Применение терморегуляторов с датчиком температуры воздуха достаточно широкое – их можно установить в системе отопления, в инкубаторе, защите электропривода и т. д. Причем можно как приобрести данный прибор, благо немало моделей представлено на рынке, так и самостоятельно изготовить из подручных материалов. Но перед началом процесса необходимо ознакомиться с особенностями конструкции и ее самыми распространенными схемами.
Схемы устройства
Схема терморегулятора с датчиком температуры воздуха достаточно простая – в ней нет дефицитных элементов, поэтому большинство начинающих радиолюбителей при тренировке отдают предпочтение именно таким конструкциям. На них достаточно просто оттачивается мастерство и навыки. В свободном доступе схем имеется огромное количество, но наибольшее распространение получили компараторы.
Прежде чем самостоятельно изготовить терморегулятор, внимательно изучите схему и определитесь с тем, какую конкретно функцию он будет выполнять. По схеме, приведенной на рисунке, можно увидеть, что есть входы и выходы:
- На один вход производится подача эталонного напряжения – именно с его помощью работает все устройство.
- На второй вход поступает напряжение от терморезистора (датчика температуры).
На компаратор подаются показания, после чего они сравниваются между собой. В том случае, если начнется генерация сигнала на выходе, произойдет отключение электромагнитного реле. При этом подается ток на ТЭН или компрессор холодильника.
Что потребуется для изготовления
В качестве датчика температуры воздуха в терморегуляторах применяют обычно терморезистор. При изменении температуры происходит колебание сопротивления. Нередко используют полупроводниковые элементы – как транзисторы, так и диоды. Но только при условии, если при изменении температуры происходит увеличение или уменьшение какой-либо характеристики.
Допустим, при нагреве ТЭНа необходимо, чтобы ток в цепи транзистора увеличивался. И элемент перестает работать, невзирая на сигнал, поступающий на вход. Но у полупроводников имеется масса недостатков – самый главный заключается в том, что достаточно сложно сделать калибровку.
Но есть такие элементы, как, например, микросхема LM335. У нее довольно низкая стоимость, часто применяется в бытовой технике. Аналогичные изделия получили распространение в промышленности и военной технике (серии 135 и 235 соответственно). В составе сборки не менее 16 транзисторов, поэтому микросхема может работать и как стабилизатор – напряжение полностью зависит от температуры.
Особенности LM335
Сразу нужно выделить ключевые особенности терморегуляторов с датчиком температуры воздуха, изготовленные на микросборке LM335:
- На 1 градус приходится порядка 0,01 В. При этом, если ориентироваться на шкалу в Цельсиях, то при нуле градусов на выходе напряжение будет равно 2,73 В.
- Рабочий диапазон температур находится в интервале -40..+100 градусов. Это позволяет использовать микросхему в любых конструкциях.
Но для правильной работы датчика температуры вам нужен компаратор – идеально подойдет микросхема LM311. Для формирования эталонного напряжения потребуется установить переменный резистор – сопротивление его, возможно, придется подобрать эмпирическим путем. И конечно же, для работы обязательно нужен хороший блок питания и индикаторы.
Нагрузка и питание
Включать микросхему LM335 нужно последовательно, а резисторы подбираются таким образом, чтобы значение тока, проходящего через датчик температуры, было на уровне 0,45..5 мА. Если превысить допустимое значение тока, то датчик начнет перегреваться, что существенно исказит данные. Обязательно учитывайте при изготовлении нагрузку и питание терморегулятора с датчиком. Воздуха температура может колебаться в большом интервале.
Запитку можно осуществить такими способами:
- При помощи блока питания на 12 В.
- При помощи любого устройства, на выходе которого вырабатывается не более 12 В. Ток должен быть менее 100 мА (в цепи вторичной обмотки трансформатора) – этот показатель превышать не рекомендуется.
Помните, что в цепи датчика ток должен быть менее 5 мА, поэтому транзистор в конструкции должен иметь большую мощность. Неплохие результаты показывает КТ814. Для того чтобы «избавиться» от транзистора, можно установить электромагнитное реле с меньшим током срабатывания.
Пошаговое руководство по изготовлению
Для того чтобы изготовить терморегулятор с выносным датчиком, нужно подготовить все элементы, необходимые для сборки. Рассмотрим пример изготовления на примере устройства, работающего от сети 12 В:
- Сначала нужно подготовить корпус – подойдет любой, хоть пластиковый, хоть металлический.
- Выбираете схему, которая сможет удовлетворить все потребности. Определяете место установки всех элементов схемы.
- Для срабатывания терморегулятора необходимо, чтобы была обеспечена связь отрицательного типа между входом и выходом компаратора.
- Подготавливаете печатную плату, устанавливаете на ней все элементы и пропаиваете.
После сборки терморегулятора с датчиком температуры воздуха необходимо проверить его работу. Для этого нужно использовать проверенный термометр и провести симуляцию работы ТЭНа или холодильника в различных режимах.
