Термопара своими руками для холодильника

Термопара своими руками для холодильника

Термостат для холодильника

Автор: Sobiratel_sxem
Опубликовано 09.03.2020
Создано при помощи КотоРед.

Добрый день, уважаемые радиолюбители.
Ни для кого не секрет, что на данный момент в эксплуатации до сих пор находится достаточно много холодильников старых годов выпуска (например [12] в нашем случае). Одной из проблем, связанных с ними, является выход из строя термостата… …и эта поломка, настигает владельца чаще всего неожиданно… Сегодня мы бы хотели познакомить Вас с вариантом термостата, разработанным нами около года назад. Итак, пожалуй, начнем.
Схема электрическая принципиальная термостата показана на фото ниже.

Функционально термостат состоит из 4 узлов: непосредственно термореле, таймера, выходного каскада и источника питания.
После подачи напряжения питания, сетевое напряжение, через понижающий трансформатор TR1 поступает на выпрямитель, выполненный на диодном мосте VDS1 [9]. Конденсатор С15 – фильтр пульсаций выпрямленного напряжения. Схема стабилизатора источника питания выполнена по классической схеме параметрического стабилизатора, реализованного на стабилитронах VD8, VD9 с усилителем тока на транзисторе VT1. Так как схема классическая и хорошо известна всем радиолюбителям, рассматривать подробно принцип её работы не будем. Выходное стабилизированное напряжение питания поступает непосредственно в цепи питания остальных узлов термостата [13,14].
Само термореле реализовано на микросхеме DA1 по схеме компаратора напряжения. Опорное напряжение компаратора на не инвертирующем входе задается делителем напряжения, состоящим из резисторов R4, R5, R6. Резистор R5 служит для установки порога срабатывания компаратора. Термочувствительно плечо компаратора состоит из резисторов R8, R9 [1].
При изменении температуры изменяется сопротивление терморезистора R9, соответственно меняется величина напряжения на инвертирующем входе компаратора. Как только напряжение на инвертирующем входе превысит величину опорного напряжения на не инвертирующем – на выходе установится уровень логического «0». И наоборот, когда напряжение на инвертирующем входе станет ниже уровня опорного напряжения — на выходе установится уровень логического «1».
Цепочка, состоящая из резисторов R14, R15, диода VD4, конденсатора С4 задаёт параметры петли гистерезиса компаратора.
С выхода термореле сигнал поступает на выход логического элемента «И» (верхний по схеме), реализованного на микросхеме DD3. Одновременно с этим, через элемент «Не», реализованный на микросхеме DD4 на вход сброса счётчика таймера поступает сигнал сброса (вход R микросхемы DD2) [2,3,4].
Таймер термостата состоит из генератора сигналов, выполненного на микросхеме DD1 и счётчика DD2. Цепочка, состоящая из резисторов R2, R3, конденсатора С1 задаёт частоту выходных импульсов генератора. С выхода генератора последовательность прямоугольных импульсов поступает на вход асинхронного счётчика DD2. В данном случае он выполняет роль счётчика-делителя [5,6,7].
С выхода таймера, через диоды VD5-VD7, а так же резисторы R18-R20 сигнал, поступает на второй вход логического элемента «И» (нижний по схеме), реализованного, как было описано выше, на микросхеме DD3. С выхода элемента «И» сигнал поступает на транзисторный ключ, выполненный на транзисторах VT2, VT3. Нагрузкой транзисторного ключа служит электромагнитное реле К1, контакты которого коммутируют электродвигатель холодильника при работе термостата [8].
Цепочка, состоящая из диода VD1 и конденсатора С5, необходима для установки счётчика DD2 в нулевое состояние при включении питания устройства.
Диод VD3, конденсатор С8 необходимы для защиты устройства от возможных высоковольтных помех, возникающих при коммутации индуктивной нагрузки в виде электродвигателя холодильника, а так же возникающих при работе электромагнитного реле К1. Данные элементы необходимо установить как можно ближе к микросхеме DA1. Конденсаторы С11, С12 необходимы для тех же целей, но их необходимо установить как можно ближе к самому реле К1.
Цепочка, состоящая из диодов VD10, VD11 необходима для устранения высоковольтных выбросов при коммутации обмотки реле К1 транзисторным ключом. При этом диод VD10 установлен для ускорения срабатывания реле при коммутации [15]. Совместно с диодом VD3, конденсаторами С8, С11, С12, С16, варистором R29 данная цепочка обеспечивает хорошую защиту термостата от помех, возникающих при работе в цепях питания.
Цепочка R30, C17 – искрогасящая [10].
Цепочка R21, C10 необходима для поддержания уровня логической «1» в момент переключения выходов счетчика 1-3. При отсутствии данной цепочки возможно ложное срабатывание логического элемента «И».
Цепочка R1, HL1 – индикатор напряжение питания термостата.
Рассмотрим кратко работу настроенного термостата. По умолчанию будем считать, что температура в холодильнике комнатная т.е. он полностью разморожен.
Итак, после включения питания на выходе компаратора DA1 установится уровень логической «1» т.к. температура термодатчика выше, чем установленный порог срабатывания. Одновременно с этим, благодаря цепочке VD1-C5, произойдет сброс счетчика DD2 в нулевое состояние, после чего таймер начнёт отсчет времени. При заданных на схеме номиналах и приведённой схеме подключения примерно через 8.5 минут на выходе таймера появится уровень логической единицы. Таким образом, на обеих входах DD3 установится уровень логической единицы и, соответственно, на выходе элемента «И» будет так же логическая «1». Выходной сигнал, через транзисторный ключ VT2-VT3, а так же электромагнитное реле К1 запустит электродвигатель холодильника. Интервал времени, равный 6-10 минутам перед запуском двигателя необходим для его защиты от выхода из строя при кратковременном отключении сетевого напряжения [11].
Далее работа термостата может развиваться по одному из двух сценариев:
1. Температура в холодильной камере станет ниже заданного порога. В этом случае на выходе компаратора установился уровень логического «0». Соответственно этот же уровень установится на верхнем (по схеме) входе логического элемента «И» и его выходе (микросхема DD3). Далее произойдёт размыкание контактов электромагнитного реле К1 и отключение двигателя. Параллельно с этим, через логический элемент «Не» (DD4) уровень логической «1» поступит на вход сброса счётчика DD2 – счёт импульсов прекратится, счетчик будет сброшен в нулевое состояние. Термостат в таком состоянии будет находиться до тех пор, пока температура термодатчика не станет снова выше установленного порога срабатывания. После этого весь описанный выше цикл работы повторится.
2. Температура в камере холодильника не успела уменьшится ниже установленного порога за заданное время. В таком случае, таймер, реализованный на микросхемах DD1-DD2, при заданных на схеме номиналах и указанной схеме подключения отсчитает примерно 68 минут после чего на выходе счётчика DD2 установится уровень логического «0». Соответственно в этом случае, аналогично предыдущему произойдёт отключение электродвигателя. После этого таймер отсчитает всё те же 8.5 минут, в течении которых двигатель будет отключён и вновь его запустит. Данная мера так же необходима для защиты электродвигателя, но в ситуациях, когда температура в камере по тем или иным причинам долгое время не может уменьшится ниже установленного порога (например порог был установлен не корректно, уплотнители холодильника пропускают внутрь тёплый воздух, холодильник был полностью загружен продуктами питания комнатной температуры и т.д.). При отсутствии подобной защиты электродвигатель может непрерывно работать достаточно долго, что, в самом худшем случае, может привести к его выходу из строя (правда этим всё больше грешат современные холодильники определённых производителей).
Настройка термостата не представляет сложности. Для начала необходимо выход таймера отключить от DD3, а входы логического элемента соединить перемычкой. Далее, используя дополнительный термометр в качестве образцового, производится градуировка шкалы термостата. Для этого терморезистор R9 помещается на штатное место в камере холодильника и после двух-трех циклов включения выключения фиксируется температура в данной точке. После этого необходимо провести измерения ещё в двух-трех точках и обозначить их на шкале. Остальную часть шкалы можно смело разбить линейно на участки. В данном случае небольшой погрешностью можно пренебречь.
Если необходимо сдвинуть пределы регулировки температуры вверх или вниз, то необходимо подобрать соотношение сопротивлений R4/R6, но при этом суммарное сопротивление должно оставаться тем же. Для расширения или сужения пределов регулировки температуры необходимо подобрать соотношение сопротивлений резистора R5 к сопротивлению резисторов R4/R6.
После установки необходимых пределов регулировки температуры, подбором величины резисторов R14/R15 устанавливается необходимая величина гистерезиса компаратора. Для бытового холодильника величину гистерезиса можно установить в районе 2-4 градусов Цельсия.
Далее необходимо снять перемычку с входов микросхемы DD3 и подключить назад выход таймера. Суммарная величина цикла «работа/отдых» определяется частотой генератора на микросхеме DD1, а соотношение между работой и отдыхом способом подключения счётчика DD2.
Таким образом, на этом настройку можно считать законченной.
Схема подключения данного термостата взамен штатного показана на схеме ниже.

Согласно схемы, клеммы термостата X1-X3 подключаются к схеме холодильника в указанных одноимённых точках, а родной термостат S1 при этом удаляется из схемы.
В подборке фото ниже показан внешний вид собранного термостата, а так же термостат, установленный в холодильник во время проведения испытаний.

В качестве модернизации схемы можно предложить заменить генератор на микросхеме DD1 на дополнительный делитель частоты с тактированием от электроосветительной сети. В этом случае работа таймера будет более стабильной. Кроме того, при сборке термостата на двухсторонней печатной плате с использованием поверхностно-монтируемых компонентов (КМП, SMD) размер готового устройства можно уменьшить минимум в 2-3 раза.
Не судите строго – термостат был собран, настроен и полностью отлажен менее чем за сутки т.к. в нем возникла острая потребность. Идеальный вариант, конечно, термостат на микроконтроллере, куда при необходимости можно заложить любой необходимый алгоритм работы, подключить дисплей и т.д. …но, как это обычно бывает, в самый неподходящий момент чего-то не оказывается под руками… …да отладка программы заняла бы у нас значительно больше времени, нежели сборка и отладка данного термостата (ну не программист я, не программист, что поделать. )…
На этом на сегодня всё, с уважением, Андрей Савченко, Кулаковский Максим.

Список использованной литературы:

Источник

Как сделать простую термопару (электричество из двух проволок)

Приветствую всех любителей помастерить, предлагаю к рассмотрению инструкцию по изготовлению простой термопары. Автор ее изготовил, чтобы проверить, какое напряжение и ток она сможет вырабатывать. При измерении у автора термопара выдала 50 мВ и показала ток примерно в 5 мкА.

Конечно, показания довольно скромные, но если таких термопар сделать много, можно соорудить небольшой тепловой генератор. К тому же такую термопару можно использовать в качестве датчика температуры. Собрано все просто, если самоделка вас заинтересовала, предлагаю изучить ее более детально!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— константан (проволока от низкоомного резистора ПЭВ-10);
— медная проволока.

Процесс изготовления самоделки:

Шаг первый. Добываем материалы
В качестве материала понадобится кусок медной проволоки, а также будет нужна проволока из резистора ПЭВ-10, подобная проволока встречается и в заграничных аналогах типа 1R00JSMT.

Проволока, которая используется в низкоомных резисторах, сделана из металла константан , именно она нам и нужна, нихром не подойдет.

Шаг второй. Скрутка и сварка
Делаем скрутку из двух проволочек, а затем концы проволок нужно сварить. Для сварки автор использует турбозажигалку. Именно в месте сварке при нагревании будет возникать разница потенциалов и по проводникам начнет течь ток. В идеале, должна получиться капелька из двух сваренных металлов.

В завершении скрутку, наверное, нужно раскрутить, иначе будет возникать короткое замыкание.

Шаг третий. Испытания
Подключаем к проводникам мультиметр и разогреваем место сварки обычной зажигалкой. У автора на мультиметре появилось напряжение в 50 мВ, это максимальное напряжение, которое выдает одна скрутка.

Что касается тока, то у автора мультиметр показал 5мкА.

Источник

Простой терморегулятор своими руками

Огромное количество электрических приборов, используемых в быту и промышленности, основывают свою работу на определении уровня температуры окружающей среды. Измерительный элемент в них представляет собой датчик температуры, срабатывающий при нагревании или охлаждении до установленного уровня. Их можно приобрести в большинстве магазинов, ими комплектуются духовки, контроллеры и прочие устройства, но гораздо интереснее изготовить терморегулятор своими руками.

Пример простого терморегулятора

Далее мы рассмотрим принцип действия и варианты изготовления такой самоделки.

Немного теории

Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:

Теоретически температурный датчик можно представить набором из четырех сопротивлений, среди которых три резистора будут представлены элементами с постоянными электрическими параметрами, а четвертый переменным. Они собираются в схему измерительного полуплеча, приведенную на рисунке 1 ниже:

Рис. 1. Датчик из полуплеча резисторов

На схеме показан принцип соединения резисторов для получения температурного датчика. Как видите, сопротивление R2 является переменным и меняет физическую величину в соответствии с изменениями температуры окружающей среды. При подаче одного и того напряжения питания в терморегуляторе, при изменении сопротивления в плече будет возрастать ток в цепи.

На основании изменений происходит анализ температурных колебаний в результате которого рабочий орган вызывает срабатывание терморегулятора и последующее отключение или включение оборудования.

Для измерения сопротивления резисторов в качестве логического элемента устанавливается микросхема, работающая в режиме компаратора. Ее задача сравнить электрические сигналы в двух плечах. Пример схемы регулятора температуры приведен на рисунке:

Рис. 2. Принципиальная схема терморегулятора

Здесь блок микросхемы U1A принимает сигналы от измерителя температуры на входы 2 и 3. При достижении температуры срабатывания, в плечах начнет протекать разный ток, и компаратор выдаст на управляющий элемент электронного терморегулятора сигнал о включении.

При остывании датчика термометра ток в плечах терморегулятора уравняется, и электронный блок выдаст управляющий сигнал на отключение. Приведенная электронная схема работает в двух устойчивых состояниях – отключенном и включенном, чередование рабочих режимов происходит в соответствии с заданной логикой.

Эта схема терморегулятора используется в работе куллера персонального компьютера, получая электроснабжение от блока питания, происходит сравнение тока в плечах. Когда блок питания перегреется, терморегулятор переведет транзистор в противоположное состояние и вентилятор запустится.

Такой принцип может применяться не только в вентиляторах, но и в ряде других устройств:

• для контроля работы электрического отопления по температурным показаниям в помещении;
• для установки уровня температуры в самодельном инкубаторе;
• при подключении теплого пола для контроля его работы;
• для установки температурного диапазона работы двигателя, с принудительным охлаждением или отключением системы при достижении граничного значения температуры;
• для паяльных станций или ручных паяльников;
• в системах охлаждения и холодильном оборудовании с логикой снижения температуры в определенных пределах;
• в духовках, печах как бытового, так и промышленного назначения.

Сфера применения терморегулятора ничем не ограничена, везде, где вы хотите получить контроль уровня температуры в автоматическом режиме с управлением питания, такое устройство станет отличным помощником.

Обзор схем

В зависимости от типа элементов, входящих в состав терморегулятора, различают механические и цифровые терморегуляторы. Работа первых основана на срабатывании реле, вторые имеют электронный блок, управляющий процессами. Примеры работы нескольких схем рассмотрим далее.

Рис. 3. Схема терморегулятора №1

На приведенной схеме измерение происходит за счет резисторов R1 и R2, при температурных колебаниях переменный резистор R2 изменит величину падения напряжения. После чего через усилитель терморегулятора, представленный парой транзисторов, начнется протекание электротока через катушку реле K1.

Когда величина тока в соленоиде создаст магнитный поток достаточной силы, сердечник притянется и переключит контакты в другое положение. Недостатком такого терморегулятора является наличие магнитопроводящих частей, которые из-за гистерезиса вносят дополнительную поправку на температуру помимо измерительного органа.

Рис. 4. Схема терморегулятора №2

Данный терморегулятор, в отличии от механического термостата, не использует подключение реле, поэтому является более точным. Его применение оправдано в тех ситуациях, когда несколько градусов могут сыграть весомую роль, к примеру, при контроле температуры нагрева двигателя или в инкубаторе.

Здесь изменение температурного режима фиксируется резистором R5, благодаря которому терморегулятор изменяет электрические параметры работы. Для сравнения и усиления разницы поступающего с полуплеч электрического параметра применяется микросхема К140УД7.

Для контроля нагрузки в схеме устанавливается тиристор VS1, в данном примере терморегулятора ограничение составляет 150Вт, но при желании может подбираться и другой параметр. Но следует учитывать, что эксплуатация тиристора в качестве ключа приводит к его нагреванию, поэтому с увеличением мощности необходимо установить радиатор для лучшей теплоотдачи.

Создаем простой терморегулятор

При ремонте бытовой электротехники вы могли сталкиваться с ситуацией, когда со строя выходил терморегулятор. Хоть это и небольшая микросхема, устанавливаемая для контроля величины нагрева или охлаждения чего-либо.

Увы, стоимость такого элемента заводского изготовления довольно высока, поэтому куда выгоднее собрать терморегулятор самому. Схема достаточно простого самодельного терморегулятора приведена на рисунке ниже.

Рис. 5. Схема простейшего терморегулятора

Для его изготовления вам понадобится:

• понижающий трансформатор с 220 на 12 В;
• шесть диодов (в рассматриваемом примере используются IN4007);
• конденсаторы на 47 мкФ, 1 мФ и 2 мФ;
• микросхема для стабилизатора на 5В;
• транзистор (в рассматриваемом примере это КТ814А);
• стабилитрон с регулируемым параметром (TL431);
• резистивные элементы на 4,7; 160, 150 и 910 кОм;
• резистор с изменяемым сопротивлением на 150 кОм;
• термозависимый резистор 50 кОм;
• светодиод;
• электромагнитное реле 100 мА с питающим напряжением 12В (в рассматриваемом примере используется автомобильный вариант);
• кнопка и корпус.

Процесс изготовления состоит из таких этапов:

• При помощи паяльника соберите вышеперечисленные детали на печатную плату, как показано на схеме выше.
• После этого выведите измерительный орган для терморегулятора на открытое пространство, чтобы установить в нужную локацию.

Рис. 6. Выведите измерительный элемент

• Установите переменный резистор на жесткий каркас и нанесите градуировку температурных режимов для настройки прибора.

Рис. 7. Установите регулятор на каркас и нанесите градуировку

• На клеммник подключите шнур питания.

Подключите питающий шнур к клеммнику

В данном случае клеммник взят со старого прибора, располагавшегося в корпусе.

• Подключите все отдельно размещенные элементы к плате и закройте корпусом.

После сборки терморегулятора его можно установить в любое место, к примеру, для обогрева и подключить в цепь питания электрического котла. В случае, когда радиаторы отопления нагреют помещение до установленной температуры, контакты реле разорвут цепь и прекратят электроснабжение. При остывании цифрового термометра, снова произойдет включение отопления и снова пойдет нагрев. Если вас не устраивает температурный режим, его можно изменить настройкой датчика.

Видео по теме

Источник