Терморегулятор с сервоприводом своими руками

Простой терморегулятор своими руками

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

prostoj termoregulyator 1Пример простого терморегулятора

Далее мы рассмотрим принцип действия и варианты изготовления такой самоделки.

Немного теории

Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:

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

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

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

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

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

principialnaya shema termoregulyatoraРис. 2. Принципиальная схема терморегулятора

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

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

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

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

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

Обзор схем

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

shema termoregulyatora n1 Рис. 3. Схема терморегулятора №1

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

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

shema termoregulyatora n2Рис. 4. Схема терморегулятора №2

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

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

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

Создаем простой терморегулятор

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

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

shema prostejshego termoregulyatoraРис. 5. Схема простейшего терморегулятора

Для его изготовления вам понадобится:

Процесс изготовления состоит из таких этапов:

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

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

Видео по теме


Источник

Как сделать датчик температуры своими руками. Как сделать терморегуляторы своими руками

Среди многочисленного ассортимента полезных приборов, которые приносят в нашу жизнь комфорт, есть большое количество тех, которые можно сделать своими руками. К этому числу можно отнеси и терморегулятор, который включает или отключает нагревательные и холодильные оборудования в соответствии с определенной температурой, на которую он установлен. Такое устройство отлично подойдет на период холодной погоды, например для подвала, где нужно хранить овощи. Так как же сделать терморегулятор своими руками, и какие детали для этого понадобятся?

Терморегулятор своими руками: схема

Про конструкцию термостата можно сказать, что она не особа сложна, именно по этой причине большинство радиолюбителей начинают свое обучение именно с этого прибора, а так же именно на нем оттачивают свои навыки и мастерство. Схем прибора можно найти очень большое количество, но самой распространенной является схема с применением, так называемого компаратора.

lazy placeholder

Данный элемент имеет несколько входов и выходов:

Сам компаратор принимает все поступающие показания и сравнивает их. В случае если будет генерировать сигнал на выходе, то он включит реле, которое подаст ток на обогревательный или холодильный аппарат.

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.

Какие детали понадобятся: терморегулятор своими руками

Для датчика температуры чаще всего используют терморезистор, это элемент который регулирует электрическое сопротивление в зависимости от температурного показателя.

Так же часто применяют полупроводниковые детали:

На их характеристики температура должна оказывать такое же влияние. То есть при нагреве должен увеличиваться ток транзистора и при этом он должен престать работать, не смотря на входящий сигнал. Нужно учесть, что такие детали обладаю большим недостатком. Слишком сложно провести калибровку, говоря точнее, будет трудно привязать эти детали к некоторым датчикам температуры.

Однако на данный момент промышленность не стоит на месте, и вы можете увидеть приборы из серии 300, это LM335, которым все чаще рекомендуют воспользоваться специалисты и LM358n. Не смотря на очень низкую стоимость, данная деталь занимает первую позицию в маркировках и ориентируется на сочетание с бытовой техникой. Стоит упомянуть, что модификации этой детали LM 235и 135 успешно применяются в военных сферах и промышленности. Включая в свою конструкцию около 16 транзисторов, датчик способен работать в качестве стабилизатора, а его напряжение будет полностью зависеть от температурного показателя.

Зависимость заключается в следующем:

Так же кроме датчика температур вам потребуется компаратор, лучше всего приобрести LM 311, который выпускает тот же производитель, потенциометр для того чтобы сформировать эталонное напряжение и выходную установку чтобы включать реле. Не забудьте приобрести блок питания и специальные индикаторы.

Контроль в помещениях

Возможен вариант контроля терморегулятора в нескольких помещениях.

Типовая схема терморегулятора для погреба.

Приборы обозначаются латинскими буквами и цифрами. Например, LM135. Чтобы не ошибиться в выборе, запомните: 1 — применение в военной технике, 2 — применение в производственных аппаратах и устройствах, 3 — применение в бытовых приборах. Российским аналогом является обозначение транзисторов — 2Т (военный) и КТ (массовый). Принцип действия такого датчика таков: при повышении температуры увеличивается напряжение стабилизации, то есть это стабилитрон. Удостовериться в правильности выбора можно, почитав технические характеристики прибора. Точка калибровки указана в кельвинах. Температурная шкала указана в градусах по Цельсию.

Принципиальная электрическая схема терморегулятора.

На практике она дополнится выходным устройством для включения нагревателя, блоком питания и индикатором работы.

Следующий важный элемент — компаратор, например LM311. Он имеет два входа — прямой (2), обозначенный «+», и инверсный (3), обозначенный «-», и один выход. На схеме выход компаратора обозначен цифрой 7. Работает это устройство так: напряжение на входе 2 больше, чем на входе 3, на выходе получаем высокий уровень. Транзистор открылся, подключил нагрузку. Потенциометр, подключенный к прямому входу, устанавливает температуру — задает порог срабатывания компаратора. При обратной ситуации (напряжение на входе 2 меньше, чем на входе 3), на выходе уровень понижается. Повышается температура, срабатывает термореле, компаратор переходит на низкий уровень, транзистор закрывается, ТЭН выключается. Этот цикл повторяется беспрерывно.

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.

Регулятор температуры своими руками: питание и нагрузка

Что касается подключения LM 335 то оно должно быть последовательным. Все сопротивления необходимо подобрать так, чтобы общая величина тока, который проходит через термодатчик соответствовала показателям от 0,45 мА до 5 мА. Превышения отметки допускать нельзя, так как датчик будет перегреваться, и показывать искаженные данные.

lazy placeholder

Запитка терморегулятора может происходить несколькими способами:

Еще раз напомним о том, что показатель тока в цепи датчика не должен превышать 5 мА, по этой причине придется использовать транзистор с большой мощностью. Лучше всего подойдет КТ 814. Конечно, если вы хотите избежать применения транзистора, можно использовать реле с меньшим уровнем тока. Он сможет работать от напряжения в 220 В.

Самодельный терморегулятор: пошаговая инструкция

Если вы приобрели все необходимые составляющие для сборки, осталось рассмотреть подробную инструкцию. Рассматривать будем на примере датчика температуры рассчитанного на 12В.

Самодельный регулятор температуры собирается по следующему принципу:

Вот и все. В этих небольших действиях и заключается вся работа по созданию терморегулятора своими руками. Возможно, самому без определенных навыков сделать его сразу и не получится, однако с опорой на фото и видео инструкции вы сможете испытать все свои умения.

Благодаря простой конструкции, самостоятельно созданный термоконтроллер может быть использован где угодно.

Например:

Не обязательно использовать цифровой, электронный или механический покупной термовыключатель. Купив недорогое термореле, сделать регулировку мощности на симисторе и термопаре и ваш самодельный аппарат будет работать не хуже покупного.

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.

При оборудовании погреба необходимо создать такой температурный режим, при котором все запасы будут сохраняться максимально долго. А чтобы его поддерживать, потребуется терморегулятор — прибор, который помогает поддерживать заданную температуру. Это устройство используется во многих бытовых приборах: утюгах, холодильниках, паяльниках. Как сделать терморегулятор для погреба своими руками?

Источник

Способы регулировки температуры радиаторов

Раньше о регулировке температуры помещения при использовании радиаторов отопления речи не было. Регулировали температуру путем открывания и закрывания форточки, так как регулирующей арматуры не продавали. Регулировали температурой теплоносителя, уменьшая или добавляя температуру на котле. Но прогресс шел вперед и новые возможности строительства подразумевают более комфортные и надежные способы регулировки температуры радиаторов в помещениях. Ниже поговорим о них подробно.

Для чего нужна регулировка?

Подстройка оптимальной температуры батарей отопления позволяет создать комфортный микроклимат в доме, который будет радовать Вас долгие годы. Регулировка позволяет:

Разновидности регулировочных кранов

Существует несколько кранов, которыми можно регулировать температуру батарей:

Способы изменения температуры батарей

Первым этапом в развитии способов регулирования температуры батарей отопления стали обычные краны и вентили. Вентилями этими просто прикрывали проток теплоносителя через радиатор, тем самым повышая или понижая температуру в помещении.

Далее придумали автоматические термостатические головки. Они имеют шкалу температур и устанавливаются вместе со специальным клапаном под термоголовку. Благодаря тому, что головка заполнена специальным средством, чутко реагирующим на перепады температуры, происходит сужение или расширение этого состава. Расширение воздействует на шток клапана и происходит так же его открытие или закрытие

termogolovka

Происходит добавление или ограничение теплоносителя, поступающего в радиатор условно автоматическим способом. Выставлять исходную желаемую температуру в помещении приходиться на головке вручную.

Виды регулирующих термоголовок

Первый тип — это головки, которые монтируют непосредственно на радиатор с помощью клапана. На головке выставляется необходимая температура и происходит регулировка протока теплоносителя через радиатор.

Вторая группа термостатических головок — это головки выносные. Такие регулирующие головки монтируют на радиатор, а саму колбу с наполнителем монтируют в стороне от радиатора. Колба соединяется с головкой с помощью капиллярной трубки. В колбе наполнитель расширяется или сужается и по трубке идет воздействие на шток клапана.

Такие головки часто используют в системах водяных теплых полов. Единственный недостаток головок с выносной колбой заключается в том, что трубка соединяющая короткая. Следовательно, не всегда колбу можно вынести именно в то место, где необходимо мерить температуру.

Регулировка батарей двухходовым клапаном с сервоприводом

Следующим этапом в развитии дистанционного регулирования температуры радиаторов стал монтаж двухходовых клапанов с сервоприводами. Такие системы начали применять в купе с системой умного дома.

dvuhhodovoi klapan

В этом случае по всему помещению монтируют несколько встроенных датчиков, и, благодаря компьютерной программе, происходит открытие и закрытие, как отдельных радиаторов, так и групп радиаторов. Только теперь на шток клапана воздействуют с помощью сервопривода.

Сервопривод – это электродвигатель с очень малым числом оборотов. Благодаря чему происходит плавное открывание и закрытие клапана. Иначе при резком открывании в системе будет создаваться гидроудары. Гидроудары в свою очередь могут вывести из строя как отдельные элементы системы отопления, так и всю целиком.

Но так как не всем сегодня необходима система умного дома, то регулировку температуры, как отдельно стоящего прибора отопления, так и группы радиаторов можно производить так же с помощью двухходового клапана с сервоприводом от простого комнатного регулятора температуры.

Регулировка радиаторов сервоприводом с термостатом

Сейчас очень часто радиаторы монтируют в ниши и закрывают декоративным экраном. Такой радиатор вручную не закрыть. Термоголовка тоже не подойдет, так как радиатор закрыт и в нише создается избыточная температура.

В этом случае на помощь регулировке температуры радиаторов приходит сервопривод и датчик комнатной температуры.

servoprivod s dachikom

У сервоприводов и термоголовок одинаковая резьба на накидной гайке. Следовательно, их можно использовать как с радиаторными клапанами, так и с двух, трехходовыми клапанами. Если конечно это клапаны не Giacomini, так как у этого производителя другие резьбы.

Сервоприводы являются универсальным дистанционным средством для открывания и закрывания всевозможных клапанов и задвижек. Используются сервоприводы как в системах водоснабжения и канализации, так и в системах отопления.

Сервоприводы делятся на два способа изначальной работы. Первые сервоприводы нормально открыты. Вторые нормально закрыты. Первые при поступлении на них питания закрываются, а вторые открываются. Вторые и рассмотрим, так как они нам и нужны.

Спосбы изменения температуры радиаторами

Первый способ регулировки температуры радиаторов в помещении — это когда у вас в помещении смонтирован один радиатор и он закрыт экраном. В этом случае регулировать температуру в комнате будем с помощью комнатного термостата и сервопривода.

Сначала выбираем место монтажа комнатного термостата. Обычно его располагают на 1 метр от двери. На высоте от 1 до 1,5 метров на противоположной стене от ручки двери, чтобы при открытии двери поток холодного воздуха попадал на термостат и тот в свою очередь сразу реагировал на перепад температуры.

На подающий трубопровод радиатора монтируем клапан под термоголовку, на который накручиваем сервопривод для систем отопления.

Сервопривод нуждается в питании 220 вольт. Мощность его при этом составляет 2-3 ватта. Кабель от него ведем к комнатному термостату.

Комнатные термостаты делятся на две группы: электронные и механические. Механические термостаты в наше время себя практически изжили, но они самые простые в монтаже. Работают как обычный выключатель. Приводите питание на термостат. Через него разрываете фазу на сервопривод и все. Термостат подает или нет питание на сервопривод.

vidi termostatov

Электронные термостаты бывают простые, в плане включить выключить, а бывают термостаты программируемые.

В свою очередь электронные термостаты бывают двух видов по принципу работы:

Первые — это такие термостаты, для работы которых необходимо питание от сети. Обычно 220 Вольт. То есть к ним подводиться питание отдельно. А от термостата отдельно монтируют кабель к сервоприводу.

Второй вид термостатов в питании от сети не нуждаются, так как такие термостаты оборудованы батарейкой. В этом случае, как и с механическими термостатами, через него просто разрывается фаза на сервопривод, а ноль идет на сервопривод без разрыва. При этом все термостаты необходимо подключить в щите на свой автомат для его быстрой замены или обслуживания.

Как происходит изменение температуры сервоприводами?

Подаете питание на комнатный термостат и включаете отопление. Сервопривод при этом нормально закрыт. Теперь выставляете необходимую температуру на термостате и если она выше чем температура в помещении, то термостат подает питание на сервопривод и он начинает открываться. Время полного открывания и закрывания сервопривода составляет 3 минуты.

Теплоноситель идет в радиатор и температура в помещении начинает подниматься. При поднятии температуры помещения до выставленной на термостате, термостат разрывает питание на сервопривод. Сервопривод с помощью встроенной в него пружины возвращается в нормально закрытое положение. И так далее.

Регулировка температуры помещения с несколькими радиаторами

По своему сценарию принцип регулировки температуры одинаковый с одним радиатором, но имеющий некоторые особенности.

Для того, чтобы регулировать температуру группы радиаторов, необходимо разорвать трубопровод обратной магистрали радиаторного отопления и врезать в магистраль двухходовой вентиль под сервопривод.

Для этого на этаж необходимо оборудовать нишу, в которой будут смонтирован подающий трубопровод с отсечными кранами и обратный трубопровод с клапанами под сервопривод. Все это необходимо для обслуживания.

Так как при большом количестве таких зон регулирования температуры у вас не будет возможности врезать клапаны в трубопровод, который идет горизонтально. Следовательно, трубопроводы необходимо смонтировать вертикально, изготовив для этого как бы распределительный коллектор, диаметром большим, чем основной трубопровод.

При этом в самой верхней точке, так сказать распределительного коллектора, будет собираться воздух. Для удаления воздуха необходимо использовать автоматические воздухоотводчик.

vozduhootvodchik

При этом основная система для подключения будет именно двухтрубная с горизонтальным монтажом и принудительной циркуляцией.

Определяем количество зон регулирования. Монтируем радиаторы и выводим подающие и обратные трубопроводы к распределителю.

Подключаем подающие трубопроводы через шаровые краны, а обратные через двухходовые клапаны. Выбираем комнатный термостат. Определяем место его расположения. Делаем монтаж кабелей. Производим отделку помещения.

По чистовой отделке монтируем термостаты, сервоприводы и подключаем их. Подаем питание и наслаждаемся условно автоматической регулировкой температуры помещения с несколькими радиаторами. Воздухоотводчик при этом рекомендую смонтировать через шаровой кран.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector