Как сделать датчик температуры своими руками

7

Простейший датчик температуры на LM35

Начнём с того, что мне как-то понадобился для одного проекта электронный термометр — ртутный казался громоздким и неудобным. Сходу придумалась схема, использовавшая терморезистор (а то и просто резистор, а в одном случае использовалась вообще галогенная лампочка), с усилителем, компаратором и ещё рядом хитростей, чтобы повысить точность. Получалась всё более и более навороченная схема, которая, конечно, после n-ного по счёту изменения не заработала, и разбираться желания уже не было, да и китайский термометр появился в процессе, и разработка заглохла за ненадобностью.

Но одной функции всё-таки не хватало. Термометр бывает полезен, когда надо не перегреть что-нибудь (например, воду в чайнике — для некоторых целей она не должна кипеть). Готового решения нет, значит надо что-то сделать.

Но только наученный горьким опытом (с электроникой всегда не везло, и до сих пор мне всегда удавались только очень простые конструкции), решил, что сделаю так, чтобы было просто и надёжно. И с неба свалилась микросхема LM35! Благодаря этому чуду задача упрощается до смешного.

Давайте покажу вам схему, которая обрадует любого новичка:

Оказалось, что к микросхеме не нужен даже компаратор.

Помню, когда сам читаешь чужую статью, вечно хочется спросить: а это зачем? а это? Теперь сам попытаюсь сделать так, чтобы никаких вопросов не возникало. Обо всё по порядку:

1. Микросхема LM35 (у неё есть несколько аналогов) специально создана для измерения температуры. Всё, что нужно — это подключить 1 и 3 ногу к плюсу и минусу питания соответственно, и измерить напряжение на среднем выводе. Оно составляет 10 милливольт на каждый градус Цельсия температуры корпуса микросхемы (она сама выглядит как транзистор, кстати). Значит, если там напряжение 230мВ, то температура 23°С.

В даташите про неё расписано ещё много хорошего: и потребляет она 130мкА, и выход у неё низкоомный, и точность в полградуса, и собственный перегрев порядка 0,1°С. В общем, круче некуда. Единственное — страдает она от слишком высоких температур — 150°С максимум.

2. Казалось бы, дальше должна идти микросхема компаратора, которая сравнит это напряжение с тем, которое мы выставим, например, потенциометром? Да, но можно обойтись и без компаратора. Напряжение открывания полупроводниковых приборов — 0,6В, надо это использовать.

3. Лезем в даташит на самый дешёвый транзистор — BC847 и видим, что в очень узком диапазоне напряжения база-эмиттер коллекторный ток сильно меняется. В качестве нагрузки, которая и будет сигнализировать об открытии транзистора, возьмём пьезоэлемент — зуммер. Приятным сюрпризом оказывается то, что от батарейки 9В от потребляет около 5мА, а при небольшом понижении тока перестаёт звучать. То есть включается достаточно резко.

4. Нужно как-то настраивать температуру срабатывания. Поставим переменный резистор, который будет делить напряжение. Движок вверх (по схеме) — напряжение передаётся напрямую, то есть срабатывание будет чуть выше 60 градусов. Движок вниз — коэффициент передачи 0,5, для срабатывания при максимально допустимой температуре в 150 градусов. Постоянный резистор на 10К нужен как раз для того, чтобы при полностью опущенном движке срабатывание всё-таки происходило.

5. Собираем на макетной плате — работает. Можно померить ток базы, необходимый для срабатывания, померить рабочий ток зуммера и обнаружить, что сделать его тише, включив последовательно ему резистор, не получится — он просто перестаёт звучать. Возникает другой вопрос: а что, если при коэффициенте передачи, равном 1, датчик нагреется до 150 градусов и выдаст, соответственно, 1,5В прямо на базу транзистора? Оказалось, что ничего страшного в этом нет — ток базы транзистора может с лёгкостью превышать 10мА, а LM35 выдаёт ток короткого замыкания в 2-3мА. Значит, даже при самом лютом перегреве транзистору ничего не будет.

Значит пора делать печатную плату. Файл формата Sprint-layout есть в приложениях. Вот так оно выглядит на этапе запайки smd-компонентов: (внимание, SMD резистор на фото — 1кОм, под имевшийся у меня подстроечник. Если следовать схеме, то маркировка должна быть 103, то есть 10кОм. В принципе, номиналы можно менять в широких пределах, чем меньше сопротивления — тем больше потребляемый ток в «спящем» режиме, но тем точнее температура срабатывания к расчётной

Верхние три отверстия — под разъём подключения датчика. Три здоровых — под переменный резистор. Ещё две — под питание. А что за три оставшихся, в ряд выстроившихся? Я, честно говоря, не знаю, как это назвать. Это то ли аналоговый выход, то ли отладочный порт, оба названия в такой схеме звучат одинаково смешно. Но факт в том, что сюда можно подпаять разъём и смотреть напряжение на выходе и напряжение на базе транзистора. Всё-таки, втыкать провода в разъём удобнее, чем подпаиваться каждый раз, если что-то понадобится посмотреть.

Вот такой резистор будет использоваться. Обратите внимание, что ножки у него немного подточены и загнуты так, чтобы проходить в нужные отверстия. Есть, правда, проблема, что они слишком короткие для таких извращений и не достают до обратной поверхности платы. Пришлось потом тонкой проволочкой наращивать.

После запайки остальных компонентов выглядит примерно так:

Вот и всё. Разъём для термометра таков, что в него можно напрямую вставить 3 ноги микросхемы (Vcc, то есть плюс питания, то есть левая нога, если смотреть на маркировку, должна быть со стороны зумера), погреть её на свечке (осторожно!), да посмотреть, как меняется выходное напряжение и в какую сторону крутить резистор. Для этого второй разъём как раз и нужен. Температура срабатывания получается немного выше ожидаемой из-за ненулевого тока базы транзистора, но это не страшно.

Для полного счастья датчик надо сделать выводным. Припаиваем 3 провода к датчику и штекер на другой конец. Я ещё залил ноги датчика термоклеем и загнал всё в термоусадку. Получилось вот так:

В таком виде его можно прямо окунать в воду. Если переменный резистор выставить так, чтобы зуммер срабатывал при температуре 90°С, то можно больше никогда не бояться садиться за компьютер, грея что-то на плите. А если на 110, то он будет срабатывать на полное выкипание воды.

Делаем датчик температуры своими руками

Термодатчик, собранный своими руками, может принести несомненную пользу, как в домашнем, так и приусадебном хозяйстве. Контроллер температуры окружающей среды вовремя включит или наоборот выключит вентилятор, обогреватель, кипятильник, тёплые полы и много других приборов в доме, обогреет или проветрит теплицы. При наличии минимального опыта работы с инструментами сделать датчик температуры своими руками не составит особого труда.

Принцип работы

Идея создания термодатчика состоит в том, что в его качестве используется электропроводной элемент, который под воздействием колебаний температуры окружающей среды меняет своё сопротивление. Таким элементом является терморезистор.

Принцип работы переменного сопротивления заключается в том, что при нагреве сопротивление понижается и ток, протекающий через него, меняет свою характеристику. Этот процесс находит своё отражение в работе прикладной схемы, которая включает или выключает соответствующие приборы.

Изготовление простого термодатчика

Перед тем, как сделать датчик температуры, нужно подготовить следующее:

• блок питания 12 В;
• вентилятор (кулер от компьютера 12 В);
• терморезистор VDR1 (10 кОм);
• переменный резистор (10 кОм);
• полевой транзистор IRFZ 44;
• макетная плата;
• провода;
• паяльник с припоем.

Сборка

Подготовив вышеперечисленные материалы и инструмент, переходят к пайке простенькой схемы.

1. Плюсовую клемму блока питания соединяют проводом с входным контактом (+) кулера;
2. Три вывода полевого транзистора спаивают проводами так: «исток» с кулером, «затвор» с терморезистором, «сток» с переменным резистором.
3. Проводами соединяют свободные контакты терморезистора с «+» блока питания, переменного резистора с «−» того же блока.

Проверка

Тестируют терморегулятор в таком порядке:

• к терморезистору подносят горящую спичку или зажигалку при этом должен заработать кулер;
• при остывании вентилятор должен выключиться;
• если схема не срабатывает, нужно перепроверить пайку и контакты.

TR — терморезистор, К — кулер, R1 — переменный резистор, ПТ — полевой транзистор, АБ — аккумуляторная батарея 12 В.

Настройка

В данном случае используется терморезистор, сопротивление которого равно 10 кОм при температуре воздуха 20 °С. При его нагреве сопротивление падает. Нужно подстроить переменный резистор на включение кулера в момент нагрева датчика. Методом подбора нескольких положений поворотного регулятора переменного сопротивления добиваются нужного эффекта.

Термодатчик на германиевых диодах

Особенностью германиевых полупроводниковых диодов является их высокая чувствительность к изменениям температуры воздуха. Поэтому эти радиодетали могут использоваться, как термодатчики при их обратном включении.

Их применение объясняется сильной зависимостью обратного тока от температуры окружающей среды. Эта особенность диодов используется в простой схеме регулятора скорости кулера.

Германиевые диоды, соединённые параллельно (3–4 шт.), включают в обратном направлении в цепь базы составного транзистора. Их стеклянные корпуса можно крепить прямо на кулер без всяких прокладок-теплоотводов. Резистор R1 предохраняет транзистор от теплового пробоя, а R2 определяет порог срабатывания регулятора. Если при превышении комнатной температуры вентилятор не включается, то число диодов надо увеличить. Когда кулер начинает вращать лопасти с большой скоростью количество радиодеталей уменьшают.

Применение термодатчика на Ардуино

Для сборки измерителя температуры в основе которого микроконтроллер Arduino нужно подготовить следующее:

• Ардуино UNO;
• коннекторы;
• монтажная плата;
• цифровой модуль DS18B20 (диапазон от −56 до +1250 С).

Цифровой температурный датчик DS18B20 — это устройство, которое не только сигнализирует о превышении заданного температурного порога, но и может запоминать значения измерений. Микросхема датчика имеет три выходных контакта — это «+», «−» и сигнальный провод. Термодатчик в водонепроницаемом исполнении используется для измерения нагрева воды или жидкостей.

Термодатчик всегда можно приобрести, как и плату Arduino, в интернет-магазинах. Цифровой модуль подсоединяют к Ардуино через каналы GND, а выход Vdd подключается к 5V, Data к любому Pin. Для более понятного восприятия схема подключения цифрового датчика DS18B20 к Ардуино представлена на нижеследующем фото.

Заключение

В зависимости от цели использования измерителя температуры окружающего пространства для самостоятельного его изготовления можно выбрать наиболее приемлемый и выгодный по затратам вариант. Для охлаждения энергозатратных плат достаточно использовать простую схему с кулером. А вот для работы с вентиляционным и обогревательным оборудованием уже понадобится более сложная система с использованием микроконтороллера Ардуино и термодатчиков заводского изготовления.

DIY термоанемометр: собираем датчик скорости и температуры потока воздуха своими руками

DIY термоанемометр

Мечта об умном термоанемометре

Был у нас на работе один адок из рубрики “админам жарко, а бухгалтерам дует”…

Ростелеком, только переехали в новый офис в ComCity, огромные опенспейсы и сплошные окна без форточек. Плюс стандартная болезнь открытого пространства — на большое помещение всего один вентканал с кучей выходов.

Летом, в жару включается централизованная система кондиционирования и увлажнения, и начинается… Самые первые в цепочке отправляются на Северный полюс (или на Южный, к пингвинам в общем и снеговику Олафу). Последние продолжают изнывать в сухой и жаркой Африке. Катаклизма неизбежно приводит к войне за крутилку кондиционера, которую мудрые инженеры предусмотрительно отключили.

Регламент климатической демилитаризации предписывает на такой случай вызывать билдинг-менеджеров. Инженеры-климатологи проводят замеры температуры и скорости воздуха на каждом участке воздуховода, регулируют поток и наступает благоденствие. Впрочем, длится оно не долго. Как только аналогичная процедура настройки проводится в соседнем опенспейсе — в нашем помещении все тут же идет в разнос. Составляется новая заявка. И так по кругу.

Кончается тем, что озверевшие от постоянной беготни и волн негатива билдинг-менеджеры просто игнорируют проведение измерений. По заявке приходит инженер с анемометром, делает замер, и говорит, мол, ребята, у Вас все нормально, вы не шахтеры, а белые воротнички, расслабьтесь, работайте. Доказать ему что-то сложно — перед тобой сертифицированный оператор измерительного оборудования и вообще эксперт.

Приблизительно в таких нечеловеческих муках родилась мечта о сборке собственного arduino-анемометра. Можно, конечно, купить готовое устройство, но для айтишника это “беспонтово”. Кроме того, на умную железку можно (в теории) повесить логирование, сбор данных по расписанию, управление умным домом и запуск кота в космос. “Ардуино, и ни в чем себе не отказывай”.

С тех пор прошло 6 лет. Работодатель остался в прошлом. Бизнес-центр скорее всего также перестал высушивать и отмораживать арендаторов. Но мечта жила.

Мы продолжаем рубрику “сенсорика для самых маленьких инженеров”. И в настоящей статье представим подробную инструкцию по сборке собственного термоанемометра. Грейте паяльники, открывайте Arduino IDE, поехали!

Экскурс в матчасть

Как гласит Вики, впервые описание анемометра появилось в виде чертежа в 1540-м в трудах Леона Батиста Альберти “Математические забавы”. Позднее подобную конструкцию описал Леонардо Да Винчи. Через три века, в 1846-м году ирландский исследователь Джон Томас Ромни Робинсон изобрёл чашечный анемометр, ставший в то время революционным. В 1994-м году геологом Андреасом Пфличем был изобретён ультразвуковой анемометр.

Если не вдаваться в оттенки, все анемометры делятся на 3 основных типа:

Механические (чашечные или крыльчатые). Самый старый тип анемометров. устройства подобной конструкции используются в качестве портативных устройств для локальных замеров. На метеостанциях применяют анеморумбометры. Это те же чашечные анемометры, но с “хвостом” для определения направления потока.

Термоанемометры — скорость потока воздуха на них рассчитывается исходя из зависимости теплоотдачи нагреваемого элемента, помещенного в поток, от скорости течения потока. Эти типы измерителей нашел широкое применение в автомобильной индустрии в качестве датчика массового расхода воздуха. Также они используются в портативных устройствах для оценки потока в вентканалах. На низких скоростях термоанемометры демонстрируют большую точность,чем механические собратья.

Ультразвуковой анемометр. Принцип работы основан на измерении скорости прохождения звука, которая изменяется в зависимости от направления ветра. Ультразвуковые датчики достаточно дороги, но при этом просты в эксплуатации и способны определять направление потока. Поэтому часто применяются в бытовых и профессиональных метеостанциях.

Существуют и другие разновидности анемометров, но большинство из них являются модификациями уже существующих типов, либо не имеют широкого распространения. Например Трубка Пито, которая используется в качестве измерителя скорости и высоты в авиации, а также может служить эталонным прибором.

Собираем DIY термоанемометр

Скучная лекция закончилась, возвращаемся к нашему DIY.

Нам необходимо собрать железку, выполняющую три задачи:

проводить замеры скорости потока в ручном режиме;

рассчитывать расход воздуха в вентиляционных системах;

обладать компактным размером для проведения замеров в вентканалах.

Закупка компонентов для анемометра (BOM)

Плата WEMOS D1 mini (от 130 руб. на Али)
Дешёвая и компактная плата на базе ESP8266, основа проекта.

WEMOS D1 mini

Термоанемометр CG_Anem от ClimateGuard (1720 руб. на Али)
Компактный и высокоточный модуль, работающий от 3.3 В по I2C.

CG_Anem

OLED-дисплей 0.96” с I2C (от 100 руб. на Али)
Сравнительно дешёвый, но комфортный для работы дисплей с неплохой яркостью.

OLED-дисплей 0.96”

Регулятор напряжения ADP3338 на 3.3 В (от 14 руб. на Али)
Необходим для стабилизации напряжения, подаваемого на анемометр. Подойдет любой регулятор с малым падением напряжения (ldo) с точностью регулирования напряжения под нагрузкой не более 1%.

ADP3338

Аккумулятор 18650 (от 200 руб. на Али)
Любой аккумулятор типа 18650 для автономной работы анемометра.

Аккумулятор 18650

Контроллер заряда на базе TP4056 (от 10 руб. на Али)
Обращаем внимание, что при использовании аккумуляторов без защиты необходимо использовать контроллер с защитой от переразряда (как в примере).

Плата питания TP4056

Макетная плата 7х3 см (от 50 руб. на Али)
Плата для распайки и соединения всех компонентов.

Макетная плата 7х3

Разъём XH 2.54 4pin “мама” с выводом на 90 градусов и два разъёма XH 2.54 4pin “папа” с проводами (от 90 руб. на Али). На просторах Али нашёл готовый комплепкт из обжатых проводов с ответной частью. За 90 рублей получаем 10 таких комплектов.

XH 2.54 4pin

Выключатель KCD-1 ( от 80 руб. на Али)
Компактный и дешёвый клавишный выключатель, под него рассчитана 3D-модель. Обычно продаётся мелкими партиями, так выходит дешевле.

Выключатель KCD-1

Селфи-палка (от 330 руб. на Али)
Самая простая селфи-палка для изготовления телескопической ручки анемометра.

Итого общая стоимость — от 2 730 рублей.

Для сравнения, бюджетные версии термоанемометров Testo начинаются от 14 500 руб., а популярное устройство (с сомнительной репутацией) от CEM — от 25 000 руб.

Алгоритм сборки датчика скорости потока

Ознакомление со схемами платы и компонентов, а также с общей схемой железки;

Соединение всех компонентов на макетной плате;

Печать корпуса на 3D-принтере, либо создание его из подручных материалов;

Программирование и прошивка платы;

Схема анемометра

WEMOS D1 мало чем отличается от своих собратьев, построенных на базе ESP8266. Для подключения всех компонентов нам будут необходимы пины D2, D1 (SDA, SCL) и A0 (пин АЦП для считывания остатка заряда батареи) — см. схему ниже.

Распиновка WEMOS D1

Анемометру требуется чистое и стабильное напряжение в 3.3 В. Для его обеспечения мы будем использовать стабилизатор напряжения ADP3338.

Распиновка LDO

Популярные преобразователи LM3940 или AMS117 не подходят, так как обладают низкой точностью регулирования (около 3%). При этом отклонение напряжения напрямую влияет на качество показаний анемометра. Поэтому выбор делается в пользу ADP3338 с точностью преобразования 0,8%. Выше приведена схема подключения LDO. Также производитель рекомендует ставить на вход и выход и выход конденсаторы номиналом 1 мкФ.

Мы собираем автономное устройство, поэтому необходим аккумулятор. Для текущего кейса была выбрана банка 18650 (под него создана 3D-модель корпуса), но в принципе можно использовать и li-ion / li-pol аккумуляторы другого форм-фактора.

Плата WEMOS имеет на борту встроенный АЦП (ADC0) для измерения выходного напряжения аккумулятора. Но так как АЦП способен измерять только до 3.3 В, а полностью заряженный аккумулятор выдаёт 4.2 В, необходим делитель напряжения. Делитель напряжения представляет собой последовательно соединенные резисторы. При подключении к средней точке мы обнаружим, что напряжение там равно напряжению, рассчитанному по формуле 2 на картинке.

WEMOS имеет делитель напряжения с номиналом резисторов 220 кОм и 100 кОм соответственно.

После ознакомления с распиновкой WEMOS и LDO подключаем все компоненты согласно схеме.

Схема сборки DIY анемометра

В результате у нас должна получиться примерно такая плата с кучей проводов и компонентов. Мастерство пайки постигается годами, мы нисколько не хотели задеть ваши чувства.

Результаты сборки схемы анемометра

Печатаем корпус

В процессе подготовки материала создано два типа корпусов для разных задач:

“Голый” корпус. Самый простой корпус, который можно доработать под свои задачи или использовать как есть. Сверху есть отверстия для винтов М2 для крепления корпуса анемометра.

Корпус с возможностью крепления селфи-палки. В тыльной части имеет крепление под трубку диаметром 15 мм и пазами для стяжек.

3D-модели корпусов доступны на GitHub.

Финальная конструкция представлена на картинке. Провода были зажгутированы для удобства работы с устройством. Чтобы убрать “колхоз” можно использовать спиральную обмотку (под рукой не оказалось).

Подключаем плату и библиотеки

Для дальнейшей работы нам необходимо подключить библиотеки.

Сначала заходим в настройки Arduino IDE и добавляем дополнительные ссылки Менеджера плат следующее: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Затем мы должны выбрать необходимую нам плату. Для этого переходим во вкладку “Инструменты”, выбираем раздел “Плата”, далее выбираем “Менеджер плат” и вводим в поисковую строку “esp8266”.

После установки расширения снова заходим в “Платы” и выбираем “Generic ESP8266 Module” в подразделе с ESP8266.

Далее необходимо подключить библиотеки для анемометра и экрана. Для этого выполняем действия: Arduino -> Скетч -> Подключить библиотеку -> Управлять библиотеками -> Написать “anem” в поисковой строке.

После установки библиотеки для анемометра проделаем такую же операцию для библиотеки дисплея от популярного Алекса Гайвера. В поисковой строке необходимо написать “GyverOled”.

Программа реализует базовый функционал. Следуя путями DIY можете переработать её под свои хотелки. Скетч также можно найти на GitHub или в примерах библиотеки датчика CG_Anem. Для OLED используется нетленная классика — библиотека Алекса Гайвера. Она одна из самых простых, интуитивно понятна и полностью закрывает поставленные задачи.

Проверка самодельного термоанемометра

Выбор испытательного полигона для получившегося анемометра стал сложной задачей. Как отмечалось в начале статьи, доступа в офис с центральной вентиляцией у нас не было. Пришлось импровизировать.

Датчик температуры своими руками

ПРОСТОЙ Температурный датчик ДЛЯ ВСЕГО Собственными руками

Не особенно актуально для чего вам температурный датчик , важно то что вы будете иметь знания.
Однако в зависимости от области использования необходимо учесть материалы и мощности.

Задействовать мы станем известный измеритель lm335 (смотрится как традиционный транзистор с тремя ножками), подобный датчики подключаются также.
Наш измеритель предназначается для измерения температуры окружающей среды, воды, масла в диапазоне от -40 до +100 градусов.

Делаем температурный датчик собственными руками.

Сразу о деталях.

R1 — резистор ограничивающий питания датчика.
При V+ = 5в резистор R1 обязан быть приблизительно 91-100 ОМ.
При V+ = 12в резистор R1 обязан быть приблизительно 250-300 ОМ.

Хоть диапазон питания датчика и меняется от 3В до 36В, но питать станем собственно 3В + 20%
И выйдет при температуре -40 будет 3 Вольт на выходе. При +100 будет 0 Вольта.

R2 — 10КОм — Подстроечный резистор. Нужен для калибрования — точности нашего датчика.

Приступим к сборке. Припаиваем все по схеме выше.

Как размещены ножки?

Интерполяция
-40 3
25 1,607142857
100 0

Создаём восхитительными образами условия внешней среды 25 градусов (Сверяем со спиртовым термометром). Подстроечным резистором выставляем на выходе 1,6 вольт.

И на этом все готово. Ваш измеритель готов. Сейчас в зависимости от температур данные на выходе будут изменяться. Провода рекомендуем брать — музыкальный стерео провод с заземлением.

Про то как присоединить данный измеритель к компьютеру мы расскажем в следующей публикации АЦП или ОСЦИЛОГРАФ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРА Собственными руками

Публикация написана для моей девушки. Я сделал что то для неё собственными руками. Я думаю ей покажется это милым

Ведь мы инженеры такие милые

Девушки тоже бывают техниками.

Температурный датчик

Зависимость падения напряжения на p-n переходе от температуры было замечено сразу же после создания самого этого перехода. Данное свойство полупроводников применяется в электронных термометрах, датчиках температуры, реле температуры и т.д.

Простейшим термопреобразователем считается p-n переход кремниевого диода, температурный показатель напряжения, которого равён, приблизительно, 3 мВ/°C, а прямое падение напряжения находится в районе 0,7В. Работать с подобным небольшим напряжением некомфортно, благодаря этому в качестве термозависимого элемента лучше применять p-n переходы транзистора, добавив к нему базисный делитель напряжения. Получившийся двухполюсник обладает характеристиками цепочки диодов, т.е. падение напряжения на нем можно ставить на порядок выше, чем 0,7В. Зависит оно от соотношения базисных резисторов R1 и R2 см. рис. 1.

Обладая негативным температурным показателем сопротивления, этот двухполюсник отыскал использование в схеме питания варикапов. Как только температура увеличивается, емкость варикапов становится больше, но в тоже время уменьшается падение напряжения на двухполюснике VT1, R1,R2, что ведет к увеличению напряжения на переменном резисторе и поэтому на варикапе, снижая его емкость. Аналогичным образом, достигается температурная стабилизация резонансной частоты колебательного контура. На рисунке 2 показана схема двухполюсника, который можно применять в качестве термодатчика в схемах электронных реле температуры и термометрах. Тут есть одно замешательство, кристалл транзистора КТ315 размещен в пластмассовом корпусе, что увеличивает инерцию измерения температуры или срабатывания реле. И второе, это замешательство крепления его к объекту, температуру которого нужно отслеживать. К примеру, для отслеживания температуры теплоотводов мощных ПП, лучше применить в качестве термодатчика транзистор КТ814. Конструкция этого транзистора позволяет закреплять его конкретно к теплообменнику, находящемуся под потенциалом земли, всего одним винтиком. Такой измеритель применяется в схеме термостата для вентилятора, размещенной на ресурсе www. ixbt.com/spu/fan-thermal-control.shtml

Внешний водяной термостат для вентилятора.

На рисунке 4 показана функциональная схема для вентилятора охлаждения трансформатора. Использование операционного усилителя средней мощности К157УД1 в качестве компаратора, дало возможность присоединить пару вентиляторов от трансформатора компьютера конкретно на выход микросхемы, выходной ток которой, равён 0,3А. Температуру включения вентиляторов устанавливают резистором R5. Схема не прекращает работу так. При нормальной температуре теплоотвода напряжение на выводе 9 микросхемы DA1 должно быть более, чем на выводе 8. При этом на выходе DA1, выводе 6, будет потенциал близкий к напряжению питания схемы. Напряжение на вентиляторах при подобных условиях будет фактически равно «0». Вентиляторы выключены. Как только температура увеличивается теплоотводов будет увеличиваться и температура транзистора VT1, что со своей стороны вызовет уменьшение напряжения на неинвертирующем входе 8 микросхемы DA1. Как только это напряжение окажется меньшей напряжения, поставленного резистором R5, состояние компаратора изменится и на его выходе напряжение упадет приблизительно до потенциала земли. Вентиляторы включатся. Резистор R7 обеспечивает маленькой гистерезис схемы, что исключает неизвестное состояние анодного напряжения на выходе DA1 при равенстве входных стрессов. Плату термостата лучше установить прямо на контролируемом радиаторе, чтобы его микросхема тоже обдувалась вентилятором. Транзистор VT1 совмещается с платой тремя проводами и устанавливается очень близко от мощных ПП.

Как собрать внешний водяной термостат дома?

Чуть-чуть теории

Очень простые измерительные датчики, также и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча из 2-ух сопротивлений, опорного и элемента, меняющего собственное сопротивление в зависимости от прилаживаемой к нему температуры. Более воочию это продемонстрировано на картинке ниже.

Как видно из схемы, R1 и R2 являются измерительным элементом самодельного термостата, а R3 и R4 опорным плечом устройства.

Элементом термостата, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, считается интегральный усилитель в режиме компаратора. Этот режим переключает скачком выход микросхемы из состояния выключено в рабочее положение. Нагрузкой этой микросхемы считается вентилятор ПК. При достижении температуры конкретного значения в плече R1 и R2 происходит смещение напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на контакте 2 и 3 и происходит переключение компаратора. Аналогичным образом поддерживается температура на указанном уровне и выполняется управление работой вентилятора.

Обзор схем

Напряжение разности с измерительного плеча поступает на спаренный транзистор с высоким показателем усиления, в качестве компаратора выступает электромагнитное реле. При достижении на катушке напряжения, достаточного для втягивания сердечника, происходит ее срабатывание и подключение через ее контакты исполнительных устройств. При достижении установленной температуры, сигнал на транзисторах уменьшается, синхронно напряжение падает на катушке реле, и в определенный момент происходит расцепление контактов.

Спецификой данного типа реле считается наличие гистерезиса — это разница в пару градусов между включением и отключением самодельного термостата, из-за присутствия в схеме электромеханического реле. Вариант сборки, предоставленый ниже, фактически лишен гистерезиса.

Принципиальная электронная схема аналогового термостата для инкубатора:

Эта схема была наиболее востребована для повторения в 2000 годах, но и в настоящий момент она не утратила актуальность и с возложенной на нее функцией справляется. Если есть наличие доступа к старым деталям, можно собрать внешний водяной термостат собственными руками фактически за даром.

Сердцем самоделки считается интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8. В этом случае он подключен с хорошей обратной связью и считается компаратором. Термочувствительным элементом R5 служит резистор типа ММТ-4 с негативным ТКЕ, это когда при нагреве его сопротивление уменьшается.

Выносной измеритель подсоединяется через экранированный провод. Для снижения наводок и ложного срабатывания устройства, длина провода не должна быть больше 1 метр. Нагрузка управляется через тиристор VS1 и мощность нагревателя полностью зависит от его номинала. В этом случае 150 ватт, аппаратный ключ — тиристор следует установить на маленький отопительный прибор, для отвода тепла. В таблице ниже продемонстрированы номиналы радиоэлементов, для сборки термостата дома.

Устройство не имеет гальванической развязки от сети 220 вольт, при настройке нужно быть внимательным, на элементах регулятора есть сетевое напряжение. На видео ниже рассматривается, как собрать внешний водяной термостат на транзисторах:

Сейчас расскажем как выполнить температурный регулятор для пола с подогревом. Рабочая схема срисована с серийного образца. Пригодится тем, кто желает познакомиться и повторить, или как образец с целью поиска поломки.

Центром схемы считается микросхема стабилизатора, подключенная оригинальным способом, LM431 начинает пропускать ток при напряжении выше 2.5 вольт. Конкретно такой величины у этой микросхемы внутренний источник опорного напряжения. При меньшем значении она ни чего не пропускает. Эту ее характерность начали применять в различных схемах внешних водяных термостатов.

Как можно заметить, традиционная схема с измерительным плечом осталась R5, R4 и R9 терморезистор. При изменении температуры происходит сдвиг напряжения при входе 1 микросхемы, и если например оно достигло порога срабатывания происходит включение и подается напряжение дальше. В этой конструкции нагрузкой TL431 являются светоизлучающий диод индикации работы HL2 и оптрон U1, оптическая развязка силовой схемы от управляющих цепей.

Как и в прошлом варианте, устройство не имеет преобразователя электрической энергии, а питается на гасящей конденсаторной схеме C1R1 и R2. Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых всплесков, в схему поставлен стабилитрон VD2 и конденсатор C3. Для зрительной индикации наличия напряжения на устройстве поставлен светоизлучающий диод HL1. Силовым руководящим элементом поставлен симистор ВТ136 с маленькой обвязкой для управления через оптрон U1.

При данных номиналах диапазон регулирования находится в границах 30-50°С. При кажущейся трудности конструкция проста в настройке и легка в повторении. Наглядная схема термостата на микросхеме TL431, с внешним питанием 12 вольт для применения в системах домашней автоматики:

Данный внешний водяной термостат способен управлять компьютерным вентилятором, силовым реле, световыми индикаторами, звуковыми сигнализаторами. Для управления температурой паяльника есть оригинальная схема с применением такой же интегральной микросхемы TL431.

Чтобы провести измерения температуры ТЕНА применяют биметаллическую термопару, которую можно взять с выносного измерителя в мультиметре. Для увеличения напряжения с термопары до отметки срабатывания TL431, поставлен добавочный усилитель LM351. Управление выполняется через оптрон MOC3021 и симистор T1.

При включении термостата в сеть нужно соблюдать полярность, минус регулятора обязан быть на нулевом проводе, иначе фазное напряжение возникнет на корпусе паяльника, через провода термопары. Регулировка диапазона выполняется резистором R3. Эта схема обеспечит длительную работу паяльника, исключит его перегрев и повысит качество пайки.

Еще одна идея сборки обычного термостата рассмотрена на видео:

Также советуем взглянуть еще одну идею сборки терморегулятора для паяльника:

Разобранных примеров регуляторов температуры в реальности достаточно для удовлетворения нужд домашнего умельца. Схемы не имеют дефицитных и дорогих запасных частей, легко повторяются и почти не нуждаются в настройке. Данные самоделки легко можно приспособить для температурного регулирования воды в бачке водогрея, наблюдать за теплом в инкубаторе или теплице, усовершенствовать утюг или паяльный аппарат. Плюс к этому можно реконструировать старый холодильник, переделав регулятор для работы с негативными значениями температуры, путем замены местами сопротивлений в измерительном плече. Надеемся наша публикация была примечательна, вы нашли ее для себя полезной и убедились, как выполнить внешний водяной термостат собственными руками дома!