Терморегуляторы для погреба своими руками

Терморегулятор для погреба своими руками. Схема и описание

В данной статье рассматривается самодельный терморегулятор для погреба, который можно изготовить своими руками из доступных недорогих радиодеталей. Схема достаточно проста и состоит из двух блоков. Первый измерительный – собран на базе компаратора 554СА3, второй блок собран на регуляторе мощности КР1182ПМ1 выполняющий роль коммутатора нагрузки до 1000 Вт.

Описание работы терморегулятора

Как уже было сказано выше, измеритель температуры терморегулятора для погреба построен на основе компаратора DD1. На один из его входов (3 прямой вход) подается постоянное напряжение с делителя напряжения состоящего из резисторов R3 и R4. На другой его вход (4 инверсный вход) также подается напряжение с делителя на резисторах R1 и R2. Резистор R2 представляет собой терморезистор ММТ-4 и является измерительным элементом конструкции.

termoregul dly pogreba svoimi rukami

122 image

При температуре в погребе выше чем 3…6 градусов на выводах компаратора DD1 (выв. 3 и 4) находится равное напряжение, вследствие чего на выходе (9) присутствует лог.1. Поэтому на реле K1 нет напряжения и его контакты замкнуты. Это приводит к блокировке работы фазового регулятора КР1182ПМ1 и терморегулятора в целом.

Если же температура в погребе опустится ниже отметки 6…3 градусов, то это приведет к увеличению сопротивления терморезистора R2 и как следствие это приведет к разбалансировке напряжений на входах компаратора. Теперь на выходе DD1 появится лог.0 и включится реле. Реле, разомкнув свои контакты, разрешает работу DD2.

Медленный заряд конденсатора С1 приводит к постепенному нарастанию напряжения и из-за этого произойдет плавное (в течении 1-2 секунды) включение электрических ламп, служащих в качестве нагревательного элемента терморегулятора погреба.

Подобный режим работы устройства сохраняет лампы от перегорания. Подстроечный резистор R4 необходим для более точной настройки требуемого уровня температурного режима. Откалибровать терморегулятор можно своими руками по термометру, установленному в погребе.

Детали терморегулятора для погреба

В качестве подстроечного резистора R4 использован резистор марки СП4-1. Его корпус водонепроницаем и защищен от пыли и грязи.

Терморезистор R2 типа ММТ-4 на 3,9 кОм. Так же возможно применить другой с сопротивлением в районе от 1 кОм до 10 кОм. При его выборе необходимо обратить внимание, что необходим резистор с отрицательным ТКС (температурный коэффициент сопротивления), его еще называют термистор. Отрицательный ТКС означает, что при нагреве термистора его сопротивление уменьшается, в отличие от позистора (положительный ТКС) сопротивление которого возрастает с увеличением температуры.

Терморезистор монтируется прямо на самодельную печатную плату. В случае если планируется применить выносной вариант датчика, то терморезистор подсоединяется к плате проводом в экранирующей оплеткой. И еще необходимо подпаять неполярный конденсатор 1 мкФ между выводом (3) компаратора и общим проводом схемы.

Реле К1 — герконовое реле с небольшим током потребления. Другое более мощное реле использовать нельзя, поскольку оно подключено непосредственно к выходу компаратора, ток нагрузки которого должен быть не более 50 мА. Можно так же своими руками изготовить такое рел. Для этого понадобится геркон, имеющий нормально замкнутые контакты. Поверх него необходимо намотать обмотку проводом ПЭЛ диаметром 0,1 мм и состоящую из 500 витков.

Тиристоры, возможно, заменить на КУ202К, КУ202Л, КУ202М. При использовании тиристоров КУ202К, КУ202Л мощность нагревательного элемента должна быть не более 200 Вт. В роли нагревателя в погреб крайне удобно применить электролампы накаливания. Четыре лампы по 100Вт, расположенные по углам погреба, гарантируют поддержание постоянной температуры в районе от 3 до 6 градусов при небольшом объеме погреба. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или CF-0,25. Следует отметить, что резисторы CF имеют цветовую маркировку.

Источник

Терморегулятор для погреба

Погреб выполняет простую функцию – хранение продуктовых запасов. Лучшая сохранность фруктов и овощей, в свежем либо законсервированном виде, достигается лишь при правильном микроклимате. Для создания необходимого температурного режима используют нагревательные приборы; для поддержания его на требуемом уровне – терморегулятор для погреба.

lazy placeholder

Особенности использования терморегулятора в погребе

Для погреба и жилых помещений используются разное оборудование и режимы обогрева. Необходимо учитывать некоторые особенности:

Эти параметры влияют на выбор самого нагревателя, потом и терморегулятора для него. Несмотря на технические различия, принцип работы устройств остается неизменным.

Принцип работы терморегулятора

Суть работы прибора – контроль нагревательного элемента. Устанавливается контрольное значение температуры. Если воздух в помещении холоднее, чем требуется, датчик это улавливает, и прибор включает отопление. При достижении заданного уровня – выключает.

На заметку. Большинство современных терморегуляторов электронное. Для погреба подойдет и механический термостат, но за последние годы стали доступны электронные модели, предлагающие больший функционал.

lazy placeholder

Терморегуляторы с датчиком температуры воздуха для погреба требуют не только правильного выбора устройства, но и его размещения.

Как лучше расположить оборудование

При установке датчика следует отталкиваться от объема помещения и выбранного места для хранения запасов:

Если используются ТЭНы в просторных овощехранилищах, нужно распределить их равномерно. Для помещений площадью до 5-6 кв.м достаточно одного, расположенного в центре.

Выбор терморегулятора

Подбирать модель регулятора стоит после измерения площади погреба и уровня влажности. Различаются приборы по следующим характеристикам:

Если высокая технологичность не нужна, а важен только функционал, можно не покупать прибор, а сделать его самому.

Самодельный терморегулятор

При изготовлении терморегулятора для погреба своими руками можно воспользоваться биметаллическим датчиком. Однако механическое прерывание работы нагревателя менее надежно, чем электронная коммутация. Собрать терморегулятор можно на обычной микросхеме.

В зависимости от фантазии создателя и объема задач будущего терморегулятора, потребуется разный набор компонентов. Однако можно выделить несколько основных.

Материалы для создания терморегулятора

При конструировании рабочего устройства обычно используют следующие элементы:

Настройка прибора на температуру срабатывания вручную – сложный этап. Облегчить его можно покупкой готового сенсора. У такого датчика температуры воздуха для погреба цифровой сигнал будет подаваться на микроконтроллер.

Контроль температуры в помещении

Для поддержания оптимальной температуры при помощи самодельного или заводского прибора можно выбрать несколько способов:

Обычно используют первый метод – устройства с подобным принципом работы дешевле и надежнее.

Схема терморегулятора

Полностью понять принцип работы устройства либо собрать его самому поможет электрическая схема. Примеры можно найти в технических руководствах простейших терморегуляторов, например, LM335. Несмотря на то, что прибор был разработан довольно давно, схемы остаются рабочими. Достаточно взять их за основу и дополнять необходимыми узлами.

lazy placeholder

Принципиальная электрическая схема – это базовая схема, скорее всего, при самостоятельном конструировании к ней добавятся другие элементы, например, устройства для индикации работы. При понимании работы узлов и достаточном знании радиомеханики можно модернизировать систему, например, установить термореле для включения нагревателя.

Печатная плата терморегулятора

Собрать прибор можно на печатной плате. Материал – односторонний стеклотекстолит. Плата помещается в любой подходящий корпус, терморезистор выносится наружу. Калибровку срабатывания реле производят при помощи сопротивлений R2 и R1, выбирая угол вращением ручки.

lazy placeholder

Работа компаратора

На схеме терморегулятора можно заметить ключевой элемент LM311 – компаратор, имеющий прямой и инверсный входы, а также два выхода. Он действует следующим образом:

Термодатчик подключается к инверсному входу, поэтому напряжение на нем будет повышаться по мере роста температуры.

Как соединить устройство с нагревателем

Подключать терморегулятор к нагревательному прибору нужно по схеме, указанной в технической документации. Обычно сложностей возникнуть не должно, так как учитываются все возможные варианты.

Если прибор самодельный, нужно лишний раз убедиться, что конструкция надежная и выполнена правильно. Элементы должны быть тщательно защищены от воздействия влаги, которой не избежать в подвале. Особое внимание стоит уделить качеству пайки и отсутствию замыкания дорожек.

Правильный выбор или сборка терморегулятора позволит забыть о проблеме переохлаждения или слишком высокой температуры в погребе. Достаточно настроить контрольные значения и следить за состоянием устройства, все остальное сделает прибор.

Видео

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

Устройство терморегулятора для погреба

Когда оборудуется погреб или помещение подвала, возникает необходимость создания особого температурного режима, при котором хранимая продукция будет в нужной кондиции достаточно долгое время.

Для того, чтобы поддерживать оптимальный показатель тепла необходимы терморегуляторы – специальные приборы, поддерживающие заданную температуру.

Такое устройство часто используют в бытовой технике для дома- утюгах, холодильниках, паяльных приборах. Можно сделать терморегулятор для погреба своими руками без особых затрат.

lazy placeholder

Выбор материалов для создания терморегулятора

Необходимо подготовить следующие элементы схемы терморегулятора

Сейчас в магазинах можно купить абсолютно любой прибор, но его же можно сделать своими руками, что будет и проще, и дешевле. Паять детали для приборов не стоит усилий, а вот простой терморегулятор в погреб сделать можно без особых усилий и затрат.

Схема терморегулятора для погреба очень проста, поскольку температура поддерживается при помощи запуска или отключения элемента с теплонагревающей функцией – ТЭНа.

Температуру поднимается до указанного уровня, после чего срабатывает компаратор, отключающий ТЭН. Теоретически этот прибор сделать проще простого, но как только начинается создание, то возникает масса проблем, осложняющих процесс. Калибровка до настоящего времени делалась так: датчик погружали попеременно то в кипяток, то в лед.

При помощи вольтметра и градусника настраивалась температура срабатывания. Такое процесс очень длителен, да и результаты часто сомнительные по качеству. Сегодня купить термодатчик не составить труда. Каждый из них проходит калибровку при изготовлении, в заводских условиях.

lazy placeholder

Развитие технологии позволило сделать сенсор такого устройства, которое передает информацию в цифровом виде. При помощи такого прибора можно измерять температуру в разных частях помещения, контролируя не только внешнюю, наружную температуру, но и внутреннюю.

Контроль температуры в помещении

Контроль температурного режима в помещении может быть не только в пределах одной комнаты, но и всего дома.

Каждый прибор маркируется буквами и цифрами. Чаще всего, латиницей. К примеру, LM-135. Для того, чтобы ориентироваться в разнообразии цифр, стоит запомнить области применения, обозначаемые числами: 1 – военная техника, 2 – аппараты и агрегаты на производстве, 3 – домашняя бытовая техника.

Российские аналоги транзисторов обозначаются аналогично – 2Т – военный тип устройства, КТ – массового типа. Датчик работает по следующему принципу: при увеличении температуры воздуха повышается и напряжение, требуемое для стабилизации.

Таким образом, устройство представляет собой стабилитрон. Чтобы проверить правильность показаний можно изучить характеристики прибора, указываемые в инструкции. Все точки калибровки традиционно указываются в Кельвинах. А шкала градусов – по привычному для россиян Цельсию.

lazy placeholder

Из курса физики, проходимого ещё в школе, легко вспомнить, что 0 С= 273 К. диапазон датчика составляет от 40 градусов мороза до 100 градусов тепла.

Если пользоваться датчиком такого типа, то можно не ставить никакие опыты – достаточно рассчитать напряжение на выходе в стабилитроне, а потом указать это значение на входе сравнивающего элемента, компаратора. Температурный сенсор марки LM-335 относительно недорог, в пределах 50 рублей.

Можно взять его за основу, самостоятельно начертив схему регулятора тепла для погреба. Дополнительно устройство оснащается выходным элементом для запуска нагревателя, собственным блоком питания и световым индикатором работы, что облегчает обслуживание и эксплуатацию прибора.

Не менее важным оказывается компаратор, к примеру, LM-311. Он оборудован парой входом, со знаками «+» и «—». Положительный вход называется прямым, а отрицательный – инверсным. Принцип работы очень прост – на вход подается напряжение большее, чем на другой, на выходе образуется высокий уровень напряжения.

Транзистор открывается, включая нагрузку, а потенциометр включает температуру по сигналу от компаратора, который срабатывает при достижении порогового значения.

Если на прямом входе напряжение меньше, чем на инверсном, то напряжение на выходе понижается. В таком случае повышается температура, включается термореле, осуществляется переход компаратора на низкий уровень потребления, закрывается транзистор, выключается ТЭН. Такой цикл повторяется без перерывов.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector