Termostat DIY: jednoduchý návod a schéma zapojení. Princip fungování a nastavení doma. Jak vyrobit termostaty vlastníma rukama? DIY teplotní senzor
Autonomní vytápění soukromého domu vám umožňuje zvolit individuální teplotní podmínky, což je pro obyvatele velmi pohodlné a ekonomické. Abyste nenastavovali v interiéru při každé změně počasí venku jiný režim, můžete k vytápění použít termostat nebo termostat, který lze nainstalovat jak na radiátory, tak na kotel.
Automatická regulace tepla v místnosti
K čemu to je
- Nejběžnější na území Ruské federace je , na plynové kotle. Ne ve všech oblastech a lokalitách je ale takový, abych tak řekl, luxus. Důvody jsou nejbanálnější - nedostatek tepelných elektráren nebo centrálních kotelen a také plynové rozvody v okolí.
- Navštívili jste někdy v zimě obytný dům, čerpací stanici nebo meteostanici vzdálenou od hustě obydlených oblastí, kdy jediným komunikačním prostředkem jsou saně s dieselovým motorem? V takových situacích velmi často zajišťují vytápění vlastními rukama pomocí elektřiny.
- Pro malé místnosti, například jedna místnost pro službu na čerpací stanici, stačí - to bude stačit pro nejkrutější zimu, ale pro větší plochu bude zapotřebí topný kotel a radiátorový systém. Pro udržení požadované teploty v kotli vám dáváme do pozornosti domácí ovládací zařízení.
Senzor teploty
- Tato konstrukce nevyžaduje termistory nebo různé snímače typu TCM, zde je místo něj použit obyčejný bipolární tranzistor. Jako u všech polovodičových součástek i její provoz do značné míry závisí na prostředí, přesněji na jeho teplotě. Se stoupající teplotou se zvyšuje kolektorový proud a to negativně ovlivňuje činnost zesilovacího stupně - pracovní bod se posouvá, dokud není signál zkreslený a tranzistor jednoduše nereaguje na vstupní signál, to znamená, že přestane fungovat.
- Diody jsou také polovodiče a stoupající teploty je také negativně ovlivňují. Při t25⁰C bude „kontinuita“ volné křemíkové diody ukazovat 700 mV a pro trvalou - asi 300 mV, ale pokud teplota vzroste, pak se propustné napětí zařízení odpovídajícím způsobem sníží. Takže když se teplota zvýší o 1⁰C, napětí se sníží o 2 mV, tedy -2 mV/1⁰C.
- Tato závislost polovodičových součástek umožňuje jejich použití jako snímače teploty. Celý provozní obvod termostatu je založen na této negativní kaskádové vlastnosti s pevným základním proudem (schéma na fotografii výše).
- Snímač teploty je namontován na tranzistoru VT1 typu KT835B, kaskádová zátěž je rezistor R1 a stejnosměrný provozní režim tranzistoru je nastaven odpory R2 a R3. Aby bylo zajištěno, že napětí na emitoru tranzistoru při pokojové teplotě je 6,8 V, je rezistorem R3 nastaveno pevné předpětí.
Rada. Z tohoto důvodu je v diagramu R 3 označeno * a zde by nemělo být dosahováno zvláštní přesnosti, pokud zde nejsou velké rozdíly. Tato měření lze provádět vzhledem ke kolektoru tranzistoru připojenému napájecím zdrojem ke společnému měniči.
- Tranzistor pnp KT835B Speciálně vybraný, jeho kolektor je připojen ke kovové desce těla, která má otvor pro připevnění polovodiče k radiátoru. Právě tímto otvorem je zařízení připevněno k desce, ke které je také připevněn podvodní drát.
- Sestavené čidlo se připevňuje k topné trubce pomocí kovových příchytek a konstrukce nemusí být izolována žádným těsněním od topného potrubí. Kolektor je totiž připojen jedním vodičem ke zdroji energie - to značně zjednodušuje celý snímač a zlepšuje kontakt.
Komparátor
- srovnávač, namontovaný na operačním zesilovači OR1 typ K140UD608, nastavuje teplotu. Invertibilní vstup R5 je napájen napětím z emitoru VT1 a přes R6 je neinvertibilní vstup napájen napětím z motoru R7.
- Toto napětí určuje teplotu pro vypnutí zátěže. Horní a dolní rozsah pro nastavení prahové hodnoty pro spouštění komparátoru se nastavuje pomocí R8 a R9. Požadovanou posterezi komparátoru zajišťuje R4.
Správa zátěže
- Na VT2 a Rel1 je vyrobeno zařízení pro regulaci zátěže a je zde umístěn indikátor provozního režimu termostatu - červený při topení a zelený při dosažení požadované teploty. K vinutí Rel1 je paralelně připojena dioda VD1, která chrání VT2 před napětím způsobeným samoindukcí na cívce Rel1 při vypnutí.
Rada. Výše uvedený obrázek ukazuje, že přípustný spínací proud relé je 16A, což znamená, že umožňuje ovládání zátěže až 3 kW. Pro odlehčení použijte zařízení o výkonu 2-2,5 kW.
pohonná jednotka
- Libovolná instrukce umožňuje skutečnému termostatu kvůli nízké spotřebě použít jako zdroj levný čínský adaptér. Usměrňovač 12V si můžete sestavit i sami se spotřebou proudu obvodu maximálně 200mA. K tomuto účelu je vhodný transformátor s výkonem do 5 W a výkonem 15 až 17 V.
- Diodový můstek je vyroben pomocí diod 1N4007 a stabilizátor napětí je založen na integrovaném typu 7812. Vzhledem k nízkému příkonu není nutné instalovat stabilizátor na baterii.
Nastavení termostatu
- Ke kontrole snímače můžete použít zcela obyčejnou stolní lampu s kovovým stínidlem. Jak je uvedeno výše, pokojová teplota umožňuje, aby napětí na emitoru VT1 vydrželo asi 6,8 V, ale pokud jej zvýšíte na 90⁰C, napětí klesne na 5,99 V. Pro měření můžete použít běžný čínský multimetr s termočlánkem typu DT838.
- Komparátor funguje následovně: pokud je napětí teplotního čidla na invertujícím vstupu vyšší než napětí na neinvertujícím vstupu, tak na výstupu se bude rovnat napětí napájecího zdroje - bude to logické jeden. Proto se VT2 otevře a relé sepne, čímž se kontakty relé přesunou do režimu vytápění.
- Teplotní čidlo VT1 se zahřívá při zahřívání topného okruhu a při zvyšování teploty klesá napětí na emitoru. V okamžiku, kdy klesne mírně pod napětí, které je nastaveno na motoru R7, získá se logická nula, což vede k vypnutí tranzistoru a vypnutí relé.
- V tuto chvíli není do kotle přiváděno žádné napětí a systém se začíná ochlazovat, což s sebou nese i chlazení čidla VT1. To znamená, že napětí na emitoru vzroste a jakmile překročí hranici nastavenou R7, relé se znovu spustí. Tento proces se bude neustále opakovat.
- Jak jste pochopili, cena takového zařízení je nízká, ale umožňuje vám udržovat požadovanou teplotu za jakýchkoli povětrnostních podmínek. To je velmi výhodné v případech, kdy v místnosti nejsou stálí obyvatelé sledující teplotu, nebo když se lidé neustále navzájem střídají a jsou navíc pracovně vytíženi.
Provoz plynového nebo elektrického kotle lze optimalizovat pomocí externího ovládání jednotky. Pro tento účel jsou určeny komerčně dostupné dálkové termostaty. Tento článek vám pomůže pochopit, co tato zařízení jsou, a porozumět jejich odrůdám. Bude také diskutovat o otázce, jak sestavit tepelné relé vlastníma rukama.
Účel termostatů
Jakýkoli elektrický nebo plynový kotel je vybaven automatizační sadou, která sleduje ohřev chladicí kapaliny na výstupu z jednotky a po dosažení nastavené teploty vypne hlavní hořák. Podobnými prostředky jsou vybaveny i kotle na tuhá paliva. Umožňují udržovat teplotu vody v určitých mezích, ale nic víc.
V tomto případě se neberou v úvahu klimatické podmínky uvnitř nebo venku. To není příliš pohodlné, majitel domu musí neustále sám volit vhodný provozní režim kotle. Počasí se může během dne změnit, pak se místnosti zahřejí nebo ochladí. Mnohem pohodlnější by bylo, kdyby automatika kotle byla orientována na teplotu vzduchu v místnostech.
Pro řízení provozu kotlů v závislosti na aktuální teplotě se používají různé termostaty vytápění. Po připojení k elektronice kotle se takové relé vypne a začne topit, přičemž udržuje požadovanou teplotu vzduchu, nikoli chladicí kapaliny.
Typy tepelných relé
Konvenční termostat je malá elektronická jednotka instalovaná na stěně na vhodném místě a připojená ke zdroji tepla pomocí vodičů. Na předním panelu je pouze regulátor teploty, jedná se o nejlevnější typ zařízení.
Kromě toho existují další typy tepelných relé:
- programovatelné: mají displej z tekutých krystalů, jsou připojeny pomocí vodičů nebo využívají bezdrátovou komunikaci s kotlem. Program umožňuje nastavit změny teploty v určitou denní dobu a podle dne v týdnu;
- stejné zařízení, pouze vybavené GSM modulem;
- autonomní regulátor napájený vlastní baterií;
- bezdrátové tepelné relé s dálkovým senzorem pro řízení procesu ohřevu v závislosti na okolní teplotě.
Poznámka. Model, kde je čidlo umístěno mimo budovu, zajišťuje řízení provozu instalace kotle v závislosti na počasí. Metoda je považována za nejúčinnější, protože zdroj tepla reaguje na měnící se povětrnostní podmínky ještě dříve, než ovlivní teplotu uvnitř budovy.
Multifunkční tepelná relé, která lze naprogramovat, výrazně šetří energii. V těch hodinách dne, kdy nikdo není doma, nemá smysl udržovat vysokou teplotu v místnostech. Majitel domu, který zná pracovní rozvrh své rodiny, může vždy naprogramovat teplotní spínač tak, aby v určitých časech teplota vzduchu klesla a topení se zapnulo hodinu před příchodem lidí.
Domácí termostaty vybavené GSM modulem jsou schopny zajistit dálkové ovládání instalace kotle prostřednictvím mobilní komunikace. Možností rozpočtu je zasílání upozornění a příkazů formou SMS zpráv z mobilního telefonu. Pokročilé verze zařízení mají na chytrém telefonu nainstalované vlastní aplikace.
Jak sestavit tepelné relé sami?
Prodávaná zařízení pro regulaci vytápění jsou poměrně spolehlivá a nezpůsobují žádné stížnosti. Ale zároveň stojí peníze, a to nevyhovuje těm majitelům domů, kteří mají alespoň trochu znalosti elektrotechniky nebo elektroniky. Koneckonců, pochopíte, jak by takové tepelné relé mělo fungovat, můžete jej sestavit a připojit k tepelnému generátoru vlastníma rukama.
Samozřejmě ne každý dokáže vyrobit složité programovatelné zařízení. K sestavení takového modelu je navíc nutné zakoupit komponenty, stejný mikrokontrolér, digitální displej a další díly. Pokud jste v této věci nováčci a problematice rozumíte povrchně, pak byste měli začít s nějakým jednoduchým obvodem, sestavit jej a uvést do provozu. Po dosažení pozitivního výsledku můžete přejít k něčemu vážnějšímu.
Nejprve musíte mít představu o tom, z jakých prvků by se měl termostat s regulací teploty skládat. Odpověď na otázku je dána výše uvedeným schématem zapojení, které odráží provozní algoritmus zařízení. Podle schématu musí mít každý termostat prvek, který měří teplotu a posílá elektrický impuls do procesorové jednotky. Ten má za úkol tento signál zesílit nebo převést tak, aby sloužil jako povel pro akční člen – relé. Dále představíme 2 jednoduché obvody a vysvětlíme jejich činnost v souladu s tímto algoritmem, aniž bychom se uchylovali ke konkrétním termínům.
Obvod se zenerovou diodou
Zenerova dioda je stejná polovodičová dioda, která propouští proud pouze v jednom směru. Rozdíl oproti diodě je v tom, že zenerova dioda má ovládací kontakt. Dokud je do něj přiváděno nastavené napětí, je prvek otevřený a obvodem protéká proud. Když jeho hodnota klesne pod limit, řetěz se přetrhne. První možností je obvod tepelného relé, kde zenerova dioda hraje roli logické řídicí jednotky:
Jak vidíte, schéma je rozděleno na dvě části. Na levé straně je část před ovládacími kontakty relé (označení K1). Zde je měřicí jednotkou tepelný odpor (R4), jehož odpor se s rostoucí teplotou okolí snižuje. Ruční regulátor teploty je proměnný rezistor R1, napájení obvodu je 12 V. V normálním režimu je na ovládacím kontaktu zenerovy diody napětí více než 2,5 V, obvod je uzavřen, relé je zapnuto.
Rada. Jakékoli levné komerčně dostupné zařízení může sloužit jako zdroj 12 V. Relé – jazýčkový spínač značky RES55A nebo RES47, tepelný odpor – KMT, MMT nebo podobné.
Jakmile teplota stoupne nad nastavenou mez, odpor R4 klesne, napětí klesne pod 2,5 V a zenerova dioda přeruší obvod. Poté relé udělá totéž a vypne výkonovou část, jejíž schéma je znázorněno vpravo. Zde je jednoduché tepelné relé pro kotel vybaveno triakem D2, který spolu se zapínacími kontakty relé slouží jako výkonná jednotka. Prochází jím napájecí napětí kotle 220 V.
Obvod s logickým čipem
Tento obvod se od předchozího liší tím, že místo zenerovy diody používá logický čip K561LA7. Teplotní čidlo je stále termistor (označení VDR1), teprve nyní rozhoduje o uzavření obvodu logický blok mikroobvodu. Mimochodem, značka K561LA7 se vyrábí už od sovětských dob a stojí pouhé haléře.
Pro mezizesilování impulsů je ke stejnému účelu použit tranzistor KT315, v koncovém stupni je instalován druhý tranzistor KT815. Toto schéma odpovídá levé straně předchozího, zde není zobrazena pohonná jednotka. Jak asi tušíte, může to být podobné – s triakem KU208G. Činnost takového domácího tepelného relé byla testována na kotlích ARISTON, BAXI, Don.
Závěr
Připojení termostatu ke kotli sami není obtížný úkol, na internetu je na toto téma spousta materiálu. Ale udělat to sami od začátku není tak snadné, navíc k nastavení potřebujete měřič napětí a proudu; Rozhodnutí, zda si koupíte hotový výrobek, nebo ho začnete vyrábět sami.
Představuji elektronický vývoj - podomácku vyrobený termostat pro elektrické vytápění. Teplota pro topný systém se nastavuje automaticky na základě změn venkovní teploty. Termostat nemusí ručně zadávat nebo měnit hodnoty, aby udržoval teplotu v topném systému.
V topné síti jsou podobná zařízení. U nich je jasně uveden vztah mezi průměrnými denními teplotami a průměrem topné stoupačky. Na základě těchto údajů se nastaví teplota pro topný systém. Jako základ jsem vzal tuto tabulku topné sítě. Některé faktory jsou mi samozřejmě neznámé, například budova nemusí být zateplená. Tepelná ztráta takové budovy bude velká; vytápění může být nedostatečné pro běžné vytápění prostor. Termostat má schopnost provádět úpravy pro tabulková data. (více o materiálu si můžete přečíst na tomto odkazu).
Plánoval jsem ukázat video termostatu v provozu, s eklektickým kotlem (25KW) připojeným k topnému systému. Jak se ale ukázalo, objekt, pro který se to všechno dělalo, nebyl po prohlídce dlouho obydlen, topný systém téměř úplně zchátral. Kdy bude vše obnoveno, se neví, snad to nebude letos. Vzhledem k tomu, že v reálných podmínkách nemohu nastavovat termostat a sledovat dynamiku měnících se teplotních procesů jak v topení, tak venku, zvolil jsem jinou cestu. Pro tyto účely jsem postavil model topného systému.
Roli elektrokotle plní skleněná podlahová litrová nádoba, roli topného tělesa na vodu je pětisetwattový bojler. Ale s takovým objemem vody byl tento výkon nadbytečný. Proto byl kotel připojen přes diodu snižující výkon ohřívače.
Dva hliníkové průtokové radiátory zapojené do série odvádějí teplo z topného systému a tvoří jakousi baterii. Pomocí chladiče vytvářím dynamiku chlazení otopné soustavy, jelikož program v termostatu hlídá rychlost nárůstu a poklesu teploty v otopné soustavě. Na zpátečce je digitální teplotní čidlo T1, na jehož základě je udržována nastavená teplota v topném systému.
Aby topný systém začal pracovat, je nutné, aby čidlo T2 (venkovní) zaznamenalo pokles teploty pod +10C. Pro simulaci změn venkovní teploty jsem navrhl mini ledničku využívající Peltierův článek.
Nemá smysl popisovat provoz celé domácí instalace, vše jsem natočil na video.
Několik bodů o sestavení elektronického zařízení:
Elektronika termostatu je umístěna na dvou deskách plošných spojů pro zobrazení a tisk budete potřebovat program SprintLaut, verze 6.0 nebo vyšší. Termostat pro vytápění je namontován na DIN lištu, díky pouzdru řady Z101, ale nic vám nebrání umístit veškerou elektroniku do jiného pouzdra vhodné velikosti, hlavní je, aby vám vyhovoval. Pouzdro Z101 nemá okénko pro indikátor, takže si jej budete muset označit a oříznout sami. Jmenovité hodnoty rádiových komponent jsou uvedeny na schématu, kromě svorkovnic. Pro připojení vodičů jsem použil svorkovnice řady WJ950-9.5-02P (9 ks), ale lze je vyměnit za jiné, při výběru dbejte na to, aby se rozteč mezi nožičkami shodovala a výška svorky blok nepřekáží při zavírání krytu. Termostat používá mikrokontrolér, který je samozřejmě potřeba naprogramovat, k volnému přístupu poskytuji i firmware (možná bude nutné za provozu upravit). Při blikání mikrokontroléru nastavte generátor vnitřních hodin mikrokontroléru na 8 MHz.
V každodenním životě a zemědělských usedlostech je často nutné udržovat teplotní režim místnosti. Dříve to vyžadovalo poměrně velký obvod vyrobený na analogových prvcích, jeden z nich budeme zvažovat pro obecný vývoj. Dnes je vše mnohem jednodušší, pokud je potřeba udržovat teplotu v rozmezí -55 až +125°C, pak si s tímto cílem dokonale poradí programovatelný teploměr a termostat DS1821.
Obvod termostatu na specializovaném teplotním senzoru. Tento teplotní senzor DS1821 lze levně zakoupit u ALI Express (pro objednání klikněte na obrázek nahoře)
Teplotní práh pro zapnutí a vypnutí termostatu je nastaven hodnotami TH a TL v paměti senzoru, které je nutné naprogramovat do DS1821. Pokud teplota překročí hodnotu zaznamenanou v TH buňce, objeví se na výstupu čidla logická jedna úroveň. Pro ochranu před možným rušením je obvod řízení zátěže implementován tak, že první tranzistor je zablokován v této půlvlně síťového napětí, když je rovna nule, čímž se na bránu druhého pole aplikuje předpětí. -efektový tranzistor, který zapne optosimistor, který již otevírá smistor VS1, který řídí zátěž . Zátěž může být jakékoli zařízení, například elektromotor nebo ohřívač. Spolehlivost uzamykání prvního tranzistoru je nutné upravit volbou požadované hodnoty odporu R5.
Teplotní senzor DS1820 je schopen zaznamenávat teploty od -55 do 125 stupňů a pracovat v režimu termostatu.
Obvod termostatu na snímači DS1820
Pokud teplota překročí horní práh TH, pak výstup DS1820 bude logický, zátěž bude odpojena od sítě. Pokud teplota klesne pod spodní naprogramovanou úroveň TL, objeví se na výstupu teplotního čidla logická nula a zátěž se zapne. Pokud jsou nějaké nejasnosti, domácí design byl vypůjčen z čísla 2 pro rok 2006.
Signál ze snímače prochází na přímý výstup komparátoru na operačním zesilovači CA3130. Invertující vstup stejného operačního zesilovače přijímá referenční napětí z děliče. Proměnný odpor R4 nastavuje požadovaný teplotní režim.
Obvod termostatu na čidle LM35
Pokud je potenciál na přímém vstupu nižší než potenciál nastavený na kolíku 2, pak na výstupu komparátoru budeme mít úroveň asi 0,65 voltu, a pokud naopak, pak na výstupu komparátoru budeme mít vysokou úroveň asi 2,2 voltů. Signál z výstupu operačního zesilovače přes tranzistory řídí činnost elektromagnetického relé. Při vysoké úrovni se zapne a při nízké úrovni se vypne a spíná zátěž pomocí svých kontaktů.
TL431 je programovatelná zenerova dioda. Používá se jako referenční napětí a napájecí zdroj pro obvody s nízkým výkonem. Požadovaná úroveň napětí na řídicím pinu mikrosestavy TL431 se nastavuje pomocí děliče na rezistorech Rl, R2 a termistoru se záporným TKS R3.
Pokud je napětí na ovládacím kolíku TL431 vyšší než 2,5V, mikroobvod projde proudem a sepne elektromagnetické relé. Relé spíná řídicí výstup triaku a připojuje zátěž. S rostoucí teplotou klesá odpor termistoru a potenciál na ovládacím kontaktu TL431 pod 2,5V, relé uvolní své přední kontakty a vypne topení.
Pomocí odporu R1 nastavíme úroveň požadované teploty pro zapnutí ohřívače. Tento obvod je schopen ovládat topné těleso až do 1500 W. Relé je vhodné pro RES55A s provozním napětím 10...12 V nebo jeho ekvivalentem.
Konstrukce analogového termostatu slouží k udržení nastavené teploty uvnitř inkubátoru nebo v boxu na balkoně pro uskladnění zeleniny v zimě. Napájení je zajištěno z 12V autobaterie.
Konstrukce se skládá z relé v případě poklesu teploty a vypíná se při zvýšení přednastavené prahové hodnoty.
Teplota, při které relé termostatu pracuje, je nastavena úrovní napětí na kolících 5 a 6 mikroobvodu K561LE5 a teplota vypnutí relé je nastavena potenciálem na kolících 1 a 21. Rozdíl teplot je řízen úbytkem napětí na rezistor R3. Jako teplotní čidlo R4 je použit termistor se záporným TCR, tzn.
Konstrukce je malá a skládá se pouze ze dvou jednotek - měřicí jednotky založené na komparátoru založeném na operačním zesilovači 554CA3 a zátěžového spínače do 1000 W postaveného na regulátoru výkonu KR1182PM1.
Třetí přímý vstup operačního zesilovače přijímá konstantní napětí z děliče napětí sestávajícího z odporů R3 a R4. Čtvrtý inverzní vstup je napájen napětím z dalšího děliče na odporu R1 a termistoru MMT-4 R2.
Teplotní čidlo je termistor umístěný ve skleněné baňce s pískem, která je umístěna v akváriu. Hlavní jednotkou konstrukce je m/s K554SAZ - napěťový komparátor.
Z děliče napětí, jehož součástí je i termistor, jde řídicí napětí na přímý vstup komparátoru. Druhý vstup komparátoru slouží k nastavení požadované teploty. Dělič napětí je vyroben z odporů R3, R4, R5, které tvoří můstek citlivý na změny teploty. Při změně teploty vody v akváriu se mění i odpor termistoru. To vytváří napěťovou nerovnováhu na vstupech komparátoru.
V závislosti na rozdílu napětí na vstupech se bude měnit výstupní stav komparátoru. Ohřívač je vyroben tak, že při poklesu teploty vody se automaticky spustí akvarijní termostat a při zvýšení se naopak vypne. Komparátor má dva výstupy, kolektor a emitor. Pro ovládání tranzistoru s efektem pole je potřeba kladné napětí, proto je to kolektorový výstup komparátoru, který je připojen ke kladnému vedení obvodu. Řídicí signál je získáván z terminálu emitoru. Rezistory R6 a R7 jsou výstupní zátěží komparátoru.
K zapínání a vypínání topného tělesa v termostatu se používá tranzistor IRF840 s efektem pole. Pro vybití hradla tranzistoru je zde dioda VD1.
Obvod termostatu využívá beztransformátorové napájení. Přebytečné střídavé napětí je redukováno v důsledku reaktance kapacity C4.
Základem prvního návrhu termostatu je mikrokontrolér PIC16F84A s teplotním čidlem DS1621 s rozhraním l2C. Po zapnutí napájení mikrokontrolér nejprve inicializuje vnitřní registry teplotního senzoru a poté jej nakonfiguruje. Termostat na mikrokontroléru ve druhém případě je vyroben na PIC16F628 se snímačem DS1820 a ovládá připojenou zátěž pomocí reléových kontaktů.
DIY teplotní senzor |
Závislost úbytku napětí na pn přechodu polovodičů na teplotě je dokonale vhodná pro vytvoření našeho domácího senzoru.
Provoz plynového nebo elektrického kotle lze optimalizovat pomocí externího ovládání jednotky. Pro tento účel jsou určeny komerčně dostupné dálkové termostaty. Tento článek vám pomůže pochopit, co tato zařízení jsou, a porozumět jejich odrůdám. Bude také diskutovat o otázce, jak sestavit tepelné relé vlastníma rukama.
Účel termostatů
Jakýkoli elektrický nebo plynový kotel je vybaven automatizační sadou, která sleduje ohřev chladicí kapaliny na výstupu z jednotky a po dosažení nastavené teploty vypne hlavní hořák. Podobnými prostředky jsou vybaveny i kotle na tuhá paliva. Umožňují udržovat teplotu vody v určitých mezích, ale nic víc.
V tomto případě se neberou v úvahu klimatické podmínky uvnitř nebo venku. To není příliš pohodlné, majitel domu musí neustále sám volit vhodný provozní režim kotle. Počasí se může během dne změnit, pak se místnosti zahřejí nebo ochladí. Mnohem pohodlnější by bylo, kdyby automatika kotle byla orientována na teplotu vzduchu v místnostech.
Pro řízení provozu kotlů v závislosti na aktuální teplotě se používají různé termostaty vytápění. Po připojení k elektronice kotle se takové relé vypne a začne topit, přičemž udržuje požadovanou teplotu vzduchu, nikoli chladicí kapaliny.
Typy tepelných relé
Konvenční termostat je malá elektronická jednotka instalovaná na stěně na vhodném místě a připojená ke zdroji tepla pomocí vodičů. Na předním panelu je pouze regulátor teploty, jedná se o nejlevnější typ zařízení.
Kromě toho existují další typy tepelných relé:
- programovatelné: mají displej z tekutých krystalů, jsou připojeny pomocí vodičů nebo využívají bezdrátovou komunikaci s kotlem. Program umožňuje nastavit změny teploty v určitou denní dobu a podle dne v týdnu;
- stejné zařízení, pouze vybavené GSM modulem;
- autonomní regulátor napájený vlastní baterií;
- bezdrátové tepelné relé s dálkovým senzorem pro řízení procesu ohřevu v závislosti na okolní teplotě.
Poznámka. Model, kde je čidlo umístěno mimo budovu, zajišťuje řízení provozu instalace kotle v závislosti na počasí. Metoda je považována za nejúčinnější, protože zdroj tepla reaguje na měnící se povětrnostní podmínky ještě dříve, než ovlivní teplotu uvnitř budovy.
Multifunkční tepelná relé, která lze naprogramovat, výrazně šetří energii. V těch hodinách dne, kdy nikdo není doma, nemá smysl udržovat vysokou teplotu v místnostech. Majitel domu, který zná pracovní rozvrh své rodiny, může vždy naprogramovat teplotní spínač tak, aby v určitých časech teplota vzduchu klesla a topení se zapnulo hodinu před příchodem lidí.
Domácí termostaty vybavené GSM modulem jsou schopny zajistit dálkové ovládání instalace kotle prostřednictvím mobilní komunikace. Možností rozpočtu je zasílání upozornění a příkazů formou SMS zpráv z mobilního telefonu. Pokročilé verze zařízení mají na chytrém telefonu nainstalované vlastní aplikace.
Jak sestavit tepelné relé sami?
Prodávaná zařízení pro regulaci vytápění jsou poměrně spolehlivá a nezpůsobují žádné stížnosti. Ale zároveň stojí peníze, a to nevyhovuje těm majitelům domů, kteří mají alespoň trochu znalosti elektrotechniky nebo elektroniky. Koneckonců, pochopíte, jak by takové tepelné relé mělo fungovat, můžete jej sestavit a připojit k tepelnému generátoru vlastníma rukama.
Samozřejmě ne každý dokáže vyrobit složité programovatelné zařízení. K sestavení takového modelu je navíc nutné zakoupit komponenty, stejný mikrokontrolér, digitální displej a další díly. Pokud jste v této věci nováčci a problematice rozumíte povrchně, pak byste měli začít s nějakým jednoduchým obvodem, sestavit jej a uvést do provozu. Po dosažení pozitivního výsledku můžete přejít k něčemu vážnějšímu.
Nejprve musíte mít představu o tom, z jakých prvků by se měl termostat s regulací teploty skládat. Odpověď na otázku je dána výše uvedeným schématem zapojení, které odráží provozní algoritmus zařízení. Podle schématu musí mít každý termostat prvek, který měří teplotu a posílá elektrický impuls do procesorové jednotky. Ten má za úkol tento signál zesílit nebo převést tak, aby sloužil jako povel pro akční člen – relé. Dále představíme 2 jednoduché obvody a vysvětlíme jejich činnost v souladu s tímto algoritmem, aniž bychom se uchylovali ke konkrétním termínům.
Obvod se zenerovou diodou
Zenerova dioda je stejná polovodičová dioda, která propouští proud pouze v jednom směru. Rozdíl oproti diodě je v tom, že zenerova dioda má ovládací kontakt. Dokud je do něj přiváděno nastavené napětí, je prvek otevřený a obvodem protéká proud. Když jeho hodnota klesne pod limit, řetěz se přetrhne. První možností je obvod tepelného relé, kde zenerova dioda hraje roli logické řídicí jednotky:
Jak vidíte, schéma je rozděleno na dvě části. Na levé straně je část před ovládacími kontakty relé (označení K1). Zde je měřicí jednotkou tepelný odpor (R4), jehož odpor se s rostoucí teplotou okolí snižuje. Ruční regulátor teploty je proměnný rezistor R1, napájení obvodu je 12 V. V normálním režimu je na ovládacím kontaktu zenerovy diody napětí více než 2,5 V, obvod je uzavřen, relé je zapnuto.
Rada. Jakékoli levné komerčně dostupné zařízení může sloužit jako zdroj 12 V. Relé – jazýčkový spínač značky RES55A nebo RES47, tepelný odpor – KMT, MMT nebo podobné.
Jakmile teplota stoupne nad nastavenou mez, odpor R4 klesne, napětí klesne pod 2,5 V a zenerova dioda přeruší obvod. Poté relé udělá totéž a vypne výkonovou část, jejíž schéma je znázorněno vpravo. Zde je jednoduché tepelné relé pro kotel vybaveno triakem D2, který spolu se zapínacími kontakty relé slouží jako výkonná jednotka. Prochází jím napájecí napětí kotle 220 V.
Obvod s logickým čipem
Tento obvod se od předchozího liší tím, že místo zenerovy diody používá logický čip K561LA7. Teplotní čidlo je stále termistor (označení VDR1), teprve nyní rozhoduje o uzavření obvodu logický blok mikroobvodu. Mimochodem, značka K561LA7 se vyrábí už od sovětských dob a stojí pouhé haléře.
Pro mezizesilování impulsů je ke stejnému účelu použit tranzistor KT315, v koncovém stupni je instalován druhý tranzistor KT815. Toto schéma odpovídá levé straně předchozího, zde není zobrazena pohonná jednotka. Jak asi tušíte, může to být podobné – s triakem KU208G. Činnost takového domácího tepelného relé byla testována na kotlích ARISTON, BAXI, Don.
Závěr
Připojení termostatu ke kotli sami není obtížný úkol, na internetu je na toto téma spousta materiálu. Ale udělat to sami od začátku není tak snadné, navíc k nastavení potřebujete měřič napětí a proudu; Rozhodnutí, zda si koupíte hotový výrobek, nebo ho začnete vyrábět sami.
Z nějakého důvodu se mnoho automobilových nadšenců jednoduše nespokojí s obvyklým číselníkem teploty motoru na palubní desce automobilu. Je to dáno především tím, že takové senzory ve většině případů ukazují nepřesné a někdy i nesprávné údaje. V dnešním článku si povíme o možném řešení tohoto problému a řešením bude instalace nového čidla s digitálním ukazatelem teploty.
Důvod, proč číselníkové indikátory ukazují nesprávná data, je obvykle ten, že jejich provozní rozsah, který je přibližně 300-400 ohmů, má nějakou chybu až 50 ohmů. Z tohoto důvodu se zobrazují nepřesná data. Digitální ukazatel zase nemá chyby ve výstupu dat a je schopen přesněji určit teplotu motoru a přenést její hodnotu na číselník. Kromě toho jsou tyto indikátory vybaveny dalším množstvím užitečných funkcí, jako jsou:
Zapnutí ventilátoru na chladiči, když teplota motoru dosáhne 910C a jeho vypnutí při 880C;
Aplikace zvukového signálu, něco ve formě alarmu, když teplota dosáhne 990C a vypne se při 980C;
Zapnutí dalšího signálu při kritických 1100C;
V jistém smyslu lze říci, že tento ukazatel nejen měří přesnou teplotu motoru, ale má také (byť sníženou) funkčnost palubních počítačů.
Toto zařízení je konfigurováno tak, že spínací teplota snímače ventilátoru 2103-07, jejíž rozsah je na obou stranách zúžen o 10C. To je potřeba pro přesnější měření teploty v bloku motoru a ne na chladiči.
Vlastní teplotní čidlo je umístěno v pouzdře standardního starého teplotního čidla TM106. Před umístěním je vše ošetřeno teplovodivou pastou a vyroben konektor tak, že pokud je teplotní čidlo vadné nebo vypadne z provozu, lze jej vyměnit bez deformace samotného pouzdra.
Pokud nemáte firmware snímače, diagram vám neposkytne žádné užitečné informace. Firmware pro výše uvedený obvod lze nalézt na tomto odkazu. Tato možnost vám pomůže připojit několik teploměrů najednou a také použít jedno ze zařízení PIC, ze kterých si můžete vybrat.
V našem případě se jednalo o vůz VAZ 2110, který neměl dodatečný otvor pro číselník snímače, takže jsme si jej vyřízli sami. Po instalaci ciferníku se může stát, že jas ciferníku převyšuje jas ostatních nástrojů na panelu, proto jsme na ciferník aplikovali ztmavující plochu, která jeho jas trochu snížila.
Tento malý tuning vašeho vozu vám zajistí přesnější sledování teplotních parametrů motoru vozu a také vás včas upozorní na přehřátí.
Před instalací zařízení je lepší se blíže seznámit s principem jeho fungování. Ruský trh nabízí působivé množství modelů od různých společností, téměř všechny fungují podle stejného schématu, bez ohledu na jejich účel.
Podle tohoto plánu se vyrábí zařízení pro udržování atmosféry v akváriu, inkubátoru, podlaze atd. Umožňuje udržovat tepelný režim s přesností ±0,5 0 C.
Zařízení obsahuje měch pro kapalnou směs, cívku, tyč a nastavitelný ventil.
jednoduché schéma zapojení termostatuschéma termostatu pro inkubátor
montážní návod
Potřebné materiály, díly a nástroje:
- Zvětšovací sklo;
- kleště;
- izolační páska;
- několik šroubováků;
- měděné dráty;
- polovodiče;
- standardní červené LED;
- platit;
- kovaný textolit;
- lampy;
- Zenerova dioda;
- termistor;
- tyristor.
- displej a vnitřní generátor s kapacitou 4 MGU (pro vytváření digitálních zařízení na mikrokontroléru);
Návod krok za krokem:
- Nejdříve, potřebujete odpovídající mikroobvod, například K561LA7, CD4011
- Poplatek musí být připravena na pokládku kolejí.
- K podobným schématům Zcela vhodné jsou termistory o výkonu 1 kOm až 15 kOm, které musí být umístěny uvnitř samotného objektu.
- Topné zařízení musí být zahrnuta do obvodu rezistoru, protože změna výkonu, která přímo závisí na poklesu stupňů, ovlivňuje tranzistory.
- Následně takový mechanismus bude zahřívat systém, dokud se výkon uvnitř teplotního čidla nevrátí na původní hodnotu.
- Regulační senzory podobného typu potřebovat úpravu. Při výrazných změnách okolní atmosféry je nutné řídit vytápění uvnitř objektu.
Sestavení digitálního zařízení:
- Mikrokontrolér by měl být připojen společně s teplotním čidlem. Musí mít výstupní porty, které jsou nezbytné pro instalaci standardních LED diod, které pracují ve spojení s generátorem.
- Po připojení zařízení k síti při napětí 220V se LED diody automaticky rozsvítí. To bude znamenat, že zařízení je v provozuschopném stavu.
- Konstrukce mikrokontroléru obsahuje paměť. Pokud dojde ke ztrátě nastavení zařízení, paměť je automaticky vrátí k původně zadaným parametrům.
Při montáži konstrukce nesmíme zapomenout na bezpečnostní opatření. Při použití snímače teploty ve vodní nebo vlhké atmosféře musí být jeho svorky hermeticky uzavřeny. Hodnota termistoru R5 může být indikována od 10 do 51 kOhm. V tomto případě musí mít odpor rezistoru R5 podobnou hodnotu.
Místo určených mikroobvodů K140UD6 můžete použít K140UD7, K140UD8, K140UD12, K153UD2. Jako zenerovu diodu VD1 lze použít jakýkoli přístroj se stabilizačním výkonem 11…13 V.
V případě, že ohřívač překročí napětí 100 W, musí mít VD3-VD6 lepší výkon (například KD246 nebo jejich analogy, s reverzním výkonem nejméně 400 V) a tyristor musí být namontován na malé radiátory. .
Hodnota FU1 by měla být také větší. Ovládání zařízení spočívá ve výběru rezistorů R2, R6, aby bylo možné bezpečně uzavřít a otevřít SCR.
přístroj
schéma mechanického termostatu
Zapínáním a vypínáním topného zařízení (topného tělesa) zůstává teplota vždy na stejné úrovni. Na všech jednoduchých konstrukcích je použit podobný princip ovládání.
Může se zdát, že obvod termostatu je velmi jednoduchý, ale jakmile dojde na sestavení zařízení, vyvstává spousta otázek souvisejících s technickou částí.
Zařízení termostatu obsahuje:
- Senzor teploty– vytvořeno na základě komparátoru DD1.
- Klíčový obvod termostatu je komparátor DA1, vyrobený na operačním zesilovači.
- Ukazatel požadované teploty se nastavuje rezistorem R2, který je připojen k invertujícímu vstupu 2 desky DA1.
- Jako teplotní čidlo Objeví se termistor R5 (typ MMT-4), připojený ke vstupu 3. zařízení.
- Návrhový diagram nemá galvanické oddělení od sítě a odebírá energii z parametrického stabilizátoru na dílech R10, VD1.
- Jako napájecí zdroj pro zařízení Můžete si vzít levný síťový adaptér. Při připojování se musíte řídit pravidly a požadavky na nové zapojení, protože podmínky v místnosti mohou být elektricky nebezpečné.
Malá zásoba kondenzátoru C1 přispívá k postupnému zvyšování výkonu, což vede k hladkému (ne více než 2 sekundám) zapínání elektrických lamp.
Náklady na vlastní montáž
Dnes lze jakýkoli takový gadget zakoupit v obchodě. Cenové rozpětí je poměrně široké a cena mnoha modelů je více než 1 000 rublů. Z hlediska finančních investic je to docela nerentabilní, takže je mnohem levnější to udělat sami.
Náklady na vlastní montáž jsou několikanásobně nižší, a to:
- Deska K561LA7 nebude stát více než 50 rublů;
- termistor s výkonem 1 kOm až 15 kOm - asi 5 rublů;
- LED (2 ks) – 10 rub.;
- Zenerova dioda - 50 rublů;
- tyristor - 20 rublů;
- displej – 200 rublů (pro vytváření digitálních zařízení na mikrokontroléru);
Nákup lamp, fólie a dalších materiálů nebude stát více než 100 rublů. Ukazuje se, že náklady na vlastní montáž nebudou muset být vynaloženy více než 430 rublů a trochu osobního času. Majitel si může zařízení zcela přizpůsobit svým potřebám pomocí jednoduchého obvodu.
Princip fungování
Okruh termostatu je multifunkční. Počínaje jeho základem můžete vytvořit jakékoli přizpůsobené zařízení, které bude co nejpohodlnější a nejjednodušší. Napájecí výkon se volí podle dostupného napětí cívky relé.
Principem činnosti nastavovacího zařízení je schopnost plynů a kapalin stlačovat nebo expandovat při chlazení nebo ohřevu. Proto je provoz konfigurací vody a plynu založen na stejné podstatě.
Liší se od sebe pouze rychlostí reakce na změny teploty v domě.
Princip činnosti zařízení je založen na následujících fázích:
- V důsledku změn teploty vytápěného předmětu, dochází ke změně provozu chladicí kapaliny v topném mechanismu.
- Společně s tím, to způsobí, že sifon zvětší nebo zmenší své rozměry.
- Potom, dochází k posunu cívky, která vyrovnává vstup chladicí kapaliny.
- Interiér sifonu naplněný plynem, což umožňuje rovnoměrnou regulaci teploty. Vestavěný teplotní senzor monitoruje vnější teplotu.
- Každá hodnota úrovně tepla rovná se měrná hodnota tlakové síly pracovní atmosféry uvnitř sifonu. Chybějící tlak je kompenzován pružinou, která ovládá chod tyče.
- V důsledku přibývajících stupňů kuželka ventilu se začne pohybovat směrem k uzavření, dokud se úroveň provozního tlaku v sifonu nevyrovná působením sil pružiny.
- Pokud stupně klesnou, Práce pružiny je obrácená.
Výsledek práce závisí na typu a funkčnosti regulačního ventilu, který je přímo podřízen topnému okruhu a průměru přívodního potrubí.
Druhy
Výrobní společnosti nabízejí zákazníkům 3 typy termostatů, z nichž každý má jiné vnitřní signály. Řídí proces ohřevu chladicí kapaliny a vyrovnávají teplotní řád.
Metody rozšíření signálu:
- Přímo z chladicí kapaliny. Je považován za nedostatečně účinný, proto se používá zřídka. Jeho provoz je založen na ponorném senzoru nebo podobných mechanismech. Ve srovnání s ostatními typy patří k nejdražším.
- Vnitřní vzdušné vlny. Je to nejspolehlivější a nejekonomičtější varianta. Vyrovnává vzduch při jeho změnách, a ne úroveň ohřevu vody. Snadná instalace v bytě. Komunikuje s topnou komunikací pomocí kabelu, kterým je přenášen signál. Termostaty tohoto typu jsou neustále aktualizovány o nové funkce a jejich použití je docela pohodlné.
- Vnější vzduchové vlny. Vysoké účinnosti je dosaženo poskytnutím okamžité reakce na jakékoli změny počasí. Signály ve formě signálu vysílaného membránou dávají systému příkaz k otevření nebo uzavření potrubí s topným zařízením.
Kromě toho mohou být zařízení elektrická a elektronická.
Podle schématu a možnosti příjmu signálu jsou zařízení rozdělena na poloautomatická a automatická, která zase mohou:
- Řízeníúroveň vytápění radiátoru a větve vedení.
- Dráha pro výkon kotle.
Recenze termostatů na trhu
Termostat IWarm 710
Mezi nejoblíbenější modely současnosti patří E 51.716 a IWarm 710. Jejich nehořlavé tělo z plastového polymeru je malých rozměrů, ale má velké množství užitečných úkolů a vestavěnou baterii. Má poměrně velký vestavěný displej, který zobrazuje odpovídající teplotní charakteristiky.
Náklady na tyto modely se pohybují v rozmezí 2 700 tisíc rublů.
Mezi vlastnosti E 51.716 patří to, že má 3 m dlouhý kabel, je schopen vyrovnávat teplotu současně ze samotné podlahy a že zařízení lze zabudovat do stěny v libovolné poloze.
Jediné, na co byste se měli před instalací zamyslet, je to, jak přesně bude umístěn, aby tlačítka spínačů nebyla zakryta cizími předměty a byla snadno dostupná.
Nevýhody termostatu zahrnují nevýznamnou sadu funkcí podobná zařízení je však provádějí celkem snadno. To může způsobit nepohodlí během provozu. Také paměť E 51.716 a IWarm 710 nemá funkci automatického ohřevu, takže to budete muset udělat sami.
Elektronické regulátory s mechanickým principem činnosti:
- Regulace práce založené na automatizaci a provádí se pomocí tlačítek umístěných na panelu.
- Zahrnuje displej, která označuje předchozí a zadané stupně.
- Zařízení je možné nakonfigurovat sami:číslo, doba provozu, cyklus ohřevu s udržením konkrétního režimu, můžete určit i stupeň ohřevu.
- Ve srovnání s mechanickými analogy, teplota elektrických modelů se snadno upravuje přibližně o 0,5 hodnoty.
Nákup takového modelu nebude stát více než 4 tisíce.
Elektronické možnosti:
- Nezávisle ovládat teplotu.
- Pouze jedno zařízení může ovládat atmosféru několik dní předem a zvlášť pro každou místnost.
- Umožňuje nastavit režim „absence“. a neutrácejte za to peníze navíc, pokud není nikdo doma.
- Systém automaticky analyzuje kvalitu práce zařízení v každé místnosti. Majitel nebude muset hádat o možných poruchách provozu, protože systém identifikuje všechny závady sám.
- Výrobci drahých modelů poskytuje možnost ovládat režimy mimo domov. Nastavení se provádí pomocí vestavěného Wi-Fi routeru.
Náklady na taková zařízení závisí na sadě vestavěných funkcí, takže se pohybují od 6 000 do 10 000 tisíc rublů a více.