Temperatuuriregulaator ise: tööpõhimõte, sisse- ja väljalülitusahel

Sageli on seadme või kogu süsteemi tööks vaja säilitada teatud temperatuurirežiim. See on oluline kütte- või jahutuskontuuride käitamisel, inkubaatori tüüpi seadmete ehitamisel. Üks lihtsamaid seadmeid temperatuuri reguleerimiseks on termostaat. Sellist seadet saab osta spetsialiseeritud jaemüügipunktides, kuid sellist temperatuuriregulaatorit saate oma kätega teha.

Kohtumised ja omadused

Termorelee töö põhineb seadme võimel juhtida ahela sõlmede sisse- ja väljalülitamist sõltuvalt temperatuurimuutustest. Tegelikult on see seade, mis asub juhitavate elementide ja temperatuuriandurite vahel. Struktuurselt seade on elektrooniline vooluahel või spetsiaalsest materjalist valmistatud seade.

Esimene tüüp hõlmab kaug- või sisseehitatud andurite kasutamist ja teine ​​- kasutab erinevate materjalide omadusi nende parameetrite muutmiseks, kui elektrivõrgu omadused muutuvad. See tähendab, et juhtimine toimub kontakt- või kontaktivabalt. Kuid hoolimata põhimõttelistest erinevustest on termostaatide töö olemus sama. Temperatuurimuutuse registreerimisega lõhub või ühendab seade automaatrežiimis sellega ühendatud seadmete või seadmete üksused.

Tänu nende kasutamisele on õhu, vee, erinevate seadmete ja raadioelementide pindade temperatuur stabiilse väärtusega.

Igal keskkonnal on oma konkreetne seadme paigutus. Selle reaktsiooni täpsus ei sõltu mitte ainult regulaatori enda kvaliteedist, vaid ka õigest paigutusest.

Termostaadid on saadaval erinevat tüüpi. Neid saab klassifitseerida järgmiste kriteeriumide alusel:

1. Kokkuleppel. Need jagunevad sise- ja välistingimustes.
2. Paigaldusmeetod. Seal on sõltumatud termostaadid, mis mõlemad võivad asuda mis tahes pinnal ja asuvad ainult seadme sees.
3. Funktsionaalsus. Termostaadid saavad registreerida ainult ühe või mitu signaali korraga. Sel juhul nimetatakse teist tüüpi mitmekanaliliseks. Nad suudavad hoida temperatuuri väärtust korraga mitmes seadmes, kasutades sõltumatuid kanaleid, või ainult ühes.
4. Seadistusmeetod. Töörežiimide juhtimine ja seadme reguleerimine võib olla mehaaniline, elektrooniline või elektromehaaniline.
5. Hüsterees. Termostaatides mõistetakse seda kui temperatuuri väärtust, mille juures signaal muutub vastupidine märk, samuti nähtus, kui signaali ümberlülitamisel esineb viivitus sõltuvalt mõju suurus. Just tema võimaldab vähendada lülitussagedust näiteks siis, kui küttekeha temperatuur tõuseb. Kuid tuleb mõista, et hüstereesi suur väärtus põhjustab temperatuuri hüppe.
6. Temperatuuriandurite tüüp. Termostaatidega ühendatud andurid võivad olla kontakt- ja kontaktivabad. Näiteks infrapunakiirguse kasutamine oma töös või bimetallplaadi omadus.

Armatuuri parameetrid

Nagu iga varustuse puhul, iseloomustab temperatuuriregulaatoreid parameetrite komplekt. Seadme reaktsiooni täpsus sõltub eelkõige neist. Need omadused ei sõltu mitte ainult termostaadi vooluringi ehitamisel kasutatud elementide kvaliteedist, vaid ka süsteemi rakendamisest, mis võimaldab vältida kõrvaliste tegurite mõju. Peamised omadused hõlmavad järgmist:

1. Vahetusaeg. Sõltub kontrolleri teostusskeemist ja anduri paigaldusmeetodist, mis määrab selle inertsi.
2. Reguleeritav ulatus. Määrab temperatuurirežiimi piirväärtused, milles seade saab töötada.
3. Toitepinge. See on seadme normaalseks tööks vajalik tööpinge väärtus.
4. Aktiivne koormus. Näitab, millist maksimaalset võimsust temperatuuriregulaator suudab juhtida.
5. Kaitseklass. See iseloomustab seadme ohutust. Määratud vastavalt rahvusvahelisele elektriohutuse klassifikatsioonile.
6. Hoiatussüsteem. Regulaator võib kasutada LED-signaalseadet või vedelkristallkuvarit. Sellele keskendudes näeb kasutaja koheselt, millises režiimis juhtseade töötab.
7. Töötemperatuur. Näitab vahemikku, mille piires on tagatud termostaadi õige töö.
8. Soojusanduri tüüp. Tundliku elemendina toimib see temperatuuri indikaatorina, saates andmeid kontrollerile. Sellised temperatuuriandurid seadme sisse- ja väljalülitamiseks on erinevat tüüpi ja konstruktsiooniga ning erinevad ka andmeedastusmeetodi poolest.

Lisaks on seadme kvaliteedinäitajate hulgas: kasutusmugavus, mõõtmed, lisafunktsioonid, üldvaade.

Seetõttu on oma kätega termostaadi kokkupanemisel soovitatav seadme tervikliku välimuse saamiseks mõelda mitte ainult seadme skeemile, vaid ka selle asukohale.

Toimimispõhimõte

Üldiselt võib termostaati kujutada plokkskeemina, mis koosneb temperatuuriandurist, töötlusseadmest ja reguleerimismehhanismist. Mehaanilise termorelee töö põhineb bimetallplaadi võime muuta oma kuju sõltuvalt temperatuurist. Selle valmistamiseks kasutatakse kahte materjali, mis on üksteisega jäigalt ühendatud erinevate temperatuuride paisumisteguritega.

Kui sellist plaati kuumutada, siis see paindub. Just seda omadust kasutatakse termoreleede tootmisel. Deformatsiooni käigus plaat sulgeb või avab kontaktrühma, mille tulemusena elektriline kontakt katkeb või taastub. Sellist releed saab kasutada nii vahelduv- kui alalisvooluahelates ning nende piirtemperatuuri valik seatakse tavaliselt mehaanilise regulaatori abil.

Lisaks on pooljuhtreleed (elektroonilised). Nende konstruktsioonis ei ole liikuvaid ja mehaanilisi osi, vaid kasutatakse temperatuurimuutusi arvutavat elektroonilist vooluringi.

Selliste seadmete põhielemendid on termistor ja mikroprotsessor. Esimeses muutuvad elektrilised parameetrid koos temperatuuri kõikumisega ning teine ​​töötleb ja lülitab olenevalt programmeeritud algoritmist kontaktgruppe.

Regulaatori vooluring

Mehaanilise relee seadistamise keerukuse tõttu on selle iseseisev valmistamine peaaegu võimatu, seetõttu valmistavad raadioamatöörid pooljuhtregulaatoreid. Praeguseks on teada suur hulk erinevate klasside termorelee ahelaid. Nii et võimaliku kordamise jaoks õige valimine ei ole keeruline.

Kuid enne oma termostaadi valmistamise alustamist peate ette valmistama mitmeid tööriistu ja materjale. Selleks vajate lisaks elektriahelale ja selle järgi vajalikele raadioelementidele:

1. Jootekolb või keerukate mikrokontrollerite kasutamise korral jootejaam.
2. Ühepoolne foolium klaaskiud. Kui elektriahel sisaldab suurel hulgal raadioelemente ja kuulub keskmise või kõrge keerukusega rühma, siis ripppaigaldusega seda teha ei saa. Seetõttu kasutatakse klaaskiust laminaati, millele tulevase termorelee trükkplaadile kantakse mugaval meetodil, näiteks taevasinine raud või fotolitograafia.
3. Multimeeter. On vaja konfigureerida seadme töö ja kontrollida raadioelementide õiget paigaldamist.
4. Mini puur. Selle abil tehakse augud, millesse paigaldatakse raadioelemendid.
5. Töömaterjalid. Nende hulka kuuluvad: räbusti, joodis, alkoholilahus, elektrilint või termokahanevad torud.

Tootmisjärjekord on järgmine. Esimeses etapis valitakse vooluahel ja uuritakse selle kirjeldust, raadioelementide saadavust. Samal ajal ärge unustage, et peaaegu iga raadiokomponendi jaoks on olemas analoog. Seejärel tehakse trükkplaat ja sellel on juba plaat. Plaadi külge joodetakse raadioelemendid, kommutatsioonipesad ja juhtmed. Kohe, kui kõik on valmis, tehakse proovisõit ja vajadusel korrigeeritakse tööd.

Lihtsad seadmed

Lihtsaima temperatuurimuutustele reageeriva seadme saab kokku panna mitmest takistusest ja integreeritud võimendist. Kasutatavad takistid on kaks poolharu, mis moodustavad vooluringi mõõte- ja võrdlusosa. R2-na kasutatakse termistorit, see tähendab takisti, mille takistus muutub sõltuvalt sellele mõjuvast temperatuurist.

Integreeritud võimendi LM393 töötab võrdlusrežiimis, see tähendab, et see võrdleb kahte R1-R2 ja R3-R4 signaali. Niipea, kui signaali tase mikrolülituse kahes sisendis on võrdne, lülitab LM393 koormuse vooluvõrku. Koormana saab kasutada ventilaatorit. Niipea, kui ventilaator jahutab juhitavat seadet, hakkab signaali tase komparaatori teises ja kolmandas sisendis taas erinema. Seade lülitab uuesti oma väljundid ja võimsus eemaldatakse koormusest.

Lihtsa skeemi saab kokku panna ka türistorile. Koormusena saate kasutada kütteseadet, mille temperatuuri reguleerib omatehtud termostaat.

Seda vooluringi saab kasutada inkubaatoris või akvaariumis.

Ahel põhineb ka komparaatori võimel võrrelda oma sisendite pingetaset ja sellest sõltuvalt avada oma väljundeid. Sama signaali korral ei liigu vool läbi transistori VT1, mis tähendab, et türistori VS1 juhtväljund on madalal tasemel ja see on suletud. Ilmunud pinge üle takistuse R8 viib selle avamiseni. Vooluahela toiteallikaks on dioodid VD2 ja R10. Toiteallika stabiliseerimiseks kasutatakse Zeneri dioodi VD1. Elementide loend ja väärtused on toodud tabelis:

Määramine	Nimi	Analoog
R1	10 kΩ
R2	22 k Ohm
R3	100 kΩ
R4 = R6	6,8 kΩ
R5	1 kΩ
R8	470 oomi
R9	5,1 kΩ
R10	27 kΩ
C1	0,33 μF
VT1	KT117	2N6027
VD1	KS212ZH	BZX30C12
VD2	105 KD	1N4004
VS1	KU208G	TAG307-800

Termorelee mikrokontrolleril

Pärast sellise termostaadi kokkupanemist saab seda kasutada koos küttesüsteemiga, näiteks koos boileriga. Disain põhineb DS1621 mikroskeemil, mis ühendab endas termomeetri ja termostaadi. Selle digitaalne I / O tagab täpsuse ± 0,5 ° C.

Kui DS1621 kasutatakse termostaadina, salvestab selle sisemine püsimälu (EEPROM) andmed temperatuuri kohta, mida tuleb hoida. Ja ka kontrollpunktid, milleni jõudes temperatuur tõuseb või langeb. Nende vaheline erinevus moodustab hüstereesi, samas kui mikrolülituse kolmandale kontaktile moodustub loogiline üks või null.

Andmed sisestatakse mikroskeemi ATTINY2313 baasil põhineva mikrokontrolleri abil. Seade suudab hoida temperatuuri vahemikus 10 kuni 40 kraadi. Katla termoelementi juhitakse türistori kaudu. Nupp S1 lülitab termomeetri sisse ja välja. Ja nupud S2 ja S3 määravad temperatuuri. HL1 LED annab märku seadme töövõimest. Kui boileri termopaar soojeneb, vilgub see. Trafona kasutatakse TAIWAN 110-230V 6-0-6V 150TA.

Funktsioonides programmeerimisel valige: int. RC Osc. 4 MHz; Käivitusaeg: 14 CK + 0 ms; [CKSEL = 0010 SUT = 00] ja Brown-out tuvastamine on keelatud; [B0DLEVEL = 111] märkige ruut Jadaprogrammide allalaadimine (SPI) lubatud; [SPIEN = 0]. Ja pange tähele ka kaitsmeid: SUT1, SPIEN, SUTO, CKSEL3, CKSEL2, CKSELO. Korralikult kokku pandud seade töötab koheselt ega vaja reguleerimist.