เทอร์โมทำเองสำหรับห้องใต้ดิน

การเลือกเซ็นเซอร์สำหรับเทอร์โม

เครื่องควบคุมอุณหภูมิในชีวิตประจำวันถูกใช้ในอุปกรณ์หลากหลายประเภทตั้งแต่ตู้เย็นไปจนถึงเตารีดและเตารีดบัดกรี อาจเป็นไปได้ว่าไม่มีวิทยุสมัครเล่นที่จะเลี่ยงผ่านโครงการดังกล่าว ส่วนใหญ่มักจะใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิหรือเซ็นเซอร์ในการออกแบบมือสมัครเล่นต่างๆ เทอร์มิสเตอร์, ทรานซิสเตอร์ หรือ ไดโอด. การทำงานของตัวควบคุมอุณหภูมินั้นค่อนข้างง่ายขั้นตอนวิธีการทำงานนั้นเป็นแบบดั้งเดิมและทำให้วงจรไฟฟ้าง่าย

การบำรุงรักษาอุณหภูมิที่ตั้งไว้จะดำเนินการโดยการเปิด / ปิด องค์ประกอบความร้อน (TEN): ทันทีที่อุณหภูมิถึงค่าที่ตั้งไว้ก็จะทำงาน อุปกรณ์เปรียบเทียบ (comparator) และฮีตเตอร์ก็ปิด หลักการของการควบคุมนี้ถูกนำไปใช้ในหน่วยงานกำกับดูแลที่เรียบง่ายทั้งหมด ดูเหมือนว่าทุกอย่างเรียบง่ายและชัดเจน แต่นี่เป็นเพียงการทดลองทางปฏิบัติเท่านั้น

กระบวนการที่ยากที่สุดและใช้เวลานานในการผลิตเทอร์โมสแตท "แบบง่าย" คือการปรับให้เหมาะกับอุณหภูมิที่ต้องการ เพื่อกำหนดคะแนนคุณลักษณะของระดับอุณหภูมิขอแนะนำให้จุ่มเซ็นเซอร์ในขวดที่มีน้ำแข็งละลายเป็นครั้งแรก (นี่คือศูนย์องศาเซลเซียส) จากนั้นในน้ำเดือด (100 องศา)

หลังจากนี้ "การสอบเทียบ" โดยการทดลองและข้อผิดพลาดโดยใช้เครื่องวัดอุณหภูมิและโวลต์มิเตอร์อุณหภูมิที่จำเป็นจะถูกตั้งค่า หลังจากการทดลองดังกล่าวผลลัพธ์ไม่ดีที่สุด

ตอนนี้ บริษัท ต่างๆผลิตเซ็นเซอร์อุณหภูมิหลายตัวที่ได้ทำการสอบเทียบแล้วในระหว่างกระบวนการผลิต ส่วนใหญ่เป็นเซ็นเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับ ไมโครคอนโทรลเลอร์. ข้อมูลที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นแบบดิจิตอลส่งผ่านอินเตอร์เฟซแบบสองทิศทางสายเดียวซึ่งช่วยให้คุณสร้างเครือข่ายทั้งหมดตามอุปกรณ์ที่คล้ายกัน กล่าวอีกนัยหนึ่งมันง่ายมากที่จะสร้างเทอร์โมมิเตอร์แบบหลายจุดเพื่อควบคุมอุณหภูมิตัวอย่างเช่นในอาคารและนอกอาคารและไม่ได้อยู่ในห้องเดียวกัน

ท่ามกลางเซ็นเซอร์ดิจิตอลอัจฉริยะจำนวนมากอุปกรณ์ขนาดเล็กดูดี LM335 และสายพันธุ์ของมัน 235, 135 ตัวเลขตัวแรกในการทำเครื่องหมายระบุถึงวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์: 1 สอดคล้องกับการยอมรับของทหารการใช้งานในอุตสาหกรรม 2 อย่างและการใช้งานสามอย่างบ่งชี้ถึงการใช้ส่วนประกอบในเครื่องใช้ในครัวเรือน

โดยวิธีการระบบสัญกรณ์ความสามัคคีเดียวกันเป็นลักษณะของชิ้นส่วนที่นำเข้าจำนวนมากเช่นแอมป์การดำเนินงานเปรียบเทียบและอื่น ๆ อีกมากมาย อะนาล็อกในประเทศของการกำหนดเช่นนี้คือการทำเครื่องหมายของทรานซิสเตอร์เช่น 2T และ CT อดีตมีไว้สำหรับกองทัพและหลังเพื่อใช้อย่างแพร่หลาย แต่ถึงเวลาแล้วที่จะกลับสู่ LM335 ที่คุ้นเคยอยู่แล้ว

ภายนอกเซ็นเซอร์นี้ดูเหมือนทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำในตัวเรือนพลาสติก TO - 92 แต่ภายในนั้นมีทรานซิสเตอร์ 16 ตัว เซ็นเซอร์นี้สามารถอยู่ในเคส SO - 8 แต่ไม่มีความแตกต่างระหว่างพวกเขา ลักษณะที่ปรากฏของเซ็นเซอร์จะแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1. ลักษณะของเซ็นเซอร์ LM335

ตามหลักการของการดำเนินการเซ็นเซอร์ LM335 เป็นไดโอดซีเนอร์ซึ่งแรงดันไฟฟ้าในการปรับเสถียรขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นหนึ่งองศาเคลวินแรงดันไฟฟ้าคงที่จะเพิ่มขึ้น 10 มิลลิโวลต์ แผนผังการเดินสายทั่วไปแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 วงจรเปิดใช้งานเซ็นเซอร์ทั่วไปLM335

เมื่อดูรูปนี้คุณสามารถถามความต้านทานของตัวต้านทาน R1 ได้ทันทีและอะไรคือแรงดันไฟฟ้าของวงจรสวิตชิ่ง คำตอบอยู่ในเอกสารทางเทคนิคซึ่งระบุว่ารับประกันการใช้งานปกติของผลิตภัณฑ์ในช่วงปัจจุบันที่ 0.45 ... 5.00 มิลลิวินาที ควรสังเกตว่าไม่ควรเกินขีด จำกัด 5 mA เนื่องจากเซ็นเซอร์จะร้อนเกินไปและวัดอุณหภูมิของตัวเอง

สิ่งที่เซ็นเซอร์ LM335 จะแสดง

ตามเอกสาร (แผ่นข้อมูล) เซ็นเซอร์ถูกปรับเทียบตาม ขนาดเคลวินแน่นอน. หากเราสมมติว่าอุณหภูมิภายในอาคารคือ -273.15 ° C และนี่เป็นศูนย์สัมบูรณ์ตามเคลวินดังนั้นเซ็นเซอร์ที่เป็นปัญหาควรแสดงแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุก ๆ ระดับแรงดันเอาต์พุตของซีเนอร์ไดโอดจะเพิ่มขึ้นมากถึง 10mV หรือ 0.010V

ในการถ่ายโอนอุณหภูมิจากระดับเซลเซียสปกติไปยังระดับเคลวินเพียงเพิ่ม 273.15 ทีนี้ประมาณ 0.15 พวกเขามักจะลืมทุกอย่างดังนั้นมันก็แค่ 273 และปรากฎว่า 0 ° C คือ 0 + 273 = 273 °เค

ในตำราฟิสิกส์ 25 ° C ถือเป็นอุณหภูมิปกติและตามเคลวินปรากฎว่า 25 +273 = 298 หรือ 298.15 จุดนี้ถูกกล่าวถึงในแผ่นข้อมูลเป็นจุดสอบเทียบเซ็นเซอร์เท่านั้น ดังนั้นที่อุณหภูมิ 25 ° C เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ควรเป็น 298.15 * 0.010 = 2.9815V

ช่วงการทำงานของเซ็นเซอร์อยู่ในช่วง -40 ... 100 ° C และในช่วงทั้งหมดคุณสมบัติของเซ็นเซอร์เป็นแบบเส้นตรงซึ่งทำให้ง่ายต่อการคำนวณการอ่านค่าเซ็นเซอร์ที่อุณหภูมิใด ๆ : ขั้นแรกคุณต้องแปลงอุณหภูมิเป็นองศาเคลวิน จากนั้นคูณอุณหภูมิที่ได้ด้วย 0.010V ศูนย์สุดท้ายในจำนวนนี้แสดงว่าแรงดันไฟฟ้าในโวลต์ถูกระบุด้วยความแม่นยำ 1 mV

ข้อควรพิจารณาและการคำนวณทั้งหมดเหล่านี้ควรนำไปสู่ความคิดที่ว่าในการผลิตเทอร์โมสตัทคุณจะไม่ต้องจบการศึกษาด้วยการจุ่มเซ็นเซอร์ในน้ำเดือดและน้ำแข็งละลาย ก็เพียงพอแล้วที่จะคำนวณแรงดันที่เอาต์พุตของ LM335 หลังจากนั้นมันจะเหลือเพียงการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้านี้เป็นข้อมูลอ้างอิงที่อินพุตของตัวเปรียบเทียบ (ตัวเปรียบเทียบ)

เหตุผลในการใช้ LM335 ในการออกแบบก็คือราคาที่ต่ำ ในร้านค้าออนไลน์คุณสามารถซื้อได้ในราคาประมาณ $ 1 บางทีการจัดส่งอาจมีค่าใช้จ่ายมากกว่า หลังจากการพิจารณาทางทฤษฎีทั้งหมดเหล่านี้เราสามารถดำเนินการพัฒนาวงจรไฟฟ้าของเทอร์โม ในกรณีนี้สำหรับห้องใต้ดิน

แผนผังแผนผังของเทอร์โมสำหรับห้องใต้ดิน

ในการออกแบบเทอร์โมสแตทสำหรับห้องใต้ดินโดยใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบอะนาล็อก LM335 จะไม่มีการประดิษฐ์อะไรใหม่ ก็เพียงพอที่จะอ้างถึงเอกสารทางเทคนิค (แผ่นข้อมูล) สำหรับส่วนประกอบนี้ แผ่นข้อมูลมีทุกวิธีที่เซ็นเซอร์สามารถใช้งานได้รวมถึงตัวควบคุมอุณหภูมิ

แต่รูปแบบนี้ถือได้ว่าเป็นหน้าที่ซึ่งมันเป็นไปได้ที่จะศึกษาหลักการของงาน ในทางปฏิบัติคุณจะต้องเสริมด้วยอุปกรณ์ส่งออกที่ช่วยให้คุณเปิดเครื่องทำความร้อนของพลังงานที่กำหนดและแน่นอนแหล่งจ่ายไฟและอาจเป็นตัวบ่งชี้การดำเนินงาน โหนดเหล่านี้จะถูกกล่าวถึงในภายหลัง แต่สำหรับตอนนี้เรามาดูกันว่าเอกสารกรรมสิทธิ์มีอะไรบ้าง วงจรตามที่แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แผนภาพการเชื่อมต่อ เซ็นเซอร์LM335

วิธีการเปรียบเทียบการทำงาน

พื้นฐานของโครงร่างที่เสนอคือตัวเปรียบเทียบ LM311, aka 211 หรือ 111 เช่นเดียวกับทั้งหมด comparators311st มีสองอินพุตและเอาต์พุต หนึ่งในอินพุต (2) โดยตรงและถูกระบุด้วยเครื่องหมาย + อีกอินพุตคือผกผัน (3) ถูกระบุด้วยเครื่องหมายลบ ผลลัพธ์ของตัวเปรียบเทียบคือพิน 7

ตรรกะของตัวเปรียบเทียบค่อนข้างง่าย เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรง (2) มากกว่าที่ตรงกันข้าม (3) ระดับสูงจะถูกตั้งค่าที่เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ ทรานซิสเตอร์เปิดและเชื่อมต่อโหลด ในรูปที่ 1 นี่เป็นเครื่องทำความร้อนทันที แต่นี่เป็นแผนภาพการทำงาน โพเทนชิออมิเตอร์เชื่อมต่อกับอินพุตโดยตรงซึ่งตั้งค่าขีด จำกัด สำหรับตัวเปรียบเทียบ, เช่น การตั้งค่าอุณหภูมิ

เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่อินพุทอินเวอร์สเตอเรชันมากกว่าที่ทางตรงเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะถูกตั้งค่าไว้ที่ระดับต่ำ เซ็นเซอร์อุณหภูมิ LM335 เชื่อมต่อกับอินพุตอินเวอร์สดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (ฮีตเตอร์เปิดอยู่แล้ว) แรงดันไฟฟ้าที่อินเวอร์เตอร์อินพุทจะเพิ่มขึ้น

เมื่อแรงดันเซ็นเซอร์ถึงขีด จำกัด ที่กำหนดโดยโพเทนชิออมิเตอร์เครื่องมือเปรียบเทียบจะสลับไปที่ระดับต่ำทรานซิสเตอร์จะปิดและปิดฮีตเตอร์ จากนั้นวงจรทั้งหมดจะถูกทำซ้ำ

ไม่มีอะไรเหลืออยู่เลย - บนพื้นฐานของรูปแบบการทำงานที่ได้รับการพิจารณาเพื่อพัฒนารูปแบบการปฏิบัติที่ง่ายและราคาไม่แพงสำหรับผู้ที่ชื่นชอบวิทยุสมัครเล่นระดับเริ่มต้น รูปแบบการปฏิบัติที่เป็นไปได้แสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4

คำอธิบายเล็กน้อยเกี่ยวกับแนวคิด

มันง่ายที่จะเห็นว่าเลย์เอาต์พื้นฐานเปลี่ยนไปเล็กน้อย อย่างแรกเลยแทนที่จะให้ฮีตเตอร์ทรานซิสเตอร์จะเปิดรีเลย์และสิ่งที่จะเปิดรีเลย์ประมาณนี้เล็กน้อย ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า C1 ก็ปรากฏตัวขึ้นจุดประสงค์ของการทำระลอกคลื่นที่เรียบที่ซีเนอร์ไดโอด 4568 แต่เรามาพูดถึงจุดประสงค์ของรายละเอียดในรายละเอียดมากขึ้น

กำลังของเซ็นเซอร์อุณหภูมิและตัวแบ่งแรงดันของการตั้งค่าอุณหภูมิ R2, R3, R4 มีความเสถียร โคลงพาราเมตริก R1, 1N4568, C1 ที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ 6.4V แม้ว่าอุปกรณ์ทั้งหมดจะได้รับพลังงานจากแหล่งที่มาที่มีความเสถียร แต่ตัวป้องกันเพิ่มเติมก็จะไม่เกิดความเสียหาย

โซลูชันนี้ช่วยให้คุณสามารถจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ทั้งหมดจากแหล่งซึ่งสามารถเลือกแรงดันไฟฟ้าได้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของขดลวดรีเลย์ ส่วนใหญ่แล้วจะเป็น 12 หรือ 24V แหล่งพลังงาน อาจไม่เสถียรแม้แต่เพียง สะพานไดโอด กับตัวเก็บประจุ แต่เป็นการดีกว่าที่จะไม่หยุดยั้งและใส่ตัวควบคุมความมั่นคงแบบบูรณาการ 7812 ในแหล่งจ่ายไฟซึ่งจะช่วยป้องกันการลัดวงจร

หากเรากำลังพูดถึงการถ่ายทอดสิ่งที่สามารถนำมาใช้ในกรณีนี้? อย่างแรกคือรีเลย์ขนาดเล็กที่ทันสมัยเช่นเดียวกับที่ใช้ในเครื่องซักผ้า ลักษณะที่ปรากฏของรีเลย์แสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 รีเลย์ขนาดเล็ก

สำหรับขนาดที่เล็กทั้งหมดรีเลย์ดังกล่าวสามารถสลับกระแสได้สูงถึง 10A ซึ่งช่วยให้สามารถสลับโหลดได้สูงสุด 2KW นี่คือสำหรับ 10A ทั้งหมด แต่คุณไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น ส่วนใหญ่ที่คุณสามารถเปิดรีเลย์ดังกล่าวได้คือฮีตเตอร์ที่มีความจุไม่เกิน 1 กิโลวัตต์เพราะอย่างน้อยต้องมี "ความปลอดภัย"!

มันจะดีมากถ้ารีเลย์จะมีหน้าสัมผัส แม่เหล็กเริ่มต้น ซีรีย์ PME นับประสาเปิดฮีตเตอร์ นี่เป็นหนึ่งในตัวเลือกการสลับโหลดที่เชื่อถือได้มากที่สุด ตัวเลือกการเชื่อมต่ออื่น ๆ อธิบายไว้ในบทความ "วิธีเชื่อมต่อโหลดเข้ากับชุดควบคุมในไมโครเซอร์กิต". แต่ในทางปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าตัวเลือกที่มีตัวเริ่มต้นแม่เหล็กอาจจะง่ายและน่าเชื่อถือที่สุด การนำไปปฏิบัติที่เป็นไปได้ของตัวเลือกนี้จะแสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6

แหล่งจ่ายไฟเทอร์โม

หน่วยแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์นั้นไม่เสถียรและเนื่องจากตัวควบคุมอุณหภูมิ (microcircuit หนึ่งตัวและทรานซิสเตอร์หนึ่งตัว) ไม่ได้ใช้พลังงานใด ๆ เลยอะแดปเตอร์ไฟฟ้าที่ผลิตในจีนเหมาะสำหรับเป็นแหล่งพลังงาน

หากคุณสร้างแหล่งจ่ายไฟตามที่แสดงในแผนภาพแล้วหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดเล็กจากเครื่องบันทึกเทปคาสเซ็ตของเครื่องคิดเลขหรืออย่างอื่นนั้นค่อนข้างเหมาะสม สิ่งสำคัญคือแรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดทุติยภูมิไม่ควรเกิน 12 .. 14V ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่ารีเลย์จะไม่ทำงานและด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าก็สามารถเผาไหม้ได้ง่าย

หากแรงดันเอาท์พุทของหม้อแปลงอยู่ในช่วง 17 ... 19V ดังนั้นคุณจะไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ตัวปรับความเสถียร สิ่งนี้ไม่ควรน่ากลัวเนื่องจากตัวปรับความคงตัวแบบบูรณาการสมัยใหม่มีเอาต์พุตเพียง 3 ตัวจึงไม่ยากที่จะบัดกรี

โหลดบน

ทรานซิสเตอร์แบบเปิด VT1 จะเปิดรีเลย์ K1 ซึ่งโดยหน้าสัมผัส K1.1 จะเปิดใช้งานตัวสตาร์ทแม่เหล็ก K2 หน้าสัมผัสของ Magnetic starter K2.1 และ K2.2 เชื่อมต่อตัวทำความร้อนเข้ากับเครือข่าย ควรสังเกตว่าฮีตเตอร์เปิดขึ้นทันทีโดยมีสองหน้าสัมผัส วิธีการแก้ปัญหานี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเมื่อมีการตัดการเชื่อมต่อเริ่มต้นขั้นตอนจะไม่คงอยู่ในการโหลดเว้นแต่แน่นอนทุกอย่างอยู่ในลำดับ

เนื่องจากห้องใต้ดินมีความชื้นบางครั้งก็ชื้นมากในแง่ของความปลอดภัยทางไฟฟ้าจึงเป็นสิ่งที่อันตรายมากจึงเป็นการดีที่สุดที่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้งหมดโดยใช้ RCD ตามข้อกำหนดทั้งหมดสำหรับการเดินสายที่ทันสมัย กฎของการเดินสายไฟฟ้าในห้องใต้ดินสามารถพบได้ใน บทความนี้.

สิ่งที่ควรเป็นเครื่องทำความร้อน

แบบแผนของการควบคุมอุณหภูมิสำหรับห้องใต้ดินเผยแพร่มากเมื่อพวกเขาถูกตีพิมพ์โดยนิตยสาร Modelist-Kostruktor และสื่อสิ่งพิมพ์อื่น ๆ แต่ตอนนี้ความอุดมสมบูรณ์ทั้งหมดได้ถูกย้ายไปยังอินเทอร์เน็ต บทความเหล่านี้ให้คำแนะนำว่าฮีทเตอร์ควรเป็นอย่างไร

บางคนมีหลอดไส้ร้อยวัตต์ธรรมดา, เครื่องทำความร้อนแบบท่อของแบรนด์ TEN, หม้อน้ำน้ำมัน (คุณสามารถทำได้ด้วยตัวควบคุม bimetallic ที่ผิดปกติ) มันยังเสนอให้ใช้เครื่องทำความร้อนในประเทศกับพัดลมในตัว สิ่งสำคัญคือไม่มีการเข้าถึงโดยตรงไปยังส่วนที่อยู่ ดังนั้นเตาไฟฟ้าเก่าที่มีเกลียวเปิดและ เครื่องทำความร้อนชนิดแพะโฮมเมด ห้ามใช้ในกรณีใด ๆ

ตรวจสอบการติดตั้งก่อน

หากอุปกรณ์ประกอบโดยไม่มีข้อผิดพลาดจากชิ้นส่วนที่ให้บริการได้คุณไม่จำเป็นต้องทำการปรับแต่งพิเศษ แต่ไม่ว่าในกรณีใดก่อนที่จะเปิดเครื่องครั้งแรกจำเป็นต้องตรวจสอบคุณภาพของการติดตั้ง: ไม่มีการบัดกรีหรือแทร็คปิดในทางกลับกันบนแผงวงจร และคุณต้องไม่ลืมที่จะทำสิ่งเหล่านี้เพียงแค่ใช้มันเป็นกฎ สิ่งนี้เป็นจริงอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้า

การตั้งค่าเทอร์โม

หากการรวมโครงสร้างครั้งแรกเกิดขึ้นโดยไม่มีควันและการระเบิดสิ่งเดียวที่ต้องทำคือการตั้งค่าแรงดันอ้างอิงที่อินพุตโดยตรงของตัวเปรียบเทียบ (ขา 2) ตามอุณหภูมิที่ต้องการ ในการทำเช่นนี้คุณต้องทำการคำนวณหลายครั้ง

สมมติว่าอุณหภูมิในห้องใต้ดินควรจะรักษาที่ +2 องศาเซลเซียส จากนั้นก่อนอื่นเราแปลมันเป็นองศาเคลวินจากนั้นเราคูณผลลัพธ์ด้วย 0.010V ผลที่ได้คือแรงดันอ้างอิงมันคือการตั้งค่าอุณหภูมิ

(273.15 + 2) * 0.010 = 2.7515 (V)

หากมีการสันนิษฐานว่าเครื่องควบคุมอุณหภูมิควรรักษาอุณหภูมิเช่น +4 องศาจากนั้นจะได้รับผลลัพธ์ดังต่อไปนี้: (273.15 + 4) * 0.010 = 2.7715 (V)

Boris Aladyshkin