Como montar um controlador de temperatura em casa
Pouco de teoria
Os sensores de medição mais simples, incluindo aqueles que respondem à temperatura, consistem em um meio braço de medição de duas resistências, um de suporte e um elemento que altera sua resistência dependendo da temperatura que está sendo ajustada. Isso é mostrado mais claramente na figura abaixo.
Como pode ser visto no diagrama, o resistor R2 é um elemento de medição de um termostato caseiro, e R1, R3 e R4 são o braço de suporte do dispositivo. Este é um termistor. É um dispositivo condutor que altera sua resistência com a temperatura.
Um elemento do termostato que responde a uma mudança no estado do braço de medição é um amplificador integrado no modo comparador. Este modo alterna a saída do microcircuito do estado desligado para a posição operacional em um salto. Assim, na saída do comparador, temos apenas dois valores "ligado" e "desligado". A carga do chip é uma ventoinha de PC. Quando a temperatura atinge um determinado valor no braço R1 e R2, ocorre uma mudança de tensão, a entrada do microchip compara o valor nos pinos 2 e 3 e o comparador alterna. O ventilador resfria o objeto necessário, sua temperatura cai, a resistência do resistor muda e o comparador desliga o ventilador. Assim, a temperatura é mantida em um nível predeterminado e a operação do ventilador é controlada.
Visão geral do esquema
A tensão da diferença do braço de medição é fornecida a um transistor emparelhado com um grande ganho, e um relé eletromagnético atua como um comparador. Quando a bobina atinge uma voltagem suficiente para retrair o núcleo, é acionada e conectada através de seus contatos dos atuadores. Quando a temperatura definida é atingida, o sinal nos transistores diminui, a tensão na bobina do relé cai simultaneamente e, em algum momento, os contatos são desengatados e a carga útil é desconectada.
Uma característica deste tipo de relé é a presença histerese - é uma diferença de vários graus entre ligar e desligar um regulador de temperatura caseiro, devido à presença de um relé eletromecânico no circuito. Assim, a temperatura sempre varia vários graus perto do valor desejado. A opção de montagem fornecida abaixo é praticamente desprovida de histerese.
Diagrama esquemático de um controlador de temperatura analógico para uma incubadora:
Esse esquema era muito popular para repetição em 2000, mas mesmo agora ele não perdeu sua relevância e pode lidar com a função atribuída a ele. Se você tiver acesso a peças antigas, poderá montar um controlador de temperatura com as próprias mãos quase de graça.
O coração do produto caseiro é o amplificador integrado K140UD7 ou K140UD8. Nesse caso, ele é conectado com feedback positivo e é um comparador. O elemento termossensível R5 é um resistor MMT-4 com TKE negativo, o que significa que, quando aquecido, sua resistência diminui.
O sensor remoto é conectado através de um fio blindado. Para reduzir diafonia e operação falsa do dispositivo, o comprimento do fio não deve exceder 1 metro. A carga é controlada através do tiristor VS1 e a potência máxima permitida do aquecedor conectado depende da sua classificação. Nesse caso, 150 watts, a chave eletrônica - o tiristor deve ser instalado em um pequeno radiador, para remover o calor. A tabela abaixo mostra as classificações dos elementos de rádio para a montagem do termostato em casa.
O dispositivo não possui isolamento galvânico da rede de 220 V; ao instalar, tenha cuidado, há uma tensão de rede nos elementos do regulador, o que é perigoso para a vida. Após a montagem, certifique-se de isolar todos os contatos e de colocar o dispositivo em um compartimento não condutor. O vídeo abaixo descreve como montar um termostato em transistores:
Agora, mostraremos como fazer um controlador de temperatura para um piso quente. O diagrama de trabalho é copiado de uma amostra serial. Útil para quem deseja se familiarizar e repetir, ou como modelo para solucionar problemas do dispositivo.
O centro do circuito é um chip estabilizador conectado de uma maneira incomum, o LM431 começa a passar corrente em tensões acima de 2,5 volts. Essa é a magnitude da fonte interna de tensão de referência deste chip. Em um valor atual mais baixo, ele não passa nada. Esse recurso começou a ser usado em vários esquemas de reguladores de temperatura.
Como você pode ver, o circuito clássico com um braço de medição permanece: R5, R4 - resistores adicionais divisor de tensãoe R9 é um termistor. Quando a temperatura muda, ocorre uma mudança de voltagem na entrada 1 do microcircuito e, se atingir o limite, a voltagem aumenta ainda mais de acordo com o esquema. Nesse projeto, a carga do chip TL431 é o LED de operação HL2 e o acoplador óptico U1, para isolamento óptico do circuito de potência dos circuitos de controle.
Como na versão anterior, o dispositivo não possui um transformador, mas recebe energia no circuito capacitor de extinção C1, R1 e R2; portanto, ele também está sob uma tensão com risco de vida e você deve ser extremamente cuidadoso ao trabalhar com o circuito. Para estabilizar a tensão e suavizar as ondulações de surtos de rede, um diodo Zener VD2 e um capacitor C3 são instalados no circuito. Para indicar visualmente a presença de tensão no dispositivo, o LED HL1 está instalado. O elemento de controle de potência é o triac VT136 com uma pequena fita para controle através do acoplador óptico U1.
Com essas classificações, a faixa de controle está na faixa de 30 a 50 ° C. Com aparente complexidade, o design é fácil de configurar e fácil de repetir. Um diagrama ilustrativo do controlador de temperatura no chip TL431, com uma fonte de alimentação externa de 12 volts para uso em sistemas de automação residencial, é apresentado abaixo:
Este termostato é capaz de controlar um ventilador de computador, relé de energia, indicadores luminosos, alarmes sonoros. Para controlar a temperatura do ferro de solda, há um circuito interessante usando o mesmo circuito integrado TL431.
Para medir a temperatura do elemento de aquecimento, é usado um termopar bimetálico, que pode ser emprestado de um medidor remoto em um multímetro ou comprado em uma loja especializada em peças de rádio.Para aumentar a tensão do termopar para o nível de resposta do TL431, um amplificador adicional é instalado no LM351. O controle é realizado através do optocoupler MOC3021 e do triac T1.
Quando você liga o termostato na rede, é necessário observar a polaridade, o menos do regulador deve estar no fio neutro; caso contrário, a tensão de fase aparecerá no corpo do ferro de solda, através dos fios do termopar. Essa é a principal desvantagem deste circuito, porque nem todo mundo deseja verificar constantemente se o plugue está conectado à tomada e, se você negligenciar isso, poderá sofrer um choque elétrico ou danificar os componentes eletrônicos durante a soldagem. O ajuste da faixa é feito pelo resistor R3. Esse esquema garantirá a operação prolongada do ferro de solda, eliminará seu superaquecimento e aumentará a qualidade da solda devido à estabilidade do regime de temperatura.
Outra idéia de montar um termostato simples é discutida no vídeo:
Também recomendamos que você analise outra idéia de montagem de um termostato para um ferro de soldar:
Exemplos desmontados de controladores de temperatura são suficientes para atender às necessidades de um mestre doméstico. Os esquemas não contêm peças de reposição escassas e caras, são fáceis de repetir e praticamente não precisam ser configurados. Esses produtos caseiros podem ser facilmente adaptados para regular a temperatura da água no tanque do aquecedor de água, monitorar o calor na incubadora ou na estufa e atualizar o ferro ou o ferro de soldar. Além disso, você pode restaurar um refrigerador antigo refazendo o regulador para trabalhar com valores de temperatura negativos, substituindo as resistências no braço de medição. Esperamos que nosso artigo seja interessante, você achou útil e compreendeu como criar um regulador de temperatura com as próprias mãos em casa! Se você ainda tiver dúvidas, não hesite em perguntar nos comentários.
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