30.03.21

[Домашняя]

Термостат предназначен для управления обогревателем или отопителем, поддерживающим в помещении температуру в некотором диапазоне. В отличие от типового термостата в нем есть два строго заданных порога - порог включения обогревателя и порог выключения обогревателя, устанавливаемые независимо друг от друга таким образом, чтобы включение и выключение обогревателя происходило не слишком часто. Например, термостат может следить за температурой воды в жидкостной системе отопления, включая нагрев при температуре ниже 60°С и выключая нагрев при температуре достигшей 80°С. Схема состоит из двух компараторов на основе микросхемы LM324 и выходного каскада на реле с «защелкой».

Напряжение питания составляет 13,5V (величина напряжения может быть и другой, - зависит от номинального напряжения электромагнитного реле К1, но не может быть ниже 8V и выше 20V). Датчиком температуры служит терморезистор R1. Он вместе с резистором R2 создает температурно-зависимый делитель напряжения. Конденсатор С1 устраняет влияние наводок на терморзистор через соединительные провода, которые могут возникнуть если терморезистор расположен на удалении от основной схемы. Напряжение с терморезистора поступает на соединенные вместе прямые входы компараторов А1.1 и А1.2. Пороги срабатывания устанавливаются резисторами R11 и R12, которыми регулируется постоянное опорное напряжение на инверсных входах компараторов А1.1 и А1.2. Резисторы R5 и R6 служат для ограничения диапазона регулировки, их величины подбирают при налаживании схемы под конкретное назначение. Для стабилизации работы схемы служит параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1 и резисторе R4. От этого стабилизатора питается как терморезистор, так и установочные цепи компараторов. Резистором R11 устанавливают температуру выключения нагревателя, а резисторов R12 - температуру включения. Естественно, что температура выключения должна быть выше температуры включения. И так, пока в помещении тепло сопротивление терморезистора R1 низко, и напряжение на нем ниже напряжений, установленных резисторами R11 и R12 на инверсных входах компараторов А1.1 и А1.2. Ключи на транзисторах VT1 и VT2 закрыты, реле К1 выключает нагреватель. Температура в помещении постепенно снижается, а сопротивление R1 при этом повышается. Соответственно повышается и напряжение на прямых входах компараторов А1.1 и А1.2. Как только температура в помещении снижаясь достигает температуры выключения нагревателя напряжение на прямом входе А1.2 становится равно и выше напряжения на его инверсном входе. На выходе А1.2 возникает напряжение, которое открывает транзисторный ключ VT2. Но транзисторный ключ VT1 пока еще закрыт, поэтому включения нагревателя не происходит. С дальнейшим понижением температуры наступает момент, при котором должен быть включен нагреватель. В этот момент напряжение на прямом входе А1.1 будет равно и более напряжения на его инверсном входе. На выходе А1.1 возникает напряжение, которое открывает транзисторный ключ VT1. Теперь открыты оба ключа - VT1 и VT2, и через них поступает ток на реле К1. Его контакты К1.2 замыкаются и включают нагреватель, а контакты К1.1 замыкаются и блокируют реле во включенном состоянии. От работы нагревателя температура начинает повышаться, а напряжение на R1 снижаться, и оно становится ниже напряжения на инверсном входе А1.1. Напряжение на выходе А1.1 падает, транзистор VT1 закрывается, но реле К1 за счет контактов К1.1 остается включенным. Нагреватель продолжает работать, температура повышается, и в какой-то момент достигает величины выключения нагревателя. При этом напряжение на инверсном входе А1.2 будет больше напряжения на его прямом входе. Напря­жение на выходе А1.2 снижается и ключ на VT2 закрывается, выключая реле К1. Нагреватель выключается. Затем весь процесс повторяется. Терморезистор R1 импортный - с обратной зависимостью сопротивления от температуры. При 0°С его сопротивление 530к0м, а при +25°С - 150 кОм. Можно использовать и другие терморезисторы с обратной зависимостью, но это потребует подбора сопротивления R2 соответствующим образом. Реле К1 - с обмоткой на напряжение 12V и двумя контактными замыкающими группами. Автор использовал реле от старого отечественного телевизора, но можно подобрать новое импортное. Важно чтобы допустимый ток контактов был больше тока потребления обогревателем (или его цепью включения). Диоды VD4-VD6 служат для улучшения закрывания транзистора VT2, так как минимальное напряжение на выходе А1.2 несколько выше нуля. Диод VD2 защищает схему от случайного неправильного подключения питания. Резисторы R11 и R12 - многооборотные. Автор использовал переменные резисторы фиксированных настроек старого телевизора. Но можно (и желательно) их заменить настоящими точными подстроечными многооборотными резисторами. Для налаживания необходим точный термометр, холодильник и электрочайик. Возьмите электрочайник и налейте в него водопроводную воду. Погрузите в воду образцовый термометр и терморезистор, расположив их, как можно ближе друг к другу. Контакты терморезистора должны быть изолированы. Лучше всего терморезистор и образцовый термометр поместить в стеклянную пробирку с песком. И расположить пробирку так, чтобы она была в воде, но внутрь её вода не попадала. Нагревая воду в чайнике, добейтесь температуры выключения нагревателя. И резистором R11 настройте так, чтобы точно при этой температуре происходило открывание VT2. Затем, остужая воду в холодильнике, добейтесь температуры включения нагревателя, и резистором R12 настройте так, чтобы точно при этой температуре происходило открывание VT1. Нагревая и охлаждая воду, наблюдая за показанием образцового термометра, и состояниями транзисторов VT1 и VT2 несколько раз проверьте правильность работы схемы. Подстройте R11 и R12 точнее, если это необходимо. Резисторы R5 и R6 можно вообще исключить из схемы, заменив их перемычками, если не планируется в дальнейшем оперативно изменять точки включения и выключения нагревателя. Если же предполагается оперативная регулировка, нужно величины R5 и R6 подобрать такими, чтобы ограничить пределы регулировки.

Радиоконструктор №3 2015г стр. 32