Termostato de bricolaje: instrucciones sencillas y diagrama de conexión. Principio de funcionamiento y configuración en casa. ¿Cómo hacer termostatos con tus propias manos? Sensor de temperatura de bricolaje
La calefacción autónoma de una casa privada le permite elegir condiciones de temperatura individuales, lo cual resulta muy cómodo y económico para los residentes. Para no configurar un modo diferente en el interior cada vez que cambia el tiempo exterior, puedes utilizar un termostato o termostato de calefacción, que se puede instalar tanto en los radiadores como en la caldera.
Regulación automática del calor ambiental
Para qué sirve
- El más común en el territorio de la Federación de Rusia es , en calderas de gas. Pero ese lujo, por así decirlo, no está disponible en todas las zonas y localidades. Las razones de esto son las más banales: la falta de centrales térmicas o salas de calderas centrales, así como de tuberías de gas cercanas.
- ¿Ha visitado alguna vez un edificio residencial, una estación de bombeo o una estación meteorológica alejada de zonas densamente pobladas en invierno, cuando el único medio de comunicación es un trineo con motor diésel? En tales situaciones, muy a menudo organizan la calefacción con sus propias manos utilizando electricidad.
- Para habitaciones pequeñas, por ejemplo, una habitación para una persona de servicio en una estación de bombeo es suficiente; será suficiente para el invierno más duro, pero para un área más grande necesitará una caldera de calefacción y un sistema de radiadores. Para mantener la temperatura deseada en la caldera, le presentamos un dispositivo de control casero.
Sensor de temperatura
- Este diseño no requiere termistores ni varios sensores tipo TCM, aquí se utiliza un transistor bipolar ordinario. Como todos los dispositivos semiconductores, su funcionamiento depende en gran medida del entorno, más precisamente, de su temperatura. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la corriente del colector y esto afecta negativamente el funcionamiento de la etapa del amplificador: el punto de funcionamiento cambia hasta que la señal se distorsiona y el transistor simplemente no responde a la señal de entrada, es decir, deja de funcionar.
- Los diodos también son semiconductores., y el aumento de las temperaturas también les afecta negativamente. A t25⁰C, la "continuidad" de un diodo de silicio libre mostrará 700 mV, y para uno permanente, aproximadamente 300 mV, pero si la temperatura aumenta, el voltaje directo del dispositivo disminuirá en consecuencia. Entonces, cuando la temperatura aumenta 1⁰C, el voltaje disminuirá 2mV, es decir, -2mV/1⁰C.
- Esta dependencia de los dispositivos semiconductores permite su uso como sensores de temperatura. Todo el circuito de funcionamiento del termostato se basa en esta propiedad de cascada negativa con una corriente de base fija (diagrama en la foto de arriba).
- El sensor de temperatura está montado en un transistor VT1 tipo KT835B., la carga en cascada es la resistencia R1 y el modo de funcionamiento de corriente continua del transistor lo establecen las resistencias R2 y R3. Para garantizar que el voltaje en el emisor del transistor a temperatura ambiente sea de 6,8 V, la resistencia R3 establece una polarización fija.
Consejo. Por este motivo, en el diagrama R 3 está marcado con * y aquí no se debe lograr una precisión especial, siempre que no haya grandes diferencias. Estas mediciones se pueden realizar en relación con un colector de transistores conectado mediante una fuente de alimentación a un variador común.
- Transistor pnp KT835B Especialmente seleccionado, su colector está conectado a una placa de cuerpo metálico que tiene un orificio para unir el semiconductor al radiador. Es a través de este orificio que se fija el dispositivo a la placa, a la que también se fija el cable submarino.
- El sensor ensamblado se fija al tubo de calefacción mediante abrazaderas metálicas., y no es necesario aislar la estructura con ninguna junta de la tubería de calefacción. El hecho es que el colector está conectado mediante un cable a la fuente de alimentación; esto simplifica enormemente todo el sensor y mejora el contacto.
Comparador
- comparador, Montado en un amplificador operacional OR1 tipo K140UD608, ajusta la temperatura. La entrada reversible R5 recibe tensión del emisor VT1 y, a través de R6, la entrada no reversible recibe tensión del motor R7.
- Este voltaje determina la temperatura para apagar la carga. Los rangos superior e inferior para configurar el umbral para activar el comparador se configuran usando R8 y R9. La posteresis requerida del comparador la proporciona R4.
Gestión de carga
- En VT2 y Rel1 Se ha creado un dispositivo de control de carga y aquí se encuentra el indicador del modo de funcionamiento del termostato: rojo cuando se calienta y verde cuando se alcanza la temperatura requerida. Se conecta un diodo VD1 en paralelo al devanado Rel1 para proteger VT2 del voltaje causado por la autoinducción en la bobina Rel1 cuando se apaga.
Consejo. La figura anterior muestra que la corriente de conmutación permitida del relé es 16 A, lo que significa que permite controlar una carga de hasta 3 kW. Utilice un dispositivo con una potencia de 2-2,5 kW para aligerar la carga.
unidad de poder
- Una instrucción arbitraria permite que un termostato real, debido a su baja potencia, utilice un adaptador chino barato como fuente de alimentación. También puede montar usted mismo un rectificador de 12 V, con un consumo de corriente del circuito de no más de 200 mA. Para ello es adecuado un transformador con una potencia de hasta 5 W y una salida de 15 a 17 V.
- El puente de diodos está fabricado con diodos 1N4007 y el estabilizador de voltaje se basa en un tipo integrado 7812. Debido a la baja potencia, no es necesario instalar un estabilizador en la batería.
Ajustar el termostato
- Para comprobar el sensor, puede utilizar una lámpara de mesa muy común con pantalla de metal. Como se señaló anteriormente, la temperatura ambiente permite que el voltaje en el emisor VT1 resista aproximadamente 6,8 V, pero si lo aumenta a 90⁰C, el voltaje cae a 5,99 V. Para realizar mediciones, puede utilizar un multímetro chino normal con un termopar tipo DT838.
- El comparador funciona de la siguiente manera: si el voltaje del sensor de temperatura en la entrada inversora es mayor que el voltaje en la entrada no inversora, entonces en la salida será igual al voltaje de la fuente de alimentación; esto será lógico uno. Por lo tanto, VT2 se abre y el relé se enciende, moviendo los contactos del relé al modo de calefacción.
- El sensor de temperatura VT1 se calienta a medida que se calienta el circuito de calefacción y, a medida que aumenta la temperatura, el voltaje en el emisor disminuye. En el momento en que cae ligeramente por debajo del voltaje configurado en el motor R7, se obtiene un cero lógico, lo que hace que el transistor se apague y el relé se apague.
- En este momento, no se suministra tensión a la caldera y el sistema comienza a enfriarse, lo que también implica el enfriamiento del sensor VT1. Esto significa que el voltaje en el emisor aumenta y tan pronto como cruza el límite establecido por R7, el relé comienza de nuevo. Este proceso se repetirá constantemente.
- Como comprenderá, el precio de dicho dispositivo es bajo, pero le permite mantener la temperatura deseada en cualquier condición climática. Esto es muy conveniente en los casos en que no hay residentes permanentes en la habitación que controlen la temperatura, o cuando las personas se reemplazan constantemente y también están ocupadas con el trabajo.
El funcionamiento de una caldera de gas o eléctrica se puede optimizar mediante el control externo de la unidad. Los termostatos remotos disponibles comercialmente están diseñados para este propósito. Este artículo le ayudará a comprender qué son estos dispositivos y sus variedades. También se discutirá la cuestión de cómo montar un relé térmico con sus propias manos.
Propósito de los termostatos
Cualquier caldera eléctrica o de gas está equipada con un kit de automatización que monitorea el calentamiento del refrigerante en la salida de la unidad y apaga el quemador principal cuando se alcanza la temperatura establecida. Las calderas de combustible sólido también están equipadas con medios similares. Te permiten mantener la temperatura del agua dentro de ciertos límites, pero nada más.
En este caso no se tienen en cuenta las condiciones climáticas interiores o exteriores. Esto no es muy conveniente; el propietario tiene que seleccionar constantemente el modo de funcionamiento adecuado para la caldera. El clima puede cambiar durante el día y luego las habitaciones se calientan o se enfrían. Sería mucho más conveniente si la automatización de la caldera estuviera orientada a la temperatura del aire en las habitaciones.
Para controlar el funcionamiento de las calderas en función de la temperatura real, se utilizan varios termostatos de calefacción. Al estar conectado a la electrónica de la caldera, dicho relé se apaga y comienza a calentar, manteniendo la temperatura requerida del aire, no del refrigerante.
Tipos de relés térmicos
Un termostato convencional es una pequeña unidad electrónica instalada en la pared en un lugar adecuado y conectada a una fuente de calor mediante cables. En el panel frontal sólo hay un regulador de temperatura; este es el tipo de dispositivo más económico.
Además de él, existen otros tipos de relés térmicos:
- programables: tienen pantalla de cristal líquido, se conectan mediante cables o utilizan comunicación inalámbrica con la caldera. El programa le permite configurar cambios de temperatura en ciertos momentos del día y por día durante la semana;
- el mismo dispositivo, solo equipado con un módulo GSM;
- regulador autónomo alimentado por su propia batería;
- Relé térmico inalámbrico con sensor remoto para controlar el proceso de calentamiento en función de la temperatura ambiente.
Nota. Un modelo en el que el sensor está situado fuera del edificio proporciona un control del funcionamiento de la instalación de la caldera en función de las condiciones meteorológicas. El método se considera el más eficaz, ya que la fuente de calor responde a las condiciones climáticas cambiantes incluso antes de que afecten la temperatura dentro del edificio.
Los relés térmicos multifuncionales que se pueden programar ahorran energía significativamente. Durante esas horas del día en las que no hay nadie en casa, no tiene sentido mantener una temperatura alta en las habitaciones. Conociendo el horario de trabajo de su familia, el propietario siempre puede programar el interruptor de temperatura para que en ciertos momentos la temperatura del aire baje y la calefacción se encienda una hora antes de que llegue la gente.
Los termostatos domésticos equipados con un módulo GSM son capaces de controlar remotamente la instalación de la caldera mediante comunicación celular. Una opción económica es enviar notificaciones y comandos en forma de mensajes SMS desde un teléfono móvil. Las versiones avanzadas de los dispositivos tienen sus propias aplicaciones instaladas en un teléfono inteligente.
¿Cómo montar tú mismo un relé térmico?
Los dispositivos de control de calefacción disponibles para la venta son bastante fiables y no causan quejas. Pero al mismo tiempo cuestan dinero, y esto no es adecuado para aquellos propietarios que tienen al menos un poco de conocimiento en ingeniería eléctrica o electrónica. Después de todo, al comprender cómo debería funcionar dicho relé térmico, puede ensamblarlo y conectarlo al generador de calor con sus propias manos.
Por supuesto, no todo el mundo puede fabricar un dispositivo programable complejo. Además, para ensamblar un modelo de este tipo, es necesario comprar componentes, el mismo microcontrolador, una pantalla digital y otras piezas. Si es nuevo en este asunto y tiene una comprensión superficial del problema, entonces debe comenzar con algún circuito simple, ensamblarlo y ponerlo en funcionamiento. Habiendo logrado un resultado positivo, puede pasar a algo más serio.
En primer lugar, es necesario tener una idea de en qué elementos debe consistir un termostato con control de temperatura. La respuesta a la pregunta la da el diagrama del circuito presentado anteriormente, que refleja el algoritmo de funcionamiento del dispositivo. Según el diagrama, cualquier termostato debe tener un elemento que mida la temperatura y envíe un impulso eléctrico a la unidad de procesamiento. La tarea de este último es amplificar o convertir esta señal de tal manera que sirva como comando para el actuador, el relé. A continuación presentaremos 2 circuitos simples y explicaremos su funcionamiento de acuerdo con este algoritmo, sin recurrir a términos específicos.
Circuito con diodo zener.
Un diodo zener es el mismo diodo semiconductor por el que pasa corriente en una sola dirección. La diferencia con un diodo es que el diodo zener tiene un contacto de control. Mientras se le suministre el voltaje establecido, el elemento está abierto y la corriente fluye a través del circuito. Cuando su valor cae por debajo del límite, la cadena se rompe. La primera opción es un circuito de relé térmico, donde el diodo zener desempeña el papel de una unidad de control lógica:
Como puede ver, el diagrama se divide en dos partes. En el lado izquierdo está la parte que precede a los contactos de control del relé (designación K1). Aquí la unidad de medida es una resistencia térmica (R4), su resistencia disminuye al aumentar la temperatura ambiente. El controlador de temperatura manual es una resistencia variable R1, la fuente de alimentación al circuito es de 12 V. En modo normal, hay un voltaje de más de 2,5 V en el contacto de control del diodo zener, el circuito está cerrado, el relé está encendido.
Consejo. Cualquier dispositivo económico disponible en el mercado puede servir como fuente de alimentación de 12 V. Relé – interruptor de láminas marca RES55A o RES47, resistencia térmica – KMT, MMT o similar.
Tan pronto como la temperatura sube por encima del límite establecido, la resistencia de R4 caerá, el voltaje será inferior a 2,5 V y el diodo zener romperá el circuito. Luego el relé hará lo mismo, apagando la parte de potencia, cuyo diagrama se muestra a la derecha. Aquí, un relé térmico simple para la caldera está equipado con un triac D2 que, junto con los contactos de cierre del relé, sirve como unidad ejecutiva. Por él pasa la tensión de alimentación de la caldera de 220 V.
Circuito con chip lógico
Este circuito se diferencia del anterior en que en lugar de un diodo zener utiliza un chip lógico K561LA7. El sensor de temperatura sigue siendo un termistor (designación VDR1), solo que ahora la decisión de cerrar el circuito la toma el bloque lógico del microcircuito. Por cierto, la marca K561LA7 se produce desde la época soviética y cuesta unos pocos centavos.
Para la amplificación intermedia de pulsos, se utiliza el transistor KT315; para el mismo propósito, se instala un segundo transistor, KT815, en la etapa final. Este diagrama corresponde al lado izquierdo del anterior; aquí no se muestra la unidad de potencia. Como puede imaginar, puede ser similar: con el triac KU208G. El funcionamiento de un relé térmico casero de este tipo se ha probado en las calderas ARISTON, BAXI, Don.
Conclusión
Conectar usted mismo un termostato a la caldera no es una tarea difícil; hay mucho material sobre este tema en Internet. Pero hacerlo usted mismo desde cero no es tan fácil; además, necesita un medidor de voltaje y corriente para realizar los ajustes. Comprar un producto terminado o empezar a fabricarlo usted mismo es una decisión que usted toma.
Les presento un desarrollo electrónico: un termostato casero para calefacción eléctrica. La temperatura del sistema de calefacción se ajusta automáticamente en función de los cambios en la temperatura exterior. No es necesario que el termostato ingrese o cambie las lecturas manualmente para mantener la temperatura en el sistema de calefacción.
Existen dispositivos similares en la red de calefacción. Para ellos, se establece claramente la relación entre las temperaturas medias diarias y el diámetro del tubo ascendente de calefacción. A partir de estos datos se establece la temperatura del sistema de calefacción. Tomé como base esta tabla de redes de calefacción. Por supuesto, algunos factores los desconozco; por ejemplo, es posible que el edificio no esté aislado. La pérdida de calor de un edificio de este tipo será grande; la calefacción puede resultar insuficiente para calentar el local normalmente. El termostato tiene la capacidad de realizar ajustes para datos tabulares. (puedes leer más sobre el material en este enlace).
Tenía previsto mostrar un vídeo del termostato en funcionamiento, con una caldera ecléctica (25KW) conectada al sistema de calefacción. Pero resultó que el edificio para el que se hizo todo esto llevaba mucho tiempo sin estar habitado, y el sistema de calefacción estaba casi completamente deteriorado. No se sabe cuándo se restablecerá todo; quizás no sea este año. Como en condiciones reales no puedo ajustar el termostato y observar la dinámica de los procesos de cambio de temperatura, tanto en la calefacción como en el exterior, tomé un camino diferente. Para estos fines, construí un modelo del sistema de calefacción.
El papel de una caldera eléctrica lo desempeña una jarra de un litro con piso de vidrio, el papel de un elemento calefactor para agua es una caldera de quinientos vatios. Pero con tal volumen de agua, este poder era excesivo. Por lo tanto, la caldera se conectó mediante un diodo, lo que redujo la potencia del calentador.
Conectados en serie, dos radiadores de flujo de aluminio eliminan el calor del sistema de calefacción, formando una especie de batería. Usando un refrigerador, creo una dinámica de enfriamiento del sistema de calefacción, ya que el programa en el termostato monitorea la tasa de aumento y disminución de la temperatura en el sistema de calefacción. En el retorno hay un sensor de temperatura digital T1, según cuyas lecturas se mantiene la temperatura establecida en el sistema de calefacción.
Para que el sistema de calefacción comience a funcionar, es necesario que el sensor T2 (exterior) registre una caída de temperatura por debajo de +10C. Para simular cambios en la temperatura exterior, diseñé un mini refrigerador usando un elemento Peltier.
No tiene sentido describir el funcionamiento de toda la instalación casera; lo filmé todo en vídeo.
Algunos puntos sobre el montaje de un dispositivo electrónico:
La electrónica del termostato está ubicada en dos placas de circuito impreso; para ver e imprimir necesitará el programa SprintLaut, versión 6.0 o superior. El termostato para calefacción se monta en carril DIN, gracias a la carcasa de la serie Z101, pero nada te impide colocar toda la electrónica en otra carcasa de tamaño adecuado, lo principal es que se adapte a ti. La carcasa del Z101 no tiene ventana para el indicador, por lo que tendrás que marcarla y cortarla tú mismo. Las clasificaciones de los componentes de la radio se indican en el diagrama, excepto los bloques de terminales. Para conectar los cables utilicé bloques de terminales de la serie WJ950-9.5-02P (9 unidades), pero se pueden reemplazar por otros al elegir, asegúrese de que el paso entre las patas coincida y la altura del terminal; El bloque no interfiere con el cierre de la carcasa. El termostato utiliza un microcontrolador que, por supuesto, debe programarse; también proporciono el firmware de libre acceso (es posible que deba modificarse durante el funcionamiento). Al actualizar el microcontrolador, configure el generador de reloj interno del microcontrolador a 8 MHz.
En la vida cotidiana y en las granjas, a menudo es necesario mantener la temperatura de una habitación. Anteriormente, esto requería un circuito bastante grande hecho con elementos analógicos, consideraremos uno de estos para el desarrollo general; Hoy en día todo es mucho más sencillo; si es necesario mantener la temperatura en el rango de -55 a +125°C, entonces el termómetro y termostato programable DS1821 puede cumplir perfectamente con este objetivo.
Circuito de termostato en un sensor de temperatura especializado. Este sensor de temperatura DS1821 se puede comprar a bajo precio en ALI Express (para realizar el pedido, haga clic en la imagen de arriba)
El umbral de temperatura para encender y apagar el termostato lo establecen los valores TH y TL en la memoria del sensor, que deben programarse en el DS1821. Si la temperatura excede el valor registrado en la celda TH, aparecerá un nivel lógico en la salida del sensor. Para protegerse contra posibles interferencias, el circuito de control de carga se implementa de tal manera que el primer transistor queda bloqueado en esa media onda del voltaje de la red cuando es igual a cero, aplicando así un voltaje de polarización a la puerta del segundo campo. Transistor de efecto, que enciende el optosimistor, que ya abre el smistor VS1 que controla la carga. La carga puede ser cualquier dispositivo, como un motor eléctrico o un calentador. La confiabilidad de bloqueo del primer transistor debe ajustarse seleccionando el valor deseado de la resistencia R5.
El sensor de temperatura DS1820 es capaz de registrar temperaturas de -55 a 125 grados y funcionar en modo termostato.
Circuito del termostato en el sensor DS1820
Si la temperatura excede el umbral superior TH, entonces la salida del DS1820 será lógica y la carga se desconectará de la red. Si la temperatura cae por debajo del nivel inferior programado TL, aparecerá un cero lógico en la salida del sensor de temperatura y la carga se encenderá. Si hay puntos que no quedan claros, el diseño hecho en casa fue tomado del número 2 del año 2006.
La señal del sensor pasa a la salida directa del comparador en el amplificador operacional CA3130. La entrada inversora del mismo amplificador operacional recibe el voltaje de referencia del divisor. La resistencia variable R4 establece el régimen de temperatura requerido.
Circuito del termostato en el sensor LM35
Si el potencial en la entrada directa es menor que el establecido en el pin 2, entonces en la salida del comparador tendremos un nivel de aproximadamente 0,65 voltios, y si es al revés, entonces en la salida del comparador tendremos un nivel alto de aproximadamente 2,2. voltios. La señal de la salida del amplificador operacional a través de transistores controla el funcionamiento del relé electromagnético. En nivel alto se enciende y en nivel bajo se apaga, conmutando la carga con sus contactos.
TL431 es un diodo zener programable. Se utiliza como referencia de voltaje y fuente de alimentación para circuitos de baja potencia. El nivel de voltaje requerido en el pin de control del microconjunto TL431 se establece mediante un divisor en las resistencias Rl, R2 y un termistor con TKS R3 negativo.
Si el voltaje en el pin de control TL431 es superior a 2,5 V, el microcircuito pasa corriente y enciende el relé electromagnético. El relé conmuta la salida de control del triac y conecta la carga. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia del termistor y el potencial en el contacto de control TL431 disminuyen por debajo de 2,5 V, el relé libera sus contactos frontales y apaga el calentador.
Utilizando la resistencia R1, ajustamos el nivel de temperatura deseada para encender el calentador. Este circuito es capaz de controlar un elemento calefactor de hasta 1500 W. El relé es adecuado para RES55A con una tensión de funcionamiento de 10...12 V o su equivalente.
El diseño de un termostato analógico se utiliza para mantener una temperatura determinada dentro de una incubadora o en una caja en el balcón para almacenar verduras en invierno. La energía se suministra desde una batería de automóvil de 12 voltios.
El diseño consta de un relé en caso de caída de temperatura y se apaga cuando aumenta el umbral preestablecido.
La temperatura a la que funciona el relé del termostato se establece mediante el nivel de voltaje en los pines 5 y 6 del microcircuito K561LE5, y la temperatura de apagado del relé se establece mediante el potencial en los pines 1 y 21. La diferencia de temperatura está controlada por la caída de voltaje. resistencia R3. Como sensor de temperatura R4 se utiliza un termistor con TCR negativo, es decir.
El diseño es pequeño y consta de solo dos unidades: una unidad de medición basada en un comparador basado en el amplificador operacional 554CA3 y un interruptor de carga de hasta 1000 W integrado en el regulador de potencia KR1182PM1.
La tercera entrada directa del amplificador operacional recibe un voltaje constante de un divisor de voltaje que consta de resistencias R3 y R4. La cuarta entrada inversa recibe voltaje de otro divisor en la resistencia R1 y el termistor R2 MMT-4.
El sensor de temperatura es un termistor ubicado en un matraz de vidrio con arena, que se coloca en el acuario. La unidad principal del diseño es el comparador de voltaje m/s K554SAZ.
Desde el divisor de voltaje, que también incluye un termistor, el voltaje de control pasa a la entrada directa del comparador. La otra entrada del comparador se utiliza para ajustar la temperatura requerida. Un divisor de voltaje está hecho de resistencias R3, R4, R5, que forman un puente sensible a los cambios de temperatura. Cuando cambia la temperatura del agua en el acuario, también cambia la resistencia del termistor. Esto crea un desequilibrio de voltaje en las entradas del comparador.
Dependiendo de la diferencia de voltaje en las entradas, el estado de salida del comparador cambiará. El calentador está fabricado de tal forma que cuando la temperatura del agua baja, el termostato del acuario se pone en marcha automáticamente, y cuando sube, por el contrario, se apaga. El comparador tiene dos salidas, colector y emisor. Para controlar el transistor de efecto de campo, se requiere un voltaje positivo, por lo tanto, es la salida del colector del comparador la que está conectada a la línea positiva del circuito. La señal de control se obtiene del terminal emisor. Las resistencias R6 y R7 son la carga de salida del comparador.
Para encender y apagar el elemento calefactor en el termostato, se utiliza un transistor de efecto de campo IRF840. Para descargar la puerta del transistor, se utiliza un diodo VD1.
El circuito del termostato utiliza una fuente de alimentación sin transformador. El exceso de voltaje alterno se reduce debido a la reactancia de la capacitancia C4.
La base del diseño del primer termostato es un microcontrolador PIC16F84A con un sensor de temperatura DS1621 con una interfaz l2C. Cuando se enciende la alimentación, el microcontrolador primero inicializa los registros internos del sensor de temperatura y luego lo configura. El termostato del microcontrolador en el segundo caso está fabricado en PIC16F628 con un sensor DS1820 y controla la carga conectada mediante contactos de relé.
Sensor de temperatura de bricolaje |
La dependencia de la temperatura de la caída de voltaje en la unión pn de los semiconductores es ideal para crear nuestro sensor casero.
El funcionamiento de una caldera de gas o eléctrica se puede optimizar mediante el control externo de la unidad. Los termostatos remotos disponibles comercialmente están diseñados para este propósito. Este artículo le ayudará a comprender qué son estos dispositivos y sus variedades. También se discutirá la cuestión de cómo montar un relé térmico con sus propias manos.
Propósito de los termostatos
Cualquier caldera eléctrica o de gas está equipada con un kit de automatización que monitorea el calentamiento del refrigerante en la salida de la unidad y apaga el quemador principal cuando se alcanza la temperatura establecida. Las calderas de combustible sólido también están equipadas con medios similares. Te permiten mantener la temperatura del agua dentro de ciertos límites, pero nada más.
En este caso no se tienen en cuenta las condiciones climáticas interiores o exteriores. Esto no es muy conveniente; el propietario tiene que seleccionar constantemente el modo de funcionamiento adecuado para la caldera. El clima puede cambiar durante el día y luego las habitaciones se calientan o se enfrían. Sería mucho más conveniente si la automatización de la caldera estuviera orientada a la temperatura del aire en las habitaciones.
Para controlar el funcionamiento de las calderas en función de la temperatura real, se utilizan varios termostatos de calefacción. Al estar conectado a la electrónica de la caldera, dicho relé se apaga y comienza a calentar, manteniendo la temperatura requerida del aire, no del refrigerante.
Tipos de relés térmicos
Un termostato convencional es una pequeña unidad electrónica instalada en la pared en un lugar adecuado y conectada a una fuente de calor mediante cables. En el panel frontal sólo hay un regulador de temperatura; este es el tipo de dispositivo más económico.
Además de él, existen otros tipos de relés térmicos:
- programables: tienen pantalla de cristal líquido, se conectan mediante cables o utilizan comunicación inalámbrica con la caldera. El programa le permite configurar cambios de temperatura en ciertos momentos del día y por día durante la semana;
- el mismo dispositivo, solo equipado con un módulo GSM;
- regulador autónomo alimentado por su propia batería;
- Relé térmico inalámbrico con sensor remoto para controlar el proceso de calentamiento en función de la temperatura ambiente.
Nota. Un modelo en el que el sensor está situado fuera del edificio proporciona un control del funcionamiento de la instalación de la caldera en función de las condiciones meteorológicas. El método se considera el más eficaz, ya que la fuente de calor responde a las condiciones climáticas cambiantes incluso antes de que afecten la temperatura dentro del edificio.
Los relés térmicos multifuncionales que se pueden programar ahorran energía significativamente. Durante esas horas del día en las que no hay nadie en casa, no tiene sentido mantener una temperatura alta en las habitaciones. Conociendo el horario de trabajo de su familia, el propietario siempre puede programar el interruptor de temperatura para que en ciertos momentos la temperatura del aire baje y la calefacción se encienda una hora antes de que llegue la gente.
Los termostatos domésticos equipados con un módulo GSM son capaces de controlar remotamente la instalación de la caldera mediante comunicación celular. Una opción económica es enviar notificaciones y comandos en forma de mensajes SMS desde un teléfono móvil. Las versiones avanzadas de los dispositivos tienen sus propias aplicaciones instaladas en un teléfono inteligente.
¿Cómo montar tú mismo un relé térmico?
Los dispositivos de control de calefacción disponibles para la venta son bastante fiables y no causan quejas. Pero al mismo tiempo cuestan dinero, y esto no es adecuado para aquellos propietarios que tienen al menos un poco de conocimiento en ingeniería eléctrica o electrónica. Después de todo, al comprender cómo debería funcionar dicho relé térmico, puede ensamblarlo y conectarlo al generador de calor con sus propias manos.
Por supuesto, no todo el mundo puede fabricar un dispositivo programable complejo. Además, para ensamblar un modelo de este tipo, es necesario comprar componentes, el mismo microcontrolador, una pantalla digital y otras piezas. Si es nuevo en este asunto y tiene una comprensión superficial del problema, entonces debe comenzar con algún circuito simple, ensamblarlo y ponerlo en funcionamiento. Habiendo logrado un resultado positivo, puede pasar a algo más serio.
En primer lugar, es necesario tener una idea de en qué elementos debe consistir un termostato con control de temperatura. La respuesta a la pregunta la da el diagrama del circuito presentado anteriormente, que refleja el algoritmo de funcionamiento del dispositivo. Según el diagrama, cualquier termostato debe tener un elemento que mida la temperatura y envíe un impulso eléctrico a la unidad de procesamiento. La tarea de este último es amplificar o convertir esta señal de tal manera que sirva como comando para el actuador, el relé. A continuación presentaremos 2 circuitos simples y explicaremos su funcionamiento de acuerdo con este algoritmo, sin recurrir a términos específicos.
Circuito con diodo zener.
Un diodo zener es el mismo diodo semiconductor por el que pasa corriente en una sola dirección. La diferencia con un diodo es que el diodo zener tiene un contacto de control. Mientras se le suministre el voltaje establecido, el elemento está abierto y la corriente fluye a través del circuito. Cuando su valor cae por debajo del límite, la cadena se rompe. La primera opción es un circuito de relé térmico, donde el diodo zener desempeña el papel de una unidad de control lógica:
Como puede ver, el diagrama se divide en dos partes. En el lado izquierdo está la parte que precede a los contactos de control del relé (designación K1). Aquí la unidad de medida es una resistencia térmica (R4), su resistencia disminuye al aumentar la temperatura ambiente. El controlador de temperatura manual es una resistencia variable R1, la fuente de alimentación al circuito es de 12 V. En modo normal, hay un voltaje de más de 2,5 V en el contacto de control del diodo zener, el circuito está cerrado, el relé está encendido.
Consejo. Cualquier dispositivo económico disponible en el mercado puede servir como fuente de alimentación de 12 V. Relé – interruptor de láminas marca RES55A o RES47, resistencia térmica – KMT, MMT o similar.
Tan pronto como la temperatura sube por encima del límite establecido, la resistencia de R4 caerá, el voltaje será inferior a 2,5 V y el diodo zener romperá el circuito. Luego el relé hará lo mismo, apagando la parte de potencia, cuyo diagrama se muestra a la derecha. Aquí, un relé térmico simple para la caldera está equipado con un triac D2 que, junto con los contactos de cierre del relé, sirve como unidad ejecutiva. Por él pasa la tensión de alimentación de la caldera de 220 V.
Circuito con chip lógico
Este circuito se diferencia del anterior en que en lugar de un diodo zener utiliza un chip lógico K561LA7. El sensor de temperatura sigue siendo un termistor (designación VDR1), solo que ahora la decisión de cerrar el circuito la toma el bloque lógico del microcircuito. Por cierto, la marca K561LA7 se produce desde la época soviética y cuesta unos pocos centavos.
Para la amplificación intermedia de pulsos, se utiliza el transistor KT315; para el mismo propósito, se instala un segundo transistor, KT815, en la etapa final. Este diagrama corresponde al lado izquierdo del anterior; aquí no se muestra la unidad de potencia. Como puede imaginar, puede ser similar: con el triac KU208G. El funcionamiento de un relé térmico casero de este tipo se ha probado en las calderas ARISTON, BAXI, Don.
Conclusión
Conectar usted mismo un termostato a la caldera no es una tarea difícil; hay mucho material sobre este tema en Internet. Pero hacerlo usted mismo desde cero no es tan fácil; además, necesita un medidor de voltaje y corriente para realizar los ajustes. Comprar un producto terminado o empezar a fabricarlo usted mismo es una decisión que usted toma.
Por alguna razón, muchos entusiastas de los automóviles simplemente no están satisfechos con el indicador de temperatura del motor habitual en el tablero del automóvil. Esto se debe principalmente al hecho de que dichos sensores, en la mayoría de los casos, muestran datos inexactos y, a veces, incorrectos. En el artículo de hoy hablaremos de una posible solución a este problema, y la solución será instalar un nuevo sensor con indicador digital de temperatura.
La razón por la que los indicadores de carátula muestran datos incorrectos suele ser que su rango de funcionamiento, que es de aproximadamente 300-400 ohmios, tiene algún error de hasta 50 ohmios. Debido a esto, se muestran datos inexactos. El indicador digital, a su vez, no presenta errores en la salida de datos y es capaz de determinar con mayor precisión la temperatura del motor y transmitir su valor al dial. Además, estos indicadores están equipados con una serie adicional de funciones útiles, como:
Encender el ventilador del radiador cuando la temperatura del motor alcanza los 910C y apagarlo a los 880C;
Aplicación de una señal sonora, algo así como una alarma, cuando la temperatura alcanza los 990C y la apaga a los 980C;
Activar una señal adicional a 1100 ° C críticos;
En cierto sentido, podemos decir que este indicador no sólo mide la temperatura exacta del motor, sino que también tiene (aunque reducida) la funcionalidad de los ordenadores de a bordo.
Este dispositivo está configurado de tal manera que la temperatura de conmutación del sensor del ventilador 2103-07, cuyo rango se reduce en ambos lados en 10 ° C. Esto es necesario para medir con mayor precisión la temperatura en el bloque del motor y no en el radiador.
El sensor de temperatura en sí está colocado en la carcasa de un sensor de temperatura antiguo y estándar TM106. Antes de su colocación se trata todo con pasta térmica y se hace un conector para que si el sensor de temperatura falla o sale de servicio se pueda sustituir sin deformar la propia carcasa.
Si no tiene el firmware del sensor, el diagrama no le brindará ninguna información útil. El firmware para el circuito anterior se puede encontrar en este enlace. Pues esta opción te ayudará a conectar varios termómetros a la vez, así como a utilizar uno de los dispositivos PIC para elegir.
En nuestro caso, había un automóvil VAZ 2110, que no tenía un orificio adicional para el dial del sensor, por lo que lo cortamos nosotros mismos. Una vez instalado el dial, es posible que el brillo del dial exceda el brillo de los otros instrumentos en el panel, por lo que aplicamos una superficie oscurecedora al dial, lo que redujo un poco su brillo.
Esta pequeña puesta a punto de su automóvil le proporcionará un control más preciso de los parámetros de temperatura del motor del automóvil y también le notificará a tiempo sobre el sobrecalentamiento.
Antes de instalar el dispositivo, es mejor familiarizarse con el principio de funcionamiento. El mercado ruso ofrece una cantidad impresionante de modelos de diferentes empresas, casi todos funcionan según el mismo esquema, independientemente de su finalidad.
Según este plan, se fabrican dispositivos para mantener la atmósfera en un acuario, incubadora, suelo, etc. Permite mantener el régimen térmico con una precisión de ±0,5 0 C.
El dispositivo incluye un fuelle para la composición líquida, un carrete, una varilla y una válvula ajustable.
diagrama de circuito del termostato simplediagrama de termostato para incubadora
Instrucciones de montaje
Materiales, piezas y herramientas necesarios:
- lupa;
- alicates;
- cinta insultiva;
- varios destornilladores;
- cables de cobre;
- semiconductores;
- LED rojos estándar;
- pagar;
- textolita forjada;
- lámparas;
- Diodo Zener;
- termistor;
- tiristor.
- pantalla y generador interno con capacidad de 4 MGU (para crear dispositivos digitales en un microcontrolador);
Instrucciones paso a paso:
- En primer lugar, necesita el microcircuito correspondiente, por ejemplo, K561LA7, CD4011
- Tarifa Debe estar preparado para el tendido de vías.
- A esquemas similares Los termistores con una potencia de 1 kOm a 15 kOm son bastante adecuados y deben ubicarse dentro del propio objeto.
- Dispositivo de calentamiento Debe incluirse en el circuito de resistencia, debido a que el cambio de potencia, que depende directamente de la disminución de grados, afecta a los transistores.
- Después, dicho mecanismo calentará el sistema hasta que la energía dentro del sensor de temperatura vuelva a su valor original.
- Sensores reguladores de tipo similar Necesita ajuste. Durante cambios significativos en la atmósfera circundante, es necesario controlar el calentamiento dentro del objeto.
Montaje de un dispositivo digital:
- Microcontrolador debe conectarse junto con el sensor de temperatura. Debe tener los puertos de salida necesarios para instalar LED estándar que funcionen en conjunto con el generador.
- Después de conectar el dispositivo a la red. con un voltaje de 220V, los LED se encenderán automáticamente. Esto indicará que el dispositivo está en condiciones de funcionar.
- El diseño del microcontrolador contiene memoria. Si se pierden los ajustes del dispositivo, la memoria los devuelve automáticamente a los parámetros especificados inicialmente.
A la hora de montar la estructura, no debemos olvidarnos de las precauciones de seguridad. Cuando se utiliza un sensor de temperatura en una atmósfera acuosa o húmeda, sus terminales deben estar sellados herméticamente. El valor del termistor R5 se puede indicar de 10 a 51 kOhm. En este caso, la resistencia de la resistencia R5 debe tener un valor similar.
En lugar de los microcircuitos K140UD6 designados, puede utilizar K140UD7, K140UD8, K140UD12, K153UD2. Como diodo zener VD1 se puede utilizar cualquier instrumento con una potencia de estabilización de 11…13 V.
En el caso de que el calentador supere el voltaje de 100 W, entonces VD3-VD6 debe ser superior en potencia (por ejemplo, KD246 o sus análogos, con una potencia inversa de al menos 400 V), y el tiristor debe montarse en radiadores pequeños. .
El valor de FU1 también debería aumentarse. Controlar el dispositivo se reduce a seleccionar las resistencias R2, R6 para cerrar y abrir el SCR de forma segura.
Dispositivo
diagrama del termostato mecanico
La temperatura siempre se mantiene en el mismo nivel encendiendo y apagando el dispositivo calefactor (elemento calefactor). Se utiliza un principio de control similar en todas las estructuras simples.
Puede parecer que el circuito del termostato es muy sencillo, pero a la hora de montar el dispositivo surgen muchas dudas relacionadas con la parte técnica.
El dispositivo termostato incluye:
- Sensor de temperatura– creado sobre la base del comparador DD1.
- Circuito clave del termostato. es el comparador DA1, realizado sobre un amplificador operacional.
- Indicador de temperatura requerida se establece mediante la resistencia R2, que está conectada a la entrada inversora 2 de la placa DA1.
- Como sensor de temperatura Aparece el termistor R5 (tipo MMT-4), conectado a la entrada del 3er dispositivo.
- Diagrama de diseño No tiene aislamiento galvánico de la red y toma energía del estabilizador paramétrico en las piezas R10, VD1.
- Como fuente de alimentación para el dispositivo. Puedes llevar un adaptador de red económico. Al conectarlo, debe guiarse por las reglas y requisitos para cableado nuevo, ya que las condiciones de la habitación pueden ser eléctricamente peligrosas.
Un pequeño suministro de condensador C1 contribuye a un aumento gradual de la potencia, lo que conduce a un encendido suave (no más de 2 segundos) de las lámparas eléctricas.
Costos de autoensamblaje
Hoy en día, cualquier dispositivo de este tipo se puede comprar en una tienda. El rango de precios es bastante amplio y el costo de muchos modelos supera los 1000 rublos. En términos de inversiones financieras, esto no es rentable, por lo que es mucho más económico hacerlo usted mismo.
Los costos de autoensamblaje son varias veces menores, a saber:
- La placa K561LA7 no costará más de 50 rublos;
- termistor con una potencia de 1 kOm a 15 kOm - alrededor de 5 rublos;
- LED (2 piezas) – 10 rublos;
- Diodo Zener - 50 rublos;
- tiristor - 20 rublos;
- pantalla – 200 rublos (para crear dispositivos digitales en un microcontrolador);
La compra de lámparas, láminas y otros materiales no costará más de 100 rublos. Resulta que en el costo del autoensamblaje no será necesario gastar más de 430 rublos y un poco de tiempo personal. El propietario puede adaptar completamente el dispositivo a sus necesidades, utilizando para ello un circuito sencillo.
Principio de operación
El circuito del termostato es multifuncional. Partiendo de su base, puedes crear cualquier dispositivo adaptado que sea lo más cómodo y sencillo posible. La fuente de alimentación se selecciona de acuerdo con el voltaje disponible de la bobina del relé.
El principio de funcionamiento del dispositivo de ajuste es la capacidad de los gases y líquidos de comprimirse o expandirse durante el enfriamiento o el calentamiento. Por tanto, el funcionamiento de las configuraciones de agua y gas se basa en la misma esencia.
Se diferencian entre sí solo en la velocidad de reacción a los cambios de temperatura en la casa.
El principio de funcionamiento del dispositivo se basa en las siguientes etapas:
- Como resultado de cambios en la temperatura del objeto calentado., hay un cambio en el funcionamiento del refrigerante en el mecanismo de calentamiento.
- junto con eso, esto hace que el sifón aumente o disminuya sus dimensiones.
- Después, se produce un desplazamiento del carrete, que equilibra la entrada de refrigerante.
- Interior del sifón Lleno de gas, facilitando una regulación uniforme de la temperatura. El sensor de temperatura incorporado controla la temperatura exterior.
- Cada valor del nivel de calor Se equipara el valor específico de la fuerza de presión de la atmósfera de trabajo dentro del sifón. La presión faltante se compensa mediante un resorte que controla el funcionamiento de la varilla.
- Como resultado del aumento de grados el cono de la válvula comienza a moverse hacia el cierre hasta que el nivel de presión de funcionamiento en el sifón se equilibra debido a las fuerzas del resorte.
- Si los grados bajan, El trabajo del resorte se invierte.
El resultado del trabajo depende del tipo y funcionalidad de la válvula de control, que está directamente subordinada al circuito de calefacción y al diámetro de la tubería de suministro.
tipos
Las empresas fabricantes ofrecen a los clientes 3 tipos de termostatos, cada uno de los cuales tiene diferentes señales internas. Controlan el proceso de calentamiento del refrigerante y igualan el orden de temperatura.
Métodos de expansión de señal:
- Directamente del refrigerante. Se considera insuficientemente eficaz, por lo que se utiliza con poca frecuencia. Su funcionamiento se basa en un sensor de inmersión o mecanismos similares. Comparado con otros tipos, es uno de los más caros.
- Ondas de aire internas. Es la opción más fiable y económica. Equilibra el aire durante sus cambios, y no el nivel de calentamiento del agua. Fácil de instalar en un apartamento. Se comunica con las comunicaciones de calefacción mediante un cable a través del cual se transmite la señal. Los termostatos de este tipo se actualizan constantemente con nuevas funciones y son bastante cómodos de usar.
- Ondas de aire externas. Se logra una alta eficiencia proporcionando una respuesta inmediata a cualquier cambio climático. Las señales en forma de señal enviada por el diafragma le dan al sistema una orden para abrir o cerrar la tubería con el dispositivo de calefacción.
Además, los dispositivos pueden ser eléctricos y electrónicos.
Según el esquema y la opción de recepción de señal, los dispositivos se dividen en semiautomáticos y automáticos, que, a su vez, pueden:
- Control Nivel de calefacción del radiador y ramal de línea.
- Pista para potencia de caldera.
Revisión de termostatos en el mercado.
Termostato IWarm 710
Los modelos más populares hoy en día son el E 51.716 y el IWarm 710. Su cuerpo no inflamable hecho de polímero plástico es de tamaño pequeño, pero tiene una gran cantidad de tareas útiles y una batería incorporada. Tiene una pantalla incorporada bastante grande que muestra las características de temperatura correspondientes.
El costo de estos modelos se presenta en el rango de 2700 mil rublos.
Las características del E 51.716 incluyen el hecho de que tiene un cable de 3 m de largo, es capaz de equilibrar la temperatura simultáneamente desde el suelo y que el dispositivo se puede empotrar en la pared en cualquier posición.
Lo único que debes pensar antes de instalarlo es cómo se ubicará exactamente para que los botones del interruptor no queden cubiertos por objetos extraños y sean de fácil acceso.
Las desventajas del termostato incluyen un conjunto insignificante de funciones. Sin embargo, dispositivos similares los realizan con bastante facilidad. Esto puede causar molestias durante la operación. Además, la memoria del E 51.716 y del IWarm 710 no tiene función de calentamiento automático, por lo que tendrás que hacerlo tú mismo.
Reguladores electrónicos con principio de funcionamiento mecánico:
- Regulacion del trabajo Basado en automatización, y realizado mediante botones ubicados en el panel.
- Incluye pantalla, que indica los grados anteriores y especificados.
- Es posible configurar el dispositivo usted mismo: número, tiempo de funcionamiento, ciclo de calentamiento manteniendo un modo específico, también puede especificar el grado de calentamiento.
- En comparación con análogos mecánicos., la temperatura de los modelos eléctricos se ajusta fácilmente en aproximadamente 0,5 valores.
La compra de dicho modelo no costará más de 4 mil.
Opciones electrónicas:
- Controla la temperatura de forma independiente.
- Solo un dispositivo Se puede controlar la atmósfera con varios días de antelación y por separado para cada habitación.
- Le permite configurar el modo “ausencia” y no gastes dinero extra en ello si no hay nadie en casa.
- El sistema analiza automáticamente la calidad del trabajo. Dispositivos en cada habitación. El propietario no tendrá que adivinar posibles fallos en el funcionamiento, ya que el sistema identificará por sí solo todos los defectos.
- Fabricantes de modelos caros. proporcionó la capacidad de controlar los modos mientras estaba fuera de casa. El ajuste se realiza mediante el enrutador Wi-Fi incorporado.
El costo de tales dispositivos depende del conjunto de funciones integradas, por lo que varía de 6,000 a 10,000 mil rublos y más.