فئات: إلكترونيات عملية, أتمتة المنزل
مرات المشاهدة: 104853
تعليقات على المقال: 13
افعل ذلك بنفسك ترموستات للقبو
اختيار الاستشعار عن الحرارة
يتم استخدام منظم درجة الحرارة في الحياة اليومية في مجموعة واسعة من الأجهزة ، من الثلاجة إلى الحديد ومكواة اللحام. ربما ، لا يوجد أحد هواة الراديو الذين تجاوز مثل هذا المخطط. في الغالب يستخدم كمستشعر درجة الحرارة أو جهاز استشعار في تصاميم الهواة المختلفة الثرمستورات, الترانزستورات أو الثنائيات. تشغيل وحدات التحكم في درجة الحرارة هذه بسيط للغاية ، خوارزمية التشغيل بدائية ، ونتيجة لذلك دائرة كهربائية بسيطة.
يتم الحفاظ على درجة الحرارة المحددة من خلال التبديل على / قبالة عنصر التسخين (TEN): بمجرد أن تصل درجة الحرارة إلى القيمة المحددة ، فإنها تعمل جهاز المقارنة (المقارنة) ويتم تشغيل المدفأة. يتم تطبيق مبدأ التنظيم هذا في جميع الهيئات التنظيمية البسيطة. يبدو أن كل شيء بسيط وواضح ، لكن هذا فقط حتى يتم إجراء تجارب عملية.
إن أكثر عملية صعوبة واستهلاكًا للوقت في تصنيع منظمات الحرارة "البسيطة" هي التكيف مع درجة الحرارة المرغوبة. لتحديد النقاط المميزة لمقياس درجة الحرارة ، يُقترح أولاً غمر المستشعر في وعاء به ذوبان الجليد (هذا هو صفر درجة مئوية) ، ثم في الماء المغلي (100 درجة).
بعد هذا "المعايرة" عن طريق التجربة والخطأ باستخدام مقياس حرارة ومقياس الفولتميتر ، يتم ضبط درجة الحرارة اللازمة. بعد هذه التجارب ، فإن النتيجة ليست هي الأفضل.
الآن ، تنتج العديد من الشركات العديد من أجهزة استشعار درجة الحرارة التي تم معايرتها بالفعل أثناء عملية التصنيع. هذه هي أساسا أجهزة استشعار مصممة للعمل معها ميكروكنترولر. المعلومات عند إخراج هذه المستشعرات هي معلومات رقمية ، يتم إرسالها عبر واجهة ثنائية الاتجاه أحادية السلك من سلك واحد ، والتي تتيح لك إنشاء شبكات كاملة بناءً على أجهزة مماثلة. بمعنى آخر ، من السهل جدًا إنشاء مقياس حرارة متعدد النقاط ، للتحكم في درجة الحرارة ، على سبيل المثال ، في الداخل والخارج ، وليس حتى في غرفة واحدة.
وسط وفرة من أجهزة الاستشعار الرقمية الذكية ، يبدو الجهاز المتواضع جيدًا LM335 والمتغيرات 235 ، 135. يشير الرقم الأول في العلامة إلى الغرض من الجهاز: 1 يتوافق مع القبول العسكري ، 2 الاستخدام الصناعي ، وتشير الثلاثة إلى استخدام المكون في الأجهزة المنزلية.
بالمناسبة ، فإن نفس نظام الرموز المتناغم هو سمة للعديد من الأجزاء المستوردة ، على سبيل المثال ، مضخمات التشغيل ، والمقارنات ، وغيرها الكثير. وكان التناظرية المحلية لهذه التسميات توصيف الترانزستورات ، على سبيل المثال ، 2T و CT. الأولى كانت مخصصة للجيش ، والأخير للاستخدام على نطاق واسع. ولكن حان الوقت للعودة إلى LM335 مألوفة بالفعل.
من الخارج ، يبدو هذا المستشعر بمثابة ترانزستور منخفض الطاقة في غلاف بلاستيكي TO - 92 ، ولكن بداخله هناك 16 الترانزستورات. يمكن أن يكون هذا المستشعر في حالة SO - 8 ، لكن لا توجد فروق بينهما. يظهر مظهر المستشعر في الشكل 1.
الشكل 1. مظهر مستشعر LM335
وفقًا لمبدأ التشغيل ، فإن المستشعر LM335 هو عبارة عن صمام ثنائي زينر ، حيث يعتمد جهد التثبيت على درجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة كيلفن بدرجة واحدة ، يزداد جهد التثبيت بمقدار 10 مللي فولت. يظهر الرسم التخطيطي الأسلاك نموذجي في الشكل 2.
الشكل 2. تمكين استشعار نموذجي الدائرةLM335
عند النظر إلى هذا الشكل ، يمكنك أن تسأل على الفور ما هي مقاومة المقاوم R1 وما هو الجهد الكهربائي مع هذه الدائرة التبديل. الإجابة موجودة في الوثائق الفنية ، والتي تنص على أن التشغيل الطبيعي للمنتج مضمون في النطاق الحالي البالغ 0.45 ... 5.00 مللي أمبير. تجدر الإشارة إلى أنه يجب عدم تجاوز الحد الأقصى البالغ 5 مللي أمبير ، لأن المستشعر سوف يسخن ويقيس درجة حرارته.
ما سوف تظهر الاستشعار LM335
وفقًا للوثائق (ورقة البيانات) يتم معايرة المستشعر وفقًا لـ مقياس كلفن المطلق. إذا افترضنا أن درجة الحرارة في الأماكن المغلقة هي -273.15 درجة مئوية ، وهذا هو الصفر المطلق وفقًا لكلفن ، عندئذٍ يجب أن يظهر المستشعر المعني جهدًا صفريًا. مع زيادة درجة الحرارة بكل درجة ، فإن الجهد الناتج من الصمام الثنائي زينر سيزيد بما يصل إلى 10mV أو 0.010V.
لنقل درجة الحرارة من مقياس مئوية المعتاد إلى مقياس كلفن ، فقط أضف 273.15. حسنًا ، حوالي 0.15 ينسون دائمًا كل شيء ، لذا فهو 273 فقط ، وتبين أن 0 درجة مئوية هي 0 + 273 = 273 درجة مئوية.
في الكتب الفيزيائية ، تُعتبر درجة الحرارة 25 درجة مئوية طبيعية ، ووفقًا لكلفن فقد تبين أن 25 + 273 = 298 ، أو 298.15 بالأحرى. تم ذكر هذه النقطة في ورقة البيانات كنقطة معايرة المستشعر الوحيدة. وبالتالي ، عند درجة حرارة 25 درجة مئوية ، يجب أن يكون خرج المستشعر 298.15 * 0.010 = 2.9815V.
نطاق تشغيل المستشعر يقع ضمن نطاق -40 ... 100 درجة مئوية وفي النطاق بأكمله ، تكون خاصية المستشعر خطية للغاية ، مما يجعل من السهل حساب قراءات المستشعر في أي درجة حرارة: أولاً تحتاج إلى تحويل درجة الحرارة في درجة مئوية إلى درجة كلفن. ثم اضرب درجة الحرارة الناتجة عن طريق 0.010V. يشير الصفر الأخير في هذا الرقم إلى أن الجهد في Volts يشار بدقة 1 mV.
يجب أن تؤدي كل هذه الاعتبارات والحسابات إلى فكرة أنه في صناعة الترموستات لن تضطر إلى إخراج أي شيء عن طريق غمس المستشعر في الماء المغلي وفي ذوبان الجليد. يكفي ببساطة حساب الجهد عند إخراج LM335 ، وبعد ذلك يبقى فقط لتعيين هذا الجهد كمرجع عند إدخال المقارنة (المقارنة).
سبب آخر لاستخدام LM335 في تصميمه هو سعره المنخفض. في المتجر عبر الإنترنت ، يمكنك شرائه مقابل دولار واحد. ربما سيكلف التسليم أكثر. بعد كل هذه الاعتبارات النظرية ، يمكننا المضي قدما في تطوير الدائرة الكهربائية للحرارة. في هذه الحالة ، للقبو.
رسم تخطيطي لترموستات للقبو
من أجل تصميم ترموستات للقبو بناءً على مستشعر درجة حرارة LM335 تمثيلي ، لا يجب اختراع أي شيء جديد. يكفي الرجوع إلى الوثائق الفنية (ورقة البيانات) لهذا المكون. تحتوي ورقة البيانات على جميع الطرق التي يمكن بها استخدام المستشعر ، بما في ذلك جهاز التحكم في درجة الحرارة نفسه.
ولكن يمكن اعتبار هذا المخطط وظيفيًا ، حيث يمكن دراسة مبدأ العمل. في الممارسة العملية ، سيتعين عليك تكميلها بجهاز إخراج يسمح لك بتشغيل سخان بقوة معينة وبالطبع مورد الطاقة ، وربما مؤشرات التشغيل. ستتم مناقشة هذه العقد لاحقًا ، لكن لنرى الآن ما تقدمه وثائق الملكية ، كما أنها أوراق البيانات. تظهر الدائرة كما هي في الشكل 3.
الشكل 3. مخطط اتصال الاستشعارLM335
كيف يعمل المقارنة
أساس المخطط المقترح هو المقارنة LM311 ، الملقب 211 أو 111. مثل كل شيء مقارنةوقد 311 اثنين من المدخلات والمخرجات. أحد المدخلات (2) مباشر ويشار إليه بعلامة +. مدخلات أخرى معكوسة (3) يشار إليها بعلامة ناقص. إخراج المقارنة هو دبوس 7.
منطق المقارنة بسيط جدا. عندما يكون الجهد عند الإدخال المباشر (2) أكبر منه في معكوس (3) ، يتم تعيين مستوى عال في إخراج المقارنة. يفتح الترانزستور ويربط الحمل. في الشكل 1 ، يكون هذا سخانًا فورًا ، ولكن هذا مخطط وظيفي. يرتبط مقياس الجهد بالإدخال المباشر ، الذي يحدد عتبة المقارنة ، أي ضبط درجة الحرارة.
عندما يكون الجهد عند الإدخال العكسي أكبر منه في الاتجاه المباشر ، يكون مستوى إخراج المقارنة منخفضًا. يتم توصيل مستشعر درجة الحرارة LM335 بالإدخال العكسي ، لذلك عندما ترتفع درجة الحرارة (المدفأة قيد التشغيل بالفعل) ، سيزداد الجهد عند الإدخال العكسي.
عندما يصل جهد المستشعر إلى العتبة المحددة بواسطة مقياس الجهد ، سوف ينتقل المقارن إلى مستوى منخفض ، وسيغلق الترانزستور ويطفئ المدفأة. ثم سوف تتكرر الدورة بأكملها.
لم يتبق شيء على الإطلاق - على أساس المخطط الوظيفي المدروس لتطوير مخطط عملي ، بسيط وبأسعار معقولة لعشاق الراديو الهواة للمبتدئين. يظهر مخطط عملي ممكن في الشكل 4.
الشكل 4
بعض التفسيرات لهذا المفهوم
من السهل أن نرى أن التخطيط الأساسي قد تغير قليلاً. بادئ ذي بدء ، بدلاً من المدفأة ، سوف يعمل الترانزستور على تشغيل التتابع ، وما الذي سيتم تشغيل التتابع حول هذا بعد قليل. كما ظهر مكثف كهربائيا C1 ، والغرض منه هو تموجات تموجات الجهد في الصمام الثنائي زينر 4568. ولكن دعونا نتحدث عن الغرض من التفاصيل بمزيد من التفاصيل.
استقرت قوة مستشعر درجة الحرارة ومقسم الجهد لإعداد درجة الحرارة R2 ، R3 ، R4 استقرار حدودي R1 ، 1N4568 ، C1 مع الجهد استقرار 6.4V. حتى إذا تم تشغيل الجهاز بالكامل من مصدر ثابت ، فلن يصب أي عامل استقرار إضافي.
يتيح لك هذا الحل تشغيل الجهاز بالكامل من مصدر يمكن اختيار جهده وفقًا لجهد ملف الترحيل المتاح. على الأرجح ، سيكون 12 أو 24V. مصدر الطاقة ربما حتى غير مستقر ، فقط جسر الصمام الثنائي مع مكثف. لكن من الأفضل عدم استخدام جهاز التثبيت المدمج 7812 في مزود الطاقة ، والذي سيوفر أيضًا الحماية ضد ماس كهربائى.
إذا كنا نتحدث عن التتابع ، فما الذي يمكن تطبيقه في هذه الحالة؟ بادئ ذي بدء ، هذه المرحلات الحديثة صغيرة الحجم ، مماثلة لتلك المستخدمة في الغسالات. يظهر مظهر التتابع في الشكل 5.
الشكل 5. تتابع صغير الحجم
لجميع المقاسات المصغرة الخاصة بهم ، يمكن لمثل هذه المرحلات تبديل التيار حتى 10A ، مما يسمح بتبديل الحمل حتى 2 كيلو وات. هذا هو الحال بالنسبة لجميع 10A ، ولكن لا تحتاج إلى القيام بذلك. أكثر ما يمكنك تشغيله مثل هذا التتابع هو سخان لا تزيد سعته عن 1 كيلو وات ، لأنه يجب أن يكون هناك على الأقل نوع من "هامش الأمان"!
انه لامر جيد جدا اذا كان التتابع سيشمل جهات الاتصال بداية مغناطيسية سلسلة PME ، ناهيك عن تشغيل المدفأة. هذا واحد من أكثر خيارات تبديل الحمل الموثوقية. يتم وصف خيارات الاتصال الأخرى في المقالة. "كيفية توصيل الحمل إلى وحدة التحكم على الدوائر الدقيقة". لكن الممارسة تدل على أن الخيار مع بداية مغناطيسية ربما يكون أبسط وأكثر موثوقية. يظهر تنفيذ ممكن لهذا الخيار في الشكل 6.
الشكل 6
ترموستات امدادات الطاقة
وحدة الإمداد بالطاقة في الجهاز غير مستقرة ، وبما أن منظم درجة الحرارة نفسه (دائرة كهربائية دقيقة واحدة وترانزستور واحد) لا يستهلك عملياً أي طاقة ، فإن أي محول طاقة صيني الصنع مناسب كمصدر للطاقة.
إذا قمت بإنشاء مصدر طاقة ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي ، فإن محول طاقة صغير من مسجل شريط كاسيت أو شيء آخر مناسب تمامًا. الشيء الرئيسي هو أن الجهد على الملف الثانوي يجب ألا يتجاوز 12..14V. مع انخفاض الجهد ، لن يعمل التتابع ، ومع ارتفاع الجهد يمكن ببساطة حرق.
إذا كان الجهد الناتج للمحول في حدود 17 ... 19V ، ثم هنا لا يمكنك الاستغناء عن عامل استقرار. لا ينبغي أن يكون هذا مخيفًا ، لأن المثبتات الحديثة المتكاملة لها 3 مخرجات فقط ، وليس من الصعب للغاية اللحام بها.
تحميل على
يعمل الترانزستور المفتوح VT1 على التتابع K1 ، والذي يعمل عن طريق الاتصال به K1.1 على بدء التشغيل المغناطيسي K2. تقوم جهات اتصال المبدئ المغناطيسي K2.1 و K2.2 بتوصيل المدفأة بالشبكة. تجدر الإشارة إلى أن المدفأة تعمل على الفور مع اتصالين. يضمن هذا الحل أنه عندما يتم فصل المبدئ ، لن تظل المرحلة قيد التحميل ، ما لم يكن كل شيء جيدًا بالطبع.
نظرًا لأن القبو رطب ، وأحيانًا يكون رطبًا جدًا ، من حيث السلامة الكهربائية أمر خطير للغاية ، فمن الأفضل توصيل الجهاز بأكمله باستخدام RCD وفقا لجميع متطلبات الأسلاك الحديثة. يمكن العثور على قواعد الأسلاك الكهربائية في الطابق السفلي في هذا المقال.
ما ينبغي أن يكون سخان
مخططات منظمات الحرارة في القبو نشرت الكثير.بمجرد نشرها من قبل مجلة Modelist-Kostruktor وغيرها من وسائل الإعلام المطبوعة ، ولكن الآن تم نقل كل هذه الوفرة إلى الإنترنت. تقدم هذه المقالات توصيات حول كيفية تسخين السخان.
يقدم شخص ما المصابيح العادية المتوهجة بمائة واط ، وسخانات أنبوبية من ماركة TEN ، ومشعات زيتية (يمكنك حتى مع وجود منظم ثنائي المعدن معيب). يُقترح أيضًا استخدام السخانات المنزلية مع مروحة مدمجة. الشيء الرئيسي هو أنه لا يوجد وصول مباشر إلى الأجزاء الحية. لذلك ، مواقد كهربائية قديمة مع دوامة مفتوحة و سخانات الماعز محلية الصنع لا تستخدم في أي حال.
تحقق التثبيت أولا
إذا تم تجميع الجهاز دون أخطاء من الأجزاء القابلة للخدمة ، فلن تكون هناك حاجة إلى ضبط خاص. ولكن على أي حال ، قبل بدء التشغيل الأول ، من الضروري التحقق من جودة التثبيت: ألا توجد مسارات لحام أو العكس بالعكس على لوحة الدوائر المطبوعة. ويجب ألا تنس أن تفعل هذه الإجراءات ، فقط خذها كقاعدة. هذا ينطبق بشكل خاص على الهياكل المتصلة بالشبكة الكهربائية.
ضبط الحرارة
إذا حدث التضمين الأول للهيكل دون دخان وانفجارات ، فإن الشيء الوحيد الذي يجب فعله هو ضبط الجهد المرجعي عند الإدخال المباشر للمقارن (الدبوس 2) ، وفقًا لدرجة الحرارة المطلوبة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى إجراء عدة حسابات.
افترض أنه ينبغي الحفاظ على درجة الحرارة في القبو عند +2 درجة مئوية. ثم نترجمها أولاً إلى درجات كلفن ، ثم نقوم بضرب النتيجة بـ 0.010V ، والنتيجة هي جهد كهربائي مرجعي ، بل هي أيضًا ضبط درجة الحرارة.
(273.15 + 2) * 0.010 = 2.7515 (V)
إذا افترض أن منظم درجة الحرارة يجب أن يحافظ على درجة حرارة ، على سبيل المثال ، +4 درجة ، فسيتم الحصول على النتيجة التالية: (273.15 + 4) * 0.010 = 2.7715 (V)
بوريس الأديشين
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: