Простые схемы электронных терморегуляторов своими руками

Термодатчик, собранный своими руками, может принести несомненную пользу, как в домашнем, так и приусадебном хозяйстве. Контроллер температуры окружающей среды вовремя включит или наоборот выключит вентилятор, обогреватель, кипятильник, тёплые полы и много других приборов в доме, обогреет или проветрит теплицы. При наличии минимального опыта работы с инструментами сделать датчик температуры своими руками не составит особого труда.

Принцип работы

Идея создания термодатчика состоит в том, что в его качестве используется электропроводной элемент, который под воздействием колебаний температуры окружающей среды меняет своё сопротивление. Таким элементом является терморезистор.

Принцип работы переменного сопротивления заключается в том, что при нагреве сопротивление понижается и ток, протекающий через него, меняет свою характеристику. Этот процесс находит своё отражение в работе прикладной схемы, которая включает или выключает соответствующие приборы.

Преимущества и недостатки

Несомненно, использование автоматического регулирования, уже само по себе является преимуществом, так как потребитель энергии получает такие возможности:

Автоматическое управление нашло особенно большое применение в системах отопления многоквартирных домов. Оборудуемые терморегуляторами вводные задвижки автоматически управляют подачей теплоносителя, благодаря чему жители получают значительно меньшие счета.

Недостатком такого прибора можно считать его стоимость, что впрочем, не относится к тем, что изготовлены своими руками. Дорогостоящими являются только устройства промышленного исполнения, предназначенные для регулирования подачи жидких и газообразных сред, так как исполнительный механизм включает в себя специальный двигатель и другую запорную арматуру.

Полезные советы Схемы для подключения Принципы работы устройств Главные понятия Счетчики от Энергомера Меры предосторожности Лампы накаливания Видеоинструкции для мастера Проверка мультиметром

Сборка

Подготовив вышеперечисленные материалы и инструмент, переходят к пайке простенькой схемы.

1. Плюсовую клемму блока питания соединяют проводом с входным контактом (+) кулера;
2. Три вывода полевого транзистора спаивают проводами так: «исток» с кулером, «затвор» с терморезистором, «сток» с переменным резистором.
3. Проводами соединяют свободные контакты терморезистора с «+» блока питания, переменного резистора с «−» того же блока.

Гистерезис температуры

В любом регуляторе есть допуски для перехода в температурный режим, заложенные производителем. Остается только выбрать диапазон нагрева.

Если устанавливаете температуру в помещении +20°C, а гистерезис (запаздывание) датчика температуры на 2 градуса, то автоматическое включение будет при +18°C и отключение при +22°C. Помещение охлаждается постепенно. Когда температура упадет до выставленных настроек гистерезиса, включается подогрев воздуха в помещении.

Выставленная температура и скорость ее достижения зависят от многих факторов. Четыре из них — основные:

• температура подачи теплоносителя;
• материал изготовления радиаторов (чугун, алюминий);
• глубина бетона и расстояние труб (для теплого пола);
• теплопотери — при открытой форточке или плохом утеплении помещения желаемую температуру будете ждать долго.

Поэтому так важен гистерезис. Он оценивает вышеперечисленные аспекты, дает сигнал к включению/отключению индивидуально под каждое помещение. Заданные припуски в температурном режиме позволяют правильно выставить температуру для комфортных ощущений и избежания лишних энергозатрат.

Проверка

Тестируют терморегулятор в таком порядке:

• к терморезистору подносят горящую спичку или зажигалку при этом должен заработать кулер;
• при остывании вентилятор должен выключиться;
• если схема не срабатывает, нужно перепроверить пайку и контакты.

TR — терморезистор, К — кулер, R1 — переменный резистор, ПТ — полевой транзистор, АБ — аккумуляторная батарея 12 В.

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.

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.

Термодатчик на германиевых диодах

Особенностью германиевых полупроводниковых диодов является их высокая чувствительность к изменениям температуры воздуха. Поэтому эти радиодетали могут использоваться, как термодатчики при их обратном включении.

Их применение объясняется сильной зависимостью обратного тока от температуры окружающей среды. Эта особенность диодов используется в простой схеме регулятора скорости кулера.

Германиевые диоды, соединённые параллельно (3–4 шт.), включают в обратном направлении в цепь базы составного транзистора. Их стеклянные корпуса можно крепить прямо на кулер без всяких прокладок-теплоотводов. Резистор R1 предохраняет транзистор от теплового пробоя, а R2 определяет порог срабатывания регулятора. Если при превышении комнатной температуры вентилятор не включается, то число диодов надо увеличить. Когда кулер начинает вращать лопасти с большой скоростью количество радиодеталей уменьшают.

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.

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.

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.

Применение термодатчика на Ардуино

Для сборки измерителя температуры в основе которого микроконтроллер Arduino нужно подготовить следующее:

• Ардуино UNO;
• коннекторы;
• монтажная плата;
• цифровой модуль DS18B20 (диапазон от −56 до +1250 С).

Цифровой температурный датчик DS18B20 — это устройство, которое не только сигнализирует о превышении заданного температурного порога, но и может запоминать значения измерений. Микросхема датчика имеет три выходных контакта — это «+», «−» и сигнальный провод. Термодатчик в водонепроницаемом исполнении используется для измерения нагрева воды или жидкостей.

Термодатчик всегда можно приобрести, как и плату Arduino, в интернет-магазинах. Цифровой модуль подсоединяют к Ардуино через каналы GND, а выход Vdd подключается к 5V, Data к любому Pin. Для более понятного восприятия схема подключения цифрового датчика DS18B20 к Ардуино представлена на нижеследующем фото.

Достоинства и недостатки устройства

Регуляторы температуры и простой, и сложной конструкции обладают множеством преимуществ.

• поддержание температуры на комфортном уровне;
• автоматизацию без привлечения человека;
• повышение качества благодаря соблюдению технологического процесса;
• экономию энергетических ресурсов.

У прибора нет никаких функциональных недостатков. Единственным минусом заводских устройств является высокая цена. Чем больше опций, тем оно дороже.

Чтобы сэкономить средства, его можно собрать самостоятельно. Использование инструкции по сборке терморегулятора своими руками позволяет создать прибор без особого труда.

Какое освещение Вы предпочитаете

ВстроенноеЛюстра

В данной сборке использовалась пара транзисторов BC107B, но BD139 имеет монтажное отверстие на корпусе TO-126, что значительно упрощает его установку, так что лучше их.

Многооборотный подстроечный регулятор заданной температуры (RP1) определяет напряжение на инвертирующем входе компаратора. Если ползунок подстроечного резистора находится на половине, то инвертирующий вход компаратора может видеть напряжение, довольно близкое к 1 В.

Нужно сначала отрегулировать подстроечный резистор, чтобы поднять это напряжение до 1,5 В или около того. А затем установить горячий паяльник в непосредственной близости от T1, подержать его там некоторое время и протестировать схему.

Обратите внимание, что зеленый индикатор (LED1), подключенный к выходу (контакт 1) компаратора, продолжает гореть в нормальном состоянии. В то же время T2 проводит и передает 5 В постоянного тока на подключенную нагрузку (нагреватель или реле) через переход эмиттер-коллектор. Если уровень температуры превышает заданное значение, IC1 отключает T2 и, следовательно, катушку реле.

Будучи низковольтным транзистором средней мощности с максимальным током коллектора 1,5 А, транзистор BD140 может использоваться для управления нагрузками, потребляющими менее 1,5 А. Здесь тестовой нагрузкой был USB-вентилятор, и тест проводился без установки транзистора BD140 на радиатор.

Конструкция электронного термостата довольно некритична, для этой цели достаточно небольшой макетной платы. Но транзистор датчика температуры (BC107 / BD139) должен быть припаян к выводам кабелем и надлежащим образом изолирован в местах пайки с помощью термоусадочных трубок. Важно, чтоб транзистор хорошо воспринимал изменения температуры при установке на нужное место.

Представленная здесь схема термостата предназначена для работы с подключенной нагрузкой, если уровень температуры, измеренный датчиком температуры, значительно ниже установленного значения. Но если уровень температуры поднимается выше заданного значения, нагрузка немедленно отключается.

Базовый резистор R7 ограничивает общий ток через T2 и транзистор внутри IC1 до относительно безопасного значения. Можно снизить значение R7 до некоторой степени, чтобы получить более высокие токи нагрузки.

Далее перейдем к гистерезису. Компараторы используются для различения двух разных уровней сигнала. В этом проекте компаратор различает условия перегрева и нормальной температуры. Естественно, шум на пороге сравнения вызовет множественные переходы. Гистерезис устанавливает верхний и нижний порог для устранения множественных переходов, вызванных шумом.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»

Термореле своими руками: схема, подключение к котлу Как говорилось выше данный простой терморегулятор применялся в инкубаторах раньше, сейчас на его смену пришли терморегуляторы с микроконтроллерным управлением, способные в автоматическом режиме понижать температуру в течении цикла инкубации. Спрашивайте, я на связи!

Принцип действия

Схема терморегулятора многофункциональна. Отталкиваясь от её основания, можно создать любой адаптированный аппарат, который будет максимально удобным и простым. Мощность питания выбирается в соответствии с имеющимся напряжением катушки реле.

В принципе работы регулировочного прибора лежит особенность газов и жидкостей сжиматься или расширяться во время остывания или нагревания. Поэтому в основе действия водяных и газовых комплектаций положена одна и та же суть.

Между собой они отличаются только в быстроте реакции на перемену температуры в доме.

Принцип действия аппарата основан на следующих этапах:

1. В результате изменения температуры обогреваемого объекта, происходит перемена работы теплоносителя в отопительном механизме.
2. Вместе с этим, это заставляет сифон увеличивать или уменьшать свои габариты.
3. После этого, происходит смещение золотника, который балансирует впуск теплоносителя.
4. Внутренняя часть сифона заполнена газом, способствуя равномерной регулировке температуры. Встроенный термодатчик следит за внешней температурой.
5. Каждому значению уровня тепла приравнивается конкретное значение силы давления рабочей атмосферы внутри сифона. Недостающее давление возмещает при помощи пружины, которая контролирует работу штока.
6. В результате повышения градусов конус клапана начинает передвигаться в сторону закрытия до того момента, пока уровень рабочего давления в сифоне не станет уравновешенным благодаря усилиям пружины.
7. В случае понижения градусов, работа пружины носит обратный характер.

Результат работы зависит от вида и функциональности регулирующего клапана, находящегося в прямом подчинении от контура обогрева и диаметра подводящей трубы.

Как пользоваться темпером

Большинство руководств по приготовлению эспрессо содержат правила темперовки. Специальные курсы по профессии бариста помогают освоить на практике, как пользоваться особым устройством.

Для Вас:

Рецепты апельсинового кофе

Основное условие – по габаритам прессы должны подходить к холдерам. Бариста должен использовать электронные весы, чтобы взять столько молотого кофе, сколько необходимо по рецептуре. Профессионалы кофейную массу определяют по методу на глаз и добавляют без дополнительного отмеривания на весах.

Чтобы избежать скольжения, делают закладка на специальном коврике. В холдер насыпают кофе, далее массу распределяют в фильтре. Бариста должен постучать по бокам ладонями, далее сильно прижать к поверхности пресс.

Если все сделано правильно, получится плотная и ровная таблетка. Бариста должен воздержаться от вращения темпера и лишних движений. Если прокрутить темпер, образуются скосы. Они являются причиной неравномерной экстракции.

Общее понятие о температурных регуляторах

Приборы, фиксирующие и одновременно регулирующие заданное температурное значение, в большей степени встречаются на производстве. Но и в быту они также нашли своё место. Для поддержания необходимого микроклимата в доме часто используются терморегуляторы для воды. Своими руками делают такие аппараты для сушки овощей или отопления инкубатора. Где угодно может найти своё место подобная система.

В данном видео узнаем что из себя представляет регулятор температуры:

В действительности большинство терморегуляторов являются лишь частью общей схемы, которая состоит из таких составляющих:

Это три основные части системы поддержания заданных температурных параметров. Хотя, помимо них, в схеме могут участвовать и другие части наподобие промежуточного реле. Но они исполняют лишь дополнительную функцию.

Аксессуары для приготовления кофе

Для профессионального бариста важны три вещи —

• знания;
• практика;
• приспособления для приготовления напитка.

Аксессуары бариста необходимы для приготовления и красивой подачи кофе. Если в вашем заведении установления профессиональная кофемашина с множеством функций и большим количеством рецептов, то это не значит, что вас не потребуется дополнительное оборудование.

Основные аксессуары бариста:

• темпер;
• питчер;
• френч-пресс для кофе;
• нок-бокс;
• холдер;
• гейзер для сиропов;
• измерительные приборы (джиггер, термометры, барометры, весы и т.д.).

Без них сложно представить нормальную работу бариста, мастерство которого позволяет сделать из его работы шоу.

Темпер

Этот аксессуар должен быть у каждого профессионального бариста. Темпер необходим для формирования таблетки для портафильтра кофемашины. Особенно важна темперовка для эспрессо — кофе, приготовленного особым способом по итальянской технологии.

Питчер

Аксессуар необходимый для приготовления кофе с молоком (латте, капучино, макиато и т.д.). Представляет собой молочник для взбивания молока. Процесс производится с применением пароотвода, установленного в кофемашине.

Темпер, аксессуар для приготовления кофе, своими руками

Инструменты и материалы: -Токарный станок: -Ленточно-пильный станок; -Штангенциркуль; -Ленточная шлифовальная машинка; -Керн; -Метчик; -Сверлильный станок; -Винт; -Латунная заготовка; -Деревянная заготовка; -Наждачная бумага; -Льняное масло; -Струбцина; -Ножовка;

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Темпер, сделанный своими руками

Если следовать рекомендациям, получится сделать темпер в домашних условиях. Чтобы изготовить устройство-пресс, берем заготовку из бронзы, алюминия или нержавеющей стали – только надежный материал. Иногда рукодельники вытачивают ручной пресс из оргстекла. Единственный нюанс: бронзовые и алюминиевые аксессуары для кофе подвергаются окислению. Кофейный порошок качественно прессуется, если использовать темперы с достаточной массой и подходящей формой.

Заводские изделия имеют диаметр 50-60 мм. Определяемся с размером с учетом параметров фильтра. Что делаем дальше:

1. Берем необходимые материалы.
2. Вытачиваем из сырья нижнюю часть темпера.
3. Работаем над рукояткой: ее изготавливаем из дуба или березы. Она должна получиться твердой и плотной.
4. Соединяем нижнюю часть с рукояткой. Обе части соединяем с помощью винта. Деталь должна проходить через металлическое основание пресса.

Монолитные изделия очень сложные, но некоторые мастера знают, как их сделать самостоятельно. Они используют уже готовые шаблоны из сети или работают над собственным шаблоном. Монолитный инструмент вытачивается из одной части сырья.

Темперы для кофейных напитков бывают разными. Лучше отдать предпочтение тяжелым, стальным инструментам. Поверхность пресса должна быть плоской и удобной.

Классические модели наиболее продуманные и служат дольше. Деревянные рукоятки и основания из нержавеющего материала придадут темперу приятный внешний вид и будут долговечными.

Темпер для кофе

Темпер для кофе – один из незаменимых инструментов бариста, используется для трамбовки кофе в портафильтре. Темпинг от английского tamping буквально означает трамбовка. На сегодняшний день число техник трамбовки кофе огромно.

Как для любого бариста, так и для тех, у кого имеется эспрессо-машина дома, важным вопросом становится – какой темпер купить для комфортной работы и качественной трамбовки кофе в портафильтре.

Для чего нужен темпер

Прессование кофе в портафильтре (темпинг) необходимо для того, чтобы достигнуть максимально однородной структуры кофейной таблетки, это обеспечивает равномерное прохождение воды и правильную экстракцию ароматических и вкусовых веществ.

При неравномерной трамбовке кофейной таблетки вода проходит через наименее утрамбованные места, тем самым делая вкус эспрессо пережжённым. Правильный темпинг кофе обеспечивает стабильность вкуса эспрессо и является важнейшим моментом в приготовлении этого напитка.

Кто придумал темпер

Темпер для кофеварки, как самостоятельный аксессуар, вывел на рынок американец Рейдж Барбер, его удивило, что в дорогостоящих эспрессо машинах для прессования кофе шел в комплекте дешевый неудобный кусок пластмассы, который не позволял произвести качественное прессование кофе и им было неудобно работать в течении всего дня.

Рейдж Барбер наладил выпуск темперов его компания быстро стала одним из лидеров отрасли, а произведенные им темперы часто становятся наградой на различных соревнованиях среди бариста.

Следует отметить, что компания Reg Barber Enterprises Inc (расположенная в Канаде) производит действительно очень красивые и оригинальные темперы, но стоимость их весьма высока – от 30 $, что является весьма впечатляющей суммой за стальную платформу с деревянной ручкой :).

Момент стоимости, в общем, касается всех темперов – цена за этот аксессуар необоснованно завышена, многие интересуются, как сделать темпер своими руками, при наличии знакомого токаря и размерных чертежей это элементарная задача.

На что нужно обращать внимание, выбирая темпер

Удобная ручка – для того, чтобы качественно спрессовать кофе необходимо существенное усилие – в диапазон 13-20 кг, если ручка темпера будет неудобной, давить на нее с таким усилием будет весьма затруднительно. Также следует выбирать ручку под размер своей руки.

Точность размера подошвы – диаметр темпера должен соответствовать диаметру корзины портафильтра (на 0,5-1 мм меньше), следует учитывать, что во многих портафильтрах стенки к низу сужаются, при слишком малом зазоре темпер может застревать.

Материал подошвы:

• Пластик – самый дешевый и наименее практичный, поскольку он легко царапается, а темпер из него обладает малым весом, что усложняет темпинг.
• Алюминий – довольно часто используется в темперах среднего ценового диапазона, это вполне неплохой и практичный вариант, но следует заметить, что алюминиевая поверхность легко царапается.
• Нержавеющая сталь – прочна и устойчива к царапинам, следует учитывать, что такой темпер имеет довольно большой вес.

Форма подошвы темпера

Плоская – традиционная и наиболее популярная форма подошвы темпера.

Закругленная (выпуклая) – такая форма стала пользоваться популярностью у многих бариста, поскольку считается, что воде проще проходить возле стенок портафильтра, а такая форма темпера дает возможность увеличить слой кофе возле стенок, тем самым обеспечивая более равномерное прохождение воды. Также такая форма позволяет избежать разрушения поверхности таблетки креплением дисперсионной группы (данная проблема есть в некоторых эспрессо машинах). В таком темпере большая вероятность перекашивания при нажатии.

Темпер с рифлёной поверхностью (зубчатой – serrated face) – оставляет после темпинга вот такую поверхность, совершенно не понятно, почему его создатели считают, что кофе через такую поверхность будет проходить более равномерно (это мнение автора блога, если у Вас имеется логичное объяснение по этому поводу с удовольствием ознакомлюсь с ним, пишите на почту [email protected]).