קטגוריות: אלקטרוניקה מעשית, אוטומציה ביתית
מספר צפיות: 104853
הערות לכתבה: 13
עשה זאת בעצמך תרמוסטט למרתף
בחירת חיישנים לתרמוסטט
ווסת הטמפרטורה בחיי היומיום משמש במגוון רחב של מכשירים, מהמקרר ועד מגהצים ומגהצים. כנראה שאין חובב רדיו שיעקוף תוכנית כזו. משמש לרוב כחיישן טמפרטורה או חיישן בעיצובים חובבים שונים תרמיסטורים, טרנזיסטורים או דיודות. פעולתם של בקרי טמפרטורה כאלה היא די פשוטה, אלגוריתם הפעולה הוא פרימיטיבי, וכתוצאה מכך מעגל חשמלי פשוט.
שמירה על הטמפרטורה שנקבעה מתבצעת על ידי כיבוי / כיבוי גוף חימום (TEN): ברגע שהטמפרטורה מגיעה לערך שנקבע, זה עובד מכשיר השוואה (משווה) והמחמם כבה. עיקרון רגולציה זה מיושם בכל הרגולטורים הפשוטים. נראה שהכל פשוט וברור, אבל זה רק עד שזה מגיע לניסויים מעשיים.
התהליך הקשה והזמן רב בייצור תרמוסטטים "פשוטים" הוא להתאים לטמפרטורה הרצויה. כדי לקבוע את הנקודות האופייניות לסולם הטמפרטורות, מוצע לטבול תחילה את החיישן בכלי עם קרח נמס (זה אפס מעלות צלזיוס), ואז במים רותחים (100 מעלות).
לאחר "כיול" זה על ידי ניסוי וטעייה באמצעות מדחום ומד מתח, נקבעת הטמפרטורה הדרושה. לאחר ניסויים כאלה התוצאה אינה הטובה ביותר.
כעת, חברות שונות מייצרות חיישני טמפרטורה רבים שכבר מכוילים במהלך תהליך הייצור. אלה הם בעיקר חיישנים שנועדו לעבוד איתם בקרי מיקרו. המידע בפלט של חיישנים אלה הוא דיגיטלי, המועבר באמצעות ממשק דו-כיווני חד-תילי יחיד, המאפשר לך ליצור רשתות שלמות המבוססות על התקנים דומים. במילים אחרות, פשוט מאוד ליצור מדחום רב-נקודתי, לשלוט על הטמפרטורה, למשל, בתוך ומחוץ, ואפילו לא בחדר אחד.
בין שפע כזה של חיישנים דיגיטליים חכמים, מכשיר צנוע נראה טוב LM335 והגרסאות שלו 235, 135. הספרה הראשונה בסימון מציינת את מטרת המכשיר: 1 תואם קבלה צבאית, 2 שימוש תעשייתי, והשלושה מצביעים על השימוש ברכיב במכשירי חשמל ביתיים.
אגב, אותה מערכת סימון הרמונית אופיינית לחלקים מיובאים רבים, למשל מגברים תפעוליים, משווים ורבים אחרים. האנלוג המקומי של ייעודים כאלה היה סימון טרנזיסטורים, למשל 2T ו- CT. הראשונים היו מיועדים לצבא, והאחרונים לשימוש נרחב. אבל הגיע הזמן לחזור ל- LM335 המוכר כבר.
חיצונית חיישן זה נראה כמו טרנזיסטור בעל עוצמה נמוכה בתוך מעטפת פלסטיק TO-92, אך בתוכו ישנם 16 טרנזיסטורים. חיישן זה יכול להיות גם במקרה SO - 8, אך אין הבדלים ביניהם. מראה החיישן מוצג באיור 1.
איור 1. המראה של חיישן LM335
על פי עיקרון הפעולה, חיישן LM335 הוא דיודה זנר, בה מתח הייצוב תלוי בטמפרטורה. עם עליית טמפרטורה של קלווין מדרגה אחת, מתח הייצוב עולה ב 10 מיליוולט. תרשים חיווט אופייני מוצג באיור 2.
איור 2. מעגל הפעלת חיישן אופייניLM335
כשמסתכלים על נתון זה, אתה יכול מיד לשאול מהי ההתנגדות של הנגן R1 ומהו מתח האספקה בתכנית מיתוג זו. התשובה כלולה בתיעוד הטכני, האומר כי הפעילות התקינה של המוצר מובטחת בטווח הנוכחי של 0.45 ... 5.00 מילי -amp. יש לציין כי אין לעבור על המגבלה של 5 מגה-אמפר, מכיוון שהחיישן יחמם יתר על המידה וימדוד את הטמפרטורה שלו.
מה יראה חיישן LM335
על פי התיעוד (גיליון נתונים) החיישן מכויל לפי סולם קלווין מוחלט. אם נניח שהטמפרטורה המקורה היא -273.15 מעלות צלזיוס, וזה אפס מוחלט לפי קלווין, אז החיישן המדובר אמור להראות מתח אפס. עם עליית הטמפרטורה בכל תואר, מתח היציאה של דיודה זנר יגדל ככל 10mV או על ידי 0.010V.
כדי להעביר את הטמפרטורה מסולם הצלסיוס הרגיל לסולם קלווין, פשוט הוסף 273.15. ובכן בערך 0.15 הם תמיד שוכחים הכל, אז זה רק 273, ומתברר ש- 0 ° C הוא 0 + 273 = 273 ° K.
בספרי לימוד לפיזיקה, 25 מעלות צלזיוס נחשבת לטמפרטורה רגילה, ועל פי קלווין מתברר 25 + 273 = 298, או ליתר דיוק 298.15. נקודה זו מוזכרת בגיליון הנתונים כנקודת כיול החיישן היחידה. לפיכך, בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, תפוקת החיישן צריכה להיות 298.15 * 0.010 = 2.9815V.
טווח הפעולה של החיישן הוא בטווח של -40 ... 100 מעלות צלזיוס ובכל הטווח המאפיין של החיישן הוא ליניארי מאוד, מה שמקל על חישוב קריאות החיישן בכל טמפרטורה: ראשית עליכם להמיר את הטמפרטורה בסלסיוס למעלות קלווין. ואז הכפיל את הטמפרטורה שהתקבלה ב- 0.010V. האפס האחרון במספר זה מציין שהמתח בוולט מסומן ברמת דיוק של 1 mV.
כל השיקולים והחישובים הללו צריכים להוביל לרעיון שבייצור התרמוסטט לא תצטרכו לסיים כלום על ידי טבילה של החיישן במים רותחים ובקרח להמסה. די פשוט לחשב את המתח ביציאה של LM335, שלאחריו נותר רק להגדיר מתח זה כנקודת הכניסה לכניסה של המשווה (משווה).
סיבה נוספת לשימוש ב- LM335 בעיצובו היא מחירו הנמוך. בחנות המקוונת תוכלו לקנות אותו בכ- $ 1. אולי משלוח יעלה יותר. לאחר כל השיקולים התיאורטיים האלה, נוכל להמשיך להתפתחות המעגל החשמלי של התרמוסטט. במקרה זה, למרתף.
תרשים סכמטי של התרמוסטט למרתף
כדי לתכנן תרמוסטט למרתף על בסיס חיישן טמפרטורה אנלוגי LM335, אין להמציא שום דבר חדש. מספיק להתייחס לתיעוד הטכני (גיליון נתונים) עבור רכיב זה. גיליון הנתונים מכיל את כל הדרכים בהן ניתן להשתמש בחיישן, כולל בקר הטמפרטורה עצמו.
אבל ניתן לראות בסכמה זו כפונקציונאלית, באמצעותה ניתן ללמוד את עקרון העבודה. בפועל תצטרכו להשלים אותו עם מכשיר פלט המאפשר לכם להדליק תנור עם הספק נתון וכמובן, אספקת חשמל ואולי גם מחוון פעולה. הצמתים הללו יידונו מעט בהמשך, אך בואו נראה מה מציע התיעוד הקנייני, זה גם גיליונות נתונים. המעגל, כפי שהוא, מוצג באיור 3.
איור 3. תרשים חיבור חיישןLM335
איך המשווה עובד
הבסיס לתכנית המוצעת הוא המשווה LM311, המכונה 211 או 111. כמו כולם משוויםל -311 יש שתי כניסות ופלט. אחת הכניסות (2) היא ישירה ומסומנת על ידי סימן +. קלט נוסף הפוך (3) מסומן על ידי סימן מינוס. הפלט של המשווה הוא פין 7.
ההיגיון של המשווה הוא די פשוט. כאשר המתח בכניסה הישירה (2) גדול יותר מאשר בהיפוך (3), נקבע רמה גבוהה ביציאת המשווה. הטרנזיסטור נפתח ומחבר את העומס. באיור 1 זהו מיד תנור חימום, אך זו תרשים פונקציונלי. פוטנציומטר מחובר לכניסה הישירה, שקובעת את סף המשווה, כלומר הגדרת טמפרטורה.
כאשר המתח בכניסה ההפוכה גדול יותר מאשר ישירות, תפוקת ההשוואה תוגדר לרמה נמוכה. חיישן הטמפרטורה LM335 מחובר לכניסה ההפוכה, כך שכאשר הטמפרטורה עולה (התנור כבר דולק), המתח בכניסה ההפוכה יגדל.
כאשר מתח החיישן מגיע לסף שנקבע על ידי הפוטנציומטר, המשווה יעבור לרמה נמוכה, הטרנזיסטור ייסגר ויכבה את החימום. ואז כל המחזור יחזור על עצמו.
לא נותר שום דבר - על בסיס התוכנית הפונקציונלית הנחשבת לפיתוח תכנית מעשית, פשוטה ככל האפשר ובמחיר סביר עבור חובבי הרדיו החובבים המתחילים. תרשים מעשי אפשרי מוצג באיור 4.
איור 4
כמה הסברים למושג
קל לראות שהפריסה הבסיסית השתנתה מעט. ראשית, במקום תנור חימום, הטרנזיסטור יפעיל את הממסר, ומה יפעיל את הממסר בעניין מעט אחר כך. כמו כן הופיע קבל קבל אלקטרוליטי C1 שמטרתו החלקות של אדוות מתח בדיודה זנר 4568. אבל בואו נדבר על מטרת הפרטים ביתר פירוט.
כוחו של חיישן הטמפרטורה ומחלק המתח של הגדרת הטמפרטורה R2, R3, R4 מתייצב מייצב פרמטרי R1, 1N4568, C1 עם מתח ייצוב של 6.4 וולט. גם אם המכשיר כולו מופעל ממקור מיוצב, מייצב נוסף לא יפגע.
פיתרון זה מאפשר לך להעביר את המכשיר כולו ממקור שניתן לבחור במתח שלו בהתאם למתח סליל הממסר הזמין. סביר להניח שזה יהיה 12 או 24 וולט. מקור כוח אולי אפילו לא יציב, סתם גשר דיודה עם קבלים. אבל עדיף לא לסכל ולהכניס את המייצב המשולב 7812 לאספקת החשמל, שתספק גם הגנה מפני קצר חשמלי.
אם מדובר בממסר, מה ניתן ליישם במקרה זה? ראשית כל, מדובר בממסרים מודרניים בגודל קטן, כמו אלה המשמשים במכונות כביסה. מראה הממסר מוצג באיור 5.
איור 5. ממסר בגודל קטן
עבור כל הגודל המיניאטורי שלהם, ממסרים כאלה יכולים להחליף זרם עד 10A, המאפשר החלפת העומס עד 2KW. זה אם לכל 10A, אך אינך צריך לעשות זאת. המרבית שתוכלו להפעיל ממסר כזה הוא דוד עם הספק של לא יותר מ -1 קילוואט, כי חייב להיות לפחות איזה “מרווח ביטחון”!
זה טוב מאוד אם הממסר יכלול אנשי קשר מתנע מגנטי סדרת PME, קל וחומר להדליק את החימום. זוהי אחת מאפשרויות החלפת העומס האמינות ביותר. אפשרויות חיבור אחרות מתוארות במאמר. "כיצד לחבר את העומס ליחידת הבקרה במעגלי מיקרו".. אך התרגול מראה כי האופציה עם מתנע מגנטי היא אולי הפשוטה והאמינה ביותר. יישום אפשרי של אפשרות זו מוצג באיור 6.
איור 6
ספק כוח תרמוסטט
יחידת אספקת החשמל של המכשיר אינה יציבה, ומכיוון שמווסת הטמפרטורה עצמו (מיקרו-מעגל אחד וטרנזיסטור אחד) למעשה אינו צורך חשמל, כל מתאם מתח מתוצרת סין מתאים למקור חשמל.
אם אתה מספק אספקת חשמל, כפי שמוצג בתרשים, שנאי חשמל קטן ממקלטת קלטת של מחשבון או משהו אחר מתאים למדי. העיקר הוא שהמתח בסלילה המשנית לא יעלה על 12..14V. עם מתח נמוך יותר, הממסר לא יעבוד, ועם מתח גבוה יותר הוא יכול פשוט לשרוף.
אם מתח היציאה של השנאי הוא בטווח של 17 ... 19V, כאן אתה לא יכול להסתדר בלי מייצב. זה לא אמור להיות מפחיד, מכיוון שמייצבים משולבים מודרניים בעלי 3 תפוקות בלבד, זה לא כל כך קשה להלחם אותם.
טען הלאה
הטרנזיסטור הפתוח VT1 מדליק את הממסר K1 אשר באמצעות מגעו K1.1 מדליק את המתנע המגנטי K2. המגעים של המתנע המגנטי K2.1 ו- K2.2 מחברים את התנור לרשת. יש לציין כי התנור נדלק מייד עם שני אנשי קשר. פיתרון זה מבטיח שכאשר המתנע מנותק, השלב לא יישאר על העומס, אלא אם כן, הכל בסדר.
מכיוון שהמרתף לח, לעיתים לח מאוד, מבחינת הבטיחות החשמלית הוא מסוכן מאוד, עדיף לחבר את כל המכשיר באמצעות RCD בהתאם לכל הדרישות לחיווט מודרני. ניתן למצוא את כללי החיווט החשמלי במרתף מאמר זה.
מה צריך להיות התנור
ערכות של בקרי טמפרטורה למרתף פרסמו הרבה.פעם הם התפרסמו על ידי מגזין "מודליסט-קוסטרוקטור" ומדיה מודפסת אחרת, אך כעת כל השפע הזה עלה לאינטרנט. מאמרים אלה מספקים המלצות כיצד צריך להיות התנור.
מישהו מציע מנורות ליבון רגילות של מאה וואט, תנורי חימום צינוריים של המותג TEN, רדיאטורים לשמן (אפשר אפילו עם ווסת bimetall לקוי). כמו כן מוצע להשתמש בתנורי חימום ביתיים עם מאוורר מובנה. העיקר הוא שאין גישה ישירה לחלקים חיים. לכן, תנורים חשמליים ישנים עם ספירלה פתוחה ו מחממי תוצרת בית סוג עזים אין להשתמש בשום מקרה.
בדוק תחילה את ההתקנה
אם המכשיר מורכב ללא שגיאות מחלקים הניתנים לשירות, אין צורך לבצע התאמה מיוחדת. אך בכל מקרה, לפני ההפעלה הראשונה, יש צורך לבדוק את איכות ההתקנה: האם אין הלחמה או להפך מסלולים סגורים בלוח המעגל. ואסור לשכוח לבצע את הפעולות הללו, פשוט קחו את זה ככלל. זה נכון במיוחד למבנים המחוברים לרשת החשמל.
הגדרת התרמוסטט
אם ההכללה הראשונה של המבנה התרחשה ללא עשן ופיצוצים, הדבר היחיד לעשות הוא להגדיר את מתח ההתייחסות בכניסה הישירה של המשווה (סיכה 2), בהתאם לטמפרטורה הרצויה. לשם כך עליכם לבצע מספר חישובים.
נניח שיש לשמור על הטמפרטורה במרתף על 2 מעלות צלזיוס. ואז ראשית אנו מתורגמים אותה לתארים של קלווין, ואז מכפילים את התוצאה ב- 0.010 וולט, התוצאה היא מתח התייחסות, היא גם הגדרת הטמפרטורה.
(273.15 + 2) * 0.010 = 2.7515 (V)
אם ההנחה היא כי על ווסת הטמפרטורה לשמור על טמפרטורה של, למשל, +4 מעלות, תתקבל התוצאה הבאה: (273.15 + 4) * 0.010 = 2.7715 (V)
בוריס אלאדישקין
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: