Термостат на термопаре своими руками: подробное руководство по сборке и использованию

Как собрать термостат с термопарой К-типа. Какие компоненты необходимы для создания терморегулятора. Где применяются самодельные терморегуляторы. Как правильно подключить и настроить термостат на термопаре. Преимущества и недостатки самодельных терморегуляторов по сравнению с промышленными моделями.

Принцип работы термостата на термопаре

Термостат на термопаре — это устройство для автоматического регулирования температуры. Основные компоненты такого термостата:

• Термопара К-типа — датчик температуры
• Микроконтроллер — обрабатывает сигнал с термопары
• Исполнительное устройство — реле или симистор для управления нагревателем
• Источник питания
• Дисплей для отображения текущей температуры

Термопара измеряет температуру и подает сигнал на микроконтроллер. Микроконтроллер сравнивает текущую температуру с заданной и включает или выключает нагреватель через исполнительное устройство. Таким образом поддерживается нужная температура.

Необходимые компоненты для сборки термостата

Для создания простого термостата на термопаре К-типа потребуются следующие компоненты:

• Термопара К-типа
• Микроконтроллер (например, Arduino Nano)
• Модуль усиления сигнала термопары MAX6675
• Реле или симистор для коммутации нагрузки
• LCD дисплей 16×2
• Кнопки для настройки
• Источник питания 5В
• Резисторы, конденсаторы, провода

Общая стоимость компонентов составит около 1000-1500 рублей. Это значительно дешевле готовых промышленных термостатов.

Схема подключения компонентов термостата

Базовая схема подключения компонентов термостата на термопаре выглядит следующим образом:

1. Термопара подключается к модулю MAX6675
2. MAX6675 подключается по SPI к микроконтроллеру
3. К микроконтроллеру подключается LCD дисплей и кнопки настройки
4. Выход микроконтроллера подается на управляющий вход реле/симистора
5. Силовые контакты реле/симистора включаются в разрыв цепи питания нагревателя

Важно обеспечить гальваническую развязку между силовой и низковольтной частями схемы для безопасности.

Программирование микроконтроллера термостата

Алгоритм работы программы микроконтроллера термостата:

1. Инициализация компонентов (дисплей, MAX6675 и т.д.)
2. Считывание заданной температуры из энергонезависимой памяти
3. В бесконечном цикле:
   • Измерение текущей температуры с термопары
   • Сравнение с заданной температурой
   • Включение/выключение нагревателя
   • Вывод информации на дисплей
   • Обработка нажатий кнопок настройки

Для реализации можно использовать готовые библиотеки для работы с MAX6675 и ПИД-регулятором. Это упростит написание кода.

Сборка и настройка термостата

Последовательность сборки самодельного термостата на термопаре:

1. Монтаж компонентов на макетной плате согласно схеме
2. Программирование микроконтроллера
3. Тестирование работы отдельных узлов
4. Калибровка показаний термопары
5. Настройка параметров ПИД-регулятора
6. Сборка устройства в корпус
7. Подключение нагревателя и проверка работы

Важно тщательно откалибровать термопару и подобрать оптимальные параметры регулирования для конкретного применения.

Области применения самодельных термостатов

Самодельные термостаты на термопаре могут применяться во многих областях, где требуется точный контроль температуры:

• Управление отопительными котлами
• Поддержание температуры в инкубаторах
• Регулирование температуры в термокамерах и печах
• Управление нагревом в 3D-принтерах
• Поддержание температуры в аквариумах
• Контроль температуры в сушильных шкафах

Термопары позволяют измерять широкий диапазон температур, что расширяет возможности применения таких термостатов.

Преимущества самодельных термостатов

Самостоятельно собранные термостаты на термопаре имеют ряд преимуществ:

• Низкая стоимость по сравнению с готовыми устройствами
• Возможность адаптации под конкретную задачу
• Расширяемость и модифицируемость
• Получение навыков проектирования электроники
• Понимание принципов работы терморегуляторов

Самодельные термостаты позволяют создать оптимальное решение для своих нужд при минимальных затратах.

Недостатки и ограничения самодельных термостатов

У самостоятельно собранных термостатов есть и некоторые недостатки:

• Отсутствие сертификации и гарантии
• Возможные проблемы с надежностью
• Ограниченный функционал по сравнению с промышленными моделями
• Необходимость калибровки и настройки
• Отсутствие технической поддержки

Поэтому для ответственных применений лучше использовать сертифицированные промышленные терморегуляторы. Самодельные термостаты больше подходят для хобби и некритичных задач.

Терморегуляторы своими руками — инструкция и схема подключения

Автоматическое управление подачей теплоносителя используется во многих технологических процессах, в том числе и для бытовых отопительных систем. Фактором определяющим действие терморегулятора, является наружная температура, значение которой анализируется и при достижении установленного предела, расход сокращается либо увеличивается.

Терморегуляторы бывают различного исполнения и сегодня в продаже достаточно много промышленных версий, работающих по различному принципу и предназначенных для использования в разных областях. Также доступны и простейшие электронные схемы, собрать которые может любой, при наличии соответствующих познаний в электронике.

• Описание ↓
• Принцип работы ↓
• Как сделать своими руками ↓
• Схемы авторегуляторов ↓
• Необходимые материалы и инструменты ↓
• Пошаговое руководство ↓
• Область применения самодельных терморегуляторов ↓
• Ремонт своими руками ↓
• Преимущества и недостатки ↓
• Советы и рекомендации ↓

Описание

Терморегулятор представляет собой устройство, устанавливаемое в системах энергоснабжения и позволяющее оптимизировать затраты энергии на обогрев. Основные элементы терморегулятора:

1. Температурные датчики – контролируют уровень температуры, формируя электрические импульсы соответствующей величины.
2. Аналитический блок – обрабатывает электрические сигналы поступающие от датчиков и производит конвертацию значения температуры в величину, характеризующую положение исполнительного органа.
3. Исполнительный орган – регулирует подачу, на величину указанную аналитическим блоком.

Современный терморегулятор – это микросхема на основе диодов, триодов или стабилитрона, могущих преобразовывать энергию тепла в электрическую. Как в промышленном, так и самодельном варианте, это единый блок, к которому подключается термопара, выносная или располагаемая здесь же. Терморегулятор включается последовательно в электрическую цепь питания исполняющего органа, таким образом, уменьшая или увеличивая значение питающего напряжения.

Принцип работы

Датчик температуры подает электрические импульсы, величина тока которых зависит от уровня температуры. Заложенное соотношение этих величин позволяет устройству очень точно определить температурный порог и принять решение, например, на сколько градусов должна быть открыта заслонка подачи воздуха в твердотопливный котел, либо открыта задвижка подачи горячей воды. Суть работы терморегулятора заключается в преобразовании одной величины в другую и соотнесении результата с уровнем силы тока.

Простые самодельные регуляторы, как правило, имеют механическое управление в виде резистора, передвигая который, пользователь устанавливает необходимый температурный порог срабатывания, то есть, указывая, при какой наружной температуре необходимо будет увеличить подачу. Имеющие более расширенный функционал, промышленные приборы, могут программироваться на более широкие пределы, при помощи контроллера, в зависимости от различных диапазонов температуры. У них отсутствуют механические элементы управления, что способствует долгой работе.

Как сделать своими руками

Сделанные собственноручно регуляторы получили широкое применение в бытовых условиях, тем более, что необходимые электронные детали и схемы всегда можно найти. Подогрев воды в аквариуме, включение вентилирования помещения при повышении температуры и многие другие несложные технологические операции вполне можно переложить на такую автоматику.

Схемы авторегуляторов

В настоящее время, у любителей самодельной электроники, популярностью пользуются две схемы автоматического управления:

1. На основе регулируемого стабилитрона типа TL431 – принцип работы состоит в фиксации превышения порога напряжения в 2,5 вольт. Когда на управляющем электроде он будет пробит, стабилитрон приходит в открытое положение и через него проходит нагрузочный ток. В том случае, когда напряжение не пробивает порог в 2,5 вольт, схема приходит в закрытое положение и отключает нагрузку. Достоинство схемы в предельной простоте и высокой надежности, так как стабилитрон оснащается только одним входом, для подачи регулируемого напряжения.
2. Тиристорная микросхема типа К561ЛА7, либо ее современный зарубежный аналог CD4011B – основным элементом является тиристор Т122 или КУ202, выполняющий роль мощного коммутирующего звена. Потребляемый схемой ток в нормальном режиме не превышает 5 мА, при температуре резистора от 60 до 70 градусов. Транзистор приходит в открытое положение при поступлении импульсов, что в свою очередь является сигналом для открытия тиристора. При отсутствии радиатора, последний приобретает пропускную способность до 200 Вт. Для увеличения этого порога, понадобится установка более мощного тиристора, либо оснащение уже имеющегося радиатором, что позволит довести коммутируемую способность до 1 кВт.

Необходимые материалы и инструменты

Сборка самостоятельно не займет много времени, однако обязательно потребуются некоторые знания в области электроники и электротехники, а также опыт работы с паяльником. Для работы необходимо следующее:

• Паяльник импульсный или обычный с тонким нагревательным элементом.
• Печатная плата.
• Припой и флюс.
• Кислота для вытравливания дорожек.
• Электронные детали согласно выбранной схемы.

Схема терморегулятора

Пошаговое руководство

1. Электронные элементы необходимо разместить на плате с таким расчетом, чтобы их легко было монтировать, не задевая паяльником соседние, возле деталей активно выделяющих тепло, расстояние делают несколько большим.
2. Дорожки между элементами протравливаются согласно рисунку, если такого нет, то предварительно выполняется эскиз на бумаге.
3. Обязательно проверяется работоспособность каждого элемента при помощи мультиметра и только после этого выполняется посадка на плату с последующим припаиванием к дорожкам.
4. Необходимо проверять полярность диодов, триодов и других деталей в соответствии со схемой.
5. Для пайки радиодеталей не рекомендуется использовать кислоту, поскольку она может закоротить близкорасположенные соседние дорожки, для изоляции, в пространство между ними добавляется канифоль.
6. После сборки, выполняется регулировка устройства, путем подбора оптимального резистора для максимально точного порога открывания и закрывания тиристора.

Область применения самодельных терморегуляторов

В быту, применение терморегулятора встречается чаще всего у дачников, эксплуатирующих самодельные инкубаторы и как показывает практика, они не менее эффективны, чем заводские модели. По сути, использовать такое устройство можно везде, где необходимо произвести какие-то действия зависящие от показаний температуры. Аналогично можно оснастить автоматикой систему опрыскивания газона или полива, выдвижения светозащитных конструкций или просто звуковую, либо световую сигнализацию, предупреждающую о чем-либо.

Ремонт своими руками

Собранные собственноручно, эти приборы служат достаточно долго, однако существует несколько стандартных ситуаций, когда может потребоваться ремонт:

• Выход из строя регулировочного резистора – случается наиболее часто, поскольку изнашиваются медные дорожки, внутри элемента, по которым скользит электрод, решается заменой детали.
• Перегрев тиристора или триода – неправильно была подобрана мощность или прибор находится в плохо вентилируемой зоне помещения. Чтобы в дальнейшем избежать подобного, тиристоры оборудуются радиаторами, либо же следует переместить терморегулятор в зону с нейтральным микроклиматом, что особенно актуально для влажных помещений.
• Некорректная регулировка температуры – возможно повреждение терморезистора, коррозия или грязь на измерительных электродах.

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

• Экономия энергоресурсов.
• Постоянная комфортная температура в помещении.
• Не требуется участие человека.

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.

Советы и рекомендации

Хотя сам прибор достаточно нетребователен к условиям эксплуатации, точность реагирования зависит от качества первичного сигнала и особенно это касается автоматики работающей в условиях повышенной влажности или контактирующей с агрессивными средами. Термодатчики в таких случаях, не должны контактировать с теплоносителем напрямую.

Выводы закладываются в гильзу из латуни, и герметично запаиваются эпоксидным клеем. Оставить на поверхности можно торец терморезистора, что будет способствовать большей чувствительности.

Статья была полезна?

1,00 (оценок: 1)

ТЕРМОСТАТ С ТЕРМОПАРОЙ К-ТИПА

Цель этого проекта – создать ШИМ регулятор под термопару K-типа. Планируется использовать этот контроллер для подогревателя печатных плат. Обычно сначала тестирую схемы на макетной плате, но из-за того что микросхема MAX идёт в SMD, а также то что схема довольно сложная, решил вместо этого перейти непосредственно к прототипу печатной платы.

Устройство имеет 2 потенциометра: один для управления заданной температурой, а другой – для управления скоростью вентилятора с помощью импульсов ШИМ. Есть 4 входа для 4-х переключателей / кнопок и 2 выхода для 2-х светодиодов. Контроллер может управлять как 3-х проводными, так и 4-х проводными вентиляторами с обратной связью по частоте вращения. При управлении 3-х проводными вентиляторами схема использует метод растяжения импульсов для определения скорости вентилятора.

Контроллер считывает температуру нагревателя с помощью термопары K-типа, подключенной к PIC с помощью MAX6675 (K-термопара с компенсацией холодного спая в цифровой преобразователь) по протоколу SPI. Нагреватель управляется тиристором BT136D и может выдерживать ток до 4 А. Гальваническая развязка достигается за счет использования оптрона для управления. Используется в качестве нагревателя ТЭН от фена. Вот принципиальная схема платы контроллера (клик, чтобы увеличить):

Просверлим отверстия для сквозных компонентов:

Паяем детали и провода-перемычки.

Затем спаять MAX6675 и все SMD компоненты.

Сюда пришлось припаять 6 7-сегментных дисплея. Это компоненты под сквозные отверстия, но планирую припаять их, как если бы они были SMD. Почему? Во-первых, избавляюсь от сверления еще 60 отверстий и их лучше припаять к нижнему слою, чтобы можно было установить плату прямо на корпус.

Есть еще несколько мелких вещей, которые нужно сделать с печатной платой, прежде чем она будет готова к подключению к блоку питания. Первым делом пришлось поставить кнопку сброса.

Также пришлось немного переделать 4-х контактный разъем вентиляторов. Разъем вентилятора ПК имеет 4 контакта, но задняя сторона также предназначена для 3-х контактного разъема. Таким образом, можно вставить как трех-, так и четырехпроводной вентилятор. В конце концов, оба типа вентиляторов имеют одинаковую распиновку для первых 3-х проводов. Различаются они только по четвёртому проводу.

Затем сделал 2 кнопки, провод светодиода и разъемы потенциометра:

Потенциометры напрямую подключены к аналоговым входам PIC-контроллера.

Купил термопару типа К, но она не очень быстро реагирует на изменения температуры. В итоге буду использовать одну типовую термопару К-типа от мультиметра (на втором фото).

Наконец можно подключить все разъемы на печатной плате и подключить ее к источнику питания. Далее надо подключить программатор и начать прошивать чип. Термопара готова к работе с контроллером, и контроллер готов к программированию!

Итак, вот новая принципиальная схема ШИМ регулятора:

Вентилятор ПК управляется импульсами ШИМ. Первый потенциометр регулирует рабочий цикл импульсов, поэтому скорость вентилятора можно регулировать напрямую.

Программное обеспечение может считывать скорость вентилятора (из соображений безопасности), если вентилятор останавливается по какой-либо причине, нагреватель должен быть немедленно выключен. Программа имеет следующие параметры:

• GAIN_P_Constant : коэффициент усиления пропорционального значения.
• GAIN_I_Constant : множитель усиления для интегрального значения.
• GAIN_D_Constant : множитель прибыли для производного значения.
• TIME_I_Constant : интервал времени для интегрального накопления.
• TIME_D_Constant : временной интервал для расчета производной.

Эти параметры в настоящее время являются константами, но планируется оставить некоторое пространство EEPROM, чтобы сохранить их там, а также сделать процедуру пользовательского интерфейса, чтобы изменять их напрямую с помощью кнопок контроллера.

Управление нагревателем производится импульсами. Каждый пакет имеет ширину около 250 мсек. Питание от сети имеет частоту 50 Гц (период 20 мсек).

Таким образом, во время каждого пика через симистор к нагревателю проходит не менее 12 полных периодов переменного тока. Интервал между пакетами зависит от расчета выхода ШИМ регулятора.

Красный светодиод соответствует всплескам мощности нагревателя. Зеленый светодиод меняет состояние каждый раз, когда накапливается интегральное значение. Планируется позже изменить функцию зеленого светодиода – использовать его как индикатор питания: если на контроллер подано питание, светодиод будет всегда гореть. Скачать файлы

Термопара К-типа | Хакадей

7 марта 2022 г., Дэйв Раунтри

Многие из нас, хакеров-электронщиков, склонны иметь по крайней мере одно и то же обычное оборудование на своих рабочих местах, а именно мультиметр, осциллограф, какой-то регулируемый источник питания и, возможно, логический анализатор. Это отличные инструменты, охватывающие множество основ, но измерениями температуры часто пренебрегают.

Внезапная потребность в таком часто приводит к тому, что просто покупают либо специальный измерительный блок, либо какую-нибудь дешевую плату термопары eBay и просто используют несколько хаков. [Яна Мари Хемсинг] нуждалась в измерении тепловой стороны вещей, и ей надоело возиться с кучами досок, и она разработала подходящий прибор для этой задачи.

В результате получился очень аккуратный четырехканальный интерфейс термопары, передающий данные на главный компьютер через USB. Каждый из четырех каналов может быть либо входом типа K, либо входом термистора NTC, что определяется во время сборки платы, но вы можете просто собрать два блока с четырьмя каналами в каждом и покрыть все базы. Вход термопары типа K основан на устройстве серии MAX31855. В то время как устройство с суффиксом «KASA», вероятно, наиболее распространено, если вам нужно выделить некоторые каналы для работы с одним из других шести или около того других распространенных типов термопар, для этого просто нужно добавить соответствующий вариант MAX31855, и все готово. .

В качестве контроллера [Яна] выбрала обычный микроконтроллер STM32F0x, который обрабатывает все аспекты протокола USB. Добавленная дополнительная функциональность позволяет напрямую управлять контроллером нагревателя через H-мост DRV8837 с несколькими дополнительными выходами с открытым коллектором для других вещей, которыми вы, возможно, захотите управлять. Это позволяет регистратору функционировать как своего рода тепловое устройство ввода-вывода. Прошивка написана на старом добром STM32 HAL с использованием стандартного STM32CubeMX и набора инструментов GCC. Похоже, что Makefile пришел через маршрут генератора проектов STM32. В прошивке тоже есть хитрый трюк; Щелчком переключателя на задней панели микропрограмма может переключаться между выводом данных CSV по стандартному каналу USB CDC (виртуальный последовательный порт) или представлять интерфейс терминала SCPI, обеспечивая интеграцию в существующие потоки тестирования на основе SCPI. Хорошая работа!

Мы видели несколько проектов по логированию на этих страницах выставки, например, это регистратор ESP32 с батарейным питанием. Если вам больше нравится ведение журналов IoT, то вам сюда.

Posted in Разное ХакиTagged даталоггер, термопара k-типа, ntc, scpi, stm32, температура, usb

29 декабря 2021 г. Том Нарди

Стремясь следить за температурой внутри своей дровяной печи для пиццы, [Джованни Бернардо] решил отказаться от коммерческих предложений и создать свой собственный высокотемпературный термометр с использованием термопары типа K. Конечным результатом стал серьезный портативный прибор с удивительно малым количеством деталей, который, по крайней мере теоретически, может измерять температуру до 1023,75°C. Хотя мы надеемся, что он достанет пиццу задолго до этого.

Внутри напечатанного на 3D-принтере корпуса мы находим всего несколько компонентов. 0,91-дюймовый OLED-дисплей, установленный на передней панели, подключен к макетной плате Digispark ATtiny85, которая, в свою очередь, подключена к коммутационной плате MAX6675. Он берет входной сигнал от датчика термопары и преобразует его в цифровой сигнал, который можно считывать через SPI с помощью библиотеки Arduino от Adafruit. Вместо дополнительных сложностей с добавлением перезаряжаемой батареи [Джованни] запускает этот термометр со стандартного 9-дюймового термометра.V благодаря встроенному в Digispark регулятору на 5 В.

Мы особенно ценим внимание [Джованни] к деталям, которое он вложил в дизайн своего корпуса. Каждый компонент помещается в карман идеальной формы в нижней части коробки, и он даже приложил усилия, чтобы использовать термоусадочные вставки для отверстий под винты на передней панели. Было бы быстрее и проще просто смоделировать простую коробку и приклеить ее компоненты горячим способом, но он пошел по длинному пути, и мы уважаем это.

Этот проект — еще один пример интересного принципа, который мы наблюдали на протяжении многих лет. Проще говоря, если кто-то испытывает столько хлопот, чтобы проверить температуру объекта, вероятность того, что в какой-то момент он намеревается его съесть, выше среднего.

Posted in Микроконтроллеры, Взломы инструментовTagged Digispark, термопара k-типа, термопара, термометр

12 апреля 2019 г. Том Нарди

Нас здесь, в Hackaday, нельзя назвать натуралистами, поэтому для нас мысль о том, что семена острого перца должны прорастать в жарких условиях, звучит подозрительно как шутка. Что-то вроде того, что кто-то может сказать вам прямо перед тем, как попытаться продать вам пропуск на лифт или запихнуть вас в шкафчик. Но мы не думаем, что [Дин] испытал бы на себе столько неприятностей, если бы это было неправдой. Однако вы все равно не собираетесь продавать нам пропуск на лифт. Не снова.

По словам [Дина], семена перца Carolina Reaper, которые он купил у Puckerbutt Pepper Company (название, которому можно доверять), рекомендуют проращивать при температуре от 80 до 85 градусов по Фаренгейту на срок до восьми недель. Чтобы убедиться, что они поддерживаются при оптимальной температуре как можно дольше, он решил приобрести грелку, которую он мог бы положить под семена, чтобы согреть их. Ему просто нужен был какой-то способ убедиться, что тепло включается только тогда, когда температура почвы выходит за пределы нормы.

Чтобы получить точные показания, [Дин] использовал водонепроницаемую термопару типа K, подключенную к модулю SainSmart MAX6675, который можно было зарыть среди семян. Когда температура почвы падает ниже 82,5 F, она включает нагревательный мат через реле IoT от цифровых регистраторов. Он даже добавил емкостный датчик влажности почвы и пару светодиодов, чтобы через всю комнату определить, нужно ли ему поливать то, что он любит называть своими «адскими ягодами».

пересечение между взломом и садоводством. Поскольку успех требует тщательного контроля и мониторинга множества переменных, кажется, что это то, что созрело для великолепно продуманной автоматизации. Особенно, если вы пытаетесь заставить вещи прорасти за пределами мира.

Posted in Arduino Hacks, green hacksTagged автоматическое садоводство, садоводство, прорастание, термопара k-типа, max6675

15 марта 2018 г. Дэн Мэлони

Если вы хотите измерить температуру с помощью Arduino или других микроконтроллеров, существует множество вариантов датчиков. Чипов температуры и сенсорных модулей предостаточно, некоторые со встроенными датчиками влажности, и все с простым интерфейсом и обширной библиотекой вспомогательного кода. Но погрузите один из этих датчиков, скажем, в расплавленный алюминий, и у вас возникнет проблема.

Если вы измеряете что-то горячее, вам нужна термопара. Проблема в том, что сигнал от термопары довольно слабый и требует усиления и компенсации перед подачей на АЦП типичного микроконтроллера. Не найдя коммерческого усилителя, удовлетворяющего его потребности, [MonkHelios] построил собственный усилитель на термопаре для микроконтроллеров. Конструкция основана на инструментальном усилителе LTC2053, который выполняет работу по преобразованию выходного сигнала термопары K-типа 40,6 мкВ/°C в хорошо масштабированный диапазон 10 мВ/°C, как раз подходящий для потребления АЦП. Он также предусмотрительно включил компенсатор холодного спая LT1025; ампер термопары привязан к 0°C, поэтому компенсатор измеряет фактическую температуру холодного конца перехода и соответствующим образом масштабирует выходной сигнал. Весь усилитель аккуратно собран на самодельной односторонней печатной плате с тщательно нанесенной паяльной маской — это одна из самых красивых самодельных плат, которые мы видели за долгое время.

[Бил Херд] не так давно сам сконструировал похожий усилитель на термопаре, так что вы тоже можете это проверить. Или, может быть, вам нужны основы инструментальных усилителей? Наша серия «За пределами меры» поможет вам начать работу.

Posted in Misc HacksTagged adc, холодный спай, компенсатор, инструментальный усилитель, соединение, термопара k-типа, масштабирование, термопара

8 февраля 2016 г., Кристина Панос

У [Мишеля] есть дровяная печь в подвале для дополнительного обогрева зимой. Хотя это хороший вторичный источник тепла, ему нужно беспокоиться о накоплении креозота в дымоходе. [Мишель] знает, что тщательно наблюдая за температурой газов в дымоходе, он может найти золотую середину, где его огонь горит достаточно жарко, чтобы держать креозот под контролем, и достаточно прохладен, чтобы он не сжег дом. С этой целью он построил беспроводной монитор дровяной печи.

Первая версия, которую он построил, включала раздражающий 20-футовый переход между подвалом и гостиной. Кроме того, термопара была установлена ​​на поверхности и имела плохой контакт с дымоходом. Wood Stove Monitor 2.0 использует термометр-зонд на термопаре температуры выхлопных газов (EGT) для измерения температуры. Информация подается на усилитель термопары, чтобы обеспечить эталон компенсации холода. Он экранирован, чтобы тепловое излучение печи не мешало показаниям. nRF24L01+ на станции мониторинга в подвале связывается с другим модулем, установленным на дисплее в гостиной, поэтому [Мишель] может легко узнать, что происходит внизу. Когда все будет сказано и сделано, этот монитор станет частью более крупного проекта по контролю за питанием по всему дому.

Заинтересованы в использовании дровяной печи для обогрева дома? Почему бы не создать собственный?

Posted in Разные хаки, Wireless HacksTagged креозот, накопление креозота, EGT, термопара k-типа, nRF24L01+, PIC16F690, термопара, дровяная печь

15 июля 2015 г. , Анул Махидхария

[Энди Браун] — опытный хакер, и в итоге он создает много оборудования. Около года назад он построил контроллер печи оплавления. В разработанной им плате использовалось большое количество деталей для поверхностного монтажа. Это выглядело как проблема курицы или яйца в первую очередь. Поэтому он разработал новый, простой в сборке контроллер оплавления на базе Android. В новой версии используется только одна легко припаиваемая деталь для поверхностного монтажа. Вставив дешевый модуль Bluetooth в контроллер, он смог написать приложение, которое могло бы управлять духовкой с помощью любого телефона или планшета Android с поддержкой Bluetooth.

Единая печатная плата разделена на высоковольтную секцию с питанием от сети, отделенную от маломощной управляющей электроники прорезями для решения проблем с утечкой тока. Симистор BTA312-600B используется для включения и выключения печи (нагрузки). Триак управляется оптически изолированным драйвером триака MOC3020M, который, в свою очередь, управляется микроконтроллером через транзистор. Ожидается, что мощный симистор T0220 на 12 ампер будет нагреваться при переключении нагрузки 1300 Вт, и [Энди] вычисляет, как он пришел к выбору радиатора. Для обеспечения безопасности он использует изолированный, полностью закрытый понижающий трансформатор для питания низковольтной секции управления. Одним из его требований было обнаружение перехода через нуль сигнала сети. Использование этого сигнала позволяет ему включать симистор на определенный угол, который может изменяться микроконтроллером в зависимости от того, какой ток требуется нагрузке. Выпрямленный, но нефильтрованный сигнал переменного тока подается на базу транзистора, который переключается каждый раз, когда достигается пороговое значение напряжения база-эмиттер.

Для измерения температуры [Энди] использовал термопару типа k и термопару Maxim MAX31855 для цифрового преобразователя. Эта часть вызвала у него немало огорчений из-за плохой партии, и он узнал об этом через форум eevblog — в конце концов разобрался, заказав замену. Функции Bluetooth выполняются популярным и дешевым модулем HC-06, который обеспечивает простое автоматическое сопряжение. Он создал прототип кода на ATmega328P, а затем перенес его на ATmega8 после оптимизации и уменьшения до 7,5 КБ с помощью оптимизатора gcc. Чтобы сделать плату автономной, он также добавил разъем для дешевого дисплея Nokia 5110 и поворотный энкодер с переключателем. Это позволяет осуществлять локальное управление, не требуя устройства Android.

Герберы (zip-файл) для платы доступны в его блоге, а код ATmega и приложение для Android — в его репозитории Github. Список BoM в его блоге позволяет легко заказать все детали. В часовом видео после перерыва [Энди] расскажет вам о выборе жала припоя, советах по пайке деталей SMD, весь процесс сборки платы и демонстрацию. Затем он завершает это, подключая доску к своей духовке и показывая ее в действии. Ему все еще нужно отшлифовать настройку и алгоритм ПИД-регулятора, так что добавляйте свои советы в комментариях ниже.

Продолжить чтение «Профили оплавления на базе Android позволяют использовать профили припоя в вашей лаборатории» →

Posted in hardwareTagged android, atmega, bluetooth, HC-06, термопара k-типа, max31855, max6675, больше, Nokia 5110 LCD, контроллер оплавления, TRIAC, детектор пересечения нуля

6 апреля 2015 г., Бил Херд

Термопара — отличный способ измерения температуры. Влияние изменения температуры на разнородные металлы приводит к измеримому напряжению. Но для этого измерения вам понадобится схема усилителя, предназначенная для используемой термопары.

Linear Technology LTC 1049 Маломощный операционный усилитель с нулевым дрейфом
с внутренними конденсаторами

Изучая «Усилители с нулевым дрейфом» в качестве продолжения моего видео об инструментальных усилителях, я заметил небольшую схему на первой странице таблицы данных LTC1049 , которая показана здесь. Я подумал, что это идеальный пример аналогового приложения, в котором требуется некоторое усиление и некоторый «помощник усиления», чтобы выполнить наше полезное небольшое приложение по усилению пробника термопары.

В видео я мало рассказываю о самих термопарах, за исключением того типа, который я вижу большую часть времени, а именно типа K. Если вы еще не знакомы с конструкцией этих датчиков, вы можете найти информативную запись- о термопарах и различных типах на странице Википедии и вы также можете ознакомиться с примечаниями к приложению Analog Devices, если хотите узнать больше. Я расскажу о надежном и точном способе считывания с этих зондов, показанном в видео ниже и в оставшейся части поста после перерыва.

Продолжить чтение «Как собрать усилитель термопары» →

Опубликовано в Рекомендуемые, практические рекомендации, SliderTagged усилитель, стадо, термопара k-типа, операционный усилитель, термопара

Термобатарея | Хакадей

19 февраля 2021 г. Эл Уильямс

Измерение температуры оказывается фундаментальной функцией для огромного количества устройств. Очевидными примерами являются программируемый термостат вашей печи и цифровые часы. Если вам просто нужно знать, превышена ли определенная температура, вы можете использовать биметаллическую катушку и микропереключатель (или ртутный переключатель, как в старых термостатах). Но в наши дни нам нужна точность в диапазоне показаний, поэтому есть термопары, которые генерируют небольшое напряжение, термометры сопротивления, которые изменяют сопротивление в зависимости от температуры, термисторы, которые также изменяют сопротивление в зависимости от температуры, инфракрасные датчики и датчики с вибрирующей проволокой. Напряжение запрещенной зоны полупроводникового перехода зависит от температуры, и это тоже предсказуемо и измеримо. Вероятно, есть и другие методы, некоторые из которых, вероятно, довольно креативны.

Биметаллическая катушка производства [Hustvede], CC-BY-SA 3. 0. Часто можно придумать творческий подход к любым измерениям. Есть старый анекдот про умного Алека на уроке физики. Вопрос заключался в том, как найти высоту здания с помощью барометра. Один из ответов заключался в том, чтобы сбросить барометр с крыши здания и определить, сколько времени потребуется, чтобы упасть на землю. Другой ответ — несомненно, студент-инженер — хотел найти инженера-строителя и предложить ему барометр в обмен на высоту здания. Точно так же вы можете узнать температуру, наблюдая за стандартным термометром с камерой или даже датчиком уровня, который является темой для другого поста.

Суть в том, что существует множество способов измерить что угодно, но в каждом случае вы конвертируете то, что хотите знать (температуру), в то, что умеете измерять, например, напряжение, ток или физическое положение. Давайте посмотрим, как это делают некоторые из наиболее интересных датчиков температуры.

Продолжить чтение «Практические датчики: множество способов электронного измерения тепла» →

Posted in Рекомендуемые, Навыки, SliderTagged RTD, датчики, термистор, термопара, термобатарея, термостат

24 апреля 2018 г. Эл Уильямс

[Марко Репс] нашел тепловизионную камеру HT02 в своем почтовом ящике. Он обнаружил, что разрешение подходит для наблюдения за большими объектами, но бесполезно для изучения печатных плат. Поэтому он решил просто разорвать его на куски — желание, которое мы полностью понимаем.

Внутри был датчик термобатареи, который было легко реконструировать. Поэтому [Марко] решил переделать робота Raspberry Pi, чтобы использовать камеру и превратить его в тепловизор.

Продолжить чтение «Робот с тепловым поиском и снятие камеры» →

Posted in Взломы цифровых камер, Взлом роботовTagged робот, тепловидение, термобатарея

2 мая 2017 г., Джеймс Хобсон

Вдохновение может прийти из самых странных мест. Найдя в своем «почтовом ящике» забытую термобатарею Melexis MLX90614, [Саулиус Луксе] использовал ее для создания панорамной тепловизионной камеры.

[Lukse] использовал ATmega328 для управления термодатчиком и использовал проект для тестирования пары двух поворотных моторов, которые он разработал для наклона и панорамирования, с несколькими токосъемными кольцами, чтобы поддерживать его в движении во время захвата сцены. . Тем не менее, съемка панорамного изображения 720 x 360 по одному пикселю за раз занимает больше часа, и компиляция всей этой информации в понятное изображение также является немалым подвигом. Случайные сбои — это битые пиксели на изображении, но они быстро устраняются за счет усреднения температуры соседних пикселей.

Установка камеры работает — и изображение получается хорошим, — но [Люкс] говорит, что модернизированная инфракрасная камера для захвата больших изображений за один раз и с более высоким разрешением не помешает.

 

Другое умное использование термобатареи может привести вас к пути этого теплового фонарика. если вы сразу не создадите свою собственную тепловизионную камеру.

[Спасибо за подсказку, Имн!]

Posted in аппаратное обеспечение, Разное ХакиTagged atmega328, камера, Melexis, двигатель, панорама, поворотный, датчик, Тепловой, термобатарея

30 марта 2016, Дженни Лист

Если вы когда-нибудь развлекались чтением подробных учебников по электронной теории, вы наверняка встречали ссылки на технологии, которые кажутся действительно интересными, но которые вы редко держите в руках. Они могут быть тупиковыми, которые были заменены более поздними инновациями, или это могут быть технологии, которые нашли применение, но в других областях, чем те, в которых они изначально были многообещающими. Что, если бы вы могли взять эти сумасшедшие части и построить что-нибудь?

У [Fedetft] есть интересный проект, который сочетает в себе две интригующие отсылки к учебникам. Он создал термобатарею, которая зажигает светодиод через инвертор, генератор которого представляет собой туннельный диод. Откопать учебник.

Если вы использовали термометр с термопарой или полупроводниковый термоэлектрический генератор, то вы сталкивались с термоэлектрическим эффектом. Возможно, вы даже использовали охлаждающий элемент Пельтье в этом режиме. Когда цепь состоит из двух соединений между разными типами проводников с разницей температур между двумя соединениями, в цепи будет протекать ток, который зависит как от масштаба разницы температур, так и от свойств проводников.

Термобатарея представляет собой совокупность этих термоэлектрических цепей соединения между металлическими проводниками, расположенных последовательно для повышения напряжения. В термобатарее [Fedetft] используются хромельные и алюмелевые проволоки, взятые из термопары К-типа. Он сделал шесть комплектов соединений и подкрепил их небольшими кусочками слюдяного листа. Используя тепло свечи, он обнаружил, что может генерировать около 200 мВ при мощности около 3,7 мВт.

Схема инвертора с туннельным диодом RCA

Такой крошечный источник электричества был бы мало полезен для непосредственного освещения светодиода, поэтому ему нужно было построить инвертор. И вот тут-то и появляется туннельный диод. Туннельные диоды имеют область отрицательного сопротивления, которую можно использовать для усиления и генерации на чрезвычайно высоких частотах в чрезвычайно простых схемах, но это не совсем то устройство, с которым вы столкнетесь очень часто в 2016 году. . [Fedetft] имеет российский туннельный диод, и он использовал его с тороидальным трансформатором в инверторной схеме, которую нашел в руководстве по туннельным диодам RCA от 19 года.63. Это двухкомпонентный Joule Thief. Руководство по RCA само по себе полезно для тех, кто интересуется туннельными диодами.

Полученная схема генерирует колебания частотой 15 кГц с пиковым напряжением 4,5 В и имеет достаточную мощность, чтобы зажечь светодиод.

Хотя может показаться бессмысленным зажечь светодиод от ярко зажженной свечи, важная часть проекта [Fedetft] состоит в том, чтобы получить некоторое представление о двух технологических закоулках из учебников. И мы приветствуем это.

Это знак подлинно эзотерической технологии, которая редко используется на Hackaday, и ни одна из этих двух не разочаровывает. Мы только вскользь упомянули туннельный диод, когда рассматривали диоды в целом, и мы склонны использовать термин «термобатареи» в другом смысле для обозначения тепловизионных камер.

Posted in Светодиодные хаки, Запчасти, SliderTagged светодиод, термобатарея, Туннельный диод

19 апреля 2014 г. Брайан Бенчофф

У [Ноэ] из Adafruit есть действительно отличная сборка, сочетающая в себе любовь Интернета к мигающим светодиодам и лучевым пушкам с потрясающей технологией, лежащей в основе чрезвычайно дорогих тепловизионных камер. Это световая инфракрасная тепловая пушка, используемая для съемки фотографий с длинной выдержкой и «окрашивания» сцены в красный или синий цвет в зависимости от температуры объекта.

Хотя это и не настоящая камера FLIR, с зеркальной камерой и широко открытым затвором можно делать псевдотепловые изображения, просто «рисуя» сцену с помощью светового пистолета. Это абсурдно умная техника, которую мы видели раньше, и она может стать полезным инструментом, если вы ищете утечки вокруг своих окон или просто хотите иметь полезную опору для косплея.

Схема внутри этого лучевого пистолета основана на бесконтактном инфракрасном датчике, подключенном к Adafruit Gemma, со светодиодами в виде кольца NeoPixel. Есть два футляра для 3D-печати — ваш традиционный лучевой пистолет / бластер и более практичный корпус для палочки. С любым корпусом можно сделать несколько красивых снимков тепловой карты, как показано на видео ниже.

Продолжить чтение «Инфракрасная пушка для рисования светом» →

Posted in Взломы цифровых камер, LED HacksTagged инфракрасный, инфракрасная камера, лучевая пушка, термобатарея

1 декабря 2013 г. Брайан Бенчофф

Тепловизионные камеры — это действительно полезные устройства, которые дают вам Predator зрение — это невероятные инструменты. Если вы ищете тепло, выходящее из вашего дома через окно, или просто пытаетесь выяснить, где ваш проект электроники взорвется в следующий раз, это бесценные, хотя и дорогие, инструменты. [Kaptein QK] придумал простой и дешевый способ сделать собственную тепловизионную камеру, используя всего лишь детали стоимостью в несколько долларов.

[Капитан] создал свою камеру на основе бесконтактного инфракрасного температурного пистолета. Это устройство полезно для точечной проверки температуры, но не может создавать ИК-изображение, как его собратья за 1000 долларов. Вынув термобатарею из этого температурного пистолета, добавив операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и подключив его к Arduino Nano с сервоприводами панорамирования и наклона, [Каптейн] смог медленно сканировать термобатарею по сцене и генерировать изображение.

В видео ниже вы можете увидеть, как сканирующая камера [Каптейна] в действии считывает температуру окружающей среды и создает программу визуализации для своего ПК. Она работает очень хорошо, и [Капитан] может многое улучшить в этой системе; Мы надеемся, что избавление от сервоприводов и переход к зеркалам ускорит процесс, а замена 8-битного дисплея в градациях серого на цветные даст значительно улучшенный динамический диапазон.

Продолжить чтение «Тепловизионная камера своими руками» →

Posted in hardwareTagged ИК-камера, тепловидение, термобатарея

6 марта 2013 г., Брайан Бенчофф

Если вы хотите проверить свой дом на наличие утечек горячего воздуха, сфотографировать тепло, исходящее от стеллажа с оборудованием, или просто преследовать самое опасное животное [Арни] по джунглям Центральной Америки, тепловизионная камера — ваш выбор.