Схема термореле холодильника. Электрические схемы бесплатно

Вот конструкция термостата для холодильника, который работает уже более 2 лет. А всё началось с того, что вернувшись с работы и открыв холодильник обнаружил там тепло. Поворот регулятора термостата не помог - холод не появлялся. Поэтому решил не покупать новый блок, который к тому же редкий, а сам сделать электронный термостат на ATtiny85. С оригинальным термостатом разница в том, что датчик температуры лежит на полке, а не спрятан в стенке. Кроме того, появились 2 светодиода - они сигнализируют что агрегат включен или температура выше верхнего порога.

Схема термостата холодильника на МК

Фото оригинального термостата и самодельного

Для подключения потребовалось провести второй провод 220 В (взял от лампы освещения) для питания трансформатора.
Разъем, к которому подключен потенциометр - это одновременно разъем программирования ISP.

Плата защищена от влаги специальным лаком для печатных плат.

Термостат в настоящее время работает без проблем, и что главное - обошёлся по цене примерно в 10 раз меньше оригинального.

Трансформатор тут на 6 В. Был выбран такой, чтобы свести к минимуму потери на микросхеме 7805.

Реле здесь можно поставить и на 12 В. Если взять на него напряжение до стабилизатора. Чтобы снизить расходы, можно было бы создать блок питания бестрансформаторным, хотя найдутся сторонники и противники такого решения (электробезопастность). Еще одно сокращение расходов - это исключение микроконтроллера AVR. Есть термометры Даллас, которые могут работать тоже в режиме термостата.

Терморегуляторы широко используются в современных бытовых приборах, автомобилях, системах отопления и кондиционирования, на производстве, в холодильном оборудовании и при работе печей. Принцип действия любого терморегулятора основан на включении или выключении различных приборов после достижения определенных значений температуры.

Современные цифровые терморегуляторы управляются при помощи кнопок: сенсорных или обычных. Многие модели также оснащены цифровой панелью, на которой отображается заданная температура. Группа программируемых терморегуляторов является самой дорогостоящей. С помощью прибора можно предусмотреть изменение температуры по часам или задать необходимый режим на неделю вперед. Управлять прибором можно дистанционно: через смартфон или компьютер.

Для сложного технологического процесса, например, сталеплавильной печи, сделать терморегулятор своими руками – задача довольно непростая, которая требует серьезных знаний. Но собрать небольшое устройство для кулера или инкубатора под силу любому домашнему мастеру.

Для того, чтобы понять, как работает регулятор температуры, рассмотрим простое устройство, которое используется для открывания и закрывания заслонки шахтового котла и срабатывает при нагреве воздуха.

Для работы устройства были использованы 2 алюминиевые трубы, 2 рычага, пружина для возврата, цепочка, которая идет к котлу, и регулировочный узел в виде кран-буксы. Все комплектующие были смонтированы на котел.

Как известно, коэффициент линейного теплового расширения алюминия составляет 22х10-6 0С. При нагревании алюминиевой трубы длиной полтора метра, шириной 0,02 м и толщиной 0,01 м до 130 градусов Цельсия происходит удлинение на 4,29 мм. При нагреве трубы расширяются, за счет этого происходит смещение рычагов, и заслонка закрывается. При остывании трубы уменьшаются в длине, а рычаги открывают заслонку. Основной проблемой при использовании данной схемы является то, что точно определить порог срабатывания терморегулятора очень сложно. Сегодня предпочтение отдается устройствам на основе электронных элементов.

Схема работы простого терморегулятора

Обычно для поддержания заданной температуры используются схемы на основе реле. Основными элементами, входящими в данное оборудование, являются:

• температурный датчик;
• пороговая схема;
• исполнительное или индикаторное устройство.

В качестве датчика можно использовать полупроводниковые элементы, термисторы, термометры сопротивления, термопары и биметаллические термореле.

Схема терморегулятор реагирует на превышения параметра над заданным уровнем и включает исполнительное устройство. Самым простым вариантом такого прибора является элемент на биполярных транзисторах. Термореле выполнено на основе триггера Шмидта. В роли датчика температуры выступает терморезистор – элемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от повышения или понижения градусов.

R1 – это потенциометр, который устанавливает начальное смещение на терморезисторе R2 и потенциометре R3. За счет регулировки происходит срабатывание исполнительного устройства и коммутации реле K1, когда сопротивление терморезистора изменяется. При этом рабочее напряжение реле должно соответствовать рабочему питанию оборудования. Чтобы защитить выходной транзистор от импульсов напряжения, параллельно подсоединен полупроводниковый диод. Величина нагрузки подключаемого элемента зависит от максимального тока электромагнитного реле.

Внимание! В интернете можно увидеть картинки с чертежами термостата для разного оборудования. Но довольно часто изображение и описание не соответствуют друг другу. Иногда на рисунках могут быть представлены просто другие устройства. Поэтому изготовление можно начинать только после тщательного изучения всей информации.

Перед началом работ следует определиться с мощностью будущего терморегулятора и температурным диапазоном, в котором предстоит ему работать. Для холодильника потребуются одни элементы, а для отопления –другие.

Терморегулятор на трех элементах

Одним из элементарных устройств, на примере которого можно собрать и понять принцип работы, является простой терморегулятор своими руками, предназначенный для вентилятора в ПК. Все работы производятся на макетной плате. Если же существуют проблемы с пальником, то можно взять беспаечную плату.

Схема терморегулятор в этом случае состоит всего лишь из трех элементов:

• силового транзистора MOSFET (N канальный), можно использовать IRFZ24N MOSFET 12 В и 10 А или IFR510 Power MOSFET;
• потенциометра 10 кОм;
• NTC термистора в 10 кОм, который будет выполнять роль сенсора температуры.

Термодатчик реагирует на повышение градусов, за счет чего срабатывает вся схема, и вентилятор включается.

Теперь переходим к настройке. Для этого включаем компьютер и регулируем потенциометр, задавая значение для выключенного вентилятора. В тот момент, когда температура приближается к критической, максимально уменьшаем сопротивление до того, как лопасти будут вращаться очень медленно. Лучше сделать настройку несколько раз, чтобы убедиться в эффективности работы оборудования.

Современная электронная промышленность предлагает элементы и микросхемы, значительно отличающиеся по виду и техническим характеристикам. У каждого сопротивления или реле есть несколько аналогов. Необязательно использовать только те элементы, которые указаны в схеме, можно брать и другие, совпадающие по параметрам с образцами.

Терморегуляторы для котлов отопления

При регулировке отопительных систем важно точно откалибровать прибор. Для этого потребуется измеритель напряжения и тока. Для создания работающей системы можно воспользоваться следующей схемой.

С помощью этой схемы можно создать наружное оборудование для контроля за твердотопливным котлом. Роль стабилитрона здесь выполняет микросхема К561ЛА7. Работа устройства основана на способности терморезистора уменьшать сопротивление при нагреве. Резистор подключается в сеть делителя напряжения электричества. Необходимую температуру можно задать с помощью переменного резистора R2. Напряжение поступает на инвертор 2И-НЕ. Полученный ток подается на конденсатор С1. К 2И-НЕ, который контролирует работу одного триггера, подключен конденсатор. Последний соединен со вторым триггером.

Контроль температуры идет по следующей схеме:

• при понижении градусов напряжение в реле растет;
• при достижении определенного значения вентилятор, который соединен с реле, выключается.

Напайку лучше производить на слепыше. В качестве элемента питания можно взять любое устройство, работающее в пределах 3-15 В.

Осторожно! Установка самодельных приборов любого назначения на системы отопления может привести к выходу из строя оборудования. Более того, использование подобных устройств может быть запрещено на уровне служб, осуществляющих подвод коммуникаций в вашем доме.

Цифровой терморегулятор

Для того чтобы создать полноценно функционирующий терморегулятор с точной калибровкой, без цифровых элементов не обойтись. Рассмотрим прибор для контроля температур в небольшом хранилище для овощей.

Основным элементом здесь является микроконтроллер PIC16F628A. Эта микросхема обеспечивает управление разными электронными устройствами. В микроконтроллере PIC16F628A собраны 2 аналоговых компаратора, внутренний генератор, 3 таймера, модули сравнения ССР и обмена передачи данных USART.

При работе терморегулятора значение существующей и заданной температуры подается на MT30361 – трехразрядный индикатор с общим катодом. Для того чтобы задать необходимую температуру, используются кнопки: SB1 – для уменьшения и SB2 – для увеличения. Если проводить настойку с одновременным нажатием кнопки SB3, то можно установить значения гистерезиса. Минимальным значением гистерезиса для этой схемы является 1 градус. Подробный чертеж можно увидеть на плане.

При создании любого из устройств важно не только правильно спаять саму схему, но и продумать, как лучше разместить оборудование. Необходимо, чтобы сама плата была защищена от влаги и пыли, иначе не избежать короткого замыкания и выхода из строя отдельных элементов. Также следует позаботиться об изоляции всех контактов.

Видео

Рис.1

Генератор на микросхеме DD1 рис.1 имеет две независимые времязадающие цепи соответственно R1, R3, C1; и R2, R3, C2; которые переключаются ключами на микросхеме DD2. Управление ключами осуществляется импульсами с выхода пятнадцатого разряда делителя DD1. При высоком уровне на выводе 5 DD1 к внутренним логическим элементам микросхемы К176ИЕ5 подключаются резисторы R2, R4 и конденсатор C2 через ключи DD2.1 и DD2.4. При низком уровне на выводе 5 микросхемы К176ИЕ5 к выводам 11 и 12 DD1 через ключи DD2.3 и DD2.2 подключаются соответственно резисторы R1, R3 и конденсатор C1. Таким образом, если параметры времязадающих цепей различны, то длительность импульса будет отличаться от длительности спада. Получается RC-генератор с регулируемыми параметрами. Частоту RC-генератора можно приближенно определить по формуле F=0,7/RC. На выводе 5 DD1 частота генератора разделится на 32768. Диапазон регулировок можно задавать в больших пределах от десятых долей секунды до многих часов. Так, например, при R=3,3 мОм, С=1мкФ T=455 часов (F=0,2Гц).
При расчётах длительности необходимо помнить, что время работы или паузы холодильника будет составлять половину расчетной, так как с выхода 15 берётся только часть периода либо высокий уровень, либо низкий. Резисторы R1 и R2 необходимы для задания минимальных значений работы и паузы холодильника. Элементы R2, R4, C2 определяют время работы холодильника (контакты реле К1 замкнуты), а элементы R1, R3, C1 - длительность паузы.
Практически определено, что достаточен диапазон регулировок от 5 до 30 минут. Для такого диапазона необходимо принять следующие значения времязадающих цепей: R1=R2=43к, R3=R4=470к, C1=C2=0,15мк. Для больших диапазонов регулировок значения переменных резисторов можно увеличить до 1мОм.

При появлении единицы на 14 разряде счётчика (состояние 01) RC-генератор работает с включенными времязадающими элементами паузы - R1, R3, C1. Следующее состояние счётчика 10. Единица на 15 разряде включает времязадающие элементы работы - R2, C2 и параллельно R2 подключаются резисторы R1, R3, R4. Генератор работает с другой частотой и поэтому интервал времени t1 не равен интервалу времени t2. При состоянии счётчика 11 параллельно включаются времязадающие элементы и паузы и работы. Причём, если при параллельном включении емкости C1, C2 суммируются, то значения резисторов вычисляются по известной формуле и всегда будут меньше меньшего значения из параллельно включенных резисторов (при указанных на схеме номиналах разность между максимальным и минимальным влиянием на сопротивление цепи работы составит 1 кОм). Интервал времени t3 будет отличаться от интервала t2, но их сумма составит время работы холодильника. Состояние 00 интересно тем, что значения ёмкостей C1, C2 не только суммируются между собой, но и с малыми величинами ёмкостей переходов открытых ключей в последовательном включении. То есть суммарная ёмкость времязадающей цепи будет очень маленькой. Даже с включённым в RC-цепь большим резистором R1+R3+R4 частота генератора будет большой, а интервал времени t4 составит доли секунды (максимально 0,8 секунды, минимально 0,2 секунды). Время t4 прибавляется к времени t1 и составляет время паузы.
Время работы, при указанных на схеме номиналах, равно 20-23 минуты. Время паузы изменяется от 3 до 30 минут. Практически определено, что любой режим холодильника можно задавать изменением только длительности паузы.
Если вам необходимы другие интервалы времени работы и паузы, то надо руководствоваться простым правилом. Для уменьшения влияния времязадающих цепей на расчетную частоту при их совместном включении необходимо в RC-цепи, подключённой к старшему разряду счётчика, увеличивать номинал ёмкости. А в RC-цепи, подключённой к младшему разряду счётчика, необходимо увеличивать номиналы резисторов.

Единица с выхода 15 разряда счётчика через резистор R5 и ключ на транзисторе VT1 включает промежуточное реле К1. Промежуточное реле выбрано для того, чтобы уменьшить габариты блока питания. Применено реле типа РЭС6 паспорт РФО.452.145. Более мощное реле на 220 В может быть любым с контактами, выдерживающими коммутацию тока не менее 10 А.
Резисторы МЛТ-0,125, R3 -СПО-0,5. Конденсаторы: С1 - КМ5Б, С2 - К73-17. Микросхему К561КТ3 можно заменить без изменения печатной платы на К176КТ1. Реле К1 и конденсатор фильтра C3 расположены совместно с блоком питания.

Литература.
Бирюков С.А. Цифровые устройства на МОП - интегральных микросхемах. - М., Радио и связь, 1990

Банников В.В., Радио 8,1994

Здравствуйте, дорогие читатели Датагор.ру!
Сегодня я расскажу о своём проекте, который родился на свет, благодаря выходу из строя одной из важнейшей части моего холодильника - терморегулятора. Автоматика перестала работать и всё время держала компрессор холодильника во включённом состоянии, доведя температуру внутри до −4°С вместо штатных +5°С! Минусовая температура в холодильнике, из супа получаем кусок льда! А в морозильной части вообще под −25°С было.

Пришла пора мне изучить принципы работы холодильных установок и собрать свой, цифровой терморегулятор, с индикацией, настройками и защитой компрессора по времени. Об этом и будем говорить далее. Приступаем!

Немного истории

Моему холодильнику уже добрых 20 лет и за это время он успел сменить в себе два мотора и один термостат, побывал в двух мастерских и теперь это «чудовище Франкенштейна» совсем перестало выключаться.
По опыту скажу, что я очень не люблю такие термостаты, их механическая начинка довольно капризная. А ещё мастера мне попадались уникальные, они чинили одну часть холодильника, и ломали другую. Например, после ремонта у меня перестала включаться лампочка «в салоне» при открывании двери.
«Хочешь, чтобы было сделано хорошо? Сделай это сам!»

--
Спасибо за внимание!

▼ 🕗 16/02/17 ⚖️ 22,53 Kb ⇣ 73 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, учредитель журнала «Датагор»

▼ 🕗 16/02/17 ⚖️ 132,01 Kb ⇣ 85

Описываемая электрическая схема электронного терморегулятора для холодильника меняет продолжительность паузы в работе компрессора, которая зависит от внутренней температуры.

Описание работы терморегулятора для холодильника

Электрическая схема (рис. 1.35) содержит генератор на микросхеме DD1, ключи на радиоэлементах DD2.2, DD2.3 и инвертор на элементе DD2.1.

Генератор на микросхеме К176ИЕ5 обладает переключаемыми RC-цепями (Rl, R3, Сl и R2, R4, С2). модификация времязадающих цепей выполняется ключами на микросхеме К561КТ3. Управление ключами начинается сигналами с выхода пятнадцатого разряда (вывод 5) делителя сигналов DD1.

При высоком напряжении на выходе 5 к внутренним лог. элементам микросхемы DD1 подсоединяется одна RC-цепь (R2, R4, С2). При низком напряжении электросигнал переворачивается инвертором на элементе DD2.1 и, сквозь ключ DD2.2, подсоединяется другая электроцепь (Rl, R3, Cl). Для смены термостата холодильника сопротивление R4 может иметь величину от 100 килоОм и более.

При снижении температуры в холодильнике до 0 градусов, терморезистор марки ММТ4 сопротивлением 220 килоОм имел сопротивление в 400 кОм. Так как терморезистор подключен в цепи, определяющей продолжительность паузы, то чем ниже температура в холодильной камере, тем больше момент паузы в работе компрессора холодильника.

Следовательно, совершается регулировка температуры путем изменения длительности паузы в работе компрессора холодильника сопротивлением R3. Контролирующий импульс, сквозь ключ на транзисторе VT1 вкл промежуточное электрореле Kl, которое вкл более мощное реле. Промежуточное электрореле марки РЭС6, РЭС49.

Микросхему К561КТ3 возможно поменять на К176КТ1. Переключатель SA1 нужен для включения постоянного функционирования компрессора после оттаивания холодильника. Печатная плата электрореле показана на рисунке 1.36, а со стороны установки радиодеталей рисунок 1.37.

Габариты платы ограничены размерами электрореле на 220 В. На плате расположены выпрямительные диоды и емкости фильтра. Терморезистор R3 припаивают к тонкому проводу марки МГТФ и размещают в морозильнике.

Сопротивление R4 и переключатель SA1 размещают вблизи на пластмассовой боковой крышке реле. Переменное напряжение, идущее на электросхему должно быть таким, чтобы выпрямленное напряжение не было более 9 В. При меньшем напряж. микросхема К176ИЕ5 еще может работать, однако при напряж. более 9 В она может не работать.

Если вам необходим генератор крайне низкой частоты с раздельной регулировкой продолжительности высокого и низкого уровней, то сопротивление R3 может быть заменен потенциометром до 3 МОм. Частоту приблизительно высчитывают по формуле F =0,7/RC.

При расчетах продолжительности следует помнить, что момент работы или паузы будет равняться половине расчетной, поскольку берется лишь часть периода - либо высокий уровень, либо низкий.