Терморегулятор двухканальный своими руками

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

464 header

Двухканальный цифровой термостат: схема на контроллере Atmega8

2 tsifrovoy reg temperatury 1

Для сборки схемы термостата использовались такие детали, как: микроконтроллер Atmega8, цифровые датчики температуры DS18B20 и дисплей ЖКИ 2х16 знаков.

Программа для Atmega написана на ассемблере. В программе реализована поддержка шины 1wire для датчиков. Устройство не выполняет поиск или распознавание идентификационных номеров датчиков, каждый из них подключен к разному контакту микроконтроллера. Таким образом к контроллеру можно подключить только два термодатчика, но в данном проекте этого достаточно. Кроме того, это решение значительно упростило программу.

Функции цифрового термостата

Термостат может быть запрограммирован с 8 рабочими параметрами, это рабочий режим, имеется 5 режимов:

Пороговые значения температуры от T1 до T4 для включения или выключения выходов, в зависимости от режима работы. Ошибка I1, Ошибка I2, программирование выходное действие после отключения или выхода из строя датчика.

2 tsifrovoy reg temperatury 3

Подсветка дисплея также управляемая: включить подсветку, выключить подсветку, включить подсветку на 30 секунд после нажатия клавиши.

2 tsifrovoy reg temperatury 4

Параметры устанавливаются в меню, которое становится доступным после длительного удержания кнопки ввода. Во время нормальной работы на ЖК-дисплее отображается текущая температура и состояние выходов, а в режимах 4 и 5 также разница температур. Все параметры сохраняются в памяти EEPROM, поэтому они не теряются после сбоя питания.

2 tsifrovoy reg temperatury 5

Как выглядит алгоритм работы? Алгоритм просто сравнивает фактическую температуру с пороговыми значениями, установленными пользователем. При установке пороговых значений температуры программа следит за тем, чтобы:

Все меню (8 параметров и возможность выхода из режима программирования) вместе с проверкой введенных параметров с учетом режима работы занимало больше места в памяти, чем основная программа. Основная программа — поддержка датчиков — считывание температуры, преобразование данных, отображение данных на дисплее. И соответствующее управление выходами с учетом: считываемой температуры, рабочего режима и заданных пользователем пороговых значений. Все это заняло 8 кБ памяти.

Конструкция и сборка

Регулятор температуры построен на односторонней плате размером 65 x 100 мм, разработана в EAGLE. Несколько элементов, например микроконтроллер, расположены под дисплеем.

2 tsifrovoy reg temperatury 2

Выходы термостата представляют собой два реле 250 В 16 А, поэтому можно легко подключить к ним потребители на приличную мощность. Всё питается от 12 В постоянного тока. Термостат уже долго работает без сбоев.

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

Универсальный программируемый термометр-термостат

Это устройство разрабатывалось как контроллер дровяного котла и содержит два полноценных термостата. В меню можно настраивать режим работы выходов управления.

1 219 1

Сразу договоримся, что датчики температуры у нас Т1,Т2, а выходы у нас Q1,Q2 соответственно.
Первый режим:
T1=Q1
T2=Q2

Этот параметр выбирается по умолчанию, как только прошили контроллер. В этом режиме выходы работают на свой отдельный датчик температуры.
Два независимых термостата.
T1=Q2
T2=Q1

При такой конфигурации второй выход работает от первого датчика, а первый от второго.
T1=OFF
T2=Q1=Q2

Работает один термостат
T1=Q1=Q2
T2=OFF

Используется без функции термостата только измерение температуры.

В следующем меню у нас настройка закрытия шибера (дверцы котла)
Если проект не используется для дровяного котла то этот параметр нужно выключить.

Если же выставить например 25град.

То когда в котле дрова догорят и температура трубы упадет ниже этого предела, то привод закроет шибер.

Диапазон установки температуры закрытия шибера 20. 69град.

Следующее меню у нас ручной режим управления шибером.
Нажимая кнопку AUTO/HWM мы открываем либо закрываем шибер.

В него можно попасть перебирая меню кнопкой MENU а так же быстро можно попасть нажав кнопку AUTO/HWM
Если не нажимать никаких кнопок примерно 30секунд, мы автоматически возвращаемся в главное меню.

Если мы находимся в первом или втором меню и если нажать кнопку AUTO/HWM мы выходим в главное меню, то есть кнопка эта работает как RETURN.

Все настройки сохраняются в энергонезависимую память, если мы изменили параметр и если прошло около 60секунд.

Устройство еще в своем составе имеет алгоритм определения аварии. Авария генерируется на отдельном выводе микроконтроллера в случае, если обрыв или неисправность датчика или если температура выше 125град.
При активации аварии, все управляющие выходы отключаются, а на отдельном выводе (на выводе аварии) генерируется сигнал высокого уровня. А на дисплее вместо температуры отображается error.

Еще есть статусный светодиод, который сигнализирует нормальную работу устройства и сигнализирует чтение температуры.
Введено автоотключение подсветки дисплея через 5минут.

В будущем планирую добавить обратную связь от привода для вывода сообщения на дисплей при аварии привода.

Проект буду поддерживать и усовершенствовать постоянно.

Выкладываю первую демо версию прошивки контроллера (в демо режиме все функции доступны в полном объеме, только при включении будет отображаться данные разработчика, то есть мои данные )
Прошу меня не ругать за это.

Фьюзы надо запрограммировать на частоту кварца 8мгц
Для этого ЧИТАЕТЕ фьюзы с МК и ставите биты отвечающие за частоту. это у нас CKSEL3..0

Новая версия прошивки V2.0 (от 24.07.2013):
— введена поддержка ATmega88 (отдельная прошивка)
— исправлены программные ошибки
— ускорен опрос термодатчиков вместо

Ниже вы можете скачать проект в Proteus, файлы печатной платы в LAY и прошивку

Источник

Двухканальный термостат, терморегулятор на ATmega8

Dvuhkanalnyiy termostat termoregulyator na ATmega8 i DS18B20

Некоторые пояснения к некоторым понятиям.
1. Под словом «термостат» подразумевается способность устройства поддерживать определенную температуру
2. Под словом «терморегулятор» подразумевается способность устройства поддерживать температуру в определенных границах
3. Это условное разделение

Описание и характеристики двухканального термостата (терморегулятора) на ATmega8 и DS18B20

В этом устройстве алгоритм построен немного иначе (мне кажется, что так практичней и удобней):
— выставляется температура включения нагрузки
— выставляется температура выключения нагрузки
— и все

Схема двухканального термостата, терморегулятора на ATmega8:

Shema dvuhkanalnogo termostata termoregulyatora na ATmega8 i Ds18B20
Схема аналогична схеме двухканального термометра. Добавлены три кнопки для управления устройством, выводы микроконтроллера РС3 и РС4 подключаются к блокам управления нагрузками (первому и второму соответственно). На схеме блоки управления не раскрыты, о них мы поговорим в конце статьи.

Программа двухканального термостата (терморегулятора) на ATmega8 и DS18B20

Управление двухканальным термостатом (терморегулятором) на ATmega8 и DS18B20

1. Режим термостатирования

Algoritm ustanovki rezhima termostatirovaniya

2. Режим терморегулирования

Если один из температурных порогов будет в отрицательном диапазоне температур а второй в положительном, то все равно режим «Нагрев» или «Охлаждение» будет определятся автоматически и устройство будет работать по описанным выше алгоритмам.

Algoritm ustanovki rezhima termoregulirovaniya

3. Режим однократного нагрева/охлаждения до определенной температуры

Algoritm ustanovki odnokratnogo nagreva ohlazhdeniya

4. Отключение каналов управления нагрузками

Otklyuchenie blokov upravleniya

Подключение нагрузки к термостату (терморегулятору) на ATmega8

В данной конструкции применены два вида управления нагрузками:
— с помощью реле (для режимов, где не требуется частое включение/выключение и индуктивных нагрузок)
— с помощью симистора (для режима термостатирования и для любых активных нагрузок)

Podklyuchenie nagruzki k termostatu

В качестве буферного транзистора для подключения реле к микроконтроллеру можно использовать не только полевые но и биполярные транзисторы

Sheme podklyucheniya e%60lektricheskogo rele

И еще несколько схем подключения нагрузки к микроконтроллеру

Shemyi podklyucheniya simistorov i optosimistorov

Некоторые справочные данные:

Trinistor BT138

Polevoy tranzistor 2N7000

Vyivodyi dioda SHottki 1N5819

Характеристики некоторых симисторов:

Hrakteristiki simistorov

Программа двухканального термометра, термостата, терморегулятора на ATmega8 и DS18B20:

rarTermostat 2 kanala OK_AlgorithmBuilder (36,7 KiB, 27 322 hits)

unknownTermostat 2 kanala OK_HEX (13,5 KiB, 39 609 hits)

unknownTermostat 2 kanala EEPROM_HEX (91 bytes, 845 hits)

Ustanovka FUSE bitov

Прошивка для индикаторов со схемой включения «Общий анод»

Прошивка предоставлена Вячеславом Кучером и Юрием Градовым, за что им большое спасибо.

Для работы программы с индикаторами, включаемыми по схеме «Общий Анод» в представленной выше схеме необходимо заменить транзисторы структуры NPN на транзисторы структуры PNP (к примеру ВС557). При этом эмиттеры транзисторов должны подключаться к «+» источника питания, а коллекторы к разрядам индикатора.

unknownTermostat 2 kanala OA_HEX (13,6 KiB, 3 319 hits)

Dvuhkanalnyiy termostat

rating onrating onrating onrating on rating on(67 голосов, оценка: 4,97 из 5)

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

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector