Датчик температуры воздуха своими руками. Терморегулятор для отопления своими руками

Многие из полезных вещей, которые помогут увеличить комфорт в нашей жизни, можно без особого труда собрать своими руками. Это же касается и термостата (его еще называют терморегулятором).

Данный прибор позволяет включать или выключать нужное оборудование по охлаждению или нагреванию, осуществляя регулировку, когда происходит определенные изменения температуры там, где он установлен.

К примеру, он может в случае сильных холодов самостоятельно включить расположенный в подвале обогреватель. Поэтому стоит рассмотреть, как можно самостоятельно сделать подобное устройство.

Как работает

Принцип функционирования термостата достаточно прост, поэтому многие радиолюбители для оттачивания своего мастерства делают самодельные аппараты.

При этом можно использовать множество различных схем, хотя наиболее популярной является микросхема-компаратор.

Данный элемент имеет несколько входов, но всего один выход. Так, на первый выход поступает так называемое «Эталонное напряжение», имеющее значение установленной температуры. На второй же поступает напряжение уже непосредственно от термодатчика.

После этого, компаратор сравнивает эти оба значения. В случае, если напряжение с термодатчика имеет определенное отклонение от «эталонного», на выход посылается сигнал, который должен будет включить реле. После этого, подается напряжение на соответствующий нагревающий или охлаждающий аппарат.

Процесс изготовления

Итак, рассмотрим процесс самостоятельного изготовления простого терморегулятора на 12 В, имеющего датчик температуры воздуха.

Все должно происходить следующим образом:

1. Сначала необходимо подготовить корпус. Лучше всего в этом качестве использовать старый электрический счетчик, такой, как «Гранит-1»;
2. На базе этого же счетчика более оптимально собирать и схему. Для этого, к входу компаратора (он обычно помечен «+») нужно подключить потенциометр, который дает возможность задавать температуру. К знаку «-», обозначающему инверсный вход, нужно присоединить термодатчик LM335. В этом случае, когда напряжение на «плюсе» будет больше, чем на «минусе», на выход компаратора будет отправлено значение 1 (то есть высокое). После этого регулятор отправит питание на реле, которое в свою очередь включит уже, например, котел отопления. Когда напряжение, поступающее на «минус» будет больше, чем на «плюсе», на выходе компаратора снова будет 0, после чего отключится и реле;
3. Для обеспечения перепада температур, иными словами для работы терморегулятора, допустим при 22 включение, а при 25 отключение, нужно, используя терморезистор, создать между «плюсом» компаратора и его выходом, обратную связь;
4. Чтобы обеспечить питание, рекомендуется делать трансформатор из катушки. Её можно взять, к примеру, из старого электросчетчика (он должен быть индуктивного типа). Дело в том, что на катушке можно сделать вторичную обмотку. Для получения желанного напряжения в 12 В, будет достаточно намотать 540 витков. При этом, чтобы они уместились, диаметр провода должен составлять не более 0.4 мм.

Совет мастера: чтобы включить нагреватель, лучше всего применять клеммник счетчика.

Мощность нагревателя и установка терморегулятора

В зависимости от уровня выдерживаемой мощности контактами используемого реле, будет зависеть и мощность самого нагревателя.

В случаях, когда значение составляет приблизительно 30 А (это тот уровень, на который рассчитаны автомобильные реле), возможно применение обогревателя мощностью 6.6 кВт (исходя из расчета 30х220).

Но прежде, желательно убедится в том, что вся проводка, а также автомат смогут выдержать нужную нагрузку.

Стоит отметить: любители самоделок могут смастерить электронный терморегулятор своими руками на основе электромагнитного реле с мощными контактами, выдерживающими ток до 30 ампер. Такое самодельное устройство может использоваться для различных бытовых нужд.

Установку терморегулятора необходимо осуществлять практически в самой нижней части стены комнаты, так как именно там скапливается холодный воздух. Также важным моментом является отсутствие тепловых помех, которые могут воздействовать на прибор и тем самым сбивать его с толку.

К примеру, он не будет функционировать должным образом, если будет установлен на сквозняке или рядом с каким-то электроприбором, интенсивно излучающим тепло.

Настройка

Для измерения температуры лучше использовать терморезистор, у которого при изменении температуры меняется электрическое сопротивление

Нужно отметить, что указанный в нашей статье вариант терморегулятора, созданного из датчика LM335, нет необходимости настраивать.

Достаточно лишь знать точное напряжение, которое будет подаваться на «плюс» компаратора. Узнать его можно с помощью вольтметра.

Нужные в конкретных случаях значения можно высчитать используя для этого формулу, такую как: V = (273 + T) x 0.01. В этом случае Т будет обозначать нужную температуру, указываемую в Цельсии. Поэтому для температуры в 20 градусов, значение будет равняться 2,93 В.

Во всех остальных случаях напряжение будет необходимо проверять уже непосредственно опытным путем. Чтобы это сделать, используется цифровой термометр такой, как ТМ-902С. Чтобы обеспечить максимальную точность настройки, датчики обоих устройств (имеется ввиду термометра и терморегулятора) желательно закрепить друг к другу, после чего можно проводить замеры.

Смотрите видео, в котором популярно разъясняется, как сделать терморегулятор своими руками:

Рассмотрена простая конструкция терморегулятора изготовленого своими руками для поддержания требуемой температуры внутри погреба при хранении овощей в зимнее время года. Питание схемы осуществляется от стандартного сетевого напряжения 220 вольт.

Эту конструкцию проще всего собрать своими руками, в роли температурного датчика используется цифровой модуль DS18B20 с диапазоном измерения от -55 до 125 °С. Самодельное устройство имеет всего две кнопки управления «+» и «-» для настройки требуемых градусов, шаг настройки 0,5 °С. Arduino управляет работой модуля DS18B20 c гистерезисом в 0,5 °С. Если в течении трех секунд не будет регулирования градусов, дисплей покажет текущую температуру. Значение которой сохраняется в энергонезависимой памяти.

Скетч для программирования платы Arduino можно взять , схема соединения показана на рисунке ниже. Печатка не изготавливалась, т.к использовал для сборки макетную плату.

С помощью микросхемы MAX6675 можно измерить ТЭДС (термоэлектродвижущую силу) термопары типа К, результат измерения выводится в градусах Фаренгейта и Цельсия

Рассмотрим две самодельных конструкции, одна прототип (верхняя на рисунке), подсмотрена в журнале моделист конструктор и ее модернизированный вариант, чуть ниже

В модернизированном варианте, на сопротивлениях R1- RЗ выполнен делитель напряжения, Вольты идущие через него стабилизируется с помощью стабилитрона Д814Б. Сопротивление R3 это 10-килоомный терморезистор КМТ-12, его можно заменить на ММТ-1, ММТ-9, ММТ-12 или аналогичные. В верхнем плече делителя - два сопротивления: переменный номиналом 1,5-2,2 кОм с линейной характеристикой, его ручка настройки выносится на лицевую панель с градуировкой коррекция и подстроечный R2 сопротивлением 1,5-47 кОм, для грубой настройки.

Четкая зависимость сопротивления терморезистора от температуры позволяет применить его в качестве датчика, изменяющего уровень напряжение на входах 1 и 2 DD1.1 К561ЛА7. Ручками настройки сопротивлений R1 и R2 выставляется уровень срабатывания цифровой логики. Емкость С1 ликвидирует дребезг DD1 в момент переключения. Благодаря сопротивлениям R5 и R6 выход К561ЛА7 гальванически увязывается с транзисторным ключом на КТ972, в коллекторную цепь которого включено реле К1. Оно, через свои фронтовые контакты, запускает магнитный пускатель К2, включающий нагрузку обычный бытовой нагреватель с встроенным вентилятором мощностью от 1,5 кВт и более.

Настройка, осуществляется с помощью сопротивлений R1 и R2 которыми задают температуру, требуемую для поддержания в погребе или овоще-хранилище. Первоначально, установив их ручки в среднее положение и поместив датчик в среду с необходимой температурой, при медленном вращении ручки определяют такой угол поворота R2, при котором срабатывает реле.

Принцип работы схемы предельно прост: если на управляющем электроде TL431 напряжение вые 2,5 В (задается внутренним опорным напряжением) микросборка, открыта и через нагрузку течет ток. Если же уровень опорного напряжения чуть снижается TL431 закрывается и отсоединяет нагрузку.

При этом микросхема-стабилитрон применяется в роли компаратора, но с одним входом. Такое применение микросборки позволяет максимально упростить конструкцию и уменьшить количество радиокомпонентов.

Напряжение на управляющем электроде формируется с помощью делителя на резисторах R1, R2 и R4. В качестве сопротивления R4 взят терморезистор с отрицательным ТКС, т.е с повышением температуры его сопротивление снижается. Если напряжение на первом пине стабилитрона более 2,5В он открыт, реле включено, симистор D2 включает нагрузку. С повышением температуры номинал сопротивления терморезистора снижается, напряжение падает ниже 2,5В – реле отключается вместе с нагрузкой. С помощью сопротивления R1 осуществляется настройка температуры срабатывания терморегулятора. Реле можно взять любое на 12 вольт, например РЭС-55А.

Конструкция небольшая и состоит всего из двух блоков- измерительного на базе компаратора на ОУ 554СА3 и коммутатора нагрузки до 1000 Вт построенного на регуляторе мощности КР1182ПМ1.

На третий прямой вход ОУ поступает постоянное напряжение с делителя напряжения состоящего из сопротивлений R3 и R4. На четвертый инверсный вход подается напряжение с другого делителя на сопротивлении R1 и терморезистор ММТ-4 R2.

Устройство должно быть настроена так, что при понижение температуры в погребе до трех градусов Цельсия то из-за уменьшения сопротивления терморезистора ММТ-4 произойдет разбалансировка напряжения на выходе компаратора и установится логический ноль и сработает реле, которое своими контактами коммутирует фазовый регулятор на микросхеме КР1182ПМ1.

Подстроечное сопротивление R4 используется для точной настройки требуемых значений температурного режима. Откалибровать терморегулятор для погреба можно используя обычный ртутный термометр.

Реле обязательно должно быть герконовым с небольшим током потребления. Более мощное реле применять нельзя, т.к реле подключено напрямую к выходу ОУ ток нагрузки должен быть не более 50 мА.

Главное достоинство данной схемы это приемлемая точность, без какой либо калибровки, при максимальной упращенной конструкции.

Главным компонентом схемы терморегулятора является микроконтроллер PIC12F629 фирмы Microchip и датчика температуры фирмы Dallas. Эти вполне себе современные компоненты способны принимать и передавать информацию в цифровом коде по одной шине, используя 1-Wire интерфейс.

Температурный диапазон хранится в EEPROM микроконтроллера PIC12F629. Его можно задавать с разрешением в 1 градус, от - 55 до +125.

После включения устройства, микроконтроллер включает реле, и начинает светиться светодиод HL1, говоря о работоспособности устройства. Затем сравнивается значение текущей температуры с датчика DS18B20 и установленной, и если текущая температура будетниже нижнего порога, то реле остается включенным, как и нагреватель подсоединенный через фронтовые контакты.

Далее микроконтроллер сравнивает температуру в погребе с заданным верхним значением. Как только этот предел достигнут, микроконтроллер формирует код и отключает реле, до тех пор, пока микроконтроллер не обнаружит понижение температуры ниже нижнего установленного предела.

При потребуется установить значение верхнего (адрес 0×01) и нижнего (0×00) порога температуры. Саму прошивку можно скачать по зеленой ссылочке, чуть выше.

Поскольку процесс пайки связан с расплавлением припоя, необходимо всегда выдерживать оптимальную температуру нагрева. Учитываются следующие факторы:

• Температура плавления припоя (от 150 до 320 градусов);
• Термостойкость элементов, на которых производится пайка. Многие радиокомпоненты просто выходят из строя при продолжительном нагреве, а изоляция проводов теряет свои свойства;
• Площадь рассеивания контактов. При соединении массивных элементов, необходимо иметь запас по температуре и мощности.

Если вы просто спаиваете провода, достаточно знать мощность паяльника и примерную температуру плавления припоя. Критерий простой – быстрый или медленный нагрев.

А вот при монтаже печатных плат или ремонте электроприборов – неверно выбранная температура паяльника может вылиться в приобретение дорогостоящих радиодеталей, которые будут повреждены высокой температурой.

Температура паяльника для пайки – как подобрать

1. Если монтаж не связан со специфическими радиодеталями, чувствительными к перегреву – степень нагрева жала должна на 10 градусов превышать температуру плавления припоя. Причем не точку начала расплава – а именно температуру устойчивого нахождения в жидком состоянии;
2. Если планируется соединять контакты с большой площадью и массой – повышается не величина нагрева, а мощность паяльника. Маломощный прибор с высокой температурой все равно не справится с рассеиванием. Компенсируют массу детали соответствующим размером рабочего жала. А для его разогрева требуется мощность, а не градусы;
3. В паспорте радиокомпонентов обычно указывается максимально допустимое значение нагрева корпуса. Это относится и к температуре пайки. Опять же, сделайте выбор в пользу мощности, а не повышения градуса. Надо стараться, чтобы время контакта жала и детали было минимальным. Припой должен расплавиться, а корпус оставаться не перегретым.

Для различных условий работы выпускаются паяльники электрические с регулировкой температуры.

Не имеет значения конструктивное исполнение, регулятор может быть встроенным в корпус или выполнен в виде отдельного блока. Главное – вы знаете, насколько горячее жало у инструмента.

Привет всем любителям электронных самоделок. Недавно я по быстрому смастерил электронный терморегулятор своими руками, схема устройства очень проста. В качестве исполнительного устройства используется электромагнитное реле с мощными контактами, которые могут выдержать ток до 30 ампер. Поэтому рассматриваемая самоделка может использоваться для разных бытовых нужд.

По нижеприведенной схеме, терморегулятор можно использовать, например, для аквариума или для хранения овощей. Кому то он может пригодиться при использовании совместно с электрическим котлом, а кто-то его может приспособить и для холодильника.

Электронный терморегулятор своими руками, схема устройства

Как я уже говорил, схема очень проста, содержит минимум недорогих и распространённых радиодеталей. Обычно терморегуляторы строятся на микросхеме компараторе. Из-за этого устройство усложняется. Данная самоделка построена на регулируемом стабилитроне TL431:

Теперь поговорим подробнее о тех деталях, которые я использовал.

Детали устройства:

• Трансформатор понижающий на 12 вольт
• Диоды; IN4007, или другие с похожими характеристиками 6 шт.
• Конденсаторы электролитические; 1000 мк, 2000 мк, 47 мк
• Микросхема стабилизатор; 7805 или другая на 5 вольт
• Транзистор; КТ 814А, или другой p-n-p c током коллектора не меньше 0,3 А
• Регулируемый стабилитрон; TL431 или советский КР142ЕН19А
• Резисторы; 4,7 Ком, 160 Ком, 150 Ом, 910 Ом
• Резистор переменный; 150 Ком
• Терморезистор в качестве датчика; около 50 Ком с отрицательным ТКС
• Светодиод; любой с наименьшим током потребления
• Реле электромагнитное; любое на 12 вольт с током потребления 100 мА или меньше
• Кнопка или тумблер; для ручного управления

Как сделать терморегулятор своими руками

В качестве корпуса был использован сгоревший электронный счётчик Гранит-1. Плата, на которой расположились все основные радиодетали также от счетчика. Внутри корпуса поместились трансформатор блока питания и электромагнитное реле:

В качестве реле я решил использовать автомобильное, которое можно приобрести в любом автомагазине. Рабочий ток катушки приблизительно 100 миллиампер:

Так как регулируемый стабилитрон маломощный, его максимальный ток не превышает 100 миллиампер, непосредственно включить реле в цепь стабилитрона не получится. Поэтому пришлось использовать более мощный транзистор КТ814. Конечно, схему можно упростить, если применить реле, у которого ток через катушку будет меньше 100 миллиампер, например или SRA-12VDC-AL. Такие реле можно включить непосредственно в цепь катода стабилитрона.

Немного расскажу о трансформаторе. В качестве, которого я решил использовать нестандартный. У меня завалялась катушка напряжения от старого индукционного счетчика электрической энергии:

Как видно на фотографии там имеется свободное место для вторичной обмотки, я решил попробовать намотать её и посмотреть что получится. Конечно площадь поперечного сечение сердечника у него маленькая, соответственно и мощность небольшая. Но для данного регулятора температуры этого трансформатора достаточно. По расчётам у меня получилось 45 витков на 1 вольт. Для получения 12 вольт на выходе нужно намотать 540 витков. Чтобы уместить их я использовал провод диаметром 0,4 миллиметра. Конечно, можно использовать готовый с выходным напряжением 12 вольт или адаптер.

Как вы заметили, в схеме стоит стабилизатор 7805 со стабилизированным выходным напряжением 5 вольт, который питает управляющий вывод стабилитрона. Благодаря этому регулятор температуры получился со стабильными характеристиками, которые не будут изменяться от изменения питающего напряжения.

В качестве датчика я использовал терморезистор, у которого при комнатной температуре сопротивление 50 Ком. При нагревании сопротивление данного резистора уменьшается:

Чтобы защитить его от механических воздействий я применил термоусаживающие трубочки:

Место для переменного резистора R1 нашлось с правой стороны терморегулятора. Так как ось резистора очень короткая пришлось напаять на неё флажок, за который удобно поворачивать. С левой стороны я поместил тумблер ручного управления. При помощи него легко проконтролировать рабочее состояние устройства, при этом, не изменяя выставленную температуру:

Несмотря на то, что клемник бывшего электросчетчика очень громоздкий, убирать его из корпуса я не стал. В него чётко входит вилка, от какого либо прибора, например электрообогревателя. Убрав перемычку (на фотографии желтая справа) и включив вместо перемычки амперметр можно померить силу тока, отдаваемую в нагрузку:

Теперь осталось проградуировать терморегулятор. Для этого нам понадобится . Нужно оба датчика устройства соединить вместе при помощи изоленты:

Термометром произвести замер температуры различных предметов горячих, холодных. При помощи маркера нанести шкалу и разметку на терморегуляторе, момент включения реле. У меня получилось от 8 до 60 градусов Цельсия. Если кому-то нужно сдвинуть рабочую температуру в ту или иную сторону, это легко сделать, изменив номиналы резисторов R1, R2, R3:

Вот мы и сделали электронный терморегулятор своими руками. Внешне выглядит вот так:

Чтобы не было видно внутренности устройства, через прозрачную крышку, я ее закрыл скотчем, оставив отверстие под светодиод HL1. Некоторые радиолюбители, кто решил повторить эту схему, жалуются на то, что реле включается, не очень чётко, как бы дребезжит. Я ничего этого не заметил, реле включается и отключается очень чётко. Даже при небольшом изменении температуры, никакого дребезга не происходит. Если все-таки он возникнет нужно подобрать более точно конденсатор C3 и резистор R5 в цепи базы транзистора КТ814.

Собранный терморегулятор по данной схеме включает нагрузку при понижении температуры. Если кому то наоборот понадобится включать нагрузку при повышении температуры, то нужно поменять местами датчик R2 с резисторами R1, R3.