Терморегулятор для плитки своими руками
Обновлено: 04.05.2024
регулятор мощности из электроплитки, реально ?
Приветствую.
Собрал я себе ректификационную колонну. Большое спасибо Третьему и KD за оказанную теоретическую и практическую помощь.
Колонна из алюминиевых банок (25шт), куб из алюминиевой фляги на 10л, дефлегматор из фляжки на 1л с 2-мя холодильниками димрота (соеденены последовательно).
Фото колонны:
| Dscf4632. регулятор мощности из электроплитки, реально ? Вопросы по электр(он)ике. | Dscf4631. регулятор мощности из электроплитки, реально ? Вопросы по электр(он)ике. | Dscf4629. регулятор мощности из электроплитки, реально ? Вопросы по электр(он)ике. |
Теперь сама проблема:
Раньше гнал на газу, сейчас нет возможности гнать на газу (вытяжка стоит, колонна не влазиет, квартира съемная снимать вытяжку не хочу). Купил я себе электроплитку на 1.2 кВт - вчера пробовал гнать, КПД около 30%(исходя из времени нагрева до кипения на полной мощности 1.2л спирта ректификата 90% + 5.8л воды нагревалось до кипения за полтора часа) и меня это очень печалит.
Сам я в электротехнике не силен, но возникла мысль купить ТЭН от чего-либо на 1.2 кВт врезать его в куб и к электроплите вместо заводского ТЭНа. Ожидается что смогу регулировать мощность нагрева и увеличу КПД хоть до 80%. Это реально сделать и будет ли оно работать ?
Фотки электроплитки прикладываются. Буду рад советам по ТЭНам.
| Dscf4628. регулятор мощности из электроплитки, реально ? Вопросы по электр(он)ике. | Dscf4627. регулятор мощности из электроплитки, реально ? Вопросы по электр(он)ике. | Dscf4626. регулятор мощности из электроплитки, реально ? Вопросы по электр(он)ике. | Dscf4625. регулятор мощности из электроплитки, реально ? Вопросы по электр(он)ике. |
Как сделать регулятор мощности на симисторе своими руками: варианты схем
Для управления некоторыми видами бытовых приборов (например, электроинструментом или пылесосом) применяют регулятор мощности на основе симистора. Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте. В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как всегда, начнем с теории.
Принцип работы регулятора на симисторе
Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой. Его основное отличие от базового прибора заключается в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, при подаче тока на управляющий электрод. Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением.
Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода. При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между основными выводами прибора. То есть тогда, когда переменное напряжение переходит точку нуля.
Дополнительным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение числа помех на этой фазе работы. Обратим внимание, что не создающий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов.
Благодаря перечисленным выше свойствам, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. То есть, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль. Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.
Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%
При этом амплитуда сигнала будет оставаться прежней, именно поэтому такие устройства неправильно называть регуляторами напряжения.
Варианты схем регулятора
Приведем несколько примеров схем, позволяющих управлять мощностью нагрузки при помощи симистора, начнем с самой простой.
Рисунок 2. Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В
Обозначения:
- Резисторы: R1- 470 кОм , R2 – 10 кОм,
- Конденсатор С1 – 0,1 мкФ х 400 В.
- Диоды: D1 – 1N4007, D2 – любой индикаторный светодиод 2,10-2,40 V 20 мА.
- Динистор DN1 – DB3.
- Симистор DN2 – КУ208Г, можно установить более мощный аналог BTA16 600.
При помощи динистора DN1 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (завершение полупериода). Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора. Соответственно, управление мощностью нагрузки происходит посредством переменного резистора R1.
Несмотря на простоту схемы, она довольно эффективна и может быть использована в качестве диммера для осветительных приборов с нитью накала или регулятора мощности паяльника.
К сожалению, приведенная схема не имеет обратной связи, следовательно, она не подходит в качестве стабилизированного регулятора оборотов коллекторного электродвигателя.
Схема регулятора с обратной связью
Обратная связь необходима для стабилизации оборотов электродвигателя, которые могут изменяться под воздействием нагрузки. Сделать это можно двумя способами:
- Установить таходатчик, измеряющий число оборотов. Такой вариант позволяет производить точную регулировку, но при этом увеличивается стоимость реализации решения.
- Отслеживать изменения напряжения на электромоторе и, в зависимости от этого, увеличивать или уменьшать «открытый» режим полупроводникового ключа.
Последний вариант значительно проще в реализации, но требует небольшой настройки под мощность используемой электромашины. Ниже приведена схема такого устройства.
Регулятор мощности с обратной связью
Обозначения:
Данная схема обеспечивает плавный запуск электрической установки и обеспечивает ее защиту от перегрузки. Допускается три режима работы (выставляются переключателем S1):
Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электромотора по следующей формуле: . Например, если нам необходимо управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.
Для изготовления данного сопротивления лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или1,0 мм. Ниже представлена таблица, позволяющая подобрать сопротивление R6 и R11, в зависимости от мощности двигателя.
Таблица для подбора номиналов сопротивлений в зависимости от мощности двигателя
Приведенное устройство может эксплуатироваться в качестве регулятора оборотов двигателей электроинструментов, пылесосов и другого бытового оборудования.
Регулятор для индуктивной нагрузки
Тех, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором сварочного аппарата) при помощи выше указанных схем, ждет разочарование. Устройства не будут работать, при этом вполне возможен выход из строя симисторов. Это связано с фазовым сдвигом, из-за чего за время короткого импульса полупроводниковый ключ не успевает перейти в «открытый» режим.
Существует два варианта решения проблемы:
- Подача на управляющий электрод серии однотипных импульсов.
- Подавать на управляющий электрод постоянный сигнал, пока не будет проход через ноль.
Первый вариант наиболее оптимален. Приведем схему, где используется такое решение.
Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки
Как видно из следующего рисунка, где продемонстрированы осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для открытия симистора используется пакет импульсов.
Осциллограммы входного (А), управляющего (В) и выходного сигнала (С) регулятора мощности
Данное устройство делает возможным использование регуляторов на полупроводниковых ключах для управления индукционной нагрузкой.
Простой регулятор мощности на симисторе своими руками
В завершении статьи приведем пример простейшего регулятора мощности. В принципе, можно собрать любую из приведенных выше схем (наиболее упрощенный вариант был приведен на рисунке 2). Для этого прибора даже не обязательно делать печатную плату, устройство может быть собрано навесным монтажом. Пример такой реализации показан на рисунке ниже.
Самодельный регулятор мощности
Использовать данный регулятор можно в качестве диммера, а также управлять с его помощью мощными электронагревательными устройствами. Рекомендуем подобрать схему, в которой для управления используется полупроводниковый ключ с соответствующими току нагрузки характеристиками.
Регулятор мощности для электроплиты
В качестве управляющих элементов использованы два тиристора VS1, VS2, а поскольку им придется работать с переменным током, один будет управлять положительной полуволной, другой – отрицательной. Именно поэтому тиристоры включены встречно-праллельно. Изменение мощности на нагрузке производится изменением угла открывания тиристоров. За это отвечает узел, собранный на однопереходном транзисторе VT1.
При вращении движка переменного резистора R3 изменяется время зарядки конденсатора С1. Чем быстрее зарядится конденсатор, тем скорее откроется транзистор после начала сетевого периода. Импульсный трансформатор сформирует на своих обмотках II и III импульсы, которые откроют один из тиристоров в зависимости от текущей фазы сетевого напряжения. С этого момента тиристор останется открытым до окончания периода и через нагрузку потечет ток.
Таким образом, изменяя сопротивление резистора R3, мы можем изменять скорость реакции схемы на начало сетевого периода, а значит и среднюю мощность на нагрузке. Питается узел регулировки от собственного низковольтного источника питания, состоящего из выпрямительного моста VD1 и простейшего параметрического стабилизатора, собранного на стабилитронах VD2, VD3. Резистор R1 – токоограничивающий. Сглаживающего конденсатора, как вы заметили, нет – он не нужен.
Несколько слов о деталях. На месте VT1 может работать транзистор КТ117 с буквами А или Б. При необходимости такой транзистор можно собрать самому по схеме, приведенной ниже:
Аналог однопереходного транзистора
Диодный мост VD1 можно взять типа КЦ402, КЦ405 или вообще собрать мост из четырех диодов типа Д310, Д311, Д226 или Д7. Токоограничивающий резистор R1 должен иметь рассеиваемую мощность не менее 2 Вт. Чтобы установленная мощность не «уплывала» в процессе нагрева элементов схемы, конденсатор С1 лучше использовать с минимальным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ). Это могут быть типы К73-17, К73-24 и др.
В качестве импульсного трансформатора можно использовать МИТ-4 или МИТ-10, но, конечно, можно изготовить его и самому. Для этого понадобится ферритовое кольцо типоразмера К20х10х6 (можно и несколько иных размеров) из феррита марки М2000НМ. На него наматываются три обмотки, каждая из которых содержит 40 витков провода ПЭВ-1 0.31. Удобнее мотать сразу три обмотки, сложив провод втрое и сделав намотку равномерно по кольцу. При монтаже их придется сфазировать – подключить начала и концы обмотки согласно схеме, на которой начало каждой из обмоток обозначено точкой. Тиристоры нужно установить каждый на свой радиатор с поверхностью охлаждения не менее 200 см 2 каждый.
Налаживание конструкции сводится к установке максимальной мощности подбором номинала резистора R2. Это удобно делать, подключив в качестве нагрузки лампу накаливания 100-200 Вт. При полностью выведенном в нижнее положение движке резистора R3 (минимальное сопротивление) подбирают R2 таким образом, чтобы лампа светилась в полный накал, но при малейшем увеличении R3 накал начинал уменьшаться.
В заключение замечу, что этот регулятор можно использовать и для регулировки яркости лампы, мощности печи и даже в качестве регулятора температуры жала паяльника. В любом случае нагрузка должна быть активной и не должна превышать 2 кВт.
А.Н. Евсеев «Электронные устройства для дома», 1997 г.
Внимание! Конструкция имеет бестрансформаторное питание, поэтому во время работы на всех ее элементах присутствует опасное для жизни напряжение. Перед любой перепайкой или изменением схемы обязательно отключайте конструкцию от сети!
.
Как сделать обогреватель своими руками: 4 лучшие идеи
Низкая температура окружающей среды в значительной мере снижает производительность труда и комфорт проживания. Поэтому обогрев бытовых и производственных помещений выполняют важную функцию, требующую существенных финансовых затрат на приобретение специального оборудования. Чтобы сэкономить средства на приборах отопления вы можете собрать обогреватель своими руками. Что особенно актуально для тех помещений и локаций, где нет необходимости заботиться о его эстетичном виде и дизайне.
Идея N1: Изготовление локального мини-обогревателя
Для такой конструкции вам потребуется два кусочка стекла прямоугольной формы, металлическая фольга, парафиновая или стеариновая свеча, деревянный брусок (или брусок из другого диэлектрического материала), электрический шнур с вилкой, листовой металл для контактов.
Порядок изготовления такого мини обогревателя следующий:
- Возьмите два одинаковых кусочка стекла прямоугольной формы, в данном примере используются размеры 4×6 см, но это не критично, можно брать и другое соотношение, главное, чтобы площадь была около 25 см 2 . Очистите и обезжирьте их поверхность.
- При помощи зажженной свечи аккуратно нанесите слой копоти на одну поверхность стекла. Следите за равномерным покрытием и распределением сажи, так как она будет выступать в роли токопроводящего материала. Рисунок 1: элементы для изготовления обогревателя
- При помощи ватки или ушной палочки очистите край закопченного стекла, приблизительно на 5 мм.
- Отрежьте кусочек фольги такой же ширины, как поверхность стекла, покрытая копотью. По длине она должна выступать на 3 – 4 см за край стекла. Положите фольгу на стекло.
- Намажьте край стекла герметиком и совместите две половинки вместе с фольгой между ними. Рис. 2: совместите два стекла
Края фольги загните под стекло на одну сторону.
- На деревянном бруске закрепите металлические контакты и припаяйте к ним концы электрических проводов с вилкой. Установите стекла на брусок – отопительный прибор готов. Рис. 3: закрепите контакты на деревянном бруске
Следует отметить, что максимальная температура такого обогревателя должна составлять около 40ºС. Естественно, отапливать дом, дачу, гараж таким самодельным обогревателем не получится, он подойдет для обогрева палаток, рабочей области перед верстаком или другого пространства непосредственно перед рабочей поверхностью. Если устройство греется слишком сильно, вам потребуется уменьшить сопротивление токопроводящих элементов, для этого можно использовать более толстую фольгу или увеличить толщину сажи.
Идея N2: Инфракрасный обогреватель
Для изготовления инфракрасного обогревателя своими руками можно использовать несколько вариантов устройств. Рассмотрим два наиболее простых в реализации, для одного из них будет использоваться ИК пленка, применяемая в системе теплого пола, а для второго нагревательную панель изготовим из подручных средств. Если у вас остался пленочный ИК нагреватель от пола или есть возможность его достать, то это значительно упростит вам задачу.
Пленочный ИК нагреватель
Для изготовления такой инфракрасной модели вам понадобиться кусок рулонной фольгированной теплоизоляции, нагревательная пленка, питающий кабель для подключения в электрическую сеть, клеммы для подключения провода к пленке, терморегулятор или другие устройства для изменения температуры обогревателя.
Процесс изготовления состоит из таких этапов:
- Выберете место размещения, так как пленочный обогреватель не может самостоятельно стоять на полу или столе, его нужно крепить к стене, потолку, каркас или на другой жесткой поверхности.
- По размеру инфракрасной пленки вырежьте термоизоляцию и подготовьте фольгированную поверхность для наклеивания пленки. Рис. 4: вырежьте термоизоляцию нужного размера
- К подготовленному рулону приклейте пленку, обеспечьте плотное прилегание по всей длине. Для скрепления поверхностей можно использовать как клеящие составы, так и двухсторонний скотч. Но точки нанесения клеящего вещества должны располагаться не на инфракрасных излучателях. Рис. 5: места для нанесения клеевого состава
- По краям пленки закрепите клеммы, предварительно к клеммам припаяйте провод для подачи электрической энергии. Рис. 6: припаяйте клемму к медной шине
- Заизолируйте места электрических соединений при помощи изоленты, термоусадки или битумной ленты. Это нужно, чтобы при подключении нагревательного прибора в сеть исключить угрозу поражения электротоком от обогревателя и изолировать токоведущие части от стен и других конструктивных элементов зданий. Рис. 7: заизолируйте места электрических контактов
- В конструкцию электрообогревателя включите терморегулятор, наиболее удобной точкой включения является питающий провод. Так как элемент управления можно поместить в наиболее удобное и доступное место. Это позволит контролировать мощность теплоотдачи обогревателя для обогрева гаража.
- Закрепите ИК обогреватель на стене или другом конструктивном элементе. Если вы хотите установить его на полу, можно изготовить деревянный каркас.
Панельный ИК нагреватель
Рабочий элемент инфракрасного обогревателя можно изготовить и самостоятельно. За образец берем конструкцию керамического обогревателя, для него вам понадобится две одинаковые панели из термоупорного пластика (площадью около 1м 2 ), графитовая мука, эпоксидный клей, шнур для питания электрического обогревателя. Графитовая мука будет выполнять роль токопроводящей среды, ее можно приобрести как отдельно, так и взять с отработанных электрических батареек или изготовить из строительного простого карандаша.
Весь процесс подразделяется на такие этапы:
- Подготовьте поверхность пластика, предварительно очистите и обезжирьте сторону, на которую будет наноситься токопроводящая смесь.
- Смешайте графитовый порошок с эпоксидным клеем в соотношении 1:1 или 1:1,5, следует отметить, что с увеличением количества эпоксидного клея сопротивление обогревателя будет увеличиваться, а мощность прибора уменьшаться. При большем количестве графита, увеличится проводимость цепи обогревателя, возрастет протекающий ток и мощность. Рис. 8: изготовление токопроводящего состава
- При помощи шпателя нанесите на очищенную пластиковую поверхность смесь графита и эпоксидного клея, как показано на схеме сборки ниже: Рис. 9: схема нанесения графитной дорожки
- Дождитесь высыхания графитно-эпоксидной смеси и приклейте сверху второй лист пластика. Установите клеммы в месте разрыва токопроводящей дорожки.
- К выводам клемм подсоедините электрический шнур для последующего подключения устройства к питающей сети.
Готовый обогреватель следует опробовать при помощи мультиметра – установите щупы на выводы вилки и замерьте электрическое сопротивление. После этого следует рассчитать выделяемую мощность по такой формуле: P = U 2 / R
Где P – мощность устройства, U – питающее напряжение, R – сопротивление цепи обогревателя.
Преимуществом такого прибора отопления является инфракрасное излучение, которое будет нагревать все предметы, а от них уже происходит обогрев помещения. За счет чего сразу нагреваются конкретные предметы и люди, находящиеся в зоне излучения. Поэтому ИК обогреватель выгодно применять для отопления гаражей, террас, беседок, веранд и таких помещений, где нет необходимости затрачивать ресурсы на постоянное поддержание температуры воздуха.
Рис. 10: преимущества ИК обогревателя перед конвекционным
Если конструкция обогревателя вам покажется недостаточно прочной для использования в каком-то помещении, ее запросто можно усовершенствовать при помощи деревянной рамы по периметру.
Идея N3: Масляный нагреватель
Так как техническое масло обладает хорошими теплопередающими функциями, его широко используют в обогревателях. Такой масляный обогреватель вы можете собрать самостоятельно на дому. Для этого вам понадобится старый радиатор отопления (чугунная или биметаллическая батарея, регистр или другая трубчатая конструкция), ТЭН трубчатого типа, непосредственно само масло в качестве теплоносителя, герметичные пробки для размещения ТЭНа.
Рис. 11: Пример использования БУ регистра
Чтобы максимально обезопасить работу масляного прибора, его можно дополнить датчиком нагрева, размыкающие контакты которого подключены в цепь питания.
Процесс изготовления масляного радиатора заключается в следующем:
- Возьмите старый радиатор, важно, чтобы он был заменен по причине модернизации системы, а не из-за нарушения целостности корпуса. Желательно самому убедиться в этом путем заливки жидкости или хотя бы посредством внешнего осмотра. Рис. 12: Возьмите старый радиатор
- Подготовьте в обогревателе два отверстия – под ТЭН и для заливки масла. Первое отверстие обязательно должно оснащаться резьбой и располагаться в нижней части, чтобы нагретые массы поднимались вверх. Второе отверстие удобнее располагать в верхней части, при вводе обогревателя в работу его также придется герметизировать. Помимо этого можно изготовить отверстия для слива масла и для клапана аварийного сброса давления. Рис. 13. Подготовьте два отверстия
- Закрутите нагревательный ТЭН в отверстие на радиаторе. При выборе конкретной модели ТЭНа важно убедиться, что диаметр резьбы подходит по диаметру отверстия, а в комплекте имеются прокладки из маслостойкой резины. Рис. 14: закрутите ТЭН в нижнее отверстие
Еще один важный момент – диаметр ТЭНа должен быть таким, чтобы он ни в коем разе не касался стенок радиатора. Для герметизации используются подкладки, специальные составы и пакля.
- Если вы оставили горловины для сброса масла и под установку датчиков, установите в них соответствующее оборудование. Проведите герметизацию всех отверстий, которые не будут задействованы в дальнейшем, оставьте только горловину для заливки масла.
- Залейте в обогреватель техническое масло примерно 85% от общего объема. Запас в 15% необходим для свободного пространства, которое займет жидкость после нагревания и температурного расширения. Ни в коем разе не заливайте масла впритык. Закройте горловину для заливки масла. Рис. 15: закройте горловину для заливки масла
- Заземлите обогреватель на контур заземления.
Следует отметить, что для увеличения срока службы такого устройства следует подбирать тэн в соответствии с материалом корпуса. Иначе, из-за большой разности напряжения выхода частиц этих металлов будет происходить разрушение элементов. Также заметьте, что обогреватель будет иметь приличный вес, поэтому желательно обеспечить ему надежную фиксацию в пространстве или изготовить конструкцию для удобства перемещения.
Рис. 16: Конструкция для перемещения на колесиках
Идея N4: Обогреватель со спиралью
Классический вариант обогревателя спирального типа подразумевает включение нагревательных спиралей в сеть. В качестве основания для установки спирали в таких моделях использовались термоустойчивые диэлектрики. Но это довольно простые варианты, поэтому в рамках данной статьи мы рассмотрим принцип изготовления устройства, которое по своим характеристикам не уступает газовому обогревателю. В нем используется тот же принцип, что и в тепловой пушке, но с меньшей теплоотдачей.
Для изготовления вам понадобиться нагревательная спираль, электрический вентилятор, металлическая труба или коробка для корпуса, диэлектрический термостойкий каркас, шнур питания. Процесс изготовления обогревателя включает в себя такие этапы:
- Обрежьте асбоцементную трубу нужной длины (в данном примере она будет использоваться для изготовления несущего каркаса). Рис. 17: обрежьте трубу нужной длины
- Просверлите в трубе несколько отверстий с разных сторон, чтобы в них можно было просунуть нихромовую спираль.
- Заведите в отверстия спираль, в данном примере они выполнены в форме решетки, но это не принципиально, важно чтобы нагревательные элементы имели разный угол наклона. Рис. 18: положение спирали в трубе
Если вы собираете несколько кусков спирали, соедините их между собой на внешней стороне трубы.
- С одной стороны трубы поместите вентилятор для нагнетания воздушного потока. Направление лопастей должно обеспечивать движение воздуха к спиралям, протянутым в трубе. Расстояние от вентилятора до нагревательного элемента должно обеспечивать безопасную работу, чтобы лопасти не расплавились. Для дополнительного охлаждения вентилятор и асбестовую трубу можно разделить в корпусе. Рис. 19: разделение вентилятора и трубы с нагревателем
- Заизолируйте места электрических соединений как от вентилятора к питающему шнуру, так и от нихромовой спирали. Для изоляции спиральных соединений можно использовать миканитовую ленту, которую наматывают прямо на асбестовую поверхность.
- Готовый обогреватель поместите в наиболее подходящий корпус. В данном примере для защиты от случайного прикосновения к спирали, перед трубой, устанавливается дополнительная решетка.
Следует отметить, что мощность вентилятора не должна быть слишком большой, чтобы спирали успевали разогреться. На практике вы должны добиться эффекта дуйчика, а производительность обогрева можно регулировать длиной спирали. Также асбестовую трубу внутри желательно покрыть термоустойчивым лаком, чтобы частицы асбеста не попадали в воздух. Корпус обогревателя не лишним будет заземлить на контур заземления.
Видео инструкции
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:
- измерительный;
- логический;
- исполнительный.
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:
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
Регулятор мощности для электроплитки
Предположим, у вас есть электроплитка, а мощность ее не регулируется. Вот и горит спираль в полный накал тогда, когда достаточно и четверти номинальной мощности, бессмысленно расходуя драгоценные киловатт-часы. Выход есть - сделать к электроплитке регулятор мощности. Схема первого варианта регулятора представлена на рисунке. Он позволяет регулировать мощность в нагрузке, рассчитанной на включение в сеть напряжением 220 В, от 5. 10 до 97. 99% номинальной мощности. Коэффициент полезного действия регулятора не менее 98%.
Регулирующие элементы устройства - тринисторы VS1 и VS2 -включены последовательно с нагрузкой. Изменение мощности, потребляемой нагрузкой, достигается изменением угла открывания тринисторов.
Узел, обеспечивающий изменение угла открывания тринисторов, выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Конденсатор С1, соединенный с эмиттером транзистора, заряжается через резисторы R2 и R3. Как только напряжение на обкладках конденсатора достигнет определенного значения, однопереходный транзистор откроется, через обмотку I трансформатора Т1 пройдет короткий импульс тока. Импульсы с обмотки II или III трансформатора откроют тринистор VS1 или VS2 - в зависимости от фазы сетевого напряжения, и с этого момента до конца полупериода через нагрузку будет протекать ток. Изменяя сопротивление резистора R3, можно регулировать скорость зарядки конденсатора С1 и, следовательно, угол открывания тринисторов и среднюю мощность в нагрузке.
Узел регулирования угла открывания тринисторов питается от двухполупериодного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме (VD1). Напряжение на однопереходном транзисторе ограничено стабилитронами VD2, VD3. Конденсатор фильтра здесь отсутствует - в нем нет необходимости.
Однопереходный транзистор КТ117 можно применять с буквами А и Б. Можно использовать также аналог однопереходного транзистора, выполненный на двух биполярных транзисторах разной структуры (см. рис. 50). Мостовой выпрямитель VD1 может быть типов КЦ402, КЦ405 с любыми буквами. Можно также применить четыре диода типов Д226, Д310, Д311, Д7 с любыми буквами, включив их по схеме выпрямительного моста. При замене тринисторов VS1, VS2 на другие типы следует помнить, что они должны быть рассчитаны на подачу как прямого, так и обратного напряжения не менее 400 В. Трансформатор Т1 - типа МИТ-4 или МИТ-10. Самодельный трансформатор можно выполнить на ферритовом кольцевом магнитопроводе М2000НМ, типоразмер К20х10хб. Все обмотки выполнены проводом ПЭВ-1 0,31 и содержат по 40 витков. Намотка ведется одновременно в три провода, причем витки равномерно распределяются по телу кольца магнитопровода. Одноименные выводы обмоток на схеме обозначены точками.
Тринисторы VS1 и VS2 устанавливают на радиаторы с поверхностью охлаждения не менее 200 см^2 каждый. При этом максимальная мощность нагрузки может составлять 2 кВт.
Настройка регулятора мощности заключается в подборе сопротивления резистора R2 по максимальной мощности в нагрузке. Резистор R3 при этом временно замыкают проволочной перемычкой. Момент отдачи в нагрузку максимальной мощности лучше всего контролировать по осциллографу. В случае применения самодельного трансформатора Т1 следует подобрать нужную полярность подключения выводов обмоток, которая должна соответствовать обозначенной на схеме.
Регулятор мощности можно использовать также совместно с маломощными электропечами, лампами накаливания и другими активными нагрузками. Описанному тринисторному регулятору мощности присущи недостатки. Во-первых, с изменением температуры в корпусе регулятора (а она будет в процессе работы увеличиваться из-за нагрева тиристоров) будет изменяться емкость конденсатора С1. Это приведет к изменению угла открывания тринисторов, а также к изменению мощности в нагрузке. Чтобы в какой-то степени устранить этот недостаток, необходимо применять конденсатор С1 с небольшими значениями ТКЕ (температурного коэффициента емкости), например К73-17, К73-24.
Во-вторых, тринисторный стабилизатор наводит высокий уровень помех в питающей сети. Эти помехи возникают в моменты скачкообразного включения тринистора. Коммутационные помехи не только распространяются через сеть, вызывая неустойчивую работу различных приборов (электронных часов, вычислительных машин и пр.), но и мешают нормальной работе некоторых устройств, гальванически не связанных с сетью (так, в радиоприемнике, находящемся недалеко от тринисторных регуляторов, слышен треск помех). Поэтому уменьшение коммутационных помех в тринисторных регуляторах мощности является важной задачей.:
Наиболее доступным способом снижения помех является такой способ регулирования, при котором переключение тринистора происходит в моменты перехода сетевого напряжения через нуль. При этом мощность в нагрузке можно регулировать числом полных полупериодов, в течение которых через нагрузку протекает ток. Недостатком такого способа регулирования по сравнению с традиционными являются большие колебания мгновенных значений мощности в нагрузке в течение периода регулирования, который значительно больше периода синусоидального напряжения и может достигать нескольких секунд. Однако для таких инерционных потребителей энергии, как электрическая печь, утюг, электроплитка, мощный электромотор, этот недостаток не является определяющим.
Простой терморегулятор для тёплого пола
В дождливую, снежную или слякотную погоду, всегда требуется после улицы, просушить обувь. Чтобы каждый раз не носить мокрую обувь к батарее, было решено сделать маломощный тёплый пол для сушки обуви в прихожей, возле входной двери. Как известно для контроля температуры тёплых полов необходим терморегулятор, его можно купить, но гораздо приятнее собрать устройство самостоятельно.
Технические характеристики:
- Максимальный коммутируемый ток: в зависимости от применённого симистора и его охлаждения.
- Рабочее напряжение:
Работа терморегулятора
В момент включения устройства, сетевое переменное напряжение, через бестрансформаторный блок питания (R1,R2,C1,C3,C5,VD1,VD2) выпрямляется и стабилизируется до 15В, зелёный светодиод индицирует наличие напряжения. Делитель состоящий из R4,R5 и R9 задаёт порог включения/отключения терморегулятора, и поскольку пол холодный , R9 (термистор) имеет максимальное сопротивление около 10 кОм, при этом на регулирующий вход стабилитрона TL431, через R4,R5 поступает напряжение выше 2,5В, стабилитрон открыт. Ток проходит по цепочке VD3,R6,HL2,U1, оптосимистор открыт, красный диод индицирует об этом. Открытый оптосимистор U1 образует делитель R7,R8,C2, симистор VS1 включается , пол нагревается. В момент, когда температура пола увеличивается, сопротивление датчика R9 (термистор) уменьшается и в итоге наступает момент, когда напряжение на регулирующем входе стабилитрона становится ниже опорного 2,5В, TL431 закрыт, вслед за ним закрывается оптосимистор и симистор, красный светодиод гаснет ,нагрев секции отключен. По мере остывания пола на несколько градусов процесс повторяется, устройство поддерживает заданную температуру.
Настройка и установка
R4 задаёт максимальную температуру, чем ниже сопротивление R4 ,тем будет выше максимальная температура нагрева нагревательной секции. R5 задаёт минимальную температуру, чем выше номинал сопротивления R5 ,тем шире диапазон регулирования температуры. R9 (термистор) является датчиком температуры, он уменьшает своё сопротивление при повышении температуры, таким образом он контролирует вкл/откл терморегулятора в зависимости от температуры пола. С помощью R7 можно регулировать мощность на выходе трморегулятора.
Порог включения/отключения терморегулятора следует настраивать после установки датчика R9. Выводы датчика нужно изолировать, например термоусадочной трубкой.
Датчик следует устанавливать вблизи нагревательной секции, например между витков нагревательного кабеля.
Все кабели и датчик нужно зашпаклевать, а концы вывести в распред.коробку. В дальнейшем на это пол ляжет кафельная плитка.
В моём случае, корпус терморегулятора изготовлен из ненужной розетки RJ-45
Плата разведена и подогнана для конкретного случая. И да, советую применить угловые винтовые клемники с прямыми клемниками будет очень неудобно.
Мощность нагревательной секции 300Вт, симистор необходимо установить через слюдяную прокладку на подходящий по габаритам радиатор, площадью 50см2 . Если мощность нагревательной секции не превышает 150Вт, то можно обойтись без радиатора.
Далее, измеряем температуру нагрева пола в разных положения регулятора, наносим на панель цифры и надписи.
Всем удачи! Берегите здоровье!
Внимание ! Схема терморегулятора не имеет защиты от перегрева нагревательной секции !
Читайте также: