De kelderthermostaat wordt gebruikt om de meest comfortabele omstandigheden voor het bewaren van groenten en fruit te garanderen. Er zijn veel soorten constructies - sommige zijn ontworpen voor gebruik in de kelder, andere - voor installatie op balkons. Het ontwerp van balkondozen is heel eenvoudig: een doos met hoogwaardige thermische isolatie, binnenin zijn verwarmingselementen geïnstalleerd, met behulp waarvan de optimale temperatuur wordt gehandhaafd. Zo'n minikelder is erg handig als het balkon onverwarmd is en het buiten erg koud is in de winter.
Algemeen principe van de werking van de thermostaat
Met de eenvoudigste zelfgemaakte kelderthermostaat kun je de ingestelde temperatuur handhaven met behulp van verwarmingselementen. Afhankelijk van het temperatuurverschil kun je de volgende verwarmingselementen gebruiken:
- Krachtige draadgewonden weerstanden.
- Nicrome spiraal.
- Gloeilampen.
- TENY.
Als u de temperatuur in een klein bereik gelijk moet maken, volstaat het om meerdere gloeilampen te installeren - dit is precies wat er wordt gedaan inzelfgemaakte broedmachines voor het kweken van pluimvee. Maar als u de temperatuur in een groot bereik gelijk moet maken, moet u effectievere middelen gebruiken - verwarmingselementen of draadweerstanden.
De eenvoudigste manier om de gewenste temperatuur te behouden, is door een bimeta altemperatuursensor te installeren. Het schakelt de verwarmingselementen uit wanneer de ingestelde temperatuur is bereikt. Maar je kunt een temperatuursensor en een eenvoudig elektronisch apparaat op dezelfde chip gebruiken. Het voordeel van dit ontwerp is dat het betrouwbaarder is - het heeft geen mechanische brekers. Alle schakelwerkzaamheden worden uitgevoerd door de microschakeling.
Sensorkalibratie
Voor beginnende radioamateurs zal het instellen van het apparaat het moeilijkste zijn, namelijk het kalibreren van de sensor en de microschakeling. Om dit te doen, worden verschillende acties uitgevoerd - de lezer wordt eerst ondergedompeld in water, waarvan de temperatuur 0 graden is, en vervolgens in kokend water. Om de regelaar te kalibreren, moet u tussenwaarden meten en de juiste markeringen aanbrengen.
Het is mogelijk dat u de instellingsprocedure meerdere keren moet uitvoeren voordat u de thermostaat aansluit. Maar om u geen zorgen te maken over de onafhankelijke fabricage en configuratie van het apparaat, kunt u een afgewerkt apparaat kopen en het zonder problemen in de kelder plaatsen. De meeste sensoren zijn ontworpen om met microcontrollers te werken, ze hebben een digitaal signaal aan de uitgang, dat wordt verzonden via een bidirectionele enkeldraadsinterfacetype 1-DRAAD. Hiermee kunt u vrij complexe apparaten ontwerpen, bijvoorbeeld meerpuntsthermometers - dit zijn apparaten waarmee u de temperatuur in meerdere kamers tegelijk kunt meten.
Temperatuurregelaar LM335
Van alle thermostaten kan men de goedkoopste en eenvoudigste uitkiezen - LM335. Het heeft verschillende wijzigingen - met de aanduidingen 235, 135. In de markering geeft het allereerste cijfer de reikwijdte aan:
- Het cijfer "1" betekent dat het apparaat is ontworpen om te werken in apparaten voor het militair-industriële complex.
- Het cijfer "2" - het element wordt gebruikt in de industrie.
- "3" - voor installatie in huishoudelijke apparaten.
Het uiterlijk van de thermostaat is de TO-92-behuizing. Het interne circuit bevat 16 halfgeleidertransistoren. Soms zijn sensoren te vinden in het SO-8-pakket, maar de verschillen worden alleen qua uiterlijk waargenomen - het interne circuit blijft ongewijzigd.
Het werkingsprincipe is enigszins vergelijkbaar met een zenerdiode. De stabilisatiespanning is direct afhankelijk van de temperatuur. Bij een temperatuurstijging met 10 Kelvin neemt de stabilisatiespanning toe met 10 mV. In dit geval is de bedrijfsstroom van het apparaat 0,45-5,0 mA. In het geval dat de maximale stroomwaarde wordt overschreden, zal de sensor oververhit raken en de temperatuur van de behuizing meten.
Wat geeft de meter aan?
Maar hoe zal dit apparaat zich gedragen in het circuit van de kelderthermostaat? We moeten dit uitzoeken. Laten we zeggen dat het absolute nulpunt binnenshuis 273 graden lager isnul Celsius. Dit is 0K, dus je zult een kleine conversie moeten doen. Het is in omstandigheden waar de temperatuur 0 K is dat de sensor geen signaal zal genereren.
Zodra de temperatuur 10 K stijgt, stijgt de spanning met 0,01 volt. En dit zal gebeuren bij elke temperatuurstijging. Maar je moet er rekening mee houden dat zulke temperaturen niet bestaan, en 0 graden Celsius is 273 K. Normale omstandigheden, volgens alle leerboeken, zijn 25 graden Celsius, of 298 K. Na een paar eenvoudige stappen kun je bepalen dat bij een temperatuur van 25 graden Celsius heeft de signaaluitgang van de sensor een spanning van 2,9815 volt.
Het temperatuurbereik waarin het apparaat werkt, ligt in het bereik van -40..+100 graden Celsius. Bovendien is het belangrijkste kenmerk in dit bereik lineair - dit vergemakkelijkt de berekening van spanningen en temperaturen. En vergeet niet dat het absolute nulpunt 273,15 K is. Bij nauwkeurige berekeningen mogen zelfs honderdsten van waarden niet worden verwaarloosd.
Temperatuurregelaar circuit
Het apparaat heeft een soort instructie. De thermostaat kan worden gemaakt volgens de schema's in het gegevensblad. Dit is een gedetailleerde handleiding die alle mogelijke schema's voor het inschakelen van het apparaat, de belangrijkste kenmerken en bedieningsfuncties beschrijft. En het is niet nodig om iets extra's uit te vinden - alle ontwerpen zijn jarenlang getest en werken stabiel.
Alle industriële monsters van afgewerkte apparaten van temperatuurregelaars zijn gemaaktprecies volgens de schema's aangegeven in de datasheet. Een ding om te overwegen is dat je het verwarmingselement niet rechtstreeks kunt bedienen, omdat het signaal erg zwak is. U moet een FET-versterker of -assemblage gebruiken. Een versterkt signaal kan worden toegepast op een magnetische starter of relais.
Vergelijkingsbewerking
Een comparator is een apparaat dat de temperatuur vergelijkt met een ingestelde waarde. Zonder de basis te kennen van hoe het werkt, is het niet mogelijk om een thermostaat te maken voor een kelder op een balkon. Het hart van het circuit is een comparator van LM311 - het heeft twee ingangen en hetzelfde aantal uitgangen. Ingangen:
- Recht - gemarkeerd met een "+" teken.
- Inverse - heeft de aanduiding "-".
Het werkalgoritme is heel eenvoudig:
- Als de directe ingang meer spanning ontvangt dan de omgekeerde, wordt de uitgang op een hoog niveau gezet. De transistor gaat open en de verwarming gaat aan.
- Als de spanning op de geïnverteerde ingang hoger is, wordt een laag niveau ingesteld.
- Wanneer de reactietemperatuur is bereikt (deze wordt ingesteld door een variabele weerstand), vindt een overgang naar een laag niveau plaats - de transistor sluit en de verwarming wordt spanningsloos gemaakt.
Hoe het apparaat op de verwarming aan te sluiten
Het verwarmingselement is de belasting van het hele apparaat. Het is wenselijk dat de schakelelementen een veiligheidsmarge hebben - installeer relais met een beschermingsgraad die overeenkomt met natte ruimtes of magnetische starters. Het signaal van de microcontroller moet worden gegevennaar een veldeffecttransistor en versterkt. Pas daarna kan het worden gebruikt om de spoelen van een relais of starter aan te sturen, die zijn opgenomen in de onderbreking in het stroomcircuit. Aangezien de kelderthermostaat zich in een vochtige omgeving bevindt, moet u voor de veiligheid zorgen - installeer stroomonderbrekers en aardlekschakelaars.
