Jump to content
Falconist

Чисто Аналоговый Бытовой Терморегулятор ( Термостабилизатор )

Recommended Posts

Различных схем терморегуляторов (термостабилизаторов) существует вагон и маленькая тележка. На любой вкус и уровень опыта. От простейших, на триггере Шмитта (транзисторном либо на компараторе или ОУ) и до "навороченных" на микроконтроллере. Да и промышленно выпускаемые терморегуляторы (например, "Овен") недороги и доступны. Поэтому описанный в данной теме терморегулятор не претендует на какую-то супер-крутизну.

post-24063-0-20333900-1427541306_thumb.jpg

Он был разработан и изготовлен около 20 лет назад, когда микроконтроллеры были чем-то недосягаемым, успешно проработал примерно 10 лет в условиях производства (сухожаровой шкаф на 5 кВт) и провалялся до недавнего времени на чердаке. Был извлечен оттуда, включен в сеть и поставлен для стабилизации температуры в аквариуме. Как оказалось, перерыв в работе на него совершенно не повлиял. На показометре - актуальная температура = чуть меньше 30оС. На спиртовом термометре = 29оС.

post-24063-0-81243100-1427541305_thumb.jpg

Оригинальная схема за минувшие 20 лет где-то потерялась, вырисовывать по плате было лень да и смысла не было, т.к. выполнена она была на деталях той же 20-летней давности. Поэтому приводимая ниже схема является по сути "новоделом", воссозданным "по мотивам" исходной схемы.

post-24063-0-58475000-1427718020_thumb.gif

Сразу предупреждаю: "в железе" именно эта схема не проверялась!!! Поскольку у жены два аквариума и такой же термостабилизатор нужен будет и для второго, то в ближайшем времени я ее реализую, тогда и отпишусь о результатах.

Блок питания

post-24063-0-42552200-1427713928.gif

выполнен на маломощном трансформаторе и обеспечивает три напряжения: + 9 В, стабилизируемое 3-выводным стабилизатором (может быть в диапазоне +6...+15 В, всё зависит от выходного напряжения трансформатора), нестабилизированное +Vcc (снимаемое сразу же с выпрямительного моста и конденсатора фильтра, чтобы не подгружать стабилизатор) и +2,5 В, стабилизируемое аналогом стабилитрона TL341 и играющее роль "искусственной средней точки".

В качестве термодатчика используется обычный кремниевый диод (VD1) производства Болгарии (в свое время откуда-то их понавыпаивал больше сотни):

post-24063-0-71488000-1427714307.jpg

Нет подходящего диода? Не проблема. эмиттерный переход транзистора тоже подойдет.

post-24063-0-75973000-1427715642.gif

Ток через термодатчик (1...2,5 мА) со стороны катода стабилизируется генератором тока на ОУ DA2 и транзисторе VT1. Его величина устанавливается подстроечным резистором R4 такой, чтобы при 0оС (температура тающего льда) падение напряжения на нем составляло 0,7 В. Внимание! Для диодов с различным допустимым током эти 0,7 В будут достигнуты при разном токе! Скажем, для КД212 падение напряжения 0,7 В будет при токе примерно 10...20 мА (результаты собственных экспериментов). Со стороны анода на термодатчик подается напряжение 3,2 В (относительно общей шины) с выхода инвертирующего усилителя DA1 (устанавливается подстроечным резистором R2).

Таким образом, на катоде термодатчика получаем такое же напряжение (+2,5 В), как и опорное, относительно которого потенциал, изменяющийся с изменением температуры термодатчика, будет усиливаться неинвертирующим усилителем DA3. Поскольку изменение падения напряжения на кремниевом p-n переходе достигает 3 мВ/град, то для надежной работы компаратора (DA6) вполне достаточно усилить его всего в 7...10 раз. Коэффициент усиления устанавливается подстроечным резистором R8. При повышении температуры термодатчика падение напряжения на нем уменьшается и потенциал на его катоде становится более положительным. Соответственно, возрастает потенциал и на выходе DA3.

Известны, конечно, схемы на транзисторах, в которых температурный коэффициент изменения напряжения достигает 6...10 мВ/град, но 3-проводная система подключения как-то резко нивелирует это преимущество подобных схем.

Возникает закономерный вопрос: а нафига вообще нужна столь сложная система запитки термодатчика??? Ответ простой: для обеспечения полностью независимой установки нулевого значения (при 0оС) резистором R2 и конечного значения резистором R8 (скажем, при 100оС - температура кипящей воды, хотя кремниевый p-n переход совершенно спокойно можно использовать и до температуры +150оС). Дело в том, что температурный коэффициент изменения падения напряжения на p-n переходе - величина не калиброванная и при смене термодатчика придется подстраивать как ноль, так и крайнее значение.

Зато, в отличие от терморезисторов, температурный коэффициент изменения падения напряжения на p-n переходе практически линеен во всем рабочем диапазоне! Это позволяет (с определенным допущением, конечно же) использовать линейный измеритель температуры, в качестве которого применен обычный стрелочный прибор на 100 мкА. Такой выбран исключительно из-за соответствия шкалы на 100 делений шкале на 100 градусов. А реально стрелочный прибор можно использовать на любой ток от 50 мкА до 10 мА. ОУ DA4, включенный повторителем, потянет запросто. В принципе, никто не мешает применить и цифровой вольтметр, с учетом современных тенденций. Вот только непонятно, зачем лепить цифру к чисто аналоговой схеме?

Вход повторителя может подключаться переключателем SA1 либо к выходу усилителя DA3, при чем измерительный прибор будет показывать актуальную температуру термодатчика, либо к движку переменного резистора R9, показывая порог, при котором будет происходить срабатывание компаратора.

Сигнал с термодатчика мы получили и направили его на один из входов компаратора DA6. На второй вход поступает опорное напряжение с переменного резистора R9, дополнительно застабилизированное регулируемым "стабилитроном" DA7 (TL431) на уровне 2,5 В относительно "искусственной средней точки". Входы компаратора могут меняться местами переключателем SA2. При его положении, показанном на схеме, компаратор формирует низкий потенциал на своем выходе при низкой температуре термодатчика, а следовательно, при выходном напряжения с выхода усилителя DA3 ниже напряжения, снимаемого с движка R9. Через светодиод оптрона DA8 протекает ток, его оптотиристор открыт и нагрузка подключена к сети. Светодиод VD8 индицирует ее подключенное состояние. Схема подключения силового симистора к оптоизолятору МОС3041 взята из даташита на него.

post-24063-0-92411200-1427719422.png

Если напряжение с выхода усилителя DA3 (при повышении температуры термодатчика) превысит напряжение, снимаемое с движка резистора R9, на выходе компаратора DA6 появится напряжение высокого уровня, оптрон закроется и нагрузка отключится.

Однако, не исключена ситуация, что при повышении температуры надо не выключать нагреватель, а наоборот, включать охладитель (например, вентилятор). Для такого режима переключатель SA2 переводится в противоположное положение и логика работы компаратора меняется на обратную.

Остался пока не рассмотренным только компаратор DA5. Это - "защита от дурака". Если вдруг датчик температуры перемкнется накоротко, то ничего критичного с термостатируемым объемом не произойдет: такое состояние будет воспринято, как будто бы температура резко повысилась и нагреватель отключится. Хуже, если цепь датчика оборвется. Это будет воспринято, как снижение температуры, нагреватель останется постоянно включенным. В результате - уха (если термостатируется аквариум), либо яичница (инкубатор). В такой ситуации на выходе второго компаратора DA5 появится низкий уровень, шунтирующий светодиод оптрона DA8.

Вот, вроде бы и всё... Напоследок могу сказать, что, несмотря на то, что терморегуляторы на МК на первый взгляд вроде бы и "круче", но при любом программном сбое "уха"/"яичница" обеспечены с вероятностью 50/50%. Аппаратный дефект имеет равную вероятность как для МК, так и для данной схемы.

То, что терморегулятор на МК имеет якобы меньшие размеры - всего лишь распространенный миф! К собственно корпусу МК надо добавить блок питания, органы управления, силовую часть, корпус - и в результате будет почти то на то.

А повторять ли эту (или подобную ей) аналоговую схему или нет - пускай каждый решает для себя сам.

Успехов!

P.S. В аттаче - файл Мультисима 13 с симуляцией DA1 + DA2 + DA5.

P.P.S. Статья имела бы смысл?

Термостабилизатор.rar


Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Хорошо забытая классика! Диоды - с "цифроблоков" - аналогично куча таких валяется.

"...поставлен для стабилизации температуры в аквариуме..." - УХА исключена в случае нештатной ситуации? :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Изготовление 2-х слойных плат от 2$, а 4-х слойных от 5$!

Быстрое изготовление прототипа платы всего за 24 часа! Прямая доставка с нашей фабрики!

Смотрите видео о фабрике JLCPCB: https://youtu.be/_XCznQFV-Mw

Посетите первую электронную выставку JLCPCB https://jlcpcb.com/E-exhibition чтобы получить купоны и выиграть iPhone 12, 3D-принтер и так далее...

Кирпич на голову - исключен?

Так же и уха. Вероятность при данной схемотехнике сведена к минимуму. Но не к 0. У моего братца когда-то был терморегулятор на контактном термометре. Разорвался ртутный столбик. Сам по себе. Пришел он с работы - а в аквариуме уха...


Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Материалы вебинара Параметры выше, цена ниже. Обновление в линейке AC/DC- и DC/DC-преобразователей MORNSUN

Опубликованы запись, ответы на вопросы и материалы вебинара, посвящённого преимуществам и отличиям новых источников питания и DC/DC-преобразователей Mornsun. На вебинаре были рассмотрены изолированные и неизолированные DC/DC-преобразователи последнего, четвертого, поколения (R4) и компактные модульные источники питания второго и третьего поколений (семейства LS/R3 и LD/R2) на плату, также новая группа продукции – встраиваемые источники питания в кожухе.

Подробнее

любом программном сбое "уха"/"яичница" обеспечены с вероятностью 50/50%

Ну почему же...давным давно уже научились избавляться от программных сбоев. Сейчас (не совсем сейчас :) этому "сейчас" уже не один десяток лет ) в МК существуют уже аппаратные решения подобных проблем ...используются таймеры с прерыванием, если программа в течении определённого времени не сбрасывает счётчик , то таймер по переполнению сбрасывает МК...

Только всё это требует хорошего знания МК, времязатрат, а также должна быть цель - надёжность уст-ва... Если сверхнадёжности не нужно и сбойный МК можно просто вручную сбросить после обнаружения зависания, то и городить ничего никто не будет.

Схема хороша, спору нет...


Не квалифицированный, но везучий электрик знает в лицо всех архангелов.

Прогресс сделал розетки недоступными для большинства детей. Умирают только самые одаренные.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Запускаем новый BLE 5.2-чип BlueNRG-LP от STMicroelectronics

Любая разработка начинается с чтения документации и изучения доступных средств разработки. Данный материал целиком посвящен средствам разработки, включая детальные инструкции по запуску вашего первого приложения на BlueNRG-LP. Описана работа с отладкой STEVAL-IDB011V1, набором инструментов и пакетом ПО позволяющим разработчику быстро войти в курс дела.

Подробнее

...сбойный МК можно просто вручную сбросить после обнаружения зависания...
Это как? После того, как уху яичницей закусите?

Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Материалы вебинара Практическое использование TrustZone в STM32L5

Материалы вебинара, посвященного экосистеме безопасности и возможностях, которые дает новая технология TrustZone в МК STM32L5, содержат две подробные практические работы: создание простого приложения с изоляцией в TrustZone, и пример отладки и тестирования TFM-SBSFU. Программа рассчитана на технических специалистов и тех, кто уже знаком с основами защиты ПО в STM32.

Подробнее

Да нет конечно...но , заметьте, часто ли у Вас электронные часы сбиваются или зависают? Про гаджеты (прям обзывательное слово какое то ) я не говорю, там вполне возможны не только аппаратные но и программные косяки. Хотя вот простенькие сотовые тоже редко зависают.

Я же написАл :

Если сверхнадёжности не нужно и сбойный МК можно просто вручную сбросить после обнаружения зависания, то и городить ничего никто не будет.

Это я написал к тому, что обычно никто не заботится о защите от сбоя. Это долго, это скучно, знать что то нужно да вообще и так неплохо работает :)..видимо такая мотивация :)...

Edited by Лалюна

Не квалифицированный, но везучий электрик знает в лицо всех архангелов.

Прогресс сделал розетки недоступными для большинства детей. Умирают только самые одаренные.

Share this post


Link to post
Share on other sites
...обычно никто не заботится о защите от сбоя.
Совершенно верно. Для этого надо очень хорошо знать, как будет работать спроектированное устройство при самых разных штатных и нештатных режимах. А это - не только мастерство, но уже где-то искусство.

Вот, к примеру, статья: http://cxem.net/soun....../light95.php 5 абзацев из 7 последних посвящены настройке после (или в процессе) изготовления. Приведенная в этой теме схема усложнена конструктивно именно для того, чтобы ее было легко настраивать! Одним переменником выставляется ноль, вторым - максимальное значение диапазона, совершенно независимо один от другого. ВСЁ! Настройка по сути завершена. Во встречавшихся мне схемах малой и средней сложности надо поочередно крутить один и второй подстроечники, т.к. оба параметра взаимозависимы.


Я не раздаю рыбу. Я раздаю удочки.

ПРОСТОТА - ХУЖЕ ВОРОВСТВА!!!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну почему же...давным давно уже научились избавляться от программных сбоев. .

Порт в контроллере отказал - вот и уха. И пофиг там "охранные собаки".

На ответственных объектах осуществляется дублирование как в цепях регулирования, так и в цепях защиты.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну , извините :)...может и симистор в управлении крякнуть, что в аналоге, что в цифре....

МК обвиняют в программных сбоях , а не в аппаратных отказах... аппаратно, что угодно не вечное...

На сверхнадёжной аппаратуре и тройное дублирование ставят... Но ракетоносители , не взирая на теорию вероятностей , промахиваются мимо расчётных траекторий, падают и теряют грузы...

Edited by Лалюна

Не квалифицированный, но везучий электрик знает в лицо всех архангелов.

Прогресс сделал розетки недоступными для большинства детей. Умирают только самые одаренные.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Цитата

Сразу предупреждаю: "в железе" именно эта схема не проверялась!!!

Якийсь косяк із включенням тл431, нє?

Edited by ivasyk_telesyk

НІКОЛИ не закінчиться життя, НІКОЛИ не обірветься терпіння

МИ ЙДЕМО!

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 31.03.2015 в 14:14, Falconist сказал:

Совершенно верно. Для этого надо очень хорошо знать, как будет работать спроектированное устройство при самых разных штатных и нештатных режимах. А это - не только мастерство, но уже где-то искусство.

....

 Одним переменником выставляется ноль, вторым - максимальное значение диапазона, совершенно независимо один от другого. ВСЁ! Настройка по сути завершена. Во встречавшихся мне схемах малой и средней сложности надо поочередно крутить один и второй подстроечники, т.к. оба параметра взаимозависимы.

Отдаю должное за схемное решение, но есть и маленький вопросик по исходной схеме: Были ли предприняты контрмеры для обеспечения точности поддержки температуры в аквариуме в случае, когда температура в комнате пляшет например от +10 до +25 градусов? Или такая задача по обеспечению высокой точности не стояла?

К примеру, в далеком 2004-м я тоже делал подобные схемы по сложности сопоставимые со схемой в этой теме и пляска температуры в помещении мне прилично портила показатели поддержки температуры в инкубаторе (температура уставки уходила до 0,5 градуса при неизменном положении резистора-задатчика). Пока не заменил резистор-задатчик на проволочный (для моих приложений было достаточно применить переменники семейства ППБ-2)  и источник опорного напряжения на другой, с предельно малым ТКН (очень хорошо подходили советские стабилитроны КС191Ф), после их замены подобные схемы держали температуру в "шкафчике" на 15000 яиц с точностью +/-0,1...0,15 градуса (т.е. полный перепад температуры в зоне термодатчика составлял 0,2...0,3 градуса)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Сообщения

  • Similar Content

    • By Olga Kovin
      Терморегулятор Т419-М1.  В комплекте с датчиком.  С хранения. В наличии:  40шт*600р.     
      Манометр грузопоршневой МП-6.  В отличном состоянии. Груза в комплекте. В наличии: 1шт. Цена: 18.000р.   
      Микрофон конденсаторный МКЭ-9. С хранения, в упаковке. В наличии: 20шт*750р.    
      Комплект измерительный «Вектор К-63». В отличном состоянии. В эксплуатации был мало. В наличии: 1шт. Цена: 40.000р    
      Потенциометр Р2/1. В отличном состоянии. В наличии: 1шт. Цена: 4000р.   
      Прибор универсальный Р4833. В хорошем состоянии. Копии ТО. В наличии: 1шт. Цена: 4500р.   
      Магазин сопротивлений Р33. В отличном состоянии. В наличии: 4шт*2500р.
      Дефектоскоп ультразвуковой УД2-12. В хорошем состоянии. Есть датчики и провода, копии ТО. В наличии: 1шт*16000р. 
       
      Саратовская обл., г. Энгельс.
      Отправим: почтой, транспортной компанией, в Москву - с курьером.
      Наличный-безналичный расчет
      Контакты: 
      Ольга
      Моб. тел.:+7904-240-51-17.
      E-mail: olgalosewa86@mail.ru



















    • By AdmiralBlack
      Господа, такая проблема, нужна схема рабочая, проверенная защиты от переполюсовки для зарядного устройства. Теперь технические моменты. Само зарядное устройство собрано на базе китайского модуля XL4015 СС-СV для зарядки лития 18650, (от 1 банки до 3 последовательно), также будет использоваться как БП с диапазоном 1,5-19В. Соответственно и защита от КЗ должна работать в этом диапазоне!
      Поэтому защита на реле отпадает сразу - собирал, пробовал не работает, от одной банки лития 2,7 вольта не срабатывает, а уж про 1,5 вольта вообще молчу, Защита на полевике тоже непонятные какие-то схемы, что бы укладывались в нужный мне диапазон 1,5-19 вольт такого не попадалось.
      Может кто-то конкретно чем-то помочь???? Советовать просто поставить диодик не нужно - это не поможет!!!
    • By Egor Orehov
      На чём основана работа компаратора с фиксированной зоной входного напряжения? Объясните пожалуйста, как в данном случае работает компаратор, непонятен сам ход работы. Также был проведён опыт, но преподаватель сказал, графики не верные, может подскажете, где ошибка и в чём вообще она заключается.
       



    • By AdmiralBlack
      Здравствуйте уважаемые господа. Собираю схему зарядного устройства. Решил сделать защиту от переполюсовки, посмотрел на реле самое оптимальное и простое.
      Но все схемы которые есть в интернете и в частности на этом сайте предназначены в основном для автомобильных зарядок. А у меня аккумуляторы будут разные и на 12 вольт (Li-Ion 3 , банки)  и до 2.7 - одна банка 18650 полностью разряженная. Ко всему прочему это и зарядное и БП одновременно. Нужен совет как запитать 12 вольтовое реле от пониженного напряжения. Сперва была мысль преобразователь поставить, потом подумал может можно проще на рассыпухи как то собрать.
      Схема вот такая.
      P.S. Да если все правильно понимаю, то в этой схеме от пониженного напряжения ни светодиоды ни бузер работать не будут.
      А если ставить преобразователь, то как его правильно подключить  ко всей этой схеме.
      И еще вопрос реле 12 вольтовое но блок питания может выдать мах. 19 вольт - реле от этого не сгорит?

    • By Власенко Виктор
      Здравствуйте!
      Так как я ничего не понимаю в электронике, друзей шарящих в этой теме у меня нет и в интернете схем с кодом я не нашел, мне пришлось обратиться за помощью на ваш форум. Больше у меня вариантов нет и сейчас единственное на что я могу надеяться это на вашу помощь.
      У меня есть схема датчика температуры Схема.docx, и так же код к этой схеме код.docx (нужен он или нет я не знаю, но на всякий случай вставлю).
      Что мне нужно: Программируемый регулятор температуры воды в аквариуме.
      Подробнее:
      1. Эта же схема но что бы она смогла греть воду при снижении температуры ниже +22 и остужать её при возрастании до +28. Мне нужна схема собранная в протеусе (есть ли там разница в версиях мне не известно но у меня 8.5 SP.1 и 7.7 SP.2). Если потребуется внести изменения в изначальный вид ничего страшного, главное оставьте те детали которые программируются и напишите названия всех использующихся деталей.
      2. Все коды к схеме и описание к ним что куда вставлять что бы работало. Важно что бы от кодов ставленных в схему были исходники.
      Я буду невероятно благодарен тем кто сможет мне помочь, надеюсь на вас.
×
×
  • Create New...