Электронный термометр с выносным датчиком своими руками: принцип работы цифрового прибора, простые схемы

Электрика
Содержание
  1. Суть устройства
  2. Принцип работы
  3. Особенности изготовления
  4. Простейший датчик температуры на LM35
  5. Список радиоэлементов
  6. Что если датчик температуры двигателя не работает
  7. Простой термометр
  8. Что понадобится для создания датчика двигателя своими руками
  9. Самодельный терморегулятор: пошаговая инструкция
  10. Настройка
  11. Терморегулятор своими руками: пошаговая инструкция изготовления самодельного устройства
  12. Детали устройства регулятора температуры своими руками
  13. Электропитание терморегулятора
  14. Включение нагрузки
  15. Как сделать терморегулятор своими руками: пошаговая инструкция
  16. Каким должен быть нагреватель?
  17. Монтаж
  18. Настройка терморегулятора
  19. Видео на тему
  20. Термодатчик на германиевых диодах
  21. Достоинства и недостатки
  22. Цифровая схема
  23. Виды термопар
  24. Принцип действия
  25. Необходимые инструменты и материалы
  26. Использование микроконтроллера
  27. Простой регулятор температуры воды
  28. Список радиоэлементов
  29. Сборка

Суть устройства

Термометр, разговорный аналог — градусник, предназначен для измерения температуры окружающей среды. Первую единицу изобрел в 1714 году немецкий физик Д. Г. Фаренгейт. В основе своей конструкции он использовал прозрачную герметичную колбу, внутри которой находился спирт. После этого исследователь использовал ртуть в виде жидкости. А вот шкала аналогового измерителя, существующая по сей день, была разработана лишь спустя 30 лет шведским астрономом и метеорологом Андерсом Цельсиусом. В качестве отправной точки он предложил брать температуру тающего льда и кипящей воды.

Интересен тот факт, что температура таяния льда изначально обозначалась цифрой 100, а точка кипения принималась за ноль. Затем шкала «перевернулась». По одним мнениям, это сделал сам Цельсий, по другим — его соотечественники, ботаник Линней и астроном Стрёмер.

Вскоре производство ртутных счетчиков было широко налажено производством в промышленных масштабах. Со временем ртуть из-за ее токсичности заменили спиртом, а затем был предложен и вовсе новый тип прибора — цифровой. Сегодня термометр, пожалуй, стал важным атрибутом каждого дома. По совету Всемирной организации здравоохранения была принята Минаматская конвенция с целью постепенного отказа от ртутных термометров. Согласно ему, использование ртути в счетчиках будет полностью прекращено в 2022 году.

Поэтому, благодаря отличным характеристикам, термометр с цифровой схемой практически не имеет конкурентов. Предлагаемые к продаже алкогольные единицы проигрывают ему по точности и легкости восприятия данных.

Электронные модели можно размещать где угодно, ведь в контролируемом пространстве нужно разместить лишь небольшой датчик, подключенный к устройству. Этот тип используется во многих промышленных процессах, таких как строительство, сельское хозяйство, энергетика. Они контролируют:

  • температура воздуха в производственных и жилых помещениях;
  • контроль нагрева сыпучих продуктов;
  • состояние вязких материалов.

Принцип работы

Прежде чем приступить непосредственно к изготовлению электронного термометра, следует разобраться в принципе его работы и определиться, из каких узлов должна состоять конструкция. Промышленно выпускаемые электронные термометры различаются по размеру и назначению. Но все они построены по одному принципу действия.

Электропроводность материала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Исходя из этого, разработана схема электронного термометра. Так что чаще всего в конструкции используется термопара. Это электронное устройство, изготовленное из двух металлов, сваренных между собой. На поверхности каждого из них имеется контактная площадка, подключенная к измерительной цепи. При нагреве или охлаждении контактов возникает термоЭДС, появление и изменение которой фиксируется электронной платой.

В приборах нового поколения вместо термочувствительного элемента используется кремниевый диод. Полупроводниковый радиоэлемент, где наблюдается зависимость ВАХ от температурного воздействия. Другими словами, при прямом подключении (направлении тока от анода к катоду) величина падения напряжения на переходе изменяется в зависимости от нагрева полупроводника.

Обработанные данные выводятся на экран, с которого они уже визуально удалены пользователем. Цифровые термометры позволяют измерять изменения температуры в диапазоне от -50°С до 100°С.

Всего в конструкции одного термометра можно выделить пять блоков:

Схема электронного термометра

  1. Датчик – это устройство, которое изменяет свои параметры в зависимости от величины действующей на него температуры.
  2. Тестовые провода — используются для снятия датчика и его размещения в различных местах, требующих контроля температуры. Чаще всего это проводники с малым сечением в диаметре, возможно, даже экранированные.
  3. Плата электроники – содержит блок анализатора, который улавливает изменения сигнала, поступающего от датчика, и затем передает его на экран.
  4. Дисплей – монохромный или цветной экран, предназначенный для отображения данных об измеряемой температуре.
  5. Блок питания — собран на типичных для радиоэлектроники интегральных схемах. Он используется для стабилизации и преобразования мощности, подаваемой на все узлы на плате.

Особенности изготовления

Сборка термометра своими руками

Человеку, увлекающемуся радиолюбительством, сделать электронный термометр своими руками по схеме не составит труда, но в то же время рядовому потребителю необходимо иметь хотя бы навыки пайки. На сегодняшний день существует довольно много различных схем, отличающихся как сложностью повторения, так и отсутствием радиодеталей.

При выборе схемы учитываются свойства, которые она может придать будущему измерительному прибору. Во-первых, это диапазон измеряемых температур, во-вторых, погрешность. Конструктивно можно собрать проводную и беспроводную модель. При установке второго типа используется радиомодуль, что значительно увеличивает стоимость изделия.

Из-за использования чувствительных специализированных микросхем сборка схемы методом поверхностного монтажа маловероятна. Поэтому печатная плата изготавливается заранее. Изготавливать его лучше из одностороннего фольгированного стеклотекстолита по методу «технология лазерного глажения».

Суть метода заключается в том, что с помощью, например, Sprint Layout рисуется печатная схема устройства и распечатывается в зеркальном отображении в масштабе 1:1 на лазерном принтере. После нанесения распечатанного рисунка изображением вниз на слой фольги рисунок проглаживают нагретым утюгом. Благодаря характеристикам тонера изображение линий будет перенесено на стекловолокно. Затем лоток погружают в ванну с реагентом, например FeCl3.

Как собрать термометр самостоятельно

В качестве индикатора можно использовать светодиодную матрицу, но лучше купить любой монохромный дисплей. Простой экран можно взять буквально за «копейки», например, подходящий для старых системных блоков, выполненных в форм-факторе АТ. Если планируется конструкция с выносным датчиком, хорошим вариантом будет петля с диаметром проводника от 0,3 мм2, но в принципе подойдет любой провод. При этом, чем больше смещение датчика, тем большее сечение провода требуется.

В схемотехнике некоторых термометров используются микроконтроллеры. Их использование позволяет упростить электрическую схему и повысить функциональность, но требует навыков программирования и возможности скачивания прошивки. Для этого нужен программатор, который можно и самому спаять, например, для пятипроводного LPT.

Простейший датчик температуры на LM35

Начнем с того, что мне как-то понадобился электронный термометр для одного проекта — ртутный показался громоздким и непрактичным. Я сразу придумал схему, в которой использовался термистор (или даже просто резистор, а в одном случае использовалась галогенная лампочка), с усилителем, компаратором и рядом других ухищрений для повышения точности. Получалась все более изощренная схема, которая, естественно, после энного изменения подряд не работала, да и разбираться уже не было желания, а в процессе появился китайский градусник, и разработка заглохла за ненадобностью.

Но одной функции по-прежнему не хватало. Термометр пригодится, когда не нужно что-то перегревать (например, воду в чайнике — для каких-то целей она не должна кипеть). Готового решения нет, поэтому надо что-то делать.

Но только научившись на горьком опыте (электронике всегда не везло, и у меня пока всегда получалось только с очень простыми конструкциями), я решил, что хочу сделать так, чтобы было просто и надежно. И чип LM35 упал с неба! Благодаря этому чуду задача до смешного упрощается.

Позвольте мне показать вам схему, которая понравится любому новичку:

принципиальная электрическая схема

Оказалось, что даже компаратор для микросхемы не нужен.

Помнится, когда сам читаешь чужую статью, всегда хочется спросить: зачем это? и это? Сейчас постараюсь сделать так, чтобы вопросов не возникало. Все по порядку:

1. Микросхема LM35 (имеет несколько аналогов) специально предназначена для измерения температуры. Все, что нужно, это подключить контакты 1 и 3 к плюсу и минусу соответственно на блоке питания, и измерить напряжение на среднем контакте. Это 10 милливольт на каждый градус Цельсия температуры чипа (кстати, он сам выглядит как транзистор). Таким образом, при напряжении 230 мВ температура составляет 23°C.

Гораздо больше хорошего про него написано в даташите: и 130 мкА использует, и выход малоомный, и точность полградуса, и собственный перегрев около 0,1°С… В общем, нигде круче . Единственное, он страдает от слишком высоких температур – 150°С максимум.

2. Вроде дальше должна идти микросхема компаратора, которая будет сравнивать это напряжение с выставленным, например потенциометром? Да, но можно обойтись и без компаратора. Напряжение открытия полупроводниковых приборов составляет 0,6В, вам нужно использовать это…

3. Лезем в даташит самого дешевого транзистора — BC847 и видим, что в очень узком диапазоне напряжения база-эмиттер резко меняется ток коллектора. В качестве нагрузки, которая будет сигнализировать об открытии транзистора, возьмем пьезоэлемент — зуммер. Приятным сюрпризом является то, что он потребляет около 5мА от батареи 9В, а при небольшом снижении тока перестает шуметь. То есть воспламеняется довольно сильно.

4. Приходится как-то регулировать температуру срабатывания. Ставим переменный резистор, который будет делить напряжение. Мотор вверху (по схеме) — напряжение передается напрямую, то есть работа будет чуть выше 60 градусов. Ползунок вниз — коэффициент передачи 0,5, для работы при максимально допустимой температуре 150 градусов. Постоянный резистор 10К нужен как раз для того, чтобы при полном опускании мотора срабатывание все же происходило.

5. Монтаж на макетную плату — работает. Можно измерить необходимый для работы базовый ток, измерить рабочий ток зуммера и обнаружить, что сделать его тише, включив последовательно с ним резистор, не получится — он просто перестанет звучать.

Возникает еще вопрос: а что если при коэффициенте передачи 1 датчик нагревается до 150 градусов и выдает соответственно 1,5В напрямую на базу транзистора? Оказалось, что ничего страшного в этом нет — ток базы транзистора может запросто превысить 10мА, а LM35 выдает ток короткого замыкания 2-3мА. Это значит, что даже при самом сильном перегреве с транзистором ничего не случится.

Итак, пришло время сделать печатную плату. Файл формата макета спринта находится в приложениях. Вот так это выглядит на этапе пайки smd компонентов: (внимание, сопротивление SMD на фото 1 кОм, для подстроечного резистора у меня было. Если следовать схеме, то маркировка должна быть 103, то есть 10 кОм В принципе номиналы могут меняться в широких пределах, чем меньше сопротивление, тем больше потребляемый ток в «спящем» режиме, но тем точнее температура срабатывания расчетного

Верхние три отверстия предназначены для разъема датчика. Три свежих — на переменное сопротивление. Еще два на еду. А как насчет трех оставшихся, выстроившихся в очередь? Я честно не знаю, как это назвать. Это либо аналоговый выход, либо отладочный порт, оба названия в такой схеме звучат одинаково нелепо. Но дело в том, что сюда можно припаять разъем и посмотреть на выходное напряжение и напряжение на базе транзистора. Все-таки удобнее воткнуть провода в разъем, чем каждый раз припаивать, если нужно что-то посмотреть.

Это резистор, который нужно использовать. Обратите внимание, что ножки слегка подрезаны и согнуты, чтобы попасть в нужные отверстия. Однако есть проблема в том, что они слишком короткие для таких извращений и не достают до задней части платы. Потом пришлось наращивать тонкой проволокой.

После пайки остальных компонентов это выглядит примерно так:

Вот и все. Разъем для термометра такой, что в него можно напрямую вставить 3 ножки микросхемы (Vcc, то есть плюс тока, то есть левая ножка, если смотреть на маркировку, должна быть со стороны зуммера), нагрейте его на свечке (осторожно!), да посмотрите, как изменится выходное напряжение и в какую сторону крутить резистор. Для этого второй контакт как раз то, что нужно. Температура срабатывания чуть выше ожидаемой из-за ненулевого тока базы транзистора, но это не страшно.

Для полного счастья датчик надо разобрать. Припаяйте 3 провода к датчику и штекер к другому концу. Также я залил ножки сенсора горячим клеем и запустил все в термоусадку. Получилось так:

датчик на проводе

В таком виде его можно окунать прямо в воду. Если настроить переменный резистор так, чтобы зуммер срабатывал при температуре 90°С, можно больше никогда не бояться сесть за компьютер и нагреть что-нибудь на плите. А если на 110, то будет работать на полное закипание воды.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Толпа Примечание Счет Мой блокнот
Датчик температуры ЛМ35 один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
VT1 Биполярный транзистор До н.э.847 один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
R1 Сопротивление триммера 10 кОм один R1 и R2 могут быть произвольными (1..47кОм), но равными по номиналу. Поиск в магазине Отрон Для блокнота
R2 SMD-резистор 10 кОм один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Зуммер 9В один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Добавить все

Что если датчик температуры двигателя не работает

Если датчик температуры неисправен, на приборной панели будет характерное сообщение, что-то связанное с ДВИГАТЕЛЕМ. В таких случаях, в зависимости от марки и модели, автомобиль установит температуру воздуха по умолчанию на 33°C или сравнит ее с температурой охлаждающей жидкости.

Если выбранная температура не соответствует манере вождения автомобиля, велика вероятность выхода из строя свечей зажигания.

Это может произойти из-за подачи огромного количества топлива и неправильной подачи критически малого количества воздуха, из-за чего двигатель начнет глохнуть, а богатая топливом смесь и нехватка воздуха будут заливать свечи зажигания.

Простой термометр

Конструкция простого термометра состоит всего из трех частей и тестера. В качестве датчика температуры в схеме используется LM35. Это интегрированный блок с калиброванным выходным напряжением. Амплитуда на выходе датчика пропорциональна температуре. Точность измерения 0,75°С. Интегральная схема может получать питание как от однополярного источника, так и от двухполярного. Диапазон измерения от -55° до 150°С.

Простой электронный термометр

В качестве мультиметра можно использовать стрелочный или цифровой прибор. Источник питания подключается к датчику согласно схеме. Например, одна батарея КРОН или три батареи типа АА, соединенные последовательно. Измеритель подключается к клеммам V и COM и переходит в режим измерения температуры. Потребление датчика при работе не превышает 10 мкА.

Диапазон измерения мультиметра установлен на два вольта. Результат, отображаемый на экране, будет соответствовать измеренной температуре. Последняя цифра в номере обозначает десятые доли градуса.

При желании устройство можно сделать двухканальным. Для этого также необходимо будет изготовить механический или электронный переключатель.

Что понадобится для создания датчика двигателя своими руками

Тебе понадобится:

  1. Термисторы номиналом 3,3 кОм и 12 кОм. Нужен номинал 2,56 кОм, но мест рядом мало, поэтому соединяем 3,3 и 12 с сопротивлением, и получаем значение близкое к 2,56.
  2. Контакты.
  3. Автоматические выключатели.

1-80.jpg
2-82.jpg
3-79.jpg
4-82.jpg
5-80.jpg
6-78.jpg
7-70.jpg
8-64.jpg
9-56.jpg
10-65.jpg
11-63.jpg
12-53.jpg

Читайте также: Как сделать трансформатор своими руками — пошаговая инструкция, схема, чертежи, список материалов

13-47.jpg
14-40.jpg

Последние два особо не нужны, достаточно купить только термисторы, спаять их между собой и подключить к бортовому компьютеру на 6 и 7 контакты. Если все правильно, то будет отображаться температура наружного воздуха. При неправильном подключении, неработающие термисторы, вместо температуры на экране будут линии.

В таких случаях измените полярность и повторите попытку. Прежде чем паять, нужно знать, что это схема датчика температуры своими руками. Неправильное подключение может привести не только к неработоспособности, но и к перегоранию термисторов.

Самодельный терморегулятор: пошаговая инструкция

Если вы приобрели все необходимые компоненты для сборки, осталось рассмотреть подробную инструкцию. Мы рассмотрим на примере датчика температуры, рассчитанного на 12В.

Самодельный терморегулятор собирается по следующему принципу:

  1. Подготавливаем тело. Можно использовать старые снаряды с диска, например от установки «Гранит-1».
  2. Вы выбираете раскладку, которая вам больше нравится, но вы также можете ориентироваться на доске с метра. Ход вперед с пометкой «+» нужен для подключения потенциометра, перевернутый вход с о послужит для подключения датчика температуры. Если случится так, что напряжение на прямом входе выше необходимого, на выходе будет поставлена ​​высокая отметка и транзистор начнет подавать ток на реле, а в свою очередь на ТЭН. Как только выходное напряжение превысит допустимую отметку, реле выключится.
  3. Для того, чтобы термостат срабатывал вовремя и обеспечивал температурные перепады, необходимо будет сделать подключение отрицательного типа с помощью резистора, который образуется между прямым входом и выходом компаратора.
  4. Что касается трансформатора и его питания, то здесь может понадобиться индукционная катушка от старого электросчетчика. Чтобы напряжение соответствовало 12 вольтам, нужно сделать 540 оборотов. Монтировать их можно будет только в том случае, если диаметр проволоки не более 0,4 мм.

Вот и все. В этих небольших действиях и заключается вся работа по изготовлению терморегулятора своими руками. Без определенных навыков сделать это сразу не получится, но на основе фото и видео инструкций вы сможете проверить все свои навыки.

Благодаря простой конструкции самодельный терморегулятор можно использовать где угодно.

Например:

  • Для теплого пола;
  • Для подвала;
  • Отопительный котел;
  • Может регулировать температуру воздуха;
  • Для духовки;
  • Для аквариума, где он будет контролировать температуру воды;
  • Проверить значение температуры электронасоса котла (включить и выключить);
  • И даже для автомобиля.

Нет необходимости использовать цифровой, электронный или механический коммерческий термовыключатель. Купив дешевое тепловое реле, сделайте регулировку тока на симисторе и термопаре, и ваше самодельное устройство будет работать не хуже покупного.

Настройка

При этом используется терморезистор, сопротивление которого равно 10 кОм при температуре воздуха 20°С. При его нагреве сопротивление уменьшается. Нужно подстроить переменный резистор, чтобы кулер включался при нагреве сенсора. Выбором нескольких положений поворотного регулятора с переменным сопротивлением достигается нужный эффект.

Терморегулятор своими руками: пошаговая инструкция изготовления самодельного устройства

Как сделать термометр своими руками

Среди различных полезных гаджетов, способных привнести комфорт в нашу жизнь, немало таких, которые можно легко сделать своими руками.

В эту категорию также входит термостат, также называемый термостатом, устройство, которое включает и выключает нагревательное или охлаждающее оборудование в соответствии с температурой окружающей среды, в которой оно установлено.

Такое устройство может, например, включать обогреватель в подвале, где хранятся овощи, в экстремально холодную погоду. Из нашей статьи вы узнаете, как сделать терморегулятор своими руками (для котла, холодильника и других систем) и какие детали для этого подходят лучше всего.

Блок термостата не представляет особой сложности, поэтому многие начинающие радиолюбители совершенствуют свои навыки в изготовлении этого блока. Схемы предлагаются самые разные, но самый распространенный вариант — использование специальной микросхемы, называемой компаратором.

Этот элемент имеет два входа и один выход. На один вход подается определенное опорное напряжение, соответствующее требуемой температуре, а на другой – напряжение с датчика температуры.

Установка терморегулятора для теплого пола

Компаратор сравнивает поступающие данные и в определенном соотношении формирует на выходе сигнал, который открывает транзистор или включает реле. В этом случае питание подается на нагреватель или блок охлаждения.

Детали устройства регулятора температуры своими руками

Датчик температуры обычно представляет собой термистор — элемент, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.

Применяются также полупроводниковые элементы — транзисторы и диоды, на свойства которых также влияет температура: при нагреве увеличивается ток коллектора (для транзисторов), при этом наблюдается сдвиг рабочей точки и транзистор перестает работать, не реагируя на изменение температуры входной сигнал.

Как сделать термометр своими руками

Между тем промышленностью давно освоен выпуск недорогих термодатчиков, калибровка которых осуществляется в процессе производства.

К ним относится устройство LM335 от National Semiconductor, которое мы рекомендуем использовать. Стоимость этого аналогового термодатчика составляет всего 1 доллар.

«Тройка» в первой позиции цифрового ряда в маркировке означает, что устройство ориентировано на использование в бытовой технике. Модификации LM235 и LM135 предназначены для использования в промышленности и армии соответственно.

С 16 транзисторами этот датчик работает как стабилитрон. Причем напряжение стабилизации зависит от температуры.

Зависимость следующая: на каждый градус по абсолютной шкале (в Кельвинах) приходится 0,01 В напряжения, то есть при нуле Цельсия (273 Кельвина) напряжение стабилизации на выходе будет 2,73 В. Производитель калибрует датчика при температуре 25С (298К). Рабочий диапазон находится в диапазоне от -40 до +100 градусов Цельсия.

Читайте также: Дровяная печь своими руками: виды, схема

Как сделать термометр своими руками

  • Его можно рассчитать по простой формуле:
  • V = (273 + Т) х 0,01,
  • Где T — интересующая пользователя температура по шкале Цельсия.
  • Помимо датчика температуры нам потребуется компаратор (подойдет марка LM311 того же производителя), потенциометр для формирования опорного напряжения (установки необходимой температуры), выходное устройство для подключения нагрузки (реле), индикаторы и источник питания.

Электропитание терморегулятора

Датчик температуры LM335 включен последовательно с резистором R1. Поэтому сопротивление этого резистора и напряжение питания необходимо подобрать таким образом, чтобы значение тока, протекающего через датчик температуры, находилось в пределах от 0,45 до 5 мА.

Не следует превышать максимальное значение для этого диапазона, так как характеристики датчика будут искажены из-за перегрева.

Запитать термостат можно от стандартного блока питания 12 В или от трансформатора собственного производства.

Включение нагрузки

Как сделать термометр своими руками

Помните, что ток в цепи датчика температуры не превышает 5 мА, поэтому для подключения реле нужно использовать транзистор большей мощности, например, КТ814.

Можно использовать реле с меньшим током переключения, например SRA-12VDC-L или SRD-12VDC-SL-C — тогда транзистор не нужен.

Как сделать терморегулятор своими руками: пошаговая инструкция

Рассмотрим, как делают термостаты (тепловые реле) с датчиком температуры воздуха на 12 В своими руками. Блок монтируется в следующем порядке:

  1. В первую очередь нужно подготовить свое тело. Счетчик, который отслужил свое, например «Гранит-1», подойдет».
  2. Схему можно смонтировать на плате от того же счетчика. К прямому входу компаратора (обозначен знаком «+») подключен потенциометр, который позволяет устанавливать температуру. К инверсному входу (знак «-«) — датчик температуры LM335. Если напряжение на прямом входе окажется выше, чем на инверсном, то на выходе компаратора установится высокий уровень (единица) и транзистор активирует реле, а оно будет управлять нагревателем. Как только напряжение на инвертированном входе будет больше прямого, уровень на выходе компаратора станет низким (нулевым) и реле выключится.
  3. Для обеспечения разницы температур, то есть работы термостата, например, при 23 градусах, а выключения при 25 градусах, необходимо создать отрицательную обратную связь между выходом и непосредственным входом компаратора с помощью резистора.
  4. Трансформатор для привода термостата можно сделать из катушки от старого электросчетчика индукционного типа. В нем есть место для вторичной обмотки. Чтобы получить напряжение 12 В необходимо намотать 540 витков. Они могут подойти, если использовать проволоку диаметром 0,4 мм.

Как сделать термометр своими руками

Простой самодельный терморегулятор

Для включения нагревателя удобно использовать клеммную колодку счетчика.

Каким должен быть нагреватель?

Мощность нагревателя зависит от того, какой ток выдерживают контакты используемого реле. Если это значение составляет, например, 30 А (автомобильное реле рассчитано на такой ток), нагреватель может иметь мощность до 30 х 220 = 6,6 кВт. Нужно только предварительно убедиться, что провода и автомат в щитке способны выдержать такую ​​нагрузку.

Монтаж

Рассмотрим, как правильно установить устройство.

  1. Термостат следует устанавливать в нижней части помещения, где скапливается холодный воздух.
  2. Важно предотвратить эффект теплового шума, который может сбить прибор с толку.
  3. Так, например, нельзя размещать термостат на сквозняке или рядом с электроприборами, излучающими тепло.

Настройка терморегулятора

Как уже было сказано, термостат на базе датчика LM335 не нуждается в настройке. Достаточно знать напряжение, подаваемое потенциометром на прямой вход компаратора.

Измерить можно вольтметром. Требуемое значение напряжения определяется по приведенной выше формуле.

Например, если необходимо, чтобы устройство работало при температуре 20 градусов, оно должно быть 2,93 В.

Если в качестве датчика температуры используется другой элемент, опорное напряжение необходимо проверить опытным путем. Для этого нужно использовать цифровой термометр, например ТМ-902С. Для точной настройки датчики термометра и термостата можно соединить изолентой, после чего их помещают в среду с разной температурой.

Как сделать термометр своими руками

Термостат из подручных материалов

Ручку потенциометра необходимо вращать равномерно, пока термостат не сработает. В этот момент следует посмотреть на шкалу цифрового термометра и приложить отображаемую на нем температуру к шкале термостата. Можно определить крайние точки, например для температур 8 и 40 градусов, и отметить промежуточные значения, разделив область на равные части.

Если под рукой нет цифрового термометра, крайние точки можно определить по воде с плавающим в ней льдом (0 градусов) или по кипящей воде (100 градусов).

Видео на тему

Термодатчик на германиевых диодах

Особенностью германиевых полупроводниковых диодов является их высокая чувствительность к изменениям температуры воздуха. Поэтому эти радиодетали можно использовать в качестве термодатчиков при повторном включении.

Германиевые диоды

Их использование объясняется сильной зависимостью обратного тока от температуры окружающей среды. Эта функция диодов используется в простой схеме управления скоростью охлаждения.

Схема термостата на германиевых диодах

Параллельно соединенные германиевые диоды (3–4 шт.) подключить в обратном направлении к цепи базы составного транзистора. Их стеклянные коробки можно монтировать прямо на кулер без каких-либо радиаторов. Резистор R1 защищает транзистор от теплового пробоя, а R2 определяет порог срабатывания регулятора. Если вентилятор не включается при превышении температуры в помещении, необходимо увеличить количество диодов. Когда кулер начинает вращать лопасти с большой скоростью, количество радиодеталей уменьшается.

Достоинства и недостатки

Даже простой терморегулятор, сделанный своими руками, имеет множество преимуществ и положительных сторон. О заводских многофункциональных устройствах говорить вообще не приходится.

Читайте также: Отопление от водонагревателя своими руками – виды котлов и схемы подключения

Регуляторы температуры позволяют:

  1. Поддерживайте комфортную температуру.
  2. Экономьте энергоресурсы.
  3. Не вовлекайте человека в процесс.
  4. Следите за технологическим процессом, повышайте качество.

Из недостатков можно назвать высокую стоимость заводских моделей. Разумеется, это не относится к самодельным устройствам. Но производство, которое требуется при работе с жидкими, газообразными, щелочными и другими подобными средами, имеет большие затраты. Особенно, если устройство должно иметь множество функций и опций.

Цифровая схема

Одна из самых простых схем состоит всего из нескольких элементов. Конструкция основана на использовании датчика, который выдает значение температуры в цифровом коде. Стоимость датчика температуры LM 335 не превышает 50 центов, при этом точность измерения после калибровки составляет от 0,3° до 1,5°С. Датчик может измерять температуру от -40° до 100°С. Выпускается в двух корпусах — ТО-92 и СОИК. В качестве аналога можно использовать отечественную микросхему К1019ЕМ1.

При монтаже длина соединительных кабелей может достигать пяти метров. Калибровка схемы производится изменением напряжения, подаваемого на первый контакт. Требуемое значение рассчитывается по формуле:

Uвых = Vвых1 * Т/Т, где:

  • Uвых — напряжение на выходе микросхемы;
  • Uвых1 — выходное напряжение при эталонной температуре;
  • T и To — измеренные температуры и эталонные температуры.

Напряжение, формирующее выходной сигнал, зависит от температуры, поэтому ток, подаваемый на датчик, должен подаваться от источника питания. Он собран на двух транзисторах КТ209 и не требует дополнительных настроек. Максимальный ток питания не превышает 5 мА. Увеличение выходного напряжения на 10 мВ соответствует повышению температуры на один градус.

Виды термопар

  • Хромированный алюминий
    . В основном используется в промышленности. Характерные особенности: широкий диапазон измерения температуры -200…+13000°С, приемлемая цена. Не допускается к применению в цехах с повышенным содержанием серы.
  • Хромель-копель
    . Применение аналогично предыдущему типу, функция — сохранение работоспособности только в неагрессивных жидких и газообразных средах. Часто используется для измерения температуры в открытых каминах.
  • Константа железа
    . Эффективен в разреженной атмосфере.
  • Платина-родий-платина
    . Самый дорогой. Они характеризуются стабильными и точными показаниями. Используется для измерения высоких температур.
  • Вольфрам-рений
    . Обычно в их конструкции присутствуют защитные кожухи. Основная область применения – измерение сред со сверхвысокими температурами.

Принцип действия

Термостатический контур многофункционален. На основе фундамента можно создать любое нестандартное устройство, которое будет максимально удобным и простым. Источник питания выбирается в соответствии с имеющимся напряжением катушки реле.

См также: Сегодня в истории: 1947 год — демонстрация первого транзистора

Принцип действия регулирующего устройства заключается в том, что газы и жидкости сжимаются или расширяются при охлаждении или нагревании. Поэтому в основе действия водогазового оборудования лежит одна и та же сущность.

Между собой они отличаются только скоростью реакции на изменение температуры в доме.

Принцип работы устройства основан на следующих этапах:

  1. В результате изменения температуры нагреваемого объекта происходит изменение работы теплоносителя в нагревательном механизме.
  2. Вместе с этим это заставляет сифон увеличивать или уменьшать свои размеры.
  3. После этого катушка смещается, что уравновешивает поступление теплоносителя.
  4. Внутренняя часть сифона заполнена газом, что помогает равномерно регулировать температуру. Встроенный датчик температуры контролирует внешнюю температуру.
  5. Каждое значение уровня нагрева приравнивается к определенному значению силы давления рабочей атмосферы внутри сифона. Недостающее давление компенсируется пружиной, управляющей работой штока.
  6. В результате увеличения градусов конус клапана начинает двигаться в сторону закрытия до тех пор, пока уровень рабочего давления в сифоне не уравновесится за счет сил пружины.
  7. При понижении градусов работа пружины обратная.

Результат работы зависит от типа и функциональности регулирующего клапана, который напрямую подчинен контуру отопления и диаметру подающей трубы.

Необходимые инструменты и материалы

Если вы решили сделать термометр самостоятельно, следует подготовить для этого все необходимые материалы и инструменты. Термометры можно делать по-разному и из разных материалов – как дешевых и доступных, так и дорогих. Рассмотрим, что может понадобиться для создания такого полезного предмета:

  • правитель;
  • маркер с тонким стержнем;
  • обычный покупной термометр (понадобится для калибровки самоделки);
  • пластиковая бутылка (если градусник сделан из нее);
  • тонкая стеклянная или пластиковая труба;
  • шотландский;
  • специальная плата (если планируется изготовление более сложного электронного термометра);
  • легкий картон или полукартон (из него также можно сделать градусник);
  • толстые белые или красные нитки;
  • игла с большим ушком;
  • карандаш.




Конкретный перечень необходимых компонентов будет напрямую зависеть от того, какой термометр вы хотите сделать.

Рекомендуется заранее подготовить все необходимые комплектующие перед началом любых работ, чтобы в нужный момент не пришлось искать нужный прибор (особенно если он небольшой) по всему дому, теряя время.


Использование микроконтроллера

Использование микроконтроллера в схеме самодельного термометра предполагает использование программы, управляющей его работой. В качестве микросхемы используется ATmega8, а в качестве датчика температуры DS18B20.

В схеме используется небольшое количество радиодеталей. Он прост и не требует настройки после установки. Напряжение питания микроконтроллера составляет пять вольт. Для его стабилизации используется микросхема L7805. Транзисторы можно использовать с любой структурой NPN. В качестве индикатора подойдет трехразрядный сегментный индикатор с общим катодом.

Схема электронного термометра

Температуру прибора можно изменять в диапазоне от -55° до 125°С с шагом 0,1°С. Погрешность измерения не превышает 0,5°С. Обмен данными между датчиком и микроконтроллером происходит по шине 1-Wire. При большом расстоянии смещения до измерительной микросхемы DS18B20 от ATmega8 необходимо подобрать подтягивающий резистор. Припаять его лучше прямо к выводу датчика.

При программировании все настройки микроконтроллера остаются заводскими, а предохранители не меняются. Затем к композитному термометру можно добавить еще один датчик, а также часы. Но для этого необходимо будет иметь знания в программировании для завершения программного кода.

Простой регулятор температуры воды

Предлагаю конструкцию простого регулятора температуры воды, который может пригодиться в частном доме, на дачном участке для подогрева воды в накопительном баке для бытовых нужд.

Способ регулирования устройства двухпозиционный. ТЭНы включаются и выключаются с помощью контактов реле. Устройство не имеет сетевого трансформатора, оно снабжено контрольной лампочкой, потенциометром, служащим для установки необходимой температуры и датчиком температуры, роль которого играет биполярный транзистор.

Читайте также: Как пользоваться стрелочным мультиметром — советы электрика

Принципиальная схема регулятора температуры воды:

Схема контроля температуры воды

Рассмотрим работу схемы: на транзисторах V1 и V2 собран усилитель. Напряжение смещения на входе регулируется переменным резистором R2. Проводимость транзистора V1 зависит от температуры в корпусе. Чем выше температура, тем выше проводимость перехода.

При подаче тока на прибор и установлении температуры, установленной резистором R2, на установленное значение, реле срабатывает и своими контактами подает сетевое напряжение на нагревательные элементы. Начнется нагрев воды. При достижении заданной температуры проводимость транзистора V1 изменяется, в результате чего транзистор V2 закрывается и реле выключается. Вода начинает остывать.

После достижения определенной температуры реле снова включается и процесс повторяется. Перепады температуры воды не более -5, +5 градусов. На диодах D1-D3 собран стабилизатор напряжения, служащий для предотвращения сбоя установки температуры, так как при срабатывании реле происходит небольшое падение напряжения питания, что существенно влияет на установку температуры. C4 предотвращает попадание шума на вход усилителя.

Устройство питается от сети переменного тока 220В. Через гасящие конденсаторы С3, С4 и шунтирующие диоды Д5, Д6 переменное напряжение поступает на диодный мост и стабилизируется стабилитроном +24в. Длина кабеля к датчику не более 1м.

Для большей длины следует использовать экранированный провод. Лоток деталей смонтирован в подходящем корпусе, на переднюю панель выведены потенциометр, индикаторная лампа и выключатель питания. Шкала потенциометра должна быть откалибрована стандартным термометром от 20 до 100 градусов. При необходимости диапазон регулирования можно сместить, сузить или расширить с помощью ограничительных резисторов R1, R3.

Печатная плата и расположение элементов

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА СЛЕДУЮЩЕЕ! Будьте внимательны, регулятор не имеет гальванической развязки от сети, поэтому не прикасайтесь к деталям во время работы. Датчик V1 должен быть изолирован!

Регулятор температуры воды

Детали регулятора: Транзистор КТ315 с любым буквенным индексом. КТ815 будет заменен на КТ817, КТ805. Стабилитрон подойдет с напряжением стабилизации 20-30В. Диоды Д1-Д3 практически любые низкочастотные кремниевые. Д5, Д6 на напряжение не ниже 400в. Конденсаторы С3, С4 емкостью от 4,7 до 5,6 мкФ на напряжение не менее 400В от энергосберегающих ламп, мал. Реле с катушкой на 24В и с контактами 5-10А соответственно мощности нагрузки.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Толпа Примечание Счет Мой блокнот
V1 Биполярный транзистор КТ315Б один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
V2 Биполярный транзистор КТ815Б один КТ817, КТ805 Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Д1-Д3 Диод КД522А 3 Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Д4 Диод КД502 один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Д4 Стабилитрон Д816Б один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Д5, Д6 Выпрямительный диод 1Н4007 2 Поиск в магазине Отрон Для блокнота
G1 Диодный мост ДФ06М один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
С1 Электролитический конденсатор 47 мкФ один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
С2 Электролитический конденсатор 470 мкФ 25 В один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
С3, С4 Электролитический конденсатор 4,7 мкФ 400 В 2 Поиск в магазине Отрон Для блокнота
R1 Сопротивление 10 кОм один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
R2 Переменное сопротивление 4,7 кОм один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Р3, Р5 Сопротивление 6,8 кОм 2 Поиск в магазине Отрон Для блокнота
R4 Сопротивление 3,3 кОм один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
R6 Сопротивление 120 кОм один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
К1 Реле ТИП Р-15 24В один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Нагревательный элемент один Поиск в магазине Отрон Для блокнота
Добавить все

Сборка

После подготовки вышеперечисленных материалов и инструментов переходят к пайке несложной схемы.

  1. Положительная клемма блока питания подключается проводом к входному разъему (+) кулера;
  2. Три вывода полевого транзистора спаяны проводами вот так: «исток» с кулером, «затвор» с термистором, «сток» с переменным резистором.
  3. Провода соединяют свободные контакты термистора с «+» с источником питания, переменного резистора с «-» к тому же прибору.

Назначение выводов полевого транзистора



Оцените статью
Блог про технические приборы и материалы