Терморегулятор на тл431 своими руками

Простой терморегулятор своими руками

1283340578 3Необычное применение регулируемого стабилитрона TL431. Простой терморегулятор. Описание и схема

Всем, кто когда ни будь занимался ремонтов современных блоков питания компьютеров или различных зарядных устройств – для сотовых телефонов, для зарядки «пальчиковых» аккумуляторов типоразмера ААА и АА хорошо известна маленькая деталька TL431. Это так называемый регулируемый стабилитрон (отечественный аналог КР142ЕН19А). Вот уж тут воистину можно сказать: «Мал золотник, да дорог».

Логика работы стабилитрона такова: когда на управляющем электроде напряжение превышает 2,5 В (задается внутренним опорным напряжением) стабилитрон, по сути дела являющийся микросхемой, открыт.

В этом состоянии через него и нагрузку протекает ток. Если же это напряжение становится чуть меньше указанного порога, стабилитрон закрывается и отключает нагрузку.

При работе такого стабилитрона в источниках питания в качестве нагрузки чаще всего используется излучающий светодиод оптрона, управляющего силовым транзистором.

Это в тех случаях, когда необходима гальваническая развязка первичной и вторичной цепей. Если такой развязки не требуется, то стабилитрон может управлять непосредственно силовым транзистором.

Выходная мощность стабилитрона-микросхемы такова, что с его помощью, возможно управлять маломощным реле. Именно это позволило применить его в конструкции терморегулятора.

В предлагаемой конструкции стабилитрон используется в качестве компаратора. При этом у него только один вход: второго входа для подачи опорного напряжения не требуется, так как оно вырабатывается внутри данной микросхемы.

Такое решение позволяет предельно упростить конструкцию и уменьшить количество деталей. Теперь, как в описании любой конструкции следует сказать несколько слов о деталях и собственно о принципе работы данного терморегулятора.

1283340636 1

Схема простого треморегулятора

Напряжение на управляющем электроде 1 задается с помощью делителя R1, R2 и R4. В качестве R4 используется терморезистор с отрицательным ТКС, поэтому при нагревании его сопротивление уменьшается. Когда на выводе 1 напряжение выше 2,5В микросхема открыта, реле включено.

Контакты реле включают симистор D2, который включает нагрузку. С повышением температуры сопротивление терморезистора падает, за счет чего напряжение на выводе 1 становится ниже 2,5В – реле отключается, отключается нагрузка.

С помощью переменного резистора R1 производится настройка температуры срабатывания терморегулятора.

Датчик температуры должен быть расположен в зоне измерения температуры: если это, например, электрокотел, то датчик должен быть закреплен на трубе, выходящей из котла.

Включение симистора с помощью реле обеспечивает гальваническую развязку терморезистора от сети.

Терморезистор типа КМТ, ММТ, СТ1. В качестве реле возможно применение РЭС-55А с обмоткой на 10…12В. Симистор КУ208Г позволяет включить нагрузку до 1,5КВт. Если нагрузка не более 200Вт симистор может работать без применения радиатора.

Источник

Простой терморегулятор на регулируемом стабилитроне TL431

Автор: admin Vladimir | Опубликовано 23-03-2015

samodelnyj na upravljaemom stabilitrone TL431

Привет всем любителям электронных самоделок. Недавно я по быстрому смастерил электронный терморегулятор своими руками, схема устройства очень проста. В качестве исполнительного устройства используется электромагнитное реле с мощными контактами, которые могут выдержать ток до 30 ампер. Поэтому рассматриваемая самоделка может использоваться для разных бытовых нужд.

По нижеприведенной схеме, терморегулятор можно использовать, например, для аквариума или для хранения овощей. Кому то он может пригодиться при использовании совместно с электрическим котлом, а кто-то его может приспособить и для холодильника.

Электронный терморегулятор своими руками, схема устройства

termoreguljator na TL431 16

Как я уже говорил, схема очень проста, содержит минимум недорогих и распространённых радиодеталей. Обычно терморегуляторы строятся на микросхеме компараторе. Из-за этого устройство усложняется. Данная самоделка построена на регулируемом стабилитроне TL431:

termoreguljator na TL431 17

Теперь поговорим подробнее о тех деталях, которые я использовал.

Детали устройства:

Как сделать терморегулятор своими руками

В качестве корпуса был использован сгоревший электронный счётчик Гранит-1. Плата, на которой расположились все основные радиодетали также от счетчика. Внутри корпуса поместились трансформатор блока питания и электромагнитное реле:

termoreguljator na TL431 5

termoreguljator na TL431 4

В качестве реле я решил использовать автомобильное, которое можно приобрести в любом автомагазине. Рабочий ток катушки приблизительно 100 миллиампер:

termoreguljator na TL431 14

termoreguljator na TL431 15

Так как регулируемый стабилитрон маломощный, его максимальный ток не превышает 100 миллиампер, непосредственно включить реле в цепь стабилитрона не получится. Поэтому пришлось использовать более мощный транзистор КТ814. Конечно, схему можно упростить, если применить реле, у которого ток через катушку будет меньше 100 миллиампер, например SRD-12VDC-SL-C или SRA-12VDC-AL. Такие реле можно включить непосредственно в цепь катода стабилитрона.

Немного расскажу о трансформаторе. В качестве, которого я решил использовать нестандартный. У меня завалялась катушка напряжения от старого индукционного счетчика электрической энергии:

termoreguljator na TL431 13

Как видно на фотографии там имеется свободное место для вторичной обмотки, я решил попробовать намотать её и посмотреть что получится. Конечно площадь поперечного сечение сердечника у него маленькая, соответственно и мощность небольшая. Но для данного регулятора температуры этого трансформатора достаточно. По расчётам у меня получилось 45 витков на 1 вольт. Для получения 12 вольт на выходе нужно намотать 540 витков. Чтобы уместить их я использовал провод диаметром 0,4 миллиметра. Конечно, можно использовать готовый блок питания с выходным напряжением 12 вольт или адаптер.

Как вы заметили, в схеме стоит стабилизатор 7805 со стабилизированным выходным напряжением 5 вольт, который питает управляющий вывод стабилитрона. Благодаря этому регулятор температуры получился со стабильными характеристиками, которые не будут изменяться от изменения питающего напряжения.

В качестве датчика я использовал терморезистор, у которого при комнатной температуре сопротивление 50 Ком. При нагревании сопротивление данного резистора уменьшается:

termoreguljator na TL431

Чтобы защитить его от механических воздействий я применил термоусаживающие трубочки:

termoreguljator na TL431 9

termoreguljator na TL431 10

Место для переменного резистора R1 нашлось с правой стороны терморегулятора. Так как ось резистора очень короткая пришлось напаять на неё флажок, за который удобно поворачивать. С левой стороны я поместил тумблер ручного управления. При помощи него легко проконтролировать рабочее состояние устройства, при этом, не изменяя выставленную температуру:

termoreguljator na TL431 3

termoreguljator na TL431 12

Несмотря на то, что клемник бывшего электросчетчика очень громоздкий, убирать его из корпуса я не стал. В него чётко входит вилка, от какого либо прибора, например электрообогревателя. Убрав перемычку (на фотографии желтая справа) и включив вместо перемычки амперметр можно померить силу тока, отдаваемую в нагрузку:

termoreguljator na TL431 7

Теперь осталось проградуировать терморегулятор. Для этого нам понадобится цифровой термометр ТМ-902С. Нужно оба датчика устройства соединить вместе при помощи изоленты:

termoreguljator na TL431 2

Термометром произвести замер температуры различных предметов горячих, холодных. При помощи маркера нанести шкалу и разметку на терморегуляторе, момент включения реле. У меня получилось от 8 до 60 градусов Цельсия. Если кому-то нужно сдвинуть рабочую температуру в ту или иную сторону, это легко сделать, изменив номиналы резисторов R1, R2, R3:

termoreguljator na TL431 11

Вот мы и сделали электронный терморегулятор своими руками. Внешне выглядит вот так:

termoreguljator na TL431 8

Чтобы не было видно внутренности устройства, через прозрачную крышку, я ее закрыл скотчем, оставив отверстие под светодиод HL1. Некоторые радиолюбители, кто решил повторить эту схему, жалуются на то, что реле включается, не очень чётко, как бы дребезжит. Я ничего этого не заметил, реле включается и отключается очень чётко. Даже при небольшом изменении температуры, никакого дребезга не происходит. Если все-таки он возникнет нужно подобрать более точно конденсатор C3 и резистор R5 в цепи базы транзистора КТ814.

Собранный терморегулятор по данной схеме включает нагрузку при понижении температуры. Если кому то наоборот понадобится включать нагрузку при повышении температуры, то нужно поменять местами датчик R2 с резисторами R1, R3.

Источник

Простой терморегулятор своими руками

Posted on 02.11.2015 // 0 Comments

Temp regulytor

Иногда дома приходиться иметь с бытовым инкубатором или сушкой для овощей. Зачастую дешевая техника такого рода имеет термореле очень плохого качества, контакты которого быстро выгорают или оно не отличаются хорошей плавностью регулировки. И так, сегодня у нас на повестке дня простой терморегулятор своими руками, мы соберем схему и продемонстрируем его работу.

Простой терморегулятор своими руками – схема

tl431 prostoe termorele.jpg.pagespeed.ce.60i6NaSSiM

Питание схемы терморегулятора осуществляется с помощью бестрансформаторного блока питания, состоит он из гасящего конденсатора С1 и диодного моста D1. Параллельно мосту включен стабилитрон ZD1, который стабилизирует напряжение в пределах 14В. При желании, можно еще добавить и стабилизатор на 12В.

Основу схемы составляет управляемый стабилитрон TL431. Управление TL431 производиться с помощью делителя напряжения R4, R5 и R6. Датчиком температуры воздуха является NTC терморезистор R4 номиналом 10кОм. При повышении температуры он уменьшает свое сопротивление.

При напряжении более 2,5В на контакте управления TL431, эта микросхема открывается, далее срабатывает реле, замыкая контакты и включая нагрузку.

При повышении температуры датчика R4, его сопротивление начнет падать. Когда напряжение на контакте управления TL431 станет меньше 2,5В микросхема закроется и отключит реле с нагрузкой.

Подбором резисторов R5 и R6 необходимо добиться необходимого диапазона регулировки температуры. Номинал R5 – отвечает за максимальную температуру, а R6 – за минимальную.

Для устранения эффекта дребезжания контактов реле при включении или отключении параллельно выводам А1 и А2 контактов реле необходимо подключить конденсатор С4. Реле К1 необходимо использовать с как можно меньшим током удержания.

При использовании б/у-шных TL431 и NTC терморезисторов важно проверить их работоспособность. Для этого желательно ознакомиться с материалами на тему: как проверить TL431 и как проверить термистор.

Простой терморегулятор своими руками

Вот такой простой терморегулятор своими руками у нас получился.

%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80 %D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%B8 %D1%80%D1%83%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B8

Фото обратной стороны платы.

%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80 %D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%B8 %D1%80%D1%83%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B811

Такое устройство сделанное своими руками смело можно использовать, как терморегулятор для инкубатора или сушки. При использовании герметичного терморезистора (датчика температуры), сфера применения его уже расширяется, он неплохо будет играть роль, как терморегулятор аквариума.

Простой терморегулятор своими руками в действии

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

Блог Евгения Николаенко

IMG 20160522 145245

Каждый современный бытовой обогреватель средней ценовой категории оснащен механическим регулятором температуры — эдакая «крутилка», с помощью которой можно установить максимальную температуру нагрева. Но далеко не всегда таким образом можно обеспечить желаемый уровень температуры в помещении. Дело в том, что терморегуляторы обогревателей в большинстве случаев находятся внутри устройства, и реагируют лишь на внутреннюю температуру обогревателя

novell Конвектор «НОВЭЛ» с механическим терморегулятором (фото с новелл.рф)

Предыстория…

Однажды, разбирая старый блок питани1289552802 12я от компьютера, мне попалась в руки микросхема TL431, которую по внешнему виду я принял за обычный транзистор.

Запросив информацию в сети о данном электронном компоненте выяснилось, что TL431 — это управляемый стабилитрон, на базе которого можно создать много интересных схем, одна их которых — терморегулятор.

shema1 Пинципиальная схема термореле

Пользуясь данной схемой можно легко регулировать температуру в помещении — в частности — управлять включением и выключением обогревателя.

Было принято решение создать термореле и поместить все детали в корпус от обычной бытовой розетки, в которую будет включаться обогреватель (один или несколько).

Пару слов про выбор электромагнитного реле

В моем случае предполагаемая мощность обогревателя составила не более 1 кВт, поэтому при сборке я использовал реле 5V с максимальным током 7 ампер — такое реле выдержит мощность до 1500 ватт. Если необходимо подключить более мощную нагрузку, то рассчитать параметры реле можно по следующей формуле:

I = P/220 Вольт

где I — сила тока, P — номинальная мощность электроприбора

Определив силу тока, следует выбрать реле с запасом по току. Например, для обогревателя на 2000 ватт:

I=2000 Вт/220 В=9,009 А

Отсюда следует, что реле должно выдерживать ток не менее 10 ампер. Для этого примера подойдет реле с током 15 А при напряжении 220 В.

Почему нужно использовать реле с запасом по току?

Если для обогревателя на 2 кВт использовать реле на 10 ампер, то частое включение и выключение может привести к быстрому износу контактов реле, поскольку реальный ток 9,009 А близок к предельному значению тока реле = 10 А. Помимо этого, напряжение в сети имеет отклонение, как правило в большую сторону, а при некоторых сбоях на подстанциях может выходить за пределы 250 Вольт. При увеличении напряжения, согласно закона Ома, увеличится и сила тока в цепи. Зная потребляемую мощность при номинальном напряжении 220 Вольт, можно вычислить силу тока при завышенном напряжении по следующей схеме:

при U=220 В: сила тока I=9,009 А, следовательно сопротивление цепи R=U/I=220/9,009=24,42 Ом

при U=250 В: сила тока I=U/R=250/24.42=10,24 А

Как видно, ток превысил 10А. В таком случае получим перегрев контактов и быстрый выход из строя реле с максимальным током коммутации 10А. А вот реле на 15 ампер спокойно справится с таким повышением напряжения в питающей цепи.

Порядок сборки устройства

Основные элементы:

Электронная часть размещается на монтажной плате

IMG 20160522 120910 e1467790795657 Термореле на монтажной плате IMG 20160522 120852 Модуль терморегулятора на TL431

Сборку можно производить на небольшом кусочке фанеры или иного прочного токонепроводящего материала.

IMG 20160522 121520 Розетка на фанерном основании

Мне удалось компактно расположить все детали так, чтобы они уместились в корпусе розетки.

IMG 20160522 143000 Внутренности термореле

Переменный резистор, предназначенный для настройки температуры срабатывания реле, разместился сбоку в корпусе розетки.

На клеммнике организована разводка напряжения на блок питания системы, а также на саму розетку с подключением фазового провода через реле терморегулятора.

Для удобства вращения рукоятки переменного резистора используется пластиковая крышка

IMG 20160522 145006 Пластиковая крышка справа на фото

В итоге конечный результат выглядит следующим образом

IMG 20160522 145236 Розетка с термореле

Испытания показали, что устройство вполне работоспособно. Немного поигравшись с переменным резистором получились следующие настройки:

Температура включения розетки: 22,5 °С
Температура отключения розетки: 25 °С

P.S. Терморезистор следует располагать на высоте 1 метр от пола.

P.S.S. Заметил одно НО. Когда температура достигает порогового значения на выключенной розетке (температура включения), то слышно небольшое трещание реле. Поэкспериментировав, понял что дело в импульсном источнике питания. Если заменить его на трансформаторный, то этот побочный эффект исчезает. Хотя если устройство используется там где этот шум никому не мешает, то можно ничего не менять 🙂

2 мысли о “Розетка с термореле на микросхеме TL431”

Трещание реле связано не с импульсным источником питания, а с гистерезисом (вернее его отсутствием)… Импульсник лишь усугубляет это явление.

Как выяснилось, гистерезис тут имеется, причем довольно большой, несколько градусов (около 1 вольта).
Проблема была именно в импульснике, ведь с классическим трансформаторным блоком питания все прекрасно работает.
Проблема решилась добавлением конденсаторов 1000мкф х 16В параллельно выходу с блока питания, а также параллельно контактам обмотки реле! 🙂

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector