В этой статье мы будем рассматривать устройства, поддерживающие определенный тепловой режим, или же сигнализирующие о достижении нужного значения температуры. Такие устройства имеют очень широкую сферу применения: они могут поддерживать заданную температуру в инкубаторах и аквариумах, теплых полах и даже являться частью умного дома. Для вас мы предоставили инструкцию о том, как сделать терморегулятор своими руками и с минимумом затрат.

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 - 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 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:

Самодельный термостат 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 , 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:

Регулятор температуры на микросхеме TL431

Простой регулятор 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.

Расшифровка пунктов меню

P0 - Режим работы С (охладитель) либо H (нагреватель), по умолчанию С
Фактически просто инвертирует логику работы термостата.
P1 - гистерезис переключения 0,1 - 15,0ºС, по умолчанию 2,0ºС
Несимметричный (в минус от уставки), позволяет снизить нагрузку на реле и исполнитель в ущерб точности поддержания температуры.
P2 - максимальная уставка температуры -45ºС 110ºС, по умолчанию 110ºС
Позволяет сузить диапазон уставки сверху
P3 - минимальная уставка температуры -50ºС 105ºС, по умолчанию -50ºС
Позволяет сузить диапазон уставки снизу
P4 - коррекция измеряемой температуры -7,0ºС 7,0ºС, по умолчанию 0,0ºС
Позволяет проводить простейшую калибровку для повышения точности измерения (только сдвиг характеристики).
P5 - задержка срабатывания в минутах 0-10мин, по умолчанию 0мин
Иногда необходима для задержки срабатывания исполнителя, критично например для компрессора холодильника.
P6 - ограничение отображаемой температуры сверху (перегрев) 0ºС-110ºС, по умолчанию OFF
Лучше без необходимости не трогать, т.к. при некорректной настройке дисплей будет постоянно отображать "---" в любом режиме и придётся скидывать настройки в состояние по умолчанию, для этого надо при очередном включении питания удерживать нажатыми кнопки + и -.
Все настройки сохраняются после отключения питания.

Принцип работы элементарно прост. Необходимо выставить температуру включения реле и значение гистерезиса, для отключения устройства.
Но перед этим нужно сделать калибровку. Для этого берем стакан холодный воды и лед.


Перемешиваем и опускаем туда термодатчик. В идеале на дисплее должна отобразится цифра равная нулю, если так, то дальнейшая калибровка не нужна, если же на дисплее число отличное от нуля, то записываем его и с помощью кнопок управления переходим в пункт меню P4, где необходимо установить значение полученной погрешности. В моем случае термодатчик выдал температуру в +1.2 градуса, значит выставляем погрешность -1.2 градуса.


Для проверки калибровки проделываем еще один перетест.
Теперь можно приступить к замерам температуры в корпусе.
Для этого, с помощью двухстороннего скотча, я приклеил термодатчик на радиатор видеокарты, именно от ее температуры и будет зависеть работа вентиляторов.


При желании можно закрепить на радиаторе процессора, или просто удобно разместить в корпусе системного блока, все зависит от конкретно ваших потребностей. Я же хотел автоматический запуск вентиляторов только тогда, когда нагружена видеокарта.
После установки датчика запускаем стресс-тест видеокарты, и смотрим за показаниями температуры ядра видеочипа и показаниями температуры термостата на поверхности радиатора.
Проделываем еще один тест, но уже без нагрузки на видеокарту, то есть обычные повседневные задачи.
Сверяем полученные значения и делаем выводы.
В моем случае, максимальная температура видеоядра составляла 60 градусов (+ -), при этом температура на термостате была в пределах 46-47 градусов.


В обычном рабочем режиме температура на поверхности радиатора около 27 градусов.


В итоге я решил, для запуска термостата выставить температуру в 31 градус.


А в пункте P1 оставил значение гистерезиса по умолчание, то есть равное 2-ум градусам. Это означает, что как только температура на поверхности радиатора видеокарты поднимется до значения 31 градус - реле сработает и запустит вентиляторы охлаждения. После того, как температура упадет на 2 градуса ниже заданного значения, то есть до 29 градусов, реле разомкнется и отключит дополнительные вентиляторы.
Всё просто.

После всех замеров и настроек, монтируем термостат в удобное место, подключаем питание и вентиляторы. Для этого я заранее подготовил два молекс разъема (папа и мама) и небольшую перемычку. У каждого разъема только два контакта +12В и земля.




Соединить все это необходимо следующим образом.
Разъем папа:
+12В в колодку +12В;
Земля в колодку GND;
Разъем мама:
+12В в колодку K0;
Земля в колодку GND;
Перемычка ставится между +12В и K1.
Папу подключаем к блоку питания, а маму к вентиляторам.

Спасибо всем, кто дочитал мой обзор до конца. Если остались вопросы, то пишите их в комментариях, обязательно постараюсь всем ответить.

Ну и посмотрите видео, тут наглядно показан весь процесс.

Всем удачи и всем пока.

Планирую купить +59 Добавить в избранное Обзор понравился +54 +117

Такая система была проверена не однократно, как вариант - простой и доступный. Устройство из себя представляет терморегулятор для вентилятора, который с успехом можно использовать для автомобиля. Устройство состоит всего из 3-х компонентов - силовой транзистор, термистор на 10 килоОм и подстроечный резистор.

Терморегулятор для вентилятора своими руками
Транзистор нужен мощный, поскольку он является силовой частью регулятора и при подключении мощных вентиляторов через него будет протекать большой ток. Термистор работает в качестве датчика температуры. Подстроечный резистор на 10 кОм желательно взять многооборотный, для более точной настройки устройства.

Чувствительность к температуре, т.е температуру срабатывания устройство регулируют вращением переменного резистора, устанавливают на нужную температуру. Термистор, по сути переменной резистор, сопротивление которого напрямую зависит от температуры, чем больше температура, тем меньше сопротивление термистора, следовательно, при больших температурах кулер будет вращаться все быстрее.
Термистор как термодатчик укрепляется на блок двигателя или же на радиатор.

Система идеально подходит для старых отечественных автомобилей, где вентилятор вращается независимо от температуры воды в двигателе. Полевой транзистор можно заменить на более мощный, к примеру IRZF44, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48, IRL3705, IRF3205 и другие - последний довольно мощный, рассеиваемая мощность на этом транзисторе составляет 200 ватт. В любом случае, транзистор нужно будет укрепить на теплоотвод, его просто можно укрепить к кузову автомобиля - через изолирующие пластинки и шайбы (обязательно), при маломощных нагрузках до 50 теплоотвод не потребуется.

Медленно вращая переменный резистор добиваемся нужной степени температурного срабатывания системы.
Как известно, термисторы бывают двух основных видов - с положительным и отрицательным температурным коэффициентом. В случае первого при повышении температуры сопротивление возрастает, а с отрицательным коэффициентом - уменьшается. В моем опыте был использован термистор с положительным коэффициентом температуры, поскольку второй разновидности под рукой в тот момент не оказалось.

Когда термистор нагревается до определенного уровня, то его сопротивление резко возрастает и прекращается подача тока на затвор силового ключа, в следствии чего, полевой ключ закрывается, при прекращении нагрева сопротивление термистора уменьшается (в моем случае 220-230 Ом, при комнатной температуре порядка 19гр) и опять возобновляется подача тока на затвор ключа, последний открывается, подавая напряжение на вентилятор.

На базе такой простейшей схемы можно построить довольно чувствительные датчики температуры, которые можно будет использовать в быту, для реализации самых разных идей, при использовании более точных переменных резисторов (многооборотный резистор) можно добиться срабатывания и отключения того или иного устройства от температуры человеческого тела.

Предназначен для замыкания силовой электрической цепи при заданной температуре.

Часто используется в электрических шкафах для включения вентиляторов или кондиционера для защиты оборудования от перегрева.

Устанавливается на DIN рейке защелкиванием. Термостат не имеет собственного электропотребления. Принцип работы термостата основан на принципе деформации биметаллической пластины. Является аналогом термостата STEGO KTS 01141.0-00.

Технические параметры:

• Номинальный ток: 6(1)A 250VAC;
• Диапазон регулирования: 0 ... +60°С;
• Температура хранения и эксплуатации: -20°С... +80°С;
• Погрешность: ±4°C;
• Гистерезис: 7°C.

Терморегулятор регистрирует температуру в распределительном шкафу. Должен быть размещен в верхней части распределительного шкафа на максимальном расстоянии от нагревательного прибора или других источников тепла. Устанавливается на стандартной 35мм DIN рейке защелкиванием. Вентиляционные щели терморегулятора не должны быть закрыты. При настройке терморегулятора необходимо учитывать погрешность термостата. Пример: требуемая максимальная внутренняя температура в распределительном шкафу +45°C. Максимальная погрешность термостата +4°C, таким образом необходимо установить на рукоятке термостата 41°C (45°C-4°C).

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