаг намотки. Получилось что-то около 1 см. Точно не выдерживал, на глазок. Практика показала, что для более ровного распределения температуры по длине цилиндра (нужно ли?), намотку можно сделать с переменным шагом – к вентилятору погуще, дальше, к выхлопу, пореже.

1575534679 nojabr 19g 413

Установил цилиндр с нагревателем в корпусе, приклепал его за лепестки.

1575534706 nojabr 19g 423

Вентилятор привинтил на два кронштейна. В два приема – вырезал заготовки кронштейнов, согнул, разметил и просверлил их заклепочную сторону. Приклепал к корпусу. Приложил сверху вентилятор, разметил места креплений и очертил места кронштейнов сужающих его рабочее сечение. Высверлил заклепки, просверлил отверстия для саморезов вентилятора, ювелирным лобзиком выпилил лишние части. Собрал узел. В качестве саморезов хорошо подходит кровельный крепеж для металлических листов – с резиновой шайбой. Он с небольшим усилием, плотно завинчивается в пластиковые ушки вентилятора.

1575534641 nojabr 19g 425

Для питания низковольтного вентилятора подобрал старый импульсный сетевой источник – зарядное устройство от мобильного телефона. Под нагрузкой (вентилятор) он выдавал 6…7 В. Очень хорошо – здесь достаточно и небольшого потока воздуха, ресурс вентилятора будет выше.

1575534633 nojabr 19g 431

Блок питания закрепил металлической скобкой с обратной стороны термостата. Сетевую вилку удалять не стал – зачистил, залудил ее ножки мощным паяльником и использовал как контактные площадки. После, тщательно заизолировал эти места двумя слоями термотрубки.

1575534738 nojabr 19g 461

1575534675 nojabr 19g 459

Провода по возможности сформовал в жгуты и скрепил пластиковыми ремешками-стяжками к элементам конструкции. Провода к термодатчикам тоже свернул и упаковал пластиковой спиралью. Мой термостат двухканальный. В полной мере задействован только один канал. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Чтобы второй канал не бездельничал, его термодатчик плотно вложил между перехлестывающимися краями алюминиевого цилиндра наревателя и теперь он (с некоторой погрешностью) показывает температуру горячей части внутри устройства.

Тепловентилятор потребляет от сети измеренных 160 Вт и при комнатной температуре его внутренняя часть нагревается до

70…80°С. Вентилятор работает все время, пока прибор включен в сеть. Включается-выключается только нагреватель.

1575534639 nojabr 19g 435

После прогона, на всякий случай изолировал от нагревающегося металла проходящий внутри нагревательного элемента вывод из провода МГШВ – завернул его в полоску базальтовой ваты. При этом центральный круглый канал оказался уменьшен примерно на 1/3. Это дало неожиданный эффект – увеличилось сопротивление центрального канала, воздушный поток стал охотнее проникать в зазор между внешним прямоугольным кожухом и нагревателем. В целом, воздух стал лучше обдувать нагревательный провод, температура его нагрева несколько увеличилась, нагрев корпуса напротив, снизился.

Кроме как аварийный спасатель в погребе, вижу применение описанного тепловентилятора и для раннего выращивания рассады в теплице. Как только наступают солнечные весенние дни, ящики и коробочки с растениями мы выносим в теплицу и составляем на пешеходной дорожке между двумя грядками. Воткнув проволочные дуги в грунт, на ночь укрываем рассаду несколькими одеялами и кладем внутрь включенную лампочку накаливания. Для растений, однако, лучше чтобы ночью было темно – им, как и человеку нужны периоды сна. Тепловентилятор сравнимой мощности подойдет здесь как нельзя более кстати.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector