01.04.21

[Домашняя]

Идя подбрасывать очередную охапку дров, и уже вступив на порог деревенской бани, хотелось бы знать, какая температура в самой бане или в парилке, или какая температура воды в нагревательном баке в данный момент времени. Существует много всяких жидкостных, стрелочных, цифровых термометров, но это надо всматриваться в деления шкалы, в цифры, осмысливать результат - не всегда это удобно, да и в плане надёжности есть некоторые сомнения. Как один из вариантов удовлетворения этого температурного интереса предлагается индикатор температуры на светодиодах. Индикатор температуры (далее "и.т.") предназначен для индикации температуры в процессе топки бани в помещении самой бани или парной, или индикации температуры воды в нагревательном баке. Шкала ‘’и.т." состоит из восьми светодиодов, каждый из которых соответствует определённой температуре и загорается при достижении её. При топке бани, в начальной стадии, повышение температуры не очень-то и сказывается, а вот в середине топки и, особенно в конце топки повышение температуры очень даже чувствуется, поэтому необходим более точный температурный контроль. Учитывая выше сказанное, фиксированный ряд температур выбран следующим: 20,30,40,50,60, 70,75,80 градусов. Хотя он может быть другим, например 50,60,65,70,75,80 (90 и 100 градусов - это для особых любителей жары). Принцип действия "и.т." можно рассмотреть на упрощённой схеме рис.1, где R1 - терморезистор, R2 - переменное сопротивление с несколькими подвижными контактами, R3 - добавочное сопротивление, D1-З-элементы «2и-не» микросхемы.

HL1-HL3 - светодиоды. Здесь использовано свойство элемента «2и-не» переключаться при подаче на его вход 1 напряжения, равного половине напряжения питания элемента, при том, что на входе 2 будет напряжение питания. Для наглядности - такой пример. Допустим, что терморезистор R1-22k (при 20-ти градусах), R2-15k, R3-10k. Сумма сопротивлений R1,R2,R3, делённая пополам, составит 23,5к (13,5к + R3). Если считать от минусовой шины питания, то в точке 1 (сопротивление R2 = 13,5к) и будет напряжение, равное половине напряжения питания. Значение этого сопротивления -13,5к находится как бы в зоне сопротив­ления R2. Если в эту точку подвести подвижной контакт 1, соединённый с вхо­дом 1 D1.1, (вход высокоомный, поэтому на величину сопротивления R2 он практи­чески не влияет), то последний будет переключаться в противоположное состояние даже при незначительном изменении сопротивления терморезистора R1 в ту или другую сторону. При этом светодиод HL1 будет загораться или гаснуть. Если светодиод HL1 загорелся- значит значение температуры достигло 20-ти градусов. При значении термосопротивления R1-12,2k, что соответствует значению температуры 40 градусам, сумма сопротивлений R1,R2,R3, делённая пополам, составит 18,6к (8,6к + R3). Это значение сопротивления 8,6к (точка 3) также находится в зоне сопротивления R2, в этой точке и будет напряжение, равное половине напряжения питания. D1.3, вход 8 которого, соединён с подвижным контактом 3 с этой точкой, также будет переключаться при изменении терморезистора R1 в большую или в меньшую сторону. Здесь загорание светодиода HL3 будет свидетельствовать о достижении значения температуры в 40 градусов. Отсюда следует, что значение напряжения, равное половине напряжения питания, будет находиться в зоне сопротивления R2 при изменении температуры от 20 до 40 градусов и его можно вывести с помощью подвижного контакта на вход соответствующего элемента. Так, например, при температуре 30 градусов, терморезистор R1 будет иметь сопротивление 15,2к. Точка 2 на сопротивлении R2, где будет напряжение, равное половине напряжения питания - 15,2к. Если в эту точку подвести подвижной контакт 2, соединённый с входом 5 элемента D1,3, то загорание светодиода HL2 будет означать, что температура достигла 30-ти градусов. Принципиальная схема "и.т." приведена на рис. 2

Схема состоит из терморезистора R1 двух микросхем D1,D2, восьми транзисторных ключей VT1-VT8 и восьми светодиодов HL1-HL8. Работает схема следующим образом. При подаче напряжения на схему и при температуре, ниже 20-ти градусов на выходах D1 и D2 будет "Г. Все транзисторы VT1-VT8 - закрыты. Светодиоды HL1-HL8 - не горят. При достижении температуры 20 градусов - на выходе 3 D1 появится "0". Транзистор VT1 откроется и над цифрой 20 градусов загорится светодиод HL1. Таким же образом при достижении температуры в 30 градусов - над цифрой 30 градусов загорится светодиод HL2, при том, что светодиод HL1 продолжает гореть. После семидесяти градусов до восьмидесяти градусов индикация температуры осуществляется через пять градусов. При достижении температуры 80 градусов, над цифрой 80 градусов загорится светодиод HL8. Таким образом, все диоды горят. При снижении температуры, светодиоды начинают гаснуть в обратном порядке. Детали. Терморезистор R1 -типа ТММ-4, он помещён в медную трубку диаметром 6 мм. длиной 40 мм. (хорошо подходит звено от телескопической антенны) и соединён с "и.т." экранированным проводом. Переменные резисторы R2-R9 - типа СП5- 2В, хотя можно и однооборотные типа СПЭ-38. Светодиоды - любые. Будет нагляднее, если использовать светодиоды диаметром 10 мм., а кратные пяти градусам - 3-5 мм. и ещё если они будут цветными. Транзисторы могут быть КТ3107 и похожие. В конструкции "и.т." можно использовать микросхему К561ЛЕ5, если её элементы «2-или-не» использовать как инверторы. Таким же образом можно использовать и К561ЛА7. Блок питания может быть на 9 - 12 вольт, 0,2 - 0,4 А. как самодельный, так и сетевой адаптер, а можно и аккумулятор. Наладка. Здесь могут быть варианты. Если есть термометр на 100-120 градусов, то его и терморезистор поместить в кастрюлю с водой, включить питание "и.т." и медленно эту кастрюлю нагревать доступным методом. Желательно, чтобы первоначальная температура воды была ниже 20-ти градусов, при этом некоторые светодиоды могут гореть (всё зависит от первоначального положения подвижных контактов переменных сопротивлений). При достижении температуры 20 градусов, медленно вращая ось переменного сопротивления R2 в ту или другую сторону, добиться загорания светодиода HL1 (на грани загорания, но чтобы всё- таки загорелся). Следить за повышением температуры и когда она поднимется до 30 градусов, с помощью R3 проделать такие же действия, как и с сопротивлением R2. Должен загореться светодиод HL2. В процессе нагрева воды до 80 градусов, проделать те же процедуры с оставшимися переменными сопротивлениями. Все светодиоды должны загореться. Прекратить нагрев воды. При остывании воды, светодиоды будут последовательно гаснуть в обратном порядке - от восьмидесяти до двадцати градусов. Процедуру наладки, для верности, можно повторить. Если есть термометр в бане, то можно заняться наладкой в процессе топки бани. Методика та же, просто по времени растягивается. Конструкция. Если температурный ряд состоит из четырёх значений температур, например, 60,70,75,80 градусов, то можно обойтись одной микросхемой D1. Сопротивления R2-R5-50K. Всё, что относится к микросхеме D2 - исключить. "И.т." выполнен на печатной плате и размещён в пластмассовом корпусе от зубной щётки размерами 200 х 25 х 23 мм. На лицевой панели в верхней части в ряд расположены светодиоды и под каждым - соответствующее значение температуры (см. рис. 2) Терморезистор соединён с "и.т." экранированным проводом. Сетевой адаптер соединён с "и.т." через разъём. "И.т." непосредственно расположен на стене в предбаннике, а терморезистор - в парной. В процессе топки бани, заходя в предбанник, благодаря "и.т." наглядно видно, какая температура в парной и можно прикинуть, сколько времени ещё топить.

Радиоконструктор №6 2015г стр. 31