Регулятор температуры для утюга своими руками
Содержание:
Немного теории
Простейшие измерительные датчики, в том числе и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча из двух сопротивлений, опорного и элемента, меняющего свое сопротивление в зависимости от прилаживаемой к нему температуры. Более наглядно это представлено на картинке ниже.
Как видно из схемы, резистор R2 является измерительным элементом самодельного терморегулятора, а R1, R3 и R4 опорным плечом устройства. Это терморезистор. Он представляет собой проводниковый прибор, который изменяет своё сопротивление при изменении температуры.
Элементом терморегулятора, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, является интегральный усилитель в режиме компаратора. Данный режим переключает скачком выход микросхемы из состояния выключено в рабочее положение. Таким образом, на выходе компаратора мы имеем всего два значения «включено» и «выключено». Нагрузкой микросхемы является вентилятор для ПК. При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит смещение напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на контакте 2 и 3 и происходит переключение компаратора. Вентилятор охлаждает необходимый предмет, его температура падает, сопротивление резистора меняется и компаратор отключает вентилятор. Таким образом поддерживается температура на заданном уровне, и производится управление работой вентилятора.
Обзор схем
Напряжение разности с измерительного плеча поступает на спаренный транзистор с большим коэффициентом усиления, а в качестве компаратора выступает электромагнитное реле. При достижении на катушке напряжения, достаточного для втягивания сердечника, происходит ее срабатывание и подключение через ее контакты исполнительных устройств. При достижении заданной температуры, сигнал на транзисторах уменьшается, синхронно падает напряжение на катушке реле, и в какой-то момент происходит расцепление контактов и отключение полезной нагрузки.
Особенностью такого типа реле является наличие гистерезиса — это разница в несколько градусов между включением и отключением самодельного терморегулятора, из-за присутствия в схеме электромеханического реле. Таким образом, температура всегда будет колебаться на несколько градусов возле нужного значения. Вариант сборки, предоставленный ниже, практически лишен гистерезиса.
Принципиальная электронная схема аналогового терморегулятора для инкубатора:
Данная схема была очень популярна для повторения в 2000 годах, но и сейчас она не потеряла актуальность и с возложенной на нее функцией справляется. При наличии доступа к старым деталям, можно собрать терморегулятор своими руками практически бесплатно.
Сердцем самоделки является интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8. В данном случае он подключен с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительным элементом R5 служит резистор типа ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, это значит, что при нагревании его сопротивление уменьшается.
Выносной датчик подключается через экранированный провод. Для уменьшения наводок и ложного срабатывания устройства, длина провода не должна превышать 1 метр. Нагрузка управляется через тиристор VS1 и максимально допустимая мощность подключаемого нагревателя зависит от его номинала. В данном случае 150 Ватт, электронный ключ — тиристор необходимо установить на небольшой радиатор, для отвода тепла. В таблице ниже представлены номиналы радиоэлементов, для сборки терморегулятора в домашних условиях.
Устройство не имеет гальванической развязки от сети 220 Вольт, при настройке будьте внимательны, на элементах регулятора присутствует сетевое напряжение, которое опасно для жизни. После сборки обязательно изолируйте все контакты и поместите устройство в токонепроводящий корпус. На видео ниже рассматривается, как собрать терморегулятор на транзисторах:
Теперь расскажем как сделать регулятор температуры для теплого пола. Рабочая схема срисована с серийного образца. Пригодится тем, кто хочет ознакомиться и повторить, или как образец для поиска неисправности прибора.
Центром схемы является микросхема стабилизатора, подключенная необычным способом, LM431 начинает пропускать ток при напряжении выше 2,5 Вольт. Именно такой величины у данной микросхемы внутренний источник опорного напряжения. При меньшем значении тока она ни чего не пропускает. Эту ее особенность стали использовать во всевозможных схемах терморегуляторов.
Как видим, классическая схема с измерительным плечом осталась: R5, R4 – дополнительные резисторы делителя напряжения, а R9 — терморезистор. При изменении температуры происходит сдвиг напряжения на входе 1 микросхемы, и в случае, если оно достигло порога срабатывания, то напряжение идет дальше по схеме. В данной конструкции нагрузкой для микросхемы TL431 являются светодиод индикации работы HL2 и оптрон U1, для оптической развязки силовой схемы от управляющих цепей.
Как и в предыдущем варианте, устройство не имеет трансформатора, а получает питание на гасящей конденсаторной схеме C1, R1 и R2, поэтому оно так же находится под опасным для жизни напряжением, и при работе со схемой нужно быть предельно осторожным. Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых всплесков, в схему установлен стабилитрон VD2 и конденсатор C3. Для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве установлен светодиод HL1. Силовым управляющим элементом является симистор ВТ136 с небольшой обвязкой для управления через оптрон U1.
При данных номиналах диапазон регулирования находится в пределах 30-50°С. При кажущейся на первый взгляд сложности конструкция проста в настройке и легка в повторении. Наглядная схема терморегулятора на микросхеме TL431, с внешним питанием 12 вольт для использования в системах домашней автоматики представлена ниже:
Данный терморегулятор способен управлять компьютерным вентилятором, силовым реле, световыми индикаторами, звуковыми сигнализаторами. Для управления температурой паяльника существует интересная схема с использованием все той же интегральной микросхемы TL431.
Для измерения температуры нагревательного элемента используют биметаллическую термопару, которую можно позаимствовать с выносного измерителя в мультиметре или купить в специализированном магазине радиодеталей. Для увеличения напряжения с термопары до уровня срабатывания TL431, установлен дополнительный усилитель на LM351. Управление осуществляется через оптрон MOC3021 и симистор T1.
При включении терморегулятора в сеть необходимо соблюдать полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе фазное напряжение появится на корпусе паяльника, через провода термопары. В этом и является главный недостаток этой схемы, ведь не каждому хочется постоянно проверять правильность подключения вилки в розетку, а если пренебречь этим, то можно получить удар током или повредить электронные компоненты во время пайки. Регулировка диапазона производится резистором R3. Данная схема обеспечит долгую работу паяльника, исключит его перегрев и увеличит качество пайки за счет стабильности температурного режима.
Еще одна идея сборки простого терморегулятора рассмотрена на видео:
Также дополнительно рекомендуем просмотреть еще одну идею сборки термостата для паяльника:
Разобранных примеров регуляторов температуры вполне достаточно для удовлетворения нужд домашнего мастера. Схемы не содержат дефицитных и дорогих запчастей, легко повторяются и практически не нуждаются в настройке. Данные самоделки запросто можно приспособить для регулирования температуры воды в баке водонагревателя, следить за теплом в инкубаторе или теплице, модернизировать утюг или паяльник. Помимо этого можно восстановить старенький холодильник, переделав регулятор для работы с отрицательными значениями температуры, путем замены местами сопротивлений в измерительном плече. Надеемся наша статья была интересна, вы нашли ее для себя полезной и поняли, как сделать терморегулятор своими руками в домашних условиях! Если же у вас все еще остались вопросы, смело задавайте их в комментариях.
Будет интересно прочитать:
Моделей паяльников в магазинах множество — от дешёвых китайских до дорогих, со встроенным регулятором температуры, продаются даже паяльные станции.
Другое дело, нужна ли та же станция, если подобные работы нужно выполнять раз в год, а то и реже? Проще купить недорогой паяльник. А у кого-то дома сохранились простые, но надёжные советские инструменты. Паяльник, не оснащённый дополнительным функционалом, греет на полную, пока вилка в сети. А отключённый, быстро остывает. Перегретый паяльник способен испортить работу: им становится невозможно прочно припаять что-либо, флюс быстро испаряется, жало окисляется и припой скатывается с него. Недостаточно нагретый инструмент и вовсе может испортить детали — из-за того что припой плохо плавится, паяльник можно передержать впритык к деталям.
Чтобы сделать работу комфортнее, можно собрать своими руками регулятор мощности, который ограничит напряжение и тем самым не даст жалу паяльника перегреваться.
Регуляторы для паяльника своими руками. Обзор способов монтажа
В зависимости от вида и набора радиодеталей, регуляторы мощности для паяльника могут быть разных размеров, с разным функционалом. Можно собрать как небольшое простое устройство, в котором нагрев прекращается и возобновляется нажатием кнопки, так и габаритное, с цифровым индикатором и программным управлением.
Возможные виды монтажа в корпус: вилка, розетка, станция
В зависимости от мощности и задач регулятор можно поместить в несколько видов корпуса. Самый простой и довольной удобный — вилка. Для этого можно использовать зарядное устройство для сотового телефона или корпус любого адаптера. Останется только найти ручку и поместить её в стенке корпуса. Если корпус паяльника позволяет (там достаточно места), можно разместить плату с деталями в нём.
Другой вид корпуса для несложных регуляторов — розетка. Она может быть как одинарной, так и представлять собой тройник-удлинитель. В последнем можно очень удобно поставить ручку со шкалой.
Вариантов монтажа регулятора с индикатором напряжения тоже может быть несколько. Все зависит от сообразительности радиолюбителя и фантазии. Это может быть как очевидный вариант — удлинитель с вмонтированным туда индикатором, так и оригинальные решения.
Собрать можно даже подобие паяльной станции, установить на ней подставку для паяльника (её можно купить отдельно). При монтаже нельзя забывать о правилах безопасности. Детали нужно изолировать — например, термоусадочной трубкой.
Варианты схем в зависимости от ограничителя мощности
Регулятор мощности можно собрать по разным схемам. В основном различия состоят в полупроводниковой детали, приборе, который будет регулировать подачу тока. Это может быть тиристор или симистор. Для более точного управления работой тиристора или симистора в схему можно добавить микроконтроллер.
Можно сделать простейший регулятор с диодом и выключателем — для того чтобы оставить паяльник в рабочем состоянии на какое-то (возможно, длительное) время, не давая ему ни остывать, ни перегреваться. Остальные регуляторы дают возможность задать температуру жала паяльника более плавно — под различные нужды. Сборка устройства по любой из схем производится схожим способом. В фотографиях и видеороликах приведены примеры того, как можно собрать регулятор мощности для паяльника своими руками. На их основе можно сделать прибор с нужными лично вам вариациями и по собственной схеме.
Тиристор — своеобразный электронный ключ. Пропускает ток только в одном направлении. В отличие от диода у тиристора 3 выхода — управляющий электрод, анод и катод. Открывается тиристор посредством подачи импульса на электрод. Закрывается при смене направления или прекращении подачи проходящего через него тока.
Симистор, или триак — вид тиристора, только в отличие от этого прибора, двусторонний, проводит ток в обоих направлениях. Представляет собой, по сути, два тиристора, соединённые вместе.
В схему регулятора мощности для паяльника — зависимости от его возможностей — включают следующие редиодетали.
Резистор — служит для преобразования напряжения в силу тока и обратно. Конденсатор — основная роль этого прибора в том, что он перестаёт проводить ток, как только разряжается. И начинает проводить вновь — по мере того как заряд достигает нужной величины. В схемах регуляторов конденсатор служит для того, чтобы выключить тиристор. Диод — полупроводник, элемент, который пропускает ток в прямом направлении и не пропускает в обратном. Подвид диода — стабилитрон — используется в устройствах для стабилизации напряжения. Микроконтроллер — микросхема, при помощи которой обеспечивается электронное управление устройством. Бывает разной степени сложности.
Схема с выключателем и диодом
Такой тип регулятора самый простой в сборке, с наименьшим количеством деталей. Его можно собирать без платы, на весу. Выключатель (кнопка) замыкает цепь — на паяльник подаётся всё напряжение, размыкает — напряжение падает, температура жала тоже. Паяльник при этом остаётся нагретым — такой способ хорош для режима ожидания. Подойдёт выпрямительный диод, рассчитанный на ток от 1 Ампера.
Сборка двухступенчатого регулятора на весу
- Подготовить детали и инструменты: диод (1N4007), выключатель с кнопкой, кабель с вилкой (это может быть кабель паяльника или же удлинителя — если есть страх испортить паяльник), провода, флюс, припой, паяльник, нож.
- Зачистить, а потом залудить провода.
- Залудить диод. Припаять провода к диоду. Удалить лишние концы диода. Надеть термоусадочные трубки, обработать нагревом. Можно также использовать электроизоляционную трубку — кембрик. Подготовить кабель с вилкой в том месте, где удобнее будет крепить выключатель. Разрезать изоляцию, перерезать один из находящихся внутри проводов. Часть изоляции и второй провод оставить целыми. Зачистить концы разрезанного провода.
- Расположить диод внутри выключателя: минус диода — к вилке, плюс — к выключателю.
- Скрутить концы разрезанного провода и проводов, подсоединённых к диоду. Диод должен находиться внутри разрыва. Провода можно спаять. Подключить к клеммам, затянуть винты. Собрать выключатель.
Регулятор с выключателем и диодом — пошагово и наглядно
Регулятор на тиристоре
Регулятор с ограничителем мощности — тиристором — позволяет плавно устанавливать температуру паяльника от 50 до 100%. Для того чтобы расширить эту шкалу (от нуля до 100%), в схему нужно добавить диодный мост. Сборка регуляторов и на тиристоре, и на симисторе совершает сходным образом. Метод можно применить для любого устройства такого типа.
Сборка тиристорного (симисторного) регулятора на печатной плате
- Сделать монтажную схему — наметить удобное расположение всех деталей на плате. Если плата приобретается — монтажная схема идёт в комплекте.
- Подготовить детали и инструменты: печатную плату (её нужно сделать заранее согласно схеме или купить), радиодетали — см. спецификацию к схеме, кусачки, нож, провода, флюс, припой, паяльник.
- Разместить на плате детали согласно монтажной схеме.
- Откусить кусачками лишние концы деталей.
- Смазать флюсом и припаять каждую деталь — сначала резисторы с конденсаторами, потом — диоды, транзисторы, тиристор (симистор), динистор.
- Подготовить корпус для сборки.
- Зачистить, залудить провода, припаять к плате согласно монтажной схеме, установить плату в корпус. Заизолировать места соединения проводов.
- Проверить регулятор — подключить к лампе накаливания.
- Собрать устройство.
Схема с маломощным тиристором
Тиристор небольшой мощности недорогой, занимает мало места. Его особенность — в повышенной чувствительности. Для управления им используются переменный резистор и конденсатор. Подходит для устройств мощностью не более 40 Вт.
Спецификация
| Название | Обозначение | Вид/Номинал |
| Тиристор | VS2 | КУ101Е |
| Резистор | R6 | СП-04 / 47К |
| Резистор | R4 | СП-04 / 47К |
| Конденсатор | С2 | 22 мф |
| Диод | VD4 | КД209 |
| Диод | VD5 | КД209 |
| Индикатор | VD6 |
Схема с мощным тиристором
Управление тиристором осуществляется за счёт двух транзисторов. Уровень мощности регулирует резистор R2. Регулятор, собранный по такой схеме, рассчитан на нагрузку до 100 Вт.
Спецификация
| Название | Обозначение | Вид/Номинал |
| Конденсатор | C1 | 0,1 мкФ |
| Транзистор | VT1 | КТ315Б |
| Транзистор | VT2 | КТ361Б |
| Резистор | R1 | 3,3 кОм |
| Резистор переменный | R2 | 100 кОм |
| Резистор | R3 | 2,2 кОм |
| Резистор | R4 | 2,2 кОм |
| Резистор | R5 | 30 кОм |
| Резистор | R6 | 100 кОм |
| Тиристор | VS1 | КУ202Н |
| Стабилитрон | VD1 | Д814В |
| Диод выпрямительный | VD2 | 1N4004 или КД105В |
Сборка тиристорного регулятора по приведённой схеме в корпус — наглядно
Сборка и проверка тиристорного регулятора (обзор деталей, особенности монтажа)
Схема с тиристором и диодным мостом
Такое устройство даёт возможность регулировки мощности от нуля до 100%. В схеме использован минимум деталей.
Спецификация
| Название | Обозначение | Вид / Номинал |
| Резистор | R1 | 42 кОм |
| Резистор | R2 | 2,4 кОм |
| Конденсатор | C1 | 10 мк х 50 В |
| Диоды | VD1-VD4 | КД209 |
| Тиристор | VS1 | КУ202Н |
Регулятор на симисторе
Схема регулятора на симисторе с небольшим количеством радиодеталей. Позволяет регулировать мощность от нуля до 100%. Конденсатор и резистор обеспечат чёткую работу симистора — он будет открываться даже при низкой мощности.
| Название | Обозначение | Вид/Номинал |
| Конденсатор | C1 | 0,1 мкФ |
| Резистор | R1 | 4,7 кОм |
| Резистор | VR1 | 500 кОм |
| Динистор | DIAC | DB3 |
| Симистор | TRIAC | BT136–600E |
| Диод | D1 | 1N4148/16 B |
| Светодиод | LED |
Сборка симисторного регулятора по приведённой схеме пошагово
Регулятор на симисторе с диодным мостом
Схема такого регулятора не очень сложная. При этом варьировать мощность нагрузки можно в довольно большом диапазоне. При мощности более 60 Вт лучше посадить симистор на радиатор. При меньшей мощности охлаждение не нужно. Метод сборки такой же, как и в случае с обычным симисторным регулятором.
Регулятор мощности с симистором на микроконтроллере
Микроконтроллер позволяет точно установить и отобразить уровень мощности, обеспечить автоматическое отключение регулятора, если с ним долго не работают. Способ монтажа такого регулятора существенно не отличается от монтажа любого симисторного регулятора. Паяется на печатной плате, которая изготавливается предварительно. Очень важно поставить правильную прошивку.
Спецификация
| Название | Обозначение | Вид/Номинал |
| Конденсатор | C1 | 0.47 мкФ |
| Конденсатор | C2 | 1000 пФ |
| Конденсатор | C3 | 220 В х 6.3 мкФ |
| Резистор | R1 | 22 кОм |
| Резистор | R2 | 22 кОм |
| Резистор | R3 | 1 кОм |
| Резистор | R4 | 1 кОм |
| Резистор | R5 | 100 Ом |
| Резистор | R6 | 47 Ом |
| Резистор | R7 | 1 МОм |
| Резистор | R8 | 430 кОм |
| Резистор | R9 | 75 Ом |
| Симистор | VS1 | BT136–600E |
| Стабилитрон | VD2 | 1N4733A (5.1v) |
| Диод | VD1 | 1N4007 |
| Микроконтроллер | DD1 | PIC 16F628 |
| Индикатор | HG1 | АЛС333Б |
Рекомендации по проверке и наладке
Перед монтажом собранный регулятор можно проверить мультиметром. Проверять нужно только с подключённым паяльником, то есть под нагрузкой. Вращаем ручку резистора — напряжение плавно изменяется.
В регуляторах, собранных по некоторым из приведённых здесь схем, уже будут стоять световые индикаторы. По ним можно определить, работает ли устройство. Для остальных самая простая проверка — подключить к регулятору мощности лампочку накаливания. Изменение яркости наглядно отразит уровень подаваемого напряжения.
Регуляторы, где светодиод находится в цепи последовательно с резистором (как на схеме с маломощным тиристором), можно наладить. Если индикатор не горит, нужно подобрать номинал резистора — взять с меньшим сопротивлением, пока яркость не будет приемлемой. Слишком большой яркости добиваться нельзя — сгорит индикатор.
Как правило, регулировка при правильно собранной схеме не требуется. При мощности обычного паяльника (до 100 Вт, средняя мощность — 40 Вт) ни один из регуляторов, собранных по вышеприведённым схемам, не требует дополнительного охлаждения. Если паяльник очень мощный (от 100 Вт), то тиристор или симистор нужно установить на радиатор во избежание перегрева.
Регулятор мощности для паяльника можно собрать своими руками, ориентируясь на собственные возможности и потребности. Существует немало вариантов схем регулятора с различными ограничителями мощности и разными средствами управления. Здесь приведены некоторые, самые простые из них. А небольшой обзор корпусов, в которые можно смонтировать детали, поможет выбрать формат устройства.
| Обявления |
|---|
Отправить ответ