Опубликовано

Терморегулятор в 1209

Описание работы термостата для холодильника

Как известно температура хранения пищевых продуктов в холодильной камере должна быть +2…8 градусов Цельсия. Рабочая температура холодильника +5 градусов.

Электронный терморегулятор для холодильника характеризуется двумя параметрами: температура запуска и остановки (либо средняя температура плюс значение гистерезиса) компрессора. Гистерезис необходим для предотвращения слишком частого включения компрессора холодильника.

В данной схеме предусмотрен гистерезис в 2 градуса при средней температуре в 5 градусов. Таким образом, компрессор холодильника включается, когда температура достигнет + 6 градусов и отключается при снижении ее до + 4 градусов.

Этот температурный интервал достаточный для поддержания оптимальной температуры хранения продуктов, и при этом он обеспечивает комфортную работу компрессора, предотвращая его чрезмерный износ. Это особенно важно для уже старых холодильников, использующих термореле для запуска двигателя.

Электронный термостат является подходящей заменой оригинального термостата. Терморегулятор считывает температуру с помощью датчика, сопротивление которого меняется в зависимости от изменения температуры. Для этих целей довольно часто используют термистор (NTC), но проблема заключается в его низкой точности и необходимости в калибровке.

Для обеспечения точной установки контролируемой температуры и избавления от многочасовой калибровки, в данном варианте термостата для холодильника был выбран датчик температуры LM35. Он представляет собой интегральную схему, линейно откалиброванную в градусах Цельсия, с коэффициентом 10 мВ на 1 градус Цельсия. В связи с тем, что пороговая температура близка к нулю, относительное изменение выходного напряжения велико. Поэтому сигнал с выхода датчика можно контролировать с помощью простой схемы состоящей всего из двух транзисторов.

Так как выходное напряжение слишком мало, чтобы открыть транзистор VT1, датчик LM35 включен как источник тока. Его выход нагружен резистором R1 и поэтому сила тока на нем изменяется пропорционально температуре. Этот ток влечет падение на резисторе R2. Падение напряжения управляет работой транзистора VT1. Если падение напряжения превышает пороговое напряжение перехода база-эмиттер, транзисторы VT1 и VT2 открываются, реле К1 включается, чьи контакты подключены вместо контактов старого термостата.

Резистор R3 создает положительно обратную связь. Это добавляет небольшой ток к сопротивлению R2, который сдвигает порог и тем самым обеспечивает гистерезис. Обмотка электромагнитного реле должна быть рассчитана на 5…6 вольт. Контактная пара реле должна выдерживать необходимый ток и напряжение.

Датчик LM35 расположен внутри холодильника в подходящем месте. Сопротивление R1 припаивается непосредственно к датчику температуры, что в свою очередь позволяет соединить LM35 с монтажной платой всего двумя проводами.

Провода соединяющие датчик могут внести в схему помехи, поэтому для подавления помех добавлен конденсатор С2. Схема работает от источника питания 5 вольт построенного на стабилизаторе 78L05. Потребление тока главным образом зависит от типа используемого реле. Блок питания должен быть надежно изолированы от сети.

Большим преимуществом этой схемы является то, что она начинает работать сразу при первом запуске и не нуждается в калибровке и настройке. Если возникнет необходимость немного изменить уровень температуры, то это можно сделать путем подбора сопротивлений R1 или R2. Сопротивление R3 определяет величину гистерезиса.

Общее понятие о температурных регуляторах

Приборы, фиксирующие и одновременно регулирующие заданное температурное значение, в большей степени встречаются на производстве. Но и в быту они также нашли своё место. Для поддержания необходимого микроклимата в доме часто используются терморегуляторы для воды. Своими руками делают такие аппараты для сушки овощей или отопления инкубатора. Где угодно может найти своё место подобная система.

В данном видео узнаем что из себя представляет регулятор температуры:

В действительности большинство терморегуляторов являются лишь частью общей схемы, которая состоит из таких составляющих:

  1. Датчик температуры, выполняющий замер и фиксацию, а также передачу к регулятору полученной информации. Происходит это за счёт преобразования тепловой энергии в электрические сигналы, распознаваемые прибором. В роли датчика может выступать термометр сопротивления или термопара, которые в своей конструкции имеют металл, реагирующий на изменение температуры и под её воздействием меняющий своё сопротивление.
  2. Аналитический блок – это и есть сам регулятор. Он принимает электронные сигналы и реагирует в зависимости от своих функций, после чего передаёт сигнал на исполнительное устройство.
  3. Исполнительный механизм – некое механическое или электронное устройство, которое при получении сигнала с блока ведёт себя определённым образом. К примеру, при достижении заданной температуры клапан перекроет подачу теплоносителя. И напротив, как только показания станут ниже заданных, аналитический блок даст команду на открытие клапана.

Это три основные части системы поддержания заданных температурных параметров. Хотя, помимо них, в схеме могут участвовать и другие части наподобие промежуточного реле. Но они исполняют лишь дополнительную функцию.

Самодельный регулятор температуры

Схем для того, чтобы сделать терморегулятор самому, в действительности очень много. Всё зависит от сферы, в которой будет применяться такое изделие. Конечно, создать нечто слишком сложное и многофункциональное крайне трудно. А вот термостат, который сможет использоваться для обогревания аквариума или сушки овощей на зиму, вполне можно создать, имея минимум знаний.

Это полезно: распределительный коллектор в системе отопления.

Простейшая схема

Самая простая схема термореле своими руками имеет безтрансформаторный блок питания, который состоит из диодного моста с параллельно подключённым стабилитроном, стабилизирующим напряжение в пределах 14 вольт, и гасящего конденсатора. Сюда же можно при желании добавить и стабилизатор на 12 вольт.

Создание терморегулятора не требует особых усилий и денежных вложений

В основе всей схемы будет использован стабилитрон TL431, который управляется делителем, состоящим из резистора на 47 кОм, сопротивления на 10 кОм и терморезистора, выполняющего роль датчика температуры, на 10 кОм. Его сопротивление понижается с повышением температуры. Резистор и сопротивление лучше подбирать, чтобы добиться наилучшей точности срабатывания.

Сам же процесс выглядит следующим образом: когда на контакте управления микросхемой образуется напряжение больше 2,5 вольт, то она произведёт открытие, что включит реле, подавая нагрузку на исполнительный механизм.

Как изготовить терморегулятор для инкубатора своими руками, вы можете увидеть на представленном видео:

И напротив, когда напряжение станет ниже, то микросхема закроется и реле отключится.

Чтобы избежать дребезжания контактов реле, необходимо его выбирать с минимальным током удержания. И параллельно вводам нужно припаять конденсатор 470×25 В.

При использовании терморезистора NTC и микросхемы, уже бывавших в деле, предварительно стоит проверить их работоспособность и точность.

Таким образом, получается простейший прибор, регулирующий температуру. Но при правильно подобранных составляющих он превосходно работает в широком спектре применения.

Прибор для помещения

Такие терморегуляторы с датчиком температуры воздуха своими руками оптимально подходят для поддержания заданных параметров микроклимата в помещениях и ёмкостях. Он полностью способен автоматизировать процесс и управлять любым излучателем тепла начиная с горячей воды и заканчивая тэнами. При этом термовыключатель имеет отличные эксплуатационные данные. А датчик может быть как встроенным, так и выносным.

Здесь в качестве термодатчика выступает терморезистор, обозначенный на схеме R1. В делитель напряжения входят R1, R2, R3 и R6, сигнал с которого поступает на четвёртый контакт микросхемы операционного усилителя. На пятый контакт DA1 подаётся сигнал с делителя R3, R4, R7 и R8.

Сопротивления резисторов необходимо подбирать таким образом, чтобы при минимально низкой температуре замеряемой среды, когда сопротивление терморезистора максимальное, компаратор положительно насыщался.

Напряжение на выходе компаратора составляет 11,5 вольт. В это время транзистор VT1 находится в открытом положении, а реле K1 включает исполнительный или промежуточный механизм, в результате чего начинается нагрев. Температура окружающей среды в результате этого повышается, что понижает сопротивление датчика. На входе 4 микросхемы начинает повышаться напряжение и в результате превосходит напряжение на контакте 5. Вследствие этого компаратор входит в фазу отрицательного насыщения. На десятом выходе микросхемы напряжение становится приблизительно 0,7 Вольт, что является логическим нулём. В результате транзистор VT1 закрывается, а реле отключается и выключает исполнительный механизм.

На микросхеме LM 311

Такой термоконтроллер своими руками предназначен для работы с тэнами и способен поддерживать заданные параметры температуры в пределах 20-100 градусов. Это наиболее безопасный и надёжный вариант, так как в его работе применяется гальваническая развязка термодатчика и регулирующих цепей, а это полностью исключает возможность поражения электротоком.

Как и большинство подобных схем, в её основу берется мост постоянного тока, в одно плечо которого подключают компаратор, а в другое – термодатчик. Компаратор следит за рассогласованием цепи и реагирует на состояние моста, когда тот переходит точку баланса. Одновременно он же старается уравновесить мост с помощью терморезистора, изменяя его температуру. А термостабилизация может возникнуть лишь при определённом значении.

Резистором R6 задают точку, при которой должен образоваться баланс. И в зависимости от температуры среды терморезистор R8 может в этот баланс входить, что и позволяет регулировать температуру.

На видео вы можете увидеть разбор простой схемы терморегулятора:

Если заданная R6 температура ниже необходимой, то на R8 сопротивление слишком большое, что понижает ток на компараторе. Это вызовет протекание тока и открывание семистора VS1, который включит нагревательный элемент. Об этом будет сигнализировать светодиод.

По мере того как температура будет повышаться, сопротивление R8 станет снижаться. Мост будет стремиться к точке баланса. На компараторе потенциал инверсного входа плавно снижается, а на прямом – повышается. В какой-то момент ситуация меняется, и процесс происходит в обратную сторону. Таким образом, термоконтроллер своими руками будет включать или выключать исполнительный механизм в зависимости от сопротивления R8.

Если в наличии нет LM311, то её можно заменить отечественной микросхемой КР554СА301. Получается простой терморегулятор своими руками с минимальными затратами, высокой точностью и надёжностью работы.

Достоинства и недостатки

Даже простой терморегулятор своими руками имеет массу достоинств и положительных моментов. Говорить же о заводских многофункциональных устройствах и вовсе не приходится.

Регуляторы температуры позволяют:

  1. Поддерживать комфортную температуру.
  2. Экономить энергоресурсы.
  3. Не привлекать к процессу человека.
  4. Соблюдать технологический процесс, повышая качество.

Из недостатков можно назвать высокую стоимость заводских моделей. Конечно, самодельных приборов это не касается. А вот производственные, которые требуются при работе с жидкими, газообразными, щелочными и другими подобными средами, имеют высокую стоимость. Особенно если прибор должен иметь множество функций и возможностей.

Модуль термостата W1209 — это электронное устройство для поддержания заданной температуры с определенной точностью. Весьма полезная платка терморегулятора для строительства различных схем поддержания температуры (инкубаторы, теплые ящики, теплый пол, теплица и т.п.). Куплен был в магазине для проведения экспериментов и приобретения опыта в намерении дать мозги неудачно купленному нагревателю. Но сначала давайте его изучим и доработаем своими руками. Вещь стоит недорого и предоставляет свободу действий. Ниже представлен обзор модуля термореле W 1209, дана инструкция по программированию, представлена схема и вариант доработки термостата своими руками с фото и видео.

Обзор модуля термостата W 1209 и его доработка своими руками

Модуль термостата W1209

Модуль приобретен по цене 110 рублей (2016 год) на Алиэкспресс по следующей . Пришел почти через два месяца в целости и сохранности. Смотрите фото.
Размеры модуля следующие: 50x40x16 мм
Качественная машинная пайка, плата внешне чистая, но после пристального осмотра чуть чуть попросила спирта на протирку. Похоже в магазины идет один из вариантов модуля и не совсем удобный для встраивания. На плате размещены выступающие выше индикатора и кнопок элементы клемм, разъема и само реле, причем реле только с одним контактом на замыкание. Кроме того продавец скромно обходит параметры коммутируемого напряжения и делает упор на ток. На реле указано напряжение коммутации 125 Вольт при токе 20А. Модуль позволяет поддерживать необходимую температуру в диапазоне от -50ºС +110ºС. Можете смело покупать модуль и как термометр для бани или котла.
На плате модуля размещен светодиодный трехразрядный индикатор размером 22×10 мм, что дает возможнось отображать температуру десятых долей градуса, а в диапазоне ниже -10ºС и выше 100ºС температура отображается только целыми числами. На плате установлен красный светодиод для сигнализации включения реле. Модуль настраивается при помощи трех кнопок: set, +, — .

Кнопка set — выбирает режим настройки параметров
Кнопки + и — изменяют цифровые уставки и задаваемые параметры
Модуль можно настроить на один из режимов работы — охлаждение или нагрев.

В режиме «охлаждение» реле в модуле выключено, пока температура ниже заданного значения, при достижении заданной температуры реле включится и останется включенным до снижения температуры на величину заданного гистерезиса (а гистерезис настраивается!).

В режиме «нагрев» модуль работает в обратном порядке

Термодатчик сопротивлением 10 кОм подключен к модулю через разъем. Термодатчик герметичный, что очень удобно. Кабель термодатчика можно удлинить, что тоже хорошо.

W1209 с тыльной стороны

Параметры коммутации реле

Горит светодиод включения реле

Порядок настройки модуля

При кратковременном нажатии на кнопку set индикатор начинает мигать показывая заданную температуру контроля, температуру можно изменить кнопками + и -. При отсутствии нажатий модуль возвращается в режим показа текущей температуры. Смотрите видео.

При длительном нажатии на set модуль переходит в режим программирования параметров:

— Р0 режим «С» охлаждение и режим «Н» нагрев.
— P1 режим задания уставки (гистерезиса) работы термостата от 0,1 до 15ºС, по умолчанию 2ºС.
Уставка несимметричная.
— P2 режим задания максимального значения температуры от -45ºС до 110ºС (лучше не менять).
— P3 режим задания минимального значения температуры от -50ºС 105ºС (лучше не менять).
— P4 коррекция показаний модуля от -7,0ºС до 7,0ºС, очень удобно проводить простейшую калибровку для точности работы.
— P5 задержка срабатывания 0-10 мин, оставьте по умолчанию 0, чтобы не страдать при проверке работы встроенного модуля.
— P6 ограничение на отображение максимальной температуры, оставьте OFF.
Модуль сохранит все настройки даже при отключении питания.

Настройка заданной температуры

Р0 выбор режима работы

Режим С W1209 — охлаждение

Режим Н W1209 — нагрев

Р1 режим задания гистерезиса

Значение гистерезиса WD1209

P2 и P3 режимы ограничения

P4 режим коррекции WD1209

Коррекция показаний WD1209

Р5 режим задания задержки

Р6 режим ограничения max температуры

Проверял модуль в Оймяконе при -60ºС на индикаторе отображается LLL.
Проверял модуль в сауне при 111ºС на индикаторе отображается HHH.

Нашел в интернете схему модуля W1209


Ток потребления схемы в режиме отключенного реле ~20 мА, включенного ~70 мА (при питающем напряжении ~12 В)

Модернизация модуля термостата W1209 своими руками

На плате вход RESET (4 pin контроллера) выведен на контакты для программирования и контроллер иногда ложно сбрасывается от сильной искровой помехи (реле то установлено на плате). Это устраняется установкой конденсатора емкостью ~0,1мкФ на общий провод. SMD конденсатор просто припаивается к пятачкам. Смотри фото.

Контакты программирования

Конденсатор установлен

Дорабатываем плату. Хочу сразу предупредить, что есть шанс повредить модуль. Работы проводим своими руками на свой страх и риск. Для устранения монтажных проблем с платы были выпаяны: разъем термодатчика, клеммы и реле. К сожалению модуль собран на станке, а это значит, что детали плотно установлены в отверстиях платы. С помощью отсоса удалить весь припой невозможно. При демонтаже реле были повреждены дорожки платы (восстановлены проводниками). Разъем датчика припаивается с обратной стороны платы. Также с обратной стороны платы припаиваются клеммы. Смотри фото и видео. К дорожкам клемм контактов реле припаиваются проводники от дорожек питания катушки реле. Реле подключено другое типа «С» с перекидными контактами. Катушка реле подключается к модулю двумя удлиняющими проводниками через клеммы. В таком виде сверху платы не будет помех для встраивания модуля в устройство. Реле можно приобрести в магазине по этой или поставить выпаянное.

Демонтаж деталей W1209

Детали установлены и вынесены

Реле модуля W1209

Настройка корректора температуры

Настраиваем термостат

Если есть подозрение, что модуль врет. Проводим калибровку термостата. Есть два способа: измерить температуру тающего льда или снега это 0ºС или измерить температуру кипящей воды это 100ºС. Мой датчик показал +2ºС в банке с мокрым снегом. Была введена коррекция — 2ºС. Стал показывать разумные 0ºС.

Модуль термостата W1209 после доработки был встроен в тепловентилятор и весьма успешно работает до сих пор, выполняя функцию поддержания температуры в помещении.

Основные достоинства модуля: полный комплект для установки, широкий диапазон настроек, возможность калибровки и самое главное достоинство — его цена (наверное дешевле при таком функционале не бывает).

Для тех кому требуется уже готовое к применению решение может приобрести собранную конструкцию с питанием от сети 220 Вольт и мощным реле управления, вот ссылка http://ali.pub/2okb2q.

Январь 13, 2017 Электроника

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *