Используется терморегулятор для погреба в целях обеспечения максимально комфортных условий при хранении овощей, фруктов. Существует множество типов конструкций – одни предназначены для использования в подвале, другие – для установки на балконах. Конструкция балконных ящиков очень простая – короб с качественной теплоизоляцией, внутри установлены нагревательные элементы, при помощи которых поддерживается оптимальная температура. Такой мини-погреб будет весьма кстати, если балкон неотапливаемый, а на улице зимой сильные морозы.
Общий принцип работы терморегулятора
Самый простой самодельный терморегулятор для погреба позволяет поддерживать заданное значение температуры при помощи нагревательных элементов. В зависимости от того, какая разница температур, можно использовать такие элементы для нагрева:
- Мощные проволочные резисторы.
- Нихромовую спираль.
- Лампы накаливания.
- ТЭНы.
Если нужно выравнивать температуру в небольшом диапазоне, достаточно установить несколько ламп накаливания – именно так делается в самодельных инкубаторах для выращивания птицы. Но если нужно выравнивать температуру в большом диапазоне, потребуется применять более эффективные средства – ТЭНы или проволочные резисторы.
Самый простой способ поддерживать заданную температуру – установить биметаллический термодатчик. Он будет отключать нагревательные элементы при достижении заданного значения температуры. Но можно использовать датчик температуры и несложное электронное устройство на одной микросхеме. Преимущество такой конструкции в том, что она более надежна – в ней нет механических прерывателей. Все работы по коммутации выполняет микросхема.
Калибровка датчиков
Для начинающих радиолюбителей самым сложным окажется настройка устройства, а именно калибровка датчика и микросхемы. Для этого выполняется несколько действий – считывающее устройство погружается сначала в воду, температура которой 0 градусов, затем в кипяток. Чтобы сделать градуировку регулятора, нужно провести замер промежуточных значений и поставить соответствующие метки.
Вполне возможно, что перед подключением терморегулятора потребуется провести процедуру настройки несколько раз. Но чтобы не заморачиваться с самостоятельным изготовлением и настройкой прибора, можно купить готовое устройство и без особых проблем поставить в погребе. Большая часть датчиков предназначена для работы с микроконтроллерами, на выходе у них цифровой сигнал, которые передается по двунаправленному однопроводному интерфейсу типа 1-WIRE. Это позволяет конструировать довольно сложные устройства, например, многоточечные термометры – это приборы, позволяющие проводить замер температуры сразу в нескольких помещениях.
Регулятор температуры LM335
Среди всех терморегуляторов можно выделить самый дешевый и простой – LM335. У него имеется несколько модификаций – с обозначениями 235, 135. В маркировке самая первая цифра обозначает сферу применения:
- Цифра «1» означает, что прибор предназначен для работы в устройствах для ВПК.
- Цифра «2» – элемент используется в промышленности.
- «3» – для установки в бытовых приборах.
Внешний вид терморегулятора – это корпус ТО-92. Внутренняя схема содержит в себе 16 полупроводниковых транзисторов. Иногда датчики можно встретить в корпусе SO-8, однако отличия наблюдаются только во внешнем виде – внутренняя схема остается без изменений.
Принцип работы чем-то схож со стабилитроном. От температуры напрямую зависит напряжение стабилизации. При увеличении температуры на 10 кельвинов происходит повышение напряжения стабилизации на 10 мВ. При этом рабочий ток у прибора – 0,45-5,0 мА. В том случае если превысить максимальное значение тока, произойдет перегрев датчика и он будет проводить замер температуры своего корпуса.
Что показывает датчик?
Но как же будет вести себя в схеме терморегулятора для погреба этот прибор? Нужно в этом разобраться. Допустим, в помещении абсолютный ноль – это 273 градуса ниже нуля по Цельсию. Это 0 К, следовательно, вам придется сделать небольшую конвертацию величины. Именно в условиях, когда температура 0 К, датчик не будет вырабатывать сигнал.
Как только произойдет увеличение температуры на 10 К, напряжение возрастет на 0,01 вольта. И так будет происходить при каждом увеличении температуры. Но нужно учесть, что таких температур не бывает, а 0 градусов по Цельсию – это 273 К. Нормальные условия, согласно всем учебникам, – это 25 градусов Цельсия, или 298 К. Совершив несколько простых действий, можно определить, что при температуре 25 градусов по Цельсию на сигнальном выводе датчика будет напряжение в 2,9815 вольта.
Диапазон температур, в которых работает прибор, лежит в интервале -40..+100 градусов по Цельсию. Причем основная характеристика его линейна в этом диапазоне – это облегчает расчет напряжений и температур. И не стоит забывать, что абсолютный ноль – это 273,15 К. В точных расчетах не нужно пренебрегать даже сотыми долями значений.
Схема регулятора температуры
У прибора имеется своеобразная инструкция. Терморегулятор можно изготовить по схемам, приведенным в даташите. Это подробное руководство, в котором описаны все возможные схемы включения прибора, его основные характеристики, особенности работы. И ничего лишнего изобретать не нужно – все конструкции проверены годами и работают стабильно.
Все промышленные образцы готовых устройств терморегуляторов изготавливаются именно по схемам, указанным в даташите. Одно нужно учесть – управлять нагревательным элементом напрямую нельзя, так как сигнал очень слабый. Потребуется использовать усилитель на полевом транзисторе или сборке. Усиленный сигнал можно подавать на магнитный пускатель или реле.
Работа компаратора
Компаратор – это устройство, с помощью которого происходит сравнение температуры с заданным значением. Без знания основ того, как он работает, не получится изготовить терморегулятор для погреба на балконе. В основе схемы находится компаратор от LM311 – у него имеется два входа и столько же выходов. Входы:
- Прямой – обозначен значком «+».
- Инверсный – имеет обозначение «–».
Алгоритм работы очень простой:
- Если на прямой вход поступает напряжение больше, чем на инверсный, то на выходе происходит установка высокого уровня. Происходит открывание транзистора и включение обогрева.
- Если на инверсном входе напряжение выше, то устанавливается низкий уровень.
- При достижении температуры срабатывания (устанавливается она переменным резистором) происходит переход в низкий уровень – транзистор закрывается, и нагреватель обесточивается.
Как соединять устройство с нагревателем
Нагревательный элемент – это нагрузка всего устройства. Желательно, чтобы элементы коммутации имели запас прочности – ставьте реле со степенью защиты, соответствующей влажным помещениям, либо магнитные пускатели. Сигнал с микроконтроллера должен подаваться на полевой транзистор и усиливаться. Только после этого его можно использовать для управления катушками реле или пускателя, которые включаются в разрыв цепи питания. Так как терморегулятор для погреба будет находиться во влажной среде, позаботьтесь о безопасности – поставьте автоматические выключатели и УЗО.
