Электронный терморегулятор для инкубатора, схема и описание (LM358, IRF840)
Это несложное электронное устройство предназначено для поддержания заданной температуры в домашнем террариумеили инкубаторе. Но его можно использовать и для самых разных других нужд. Точность у прибора достаточно высокая, а диапазон поддержания температуры можно выбрать в пределах от -40°С до + 150 °С.
Нужный диапазон и его ширина устанавливаются подбором сопротивлений двух резисторов. Это можно сделать как опытным путем, так и при помощи математических расчетов, беря данные о сопротивлении термистора при различной температуре из приводимой здесь таблицы. Прибор рассчитан на подключение на выходе в качестве нагревательного элемента батареи из инфракрасных ламп накаливания.
Впрочем, это могут быть и обычные «световые» лампы накаливания, покрашенные в черный цвет, чтобы понизить их световое излучение и оставить только тепловое.
Лампы на напряжение переменного тока 220V. В этой схеме они питаются пульсирующим постоянным напряжением (подключены через диод) поэтому эффективное напряжение на них поступает около 180V.
Если будут использоваться «световые» лампы накаливания пониженное напряжение питания даже лучше, потому что если эти лампы окрасить в черный цвет, они могут сильнее нагреваться и перегореть, а так риск перегорания существенно ниже.
Выходным ключом служит мощный ключевой полевой транзистор типа IRF840 (или любой его аналог). Эти транзисторы характеризуются малым сопротивлением открытого канала, поэтому они на себе рассеивают малую мощность.
При суммарной мощности нагревательных ламп до 300W транзистор может работать без радиатора. С радиатором — до 2000W.
Датчиком температуры служит полупроводниковый терморезистор (термистор) NTCLE100E3123 номинальным сопротивлением 12К Номинальным считается сопротивление при температуре 25°С.
Таблица сопротивления данного термистора при различной температуре приводится здесь ниже. Прибор питается непосредственно от электросети без применения трансформатора и оптопар, поэтому все его детали находятся под потенциалом электросети.
Это необходимо учитывать при эксплуатации данного прибора и при по проработке его конструктивного исполнения, чтобы избежать поражения током.
Принципиальная схема
Теперь конкретно к схеме. Термистор -RT1. Параллельно ему включен конденсатор С3, это нужно для того, чтобы термистор можно было отнести от платы на значительное расстояние. В таком случае на проводах к нему идущих могут наводиться помехи и наводки. Так вот С3 их подавляет.
Рис. 1. Принципиальная схема самодельного терморегулятора для террариума или инкубатора.
Если же термистор в непосредственной близости от платы или вообще на ней, в С3 большой надобности нет. Схема, в общем-то, типовая. Она представляет собой компаратор на операционном усилителе А1, на прямой вход которого поступает напряжение от термозависимого делителя напряжения.
Состоящего из термистора RT1 и постоянного резистора R1 (резистор R1 выбран такого же сопротивления, как номинальное сопротивление термистора).
На инверсный вход операционного усилителя поступает опорное напряжение от регулируемого делителя, состоящего из потенциометра R4 и ограничивающих диапазон его регулировки, постоянных резисторов R2 и R3.
Величины их сопротивления зависят от того в каких пределах нужно регулировать температуру. Резистор R5, включенный между прямым входом операционного усилителя и его выходом для создания небольшого гистерезиса.
Когда температура ниже установленного резистором R4 значения напряжение на прямом входе операционного усилителя становится больше чем на инверсном, -на выходе устанавливается максимальное напряжение. Оно поступает на затвор VТ1 через делитель на R6 и R7, и транзистор открывается, подавая ток на лампы Н1-Н4.
Делитель на резисторах R6 и R7 нужен для того чтобы снизить максимальное напряжение на затворе полевого транзистора. Когда температура становится выше заданного резистором R4 значения, напряжение на прямом входе операционного усилителя становится меньше напряжения на его инверсном входе. На выходе А1 устанавливается минимальное напряжение и транзистор VТ1 закрывается, лампы Н1-Н4 выключаются. Схема питается от электросети переменного тока 220V.
Никаких дополнительных источников питания не требуется.
Операционный усилитель питается напряжением 24V от простейшего без-трансформаторного преобразователя напряжения. Он состоит из конденсатора С2, диодов VD2 и VD3, стабилитрона VD1 и конденсатора С1. В сущности, это выпрямитель — параметрический стабилизатор.
В котором в качестве опорного сопротивления используется реактивное сопротивление емкости конденсатора С2. Достоинство реактивного сопротивления от активного, в данной схеме, в том, что на реактивном не выделяется теплота.
Детали
Диоды VD4-VD7 в принципе, можно заменить одним более мощным диодом, но стоимость одного мощного диода существенно больше четырех 1N4007, да и в наличии не было. Налаживание сводится к следующему. Нужно определить пределы регулировки температуры, которые нужны в конкретном случае (чем уже диапазон, тем точнее).
| Toper (°С) | PART NUMBER NTCLE100E3123*** |
| RT, кОм | |
| -40 | 309. 4 |
| -35 | 229.5 |
| -30 | 171.8 |
| -25 | 129.8 |
| -20 | 98.93 |
| -15 | 76.02 |
| -10 | 58.88 |
| -5 | 45.95 |
| 0 | 36.13 |
| 5 | 28.61 |
| 10 | 22.80 |
| 15 | 18.30 |
| 20 | 14.77 |
| 25 | 12 00 |
| 30 | 9 804 |
| 35 | 8.054 |
| 40 | 6.652 |
| 45 | 5.522 |
| 50 | 4.607 |
| 55 | 3.862 |
| 60 | 3.252 |
| 65 | 2.751 |
| 70 | 2. 337 |
| 75 | 1.993 |
| 80 | 1.707 |
| 85 | 1.467 |
| 90 | 1.266 |
| 95 | 1.096 |
| 100 | 0.9524 |
| 105 | 0.8302 |
| 110 | 0.7260 |
| 115 | 0.6369 |
| 120 | 0.5604 |
| 125 | 0.4945 |
| 130 | 0.4375 |
| 135 | 0.3882 |
| 140 | 0.3454 |
| 145 | 0.3080 |
| 150 | 0.2754 |
Затем, взяв сопротивления RT из таблицы наиболее близкого значения к необходимому, и приняв R1 12К, рассчитать напряжение на RT1 при температуре нижнего и верхнего предела диапазона.
Затем, путем расчета или опытным путем, измеряя напряжение на движке R4 найти сопротивления R3 и R3 такими, чтобы регулировка напряжения на инверсном входе А1 была в пределах диапазона напряжения на RT1.
Камяшкин К. Н. РК-05-18.
Терморегулятор с обратной связью своими руками. Схема и описание работы
Главная » Управление » Терморегулятор с обратной связью своими руками. Схема и описание работы
в Управление 0 4,876 Просмотров
Система регулирования температуры — это автоматическая система управления, которая поддерживает температуру объекта на заданном уровне.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Как правило, система контроля температуры используется в кондиционерах, холодильниках, инкубаторах и.т.д. Для того, чтобы реализовать систему контроля температуры нам нужен датчик температуры, контроллер и система охлаждения.
В этом проекте мы реализовали простую систему контроля температуры с использованием доступных компонентов. Целью данного проекта является автоматическое включение или выключение вентилятора в зависимости от температуры окружающей среды.
Терморегулятор с обратной связью
Аппаратные требования для этой простой схемы контроля температуры являются следующими: LM35, L293D, LM358, вентилятор и немного пассивных компонентов (резисторов).
- 1 х LM35 датчик температуры
- 1 х LM358 операционный усилитель
- 1 х L293D драйвер двигателя
- 1 х 12V DC вентилятор
- 1 х 10 кОм резистор (1/4 Вт)
- 1 х 5 кОм потенциометр
- 1 х макетная плата
- Соединительные провода
- Источник питания 12В
Датчик температуры LM35
LM35 — это датчик температуры с измерением в Цельсия, напряжение на его выходе прямо-пропорционально температуре. LM35 может измерять температуру в диапазоне от -55 0 С до +150 0 C.
Блок питания 0…30 В / 3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Подробнее
В этом проекте мы используем датчик температуры LM35 для измерения температуры и отправки соответствующих значений напряжения на контроллер (операционный усилитель).
Операционный усилитель LM358
LM358 – микросхема, состоящая из 2 независимых операционных усилителей. LM358 имеет широкий спектр применений, таких как фильтры, драйверы светодиодов или ламп, генераторы импульсов, генераторы с управляемым напряжением (ГУН), усилители и т. д. В этом проекте мы используем LM358 в режиме компаратора.
Примечание: несмотря на то, что LM358 имеет два операционных усилителя, мы будем использовать только один.
Драйвера двигателя L293D
L293D – драйвер двигателя, который может управлять 2 моторами одновременно с индивидуальными входными сигналами, так как он имеет двойной драйвер H–моста. В этом проекте, мы собираемся управлять вентилятором ПК 12В с помощью микросхемы драйвера двигателя.
Принципиальная схема терморегулятора
LM35 имеет 3 контакта: VCC, Data и GND. Подключите VCC и GND к 12В и GND соответственно и сформируйте делитель напряжения с контактом данных и резистором 10 кОм. Сигнал с делителя подается на неинвертирующий вход (контакт 3) операционного усилителя (LM358).
Потенциометр 5 кОм подключен к инвертирующему входу (контакт 2) операционного усилителя. Контакты 8 и 4 подключены к источнику питания 12В и GND. Выход ОУ т. е. вывод 1 соединен с выводом 3 (1А), который является первым входом драйвера микросхемы драйвера двигателя.
Второй вход драйвера L293D (2A — контакт 7) подключен к GND. Контакты 1, 8 и 16 (Enable 1, VCC2 и VCC2) подключены к источнику питания 12 В, а контакты 4, 5, 12 и 13 подключены к GND. Двигатель (12 В вентилятор ПК) подключен между контактами 3 и 6 (1Y и 2Y).
Работа схемы
Работу схемы «Система контроля температуры» легко объяснить, сравнив его с системой управления с обратной связью.
Система управления с обратной связью состоит из входа, устройства управления, выхода и обратной связи. Входной сигнал обычно представляет собой датчик, который непрерывно контролирует тестовый параметр. Здесь вход — это датчик температуры LM35, а измеряемый нами параметр — это температура.
Данные с входа передаются управляющему устройству или системе.
Это устройство управления активирует выход в соответствии с входными сигналами. В нашем проекте LM358 является контроллером и выступает в качестве компаратора.
Если температура превышает желаемую температуру, нам нужно активировать вентилятор. Итак, нам нужно настроить потенциометр таким образом, чтобы если температура повышается выше определенного значения, выход операционного усилителя должен перейти в высокое состояние.
Этот высокий выходной сигнал от операционного усилителя поступает на драйвер двигателя, который вместе с вентилятором образует выходную часть системы управления.
Поскольку другой вход привода драйвера двигателя подключен к GND, всякий раз, когда выход операционного усилителя становиться высоким вентилятор начинает вращаться.
Это охладит окружающую среду, и это явление действует как обратная связь в системе управления. Если температура снижается, LM35 обнаруживает ее и подает сигнал операционному усилителю, чтобы выключить вентилятор.
Портативный паяльник TS80P
TS80P- это обновленная версия паяльника TS80 Smart, работающий от USB.
..
Подробнее
29lm35LM358Терморегулятор 2020-04-01
С тегами: 29 lm35 LM358 Терморегулятор
Терморегулируемый переключатель с использованием LM35, LM358 с использованием LM35, LM358 (автоматический)
В этом проекте я покажу вам, как спроектировать и реализовать автоматический температурный переключатель с использованием датчика температуры LM35. Этот проект/схему можно использовать для автоматического включения переключателя при обнаружении желаемой температуры.
Краткое описание
Краткое примечание о выключателе с контролем температуры
Как следует из названия, выключатель с контролем температуры представляет собой устройство или цепь, которая активируется в зависимости от температуры. Любой терморегулируемый переключатель состоит из трех частей: датчика, основного блока управления и переключателя.
На следующем изображении показан имеющийся в продаже переключатель с регулируемой температурой.
Он состоит из датчика, подключенного через провод, основного контроллера, системы отображения и переключателя.
Как работает термореле?
Все три компонента, т. е. датчик температуры, контроллер и переключатель, играют одинаково важные роли в работе любого переключателя с контролем температуры.
Сначала датчик температуры считывает или измеряет температуру и передает эти данные на контроллер. Данные, полученные контроллером, затем обрабатываются, и контроллер выдает соответствующий выходной сигнал на коммутатор.
При получении сигнала от контроллера переключатель либо находится в положении ВКЛ, либо ВЫКЛ. Этот процесс повторяется вечно.
Внедрение переключателя с регулируемой температурой
В этом проекте я не собираюсь разрабатывать коммерческий переключатель с регулируемой температурой, как показано выше, а скорее простой, с легкодоступными компонентами и простой конструкцией, чтобы заинтересованные люди могли его реализовать.
проект как проект DIY.
Теперь перейдем к компонентам. Я выбрал LM35 в качестве датчика температуры, операционный усилитель LM358 в качестве основного блока управления и релейный модуль в качестве переключателя.
Связанный проект с использованием LM35: ЦЕПЬ ЦИФРОВОГО ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ
Принципиальная схема переключателя с температурным управлением Модуль.
Как видите, в проекте я использовал релейный модуль 5 В. Если у вас его нет, следуйте схеме, показанной ниже, чтобы реализовать релейную систему с реле и несколькими другими незаметными компонентами.
Необходимые компоненты
- Операционный усилитель LM358
- Датчик температуры LM35 IC
- Релейный модуль 5 В
- Потенциометр 10 кОм
- Соединительные провода
- Источник питания 5 В
- Мини-макет
Если у вас нет релейного модуля, вы можете легко сделать его самостоятельно, используя следующие компоненты:
- Резистор 1 кОм
- Транзистор NPN (например, 2N2222 или BC547)
- 1N4007 PN-переходной диод
- Реле 5 В
Схема
Позвольте мне начать описание схемы переключателя контроля температуры на операционном усилителе LM358.
Контакты 8 и 4 (V+ и GND) LM358 подключены к +5V и GND.
Поскольку LM358 представляет собой микросхему с двумя операционными усилителями, вы можете использовать любой из них. Контакты 1, 2 и 3 связаны с одним усилителем, а контакты 5, 6 и 7 — с другим. Я буду использовать первый операционный усилитель, то есть контакты 1 (OUT), 2 (INA-) и 3 (INA+).
Теперь подключите контакт потенциометра 10 кОм к контакту 2 LM358 (остальные контакты потенциометра подключены к +5 В и GND). Контакт 3 LM358 подключен к контакту OUT датчика температуры LM35. Два других контакта микросхемы LM35 подключены к +5V и GND.
На следующем рисунке показаны контакты микросхемы датчика температуры LM35 в корпусе TO-92.
Приходя к выходу операционного усилителя, контакт 1 подключается к контакту IN релейного модуля. Контакты VCC и GND релейного модуля подключены к +5V и GND.
Я не подключал нагрузку к реле, но вы можете подключить любую нагрузку, например, лампочку, последовательно с сетью через клеммы NO и COMM реле.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Если вы хотите использовать реле и управлять электрической нагрузкой, будьте предельно осторожны при подключении к сети переменного тока.
Работа
Работа этой схемы переключателя с контролем температуры очень проста. Во-первых, позвольте мне начать обсуждение с операционного усилителя LM358. В этой схеме он сконфигурирован как компаратор, т. е. сравнивает уровни напряжения на контактах 2 и 3 и выдает соответствующий выходной сигнал.
Контакт 3 (IN+) операционного усилителя является неинвертирующим входом и подключен к OUT датчика температуры LM35. С другой стороны, контакт 2 (IN-), который является инвертирующим входом, подключен к делителю напряжения, то есть к потенциометру.
В нормальных условиях инвертирующий вход будет больше, чем неинвертирующий вход, и в результате выход операционного усилителя НИЗКИЙ. Поскольку этот выход подключен к реле, он остается выключенным.
При повышении температуры выходной сигнал датчика температуры LM35 увеличивается со скоростью 10 мВ/ 0 C.
Если температура достигает определенного порога, неинвертирующий вход операционного усилителя становится выше, чем вход неинвертирующего. -инвертирующий вход и, как следствие, выход ОУ LM358 становится ВЫСОКИМ. Это, в свою очередь, включит реле.
Приложения
- Системы ОВКВ
- Источники питания
- Резервуары для воды
- Морозильники
- Системы управления батареями
- Промышленное применение, такое как котлы, парогенераторы, чиллеры и т. д.
Демонстрация усилителя термопары Building LM358
Составитель: Льюис Лофлин
В 1821 году Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что при соединении двух различных металлов и нагревании соединения возникает небольшое напряжение. При добавлении второго перехода при более низкой температуре эффект был еще более выраженным. Эта разница увеличивается с температурой и составляет от 1 до 70 микровольт на градус Цельсия (мкВ/градус С) для различных комбинаций металлов.
Термопары используются при гораздо более высоких температурах, чем термисторы, которые изменяют сопротивление при изменении температуры и вообще не создают напряжения.
Это лучший способ использования термопары: Простой 3-проводной интерфейс MAX6675 АЦП для термопары Arduino
Принцип работы термопары в газовых печах
Термопара (технически называемая спаем термопары) представляет собой устройство, содержащее два различных металла. провода, сваренные на концах и помещенные внутрь защитного металлического (часто стального) корпуса. Датчик термопары вставляется в запальное пламя и предназначен для размещения в самой горячей части пламени. Другой конец подключен к электромеханическому клапану пилота.
Когда термопара нагревается, она производит небольшое количество напряжения, и когда она становится достаточно горячей, напряжение открывает газовый клапан с помощью соленоида, работающего от 24-вольтового трансформатора. Термопара, преобразуя тепло в электрический сигнал, позволяет газовому клапану открываться или закрываться.
После того, как газовый клапан открыт, газ постоянно подается на пилот и по мере необходимости для газовых горелок (по требованию термостата). Если пилот гаснет, то термопара остывает и не выдает электрического сигнала на открытие соленоида газового клапана, а газовый клапан перекрывает подачу газа к пилоту и горелкам. Если термопара выходит из строя или пилот выходит из строя, клапан остается закрытым, отключая систему.
В то время как обычная термопара вырабатывает напряжение около 30 мВ, термобатарея производит 750 мВ, что достаточно для работы чувствительного газового клапана без использования 24-вольтового трансформатора или подключения к линии электропередач. Я знаю, что модели на 30 мВ можно купить в Lowes или Home Depot, но не уверен насчет термобатареи. Скорее всего, они могли быть получены кемпером.
Можно было купить один и поэкспериментировать с ним. Они были бы надежнее, но что в этом интересного? Дополнительные сведения о теории термопар см. в файле thermocouple.
pdf.
ИНСТРУКЦИЯ: Скрутите один конец железной проволоки вместе с одним концом медной. проволока. Подсоедините свободные концы этих проводов к соответствующим клеммам на клеммник. Установите вольтметр в самый чувствительный диапазон и подключите его к клеммам, к которым присоединяются провода. Счетчик должен показывают почти нулевое напряжение.
Вы только что сконструировали термопару : устройство который генерирует небольшое напряжение, пропорциональное температуре разница между наконечником и точками подключения расходомера. Когда наконечник находится при температуре, равной клеммной колодке, не будет вырабатывается напряжение, и, следовательно, на вольтметре не видно никаких показаний.
Зажгите свечу и вставьте кончик скрученной проволоки в пламя. Ты должен заметить индикацию на вашем вольтметре. Снимите термопару наконечник из пламени и дайте остыть, пока показания вольтметра не станут снова почти ноль.
Теперь коснитесь кончиком термопары кубика льда и
обратите внимание на напряжение, указанное измерителем.
Это больше или меньше
величина, чем указание, полученное с пламенем? Как
полярность этого напряжения сравнить с генерируемым пламенем?
Коснувшись кончиком термопары кубика льда, нагрейте его удерживая его между пальцами. Это может занять некоторое время, чтобы достичь температуры тела, поэтому будьте терпеливы, наблюдая за показаниями вольтметра. индикация.
Термопара является приложением эффекта Зеебека : создание небольшого напряжения, пропорционального градиенту температуры по длине провода.
Это напряжение зависит от величина перепада температур и тип провода. Напрямую измерение напряжения Зеебека, создаваемого по длине непрерывного провода от градиента температуры довольно сложно, и так не будет пытались в этом эксперименте.
Термопары, изготовленные из двух разнородных металлов, соединенных в одном конец, производят напряжение, пропорциональное температуре перехода.
Градиент температуры вдоль обоих проводов в результате постоянного
температура на переходе создает различные напряжения Зеебека вдоль
длины этих проводов, потому что провода сделаны из разных металлов.
Результирующее напряжение между двумя свободными концами провода составляет разность между двумя напряжениями Зеебека:
Термопары широко используются в качестве датчиков температуры, потому что математическая связь между разностью температур и результирующее напряжение является повторяемым и довольно линейным. Измеряя напряжения, можно определить температуру. Различные диапазоны измерение температуры возможно путем выбора различных пар металлов быть соединены вместе.
Примечание. Изменение напряжения 5 вольт на 6-7 вольт или выше дает полный выходной сигнал 0-5 В.
Поскольку напряжение от термопары очень мало, его может быть трудно измерить. На изображении выше показан работающий и протестированный усилитель термопары, использующий сдвоенный операционный усилитель с одним напряжением Lm358. Коэффициент усиления составляет от 50 до примерно 150 в зависимости от регулировки резистора R3. Моя тестовая термопара (коммерческая единица) выдавала максимальное напряжение 20 мВ, производя выходное напряжение 3,8 вольта при s-вольтах.
Подключите отрицательную сторону термопары к TP2, а положительную сторону к TP3.
Также обратите внимание, что эта схема может быть подключена к 12 вольтам вместо 5 вольт. Измените R2 на 1000 Ом и R3 на 1 МОм. На самом высоком выходе (8,6 вольт или около того) на термопаре отрегулируйте R3 примерно на 5 вольт макс. Не управляйте операционным усилителем выше 5,1 вольт на выходе TP1, если вы собираетесь использовать микроконтроллер.
Соблюдайте полярность напряжения на входе. Если шум является проблемой, подключите 0,001 мкФ от Vin к земле.
Опубликовано на условиях лицензии Creative Commons Attribution License
Ref. http://www.allaboutcircuits.com/
Copyright 1999-2000 Michael Stutz [email protected]
- Быстрая навигация по этому сайту:
- Базовое обучение электронике и проекты
- Основные проекты твердотельных компонентов
- Проекты микроконтроллеров Arduino
- Электроника Raspberry Pi, Программирование
- Базовые симисторы и SCR
- Цепи постоянного тока с LM334
- LM334 Цепи CCS с термисторами, фотоэлементами
- Цепи источника постоянного тока LM317
- TA8050P H-образный блок управления двигателем
- Все транзисторы NPN H-Bridge Control Motor Control
- Базовые симисторы и SCR
- Учебное пособие по теории компараторов
- Учебное пособие по теории компараторов
- Новый взгляд на проекты Arduino Пересмотренный
- Схема для следующих проектов
- Программирование 4-канального АЦП I2C ADS1115 с Arduino
- Arduino использует ADS1115 с TMP37 для измерения температуры
- Подключите Arduino к жидкокристаллическому дисплею I2C
- Arduino считывает датчик температуры, отображает температуру на ЖК-дисплее
- Arduino с демонстрацией 12-разрядного цифро-аналогового преобразователя MCP4725
Веб-сайт Copyright Lewis Loflin, Все права защищены.
