Терморегулятор для электрического котла

Oписaниe прoстoй и нaдeжнoй сxeмы тeрмoрeгулятoрa про систeмы oтoплeния.

Рoссийскaя зимa сурoвa и xoлoднa, и oб этoм знaют всe. Пoэтoму пoмeщeния, гдe нaxoдятся сыны Земли, дoлжны oтaпливaться. Нaибoлee рaспрoстрaнeнным являeтся цeнтрaльнoe oтoплeниe либo индивидуaльныe гaзoвыe кoтлы.

Нeрeдкo вoзникaют ситуaции, кoгдa ни тo, ни другoe нe дoступнo: нaпримeр в чистoм пoлe стoит нeбoльшoe пoмeщeниe нaсoснoй стaнции вoдoпрoвoдa, и тaм круглoсутoчнo дeжурит мaшинист. Тaкжe этo мoжeт браться кaрaульнaя вышкa то есть (т. е.) oтдeльнo взятaя кoмнaтa в бoльшoм нeoбитaeмoм здaнии. Тaкиx примeрoв мoжнo нaйти нeмaлo.

Вo всex этиx случaяx приxoдится устрaивaть oтoплeниe подле пoмoщи элeктричeствa. Eсли пoмeщeниe нeвeликo, тo впoлнe мoжнo (в)стать обычным масляным электрическим радиатором бытового назначения. К комнаты побольше площадью при 15 — 20 квадратных метров чаще токмо отопление устраивают водяное с через радиатора, сваренного изо труб, который ежеминутно называют регистром.

В противном случае пустить дело нате самотек и не замечать за температурой воды, в таком случае рано или перед смертью не надышишься она просто закипит и сут может закончиться выходом изо строя всего электрического котла, предварительно всего его нагревательного элемента. Затем чтобы такого досадного случая малограмотный произошло, температура нагрева управляется терморегулятором.

Водан из возможных вариантов подобного устройства и предлагается в данной статье. Известно, нынешняя зима еще на исходе, да не следует забрасывать, что сани легче всего готовить в летнее время.

Функционально устройство разрешается разделить на самую малость узлов: собственно управляющее устройство температуры, сравнивающее структура (компаратор) и устройство управления нагрузкой. Через некот следует описание отдельных частей, их устройство и принцип работы.

Даватель температуры

Отличительной особенностью описываемой конструкции является ведь, что в качестве датчика температуры используется адекватный биполярный транзистор, почто позволяет отказаться с поиска и приобретения терморезисторов река датчиков различных типов, скажем ТСМ.

Работа такого датчика основана получи том, что, ровно и у всех полупроводниковых приборов, объем транзисторов в немалой степени зависят с температуры окружающей среды. В первую цепочка это обратный переменка коллектора, который с повышением температуры возрастает, в чем дело? сказывается отрицательно получи работе, например, усилительных каскадов. Их рабочая перигелий смещается настолько, точно возникают значительные искажения сигнала, и в дальнейшем филдистор просто перестает отвечать на входной фанфара.

Такая ситуация присуща в основном схемам с фиксированным током базы. (вследствие, применяются схемы транзисторных каскадов с элементами обратной маза, которые стабилизируют работу каскада в целом, и в томище числе снижают реторсия температуры на работу транзистора.

Такая температурная подневольность наблюдается не один у транзисторов, но и у диодов. С тем чтобы в этом убедиться немерено с помощью цифрового мультиметра «прозвонить» какой бы то ни был диод в прямом направлении. Делать за скольких правило, прибор покажет цифру близкую к 700. Сие как раз прямое потеря невинности напряжения на открытом диоде, которое муде показывает в милливольтах. В (видах кремниевых диодов подле температуре 25 градусов Цельсия текущий параметр составляет около 700 мВ, а на германиевых диодов близ 300.

Если теперь текущий диод немного раззадорить, хотя бы паяльником, ведь эта цифра кончай постепенно уменьшаться, благодаря этому считается, что температурный отношение напряжения у диодов -2мВ/изобилие. Знак «изъян» в данном случае указывает в то, что с повышением температуры прямое надсада на диоде кончай уменьшаться.

Такая связанность также позволяет пускать в ход диоды в качестве датчиков температуры. Неравно тем же прибором «прозвонить» переходы транзистора, в таком случае результаты будут безбожно похожи, поэтому транзисторы стоит только часто применяются в качестве датчиков температуры.

В нашем случае вещь всего терморегулятора точь в точь раз и основана получи и распишись этом «отрицательном» свойстве каскада с фиксированным током базы. Способ терморегулятора показана бери рисунке 1.

Рисунок 1. Диаграмма терморегулятора (при нажатии бери картинку откроется метод в большем масштабе).

Прибор температуры собран держи транзисторе VT1 типа КТ835Б. Нагрузкой сего каскада является варистор R1, а резисторы R2, R3 задают работа работы транзистора за постоянному току. Фиксированное подв, о котором упоминалось маленечко выше, задается резистором R3 таким образом, затем) чтоб(ы) напряжение на эмиттере транзистора присутствие комнатной температуре составляло рядом 6,8 В. Поэтому в схеме в обозначении сего резистора присутствует звезда (*). Особой точности (в добиваться не что по, лишь бы малограмотный было это напряг намного меньше либо больше. Измерения пристало проводить относительно коллектора транзистора, какой соединен с общим проводом источника питания.

Филдистор структуры p-n-p КТ835Б выбран невыгодный случайно: его канал соединен с металлической пластиной корпуса, которая имеет пробоина для крепления транзистора бери радиатор. За сие отверстие транзистор крепится к куцый металлической пластине, к которой вот и все крепится подводящий подводка.

Получившийся датчик крепится с через металлических хомутов к трубе системы отопления. Потому что, как уже отмечалось, сборник соединен с общим проводом источника питания, средь трубой и датчиком безлюдный (=малолюдный) потребуется ставить изолирующую прокладку, что-что упрощает конструкцию и улучшает термический контакт.

Компаратор

Для того задания температуры служит компаратор, воплощенный в жизнь на операционном усилителе Гомон1 типа К140УД608. Спустя резистор R5 на его инвертирующий доступ подается напряжение с эмиттера транзистора VT1, а для неинвертирующий вход чрез резистор R6 подается натуга с движка переменного резистора R7.

Сие напряжение задает температуру, присутствие которой будет падать замертво нагрузка. Резисторами R8, R9 задаются максимальный и нижний диапазон установки порога срабатывания компаратора, а стало пределы регулирования температуры. С через резистора R4 обеспечивается неотложный гистерезис срабатывания компаратора.

Образование управления нагрузкой

Осуществление управления нагрузкой готово на транзисторе VT2 и реле Rel1. После этого же находится радиойодиндикация режимов работы терморегулятора. Сие светодиоды HL1 красного цвета, и HL2 зеленого. Багровый цвет означает нагрев, а ядовит, что заданная жар достигнута. Диод VD1, влитый параллельно обмотке реле Rel1, защищает радиоприемник VT2 от напряжений самоиндукции, возникающих нате катушке реле Rel1 в фаза отключения.

Современные малогабаритные реле позволяют переставлять достаточно большие энергетика. Примером такого реле может на побегушках) реле фирмы Tianbo, показанное для рисунке 2.

Рисунок 2. Малогабаритное реле фирмы Tianbo.

Во вкусе видно на рисунке реле допускает коммутацию тока раньше 16А, что позволяет проверять нагрузкой мощностью вплоть до 3Квт. Это максимальная погрузка. Чтобы несколько облегчить организация работы контактной группы, интенсивность нагрузки следует свер на уровне 2…2,5 КВт. Такие реле в действительность. Ant. прошлое время применяются беда широко в автомобильной и бытовой технике, примерно сказать, в стиральных машинах. Быть этом габариты реле безлюдный (=малолюдный) превышают размеров спичечного дом!

Работа и наладка терморегулятора

Что было сказано в начале статьи, присутствие комнатной температуре усилие на эмиттере транзистора VT1 двор о двор 6,8 В, а при нагревании давно 90°C напряжение понижается предварительно 5,99 В. Для проведения подобных опытов в качестве нагревателя подойдет настольная светильник с металлическим абажуром, а во (избежание измерения температуры непривычный цифровой мультиметр с термопарой, во DT838. Если даятель собранного устройства фиксировать на абажуре, а лампу сделать составной частью через контакт реле, так можно будет возьми такой установке подвергнуть проверке работу собранной схемы.

Процесс компаратора построена таким образом, по какой причине если напряжение возьми инвертирующем входе (напряг термодатчика) выше, нежели напряжение на входе неинвертирующем (накал уставки температуры), нате выходе компаратора натуга близко к напряжению источника питания, в данном случае его разрешается назвать логической единицей. Ввиду этого транзисторный ключ VT2 открыт, реле включено, и контакты реле включают отопительный элемент.

По мере разогрева отопительной системы нагревается и управляющее устройство температуры VT1. Напряжение бери его эмиттере с ростом температуры понижается, и порой оно станет в одинаковой степени, а точнее чуть не столь, чем напряжение, установленное получи и распишись движке переменного резистора R7, компаратор переходит в добро логического нуля, чего) транзистор запирается и реле отключается.

Калориферный элемент обесточивается, и батарея (отопления) начинает остывать. Транзисторный управляющее устройство VT1 также остывает, а накал на его эмиттере повышается. Равно как только это напряженность станет выше, нежели установлено резистором R7 компаратор перейдет в капитал высокого уровня, реле включится и тяжба повторится снова.

Одну крошку о работе схемы индикации, правильнее о назначении ее элементов. Светодиод HL1 красного цвета включается соборно с обмоткой реле Rel1, и указывает бери то, что происходит нагрев отопительной системы. В сие время транзистор VT2 открыт, и черезо диод D2 шунтирует светодиод HL2, ярко-зеленый свет погашен.

Если заданная температура брось достигнута, транзистор закроется и отключит реле, а с с ним красный светодиод HL1. В ведь же время затемненный транзистор перестанет шунтовать светодиод HL2, который зажжется. Диод D2 необходим на того, чтобы светодиод HL1, а вкупе с ним и реле отнюдь не могли включиться путем светодиод HL2. Светодиоды подойдут любые, вследствие этого их тип безлюдный (=малолюдный) указан. В качестве диодов D1, D2 в полном смысле слова подойдут широко распространенные импортные диоды 1N4007 тож отечественные КД105Б.

Объединение питания терморегулятора

Потребляемая схемой сокрушительность невелика, поэтому в качестве блока питания не грех использовать любой сеточный адаптер китайского производства, либо сосредоточить стабилизированный выпрямитель нате 12В. Ток потребления схемы мало-: неграмотный более 200мА, того подойдет любой преобразователь мощностью не паче 5Вт и выходным напряжением 15…17В.

Модель блока питания показана для рисунке 3. Диодный виадук выполнен также получай диодах 1N4007, а бареттер напряжения +12В нате интегральном стабилизаторе вроде 7812. Потребляемая сокрушительность невелика, поэтому вынимать стабилизатор на батарея (отопления) не потребуется.

Разводы 3. Блок питания терморегулятора.

Конструкция терморегулятора произвольная, большая кусок деталей смонтирована в печатной плате, как можно лучше, если там а будет смонтирован и армия питания. Транзисторный контроллер присоединяется с помощью экранированного двухжильного кабеля, близ этом коллектор транзистора соединяется с помощью экрана.

Желательно, дай тебе на конце кабеля был трехконтактный штепсель, а на плате ответная его делянка. Можно также сверху плате установить малогабаритную клеммную колодку, несмотря на то это менее выигрышно, нежели разъем. Такое союз значительно облегчит установку датчика и сумме устройства в целом для месте применения.

Готовое прибор следует разместить в пластиковом корпусе, а наруже установить резистор установки температуры R7 и светодиоды HL1 и HL2. Кризис миновал, если эти детали равным образом будут распаяны держи плате, а в корпусе в целях них сделаны отверстия.

Введение к силовой сети и включение нагревателя осуществляется вследствие клеммник, который годится укрепить внутри пластмассового корпуса. На защиты всего устройства в целом отвод следует производить как сговорившись ПУЭ, используя аппаратуру защиты.

Подобных терморегуляторов было изготовлено порядочно штук и все они показали приемлемую добросовестность регулирования температуры, а вдобавок очень высокую прочность, ведь при такого рода простоте схемы рисоваться собственно говоря нечему.

Борюша Аладышкин 

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте мрежа умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-альма-матер от GeekBrains:

Журфак Интернет вещей

Ваш брат сможете:

• Изучить C, машины отладки и программирования микроконтроллеров;

• Приобрести опыт работы с реальными проектами, в команде и оригинально;

• Получить удостоверение и письменное удостоверение, подтверждающие полученные умственный багаж.

Starter box для первых экспериментов в подаренье!

После прохождения курса в вашем портфолио хорошенького понемножку: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная уз устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-сигнализатор), устройство контроля влажности воздуха, налаженность умного полива растений, (у)строение контроля протечки воды…

Вас получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный договор, которые можно подложить в портфолио и показать работодателю.

Подробнее на этом месте:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Причина