Схемы термоконтроля: проектирование, сборка и реальное применение

Схема термоконтроля

Управляющие приложения дают массу идей для проектов. Правда: с правильной схемой можно управлять различными приборами и приборами. Вопрос: что можно сделать со схемой термоконтроллера?

Термоконтроллер делает больше, чем просто вкл/выкл термостата.

Статья проведет через сборку схемы термоконтроля и её возможности.

Начинаем!

Что такое устройство термоконтроля?

Как следует из названия, устройства термоконтроля управляют нагревателями или другими приборами на основе температуры, работая в условиях холода или жары.

Нагреватель

Можно задать температурный порог и настроить контроллер на вкл/выкл любого подключенного устройства.

Обеспечивают точный и точный термоконтроль в промышленных, бытовых и медицинских применениях.

Пример: идеально для температурно-чувствительных устройств — инкубаторы.

Как работает термостатический выключатель?

Работает по заданному значению (температурный порог). Измеряет условия среды или устройства и сравнивает с порогом.

Контроллер использует разницу для решения: нужен нагрев или охлаждение.

После расчетов выдает выходной сигнал мощности. Сигнал вносит изменения. Финальный исполняющий элемент (нагреватель, вентилятор или др.) принимает сигнал и охлаждает/нагревает устройство.

Представьте духовку с нагревателем, термопарой и контроллером. Контроллер измеряет температуру термопары и сравнивает с порогом.

Духовка

Источник: Wikimedia Commons

Контроллер рассчитывает, как долго нагреватель должен работать для поддержания условий.

Схемы термоконтроля

Можно построить различные системы:

• Релейная схема термоконтроля
• Схема термоконтроллера на 555 таймере
• Релейный термоконтроль с Arduino
• Термоконтроль DC-вентилятора

Разберем, как сделать эти схемы и как они работают.

Релейная схема термоконтроля

Простая схема термоконтроля. Одна из самых легких, но эффективна для автоматического термоконтроля.

Миниатюрное реле

Управляет реле в схеме. Использует датчик температуры LM35DZ (однокристальный).

При превышении порога температуры реле срабатывает. Ниже порога — реле выключается.

Необходимые компоненты

• LM35DZ (IC1)
• TL431 (IC2)
• LM358 (IC3)
• D1-2: 1N4148 диод (2 шт.)
• D3-4: 1N400X диод (2 шт.)
• Стабилитрон (13В, 400 мВт)
• PNP транзистор (Q1)
• Подстроечный резистор: 2.2к — порог температуры
• Резисторы 1-6 (10к, 4.7М, 1.2к, 1к, 1к, 33Ом)
• C1 — керамический/молнар конденсатор (0.1 мкФ)
• C2 — электролитический конденсатор (470 мкФ или 680 мкФ)
• Малое реле

Принцип работы

Центральный элемент — датчик LM35DZ. Работает в Цельсиях, градус-вольт преобразование для точного контроля.

LM35DZ меняет выходное напряжение по температуре. Макс. температура: 0°C (0В) – 100°C (1000 мВ).

R3 и VR1 (подстроечник) задают порог 0В – 1.62В. Операционный усилитель снижает опорное напряжение, предотвращая перегрузку VR1 и R3.

Компаратор сравнивает выход LM35DZ с порогом и решает: включить реле или выключить.

Релейный термоконтроль с Arduino

Отлично управляет реле DC-вентилятора. Не ограничен вентилятором — можно лампу или другое устройство.

Автоматически включает вентилятор/устройство при достижении макс. температуры, выключает ниже порога.

Необходимо:

• Датчик температуры (LM35)
• Arduino UNO
• 16×2 LCD (1)
• 9В батарея (1)
• Релейный модуль (1)
• Перемычки
• 9В/12В DC вентилятор

Шаги:

Шаг 1: Сделайте соединения

Используйте схемы ниже для подключения железа:

Arduino и LCD соединения

Реле соединения

DC Вентилятор соединение

Шаг 2: Программная часть

После железа — Arduino скетч для софта:

Arduino Sketch

Источник: скриншот из Arduino

Теперь у вас цифровой датчик температуры на Arduino. Если вентилятор не работает — проверьте GND Arduino и батареи.

Если на LCD ничего после загрузки кода — регулируйте потенциометр LCD до появления изображения.

Термоконтроль DC-вентилятора

В отличие от Arduino проекта (просто вкл/выкл), эта схема управляет DC-вентилятором для поддержания температуры любого подключенного устройства.

Бесколлекторный DC вентилятор

Как остальные: вкл при превышении порога, выкл при нормализации. Полностью автоматический.

Компоненты:

• Термистор (4.7к NTC)
• Напряжение компаратор (IC uA 741)
• 12В бесколлекторный DC вентилятор (1)
• VR (500К)
• 1N4007
• T1 (BD140)
• R1 (4.7К)
• R2 (47 Ом)

Принцип работы

NTC (Negative Temperature Coefficient) термистор снижает сопротивление при нагреве. При норме — вент выкл. При перегреве — активирует T1.

DC-вентилятор включается для охлаждения. При норме — авто выкл. Питание от сети или батарей.

Схемы для сборки:

Схемы цепей

Схема термоконтроллера на 555 таймере

Работает с термисторным делителем напряжения.

555 IC

Не нужен стабилизатор питания. Делительная сеть справляется. Включает регулируемый резистор (R3) и термисторы (R4, R5).

Принцип работы

Как раньше: при изменении температуры происходит действие. Здесь: снижение температуры активирует управляемый нагреватель и тайминговый цикл.

Если температура достигает порога до конца цикла — схема выключает нагреватель. Если не достигает из-за холода — нагреватель остается активным.

Компоненты и сборка по схемам ниже:

Схемы цепей

Последние слова

Схема термоконтроля — отличный способ автоматического управления температурно-чувствительными приложениями, не покидая зону комфорта. Можно избежать множества эффектов температуры.

Правда: схема простая, не требует дорогих деталей, похожа на датчик тепла.

Как вам идея сборки схемы термоконтроля? Нужна помощь — пишите, не стесняйтесь.