Терморегулятор для холодильника на микроконтроллере ATMEGA8 и термодатчике DS18B20. Схема, плата, прошивка. Простые схемы электронных терморегуляторов своими руками Термореле для холодильника своими руками схема

Привет всем любителям электронных самоделок. Недавно я по быстрому смастерил электронный терморегулятор своими руками, схема устройства очень проста. В качестве исполнительного устройства используется электромагнитное реле с мощными контактами, которые могут выдержать ток до 30 ампер. Поэтому рассматриваемая самоделка может использоваться для разных бытовых нужд.

По нижеприведенной схеме, терморегулятор можно использовать, например, для аквариума или для хранения овощей. Кому то он может пригодиться при использовании совместно с электрическим котлом, а кто-то его может приспособить и для холодильника.

Электронный терморегулятор своими руками, схема устройства

Как я уже говорил, схема очень проста, содержит минимум недорогих и распространённых радиодеталей. Обычно терморегуляторы строятся на микросхеме компараторе. Из-за этого устройство усложняется. Данная самоделка построена на регулируемом стабилитроне TL431:

Теперь поговорим подробнее о тех деталях, которые я использовал.

Детали устройства:

Трансформатор понижающий на 12 вольт
Диоды; IN4007, или другие с похожими характеристиками 6 шт.
Конденсаторы электролитические; 1000 мк, 2000 мк, 47 мк
Микросхема стабилизатор; 7805 или другая на 5 вольт
Транзистор; КТ 814А, или другой p-n-p c током коллектора не меньше 0,3 А
Регулируемый стабилитрон; TL431 или советский КР142ЕН19А
Резисторы; 4,7 Ком, 160 Ком, 150 Ом, 910 Ом
Резистор переменный; 150 Ком
Терморезистор в качестве датчика; около 50 Ком с отрицательным ТКС
Светодиод; любой с наименьшим током потребления
Реле электромагнитное; любое на 12 вольт с током потребления 100 мА или меньше
Кнопка или тумблер; для ручного управления

Как сделать терморегулятор своими руками

В качестве корпуса был использован сгоревший электронный счётчик Гранит-1. Плата, на которой расположились все основные радиодетали также от счетчика. Внутри корпуса поместились трансформатор блока питания и электромагнитное реле:

В качестве реле я решил использовать автомобильное, которое можно приобрести в любом автомагазине. Рабочий ток катушки приблизительно 100 миллиампер:

Так как регулируемый стабилитрон маломощный, его максимальный ток не превышает 100 миллиампер, непосредственно включить реле в цепь стабилитрона не получится. Поэтому пришлось использовать более мощный транзистор КТ814. Конечно, схему можно упростить, если применить реле, у которого ток через катушку будет меньше 100 миллиампер, например или SRA-12VDC-AL. Такие реле можно включить непосредственно в цепь катода стабилитрона.

Немного расскажу о трансформаторе. В качестве, которого я решил использовать нестандартный. У меня завалялась катушка напряжения от старого индукционного счетчика электрической энергии:

Как видно на фотографии там имеется свободное место для вторичной обмотки, я решил попробовать намотать её и посмотреть что получится. Конечно площадь поперечного сечение сердечника у него маленькая, соответственно и мощность небольшая. Но для данного регулятора температуры этого трансформатора достаточно. По расчётам у меня получилось 45 витков на 1 вольт. Для получения 12 вольт на выходе нужно намотать 540 витков. Чтобы уместить их я использовал провод диаметром 0,4 миллиметра. Конечно, можно использовать готовый с выходным напряжением 12 вольт или адаптер.

Как вы заметили, в схеме стоит стабилизатор 7805 со стабилизированным выходным напряжением 5 вольт, который питает управляющий вывод стабилитрона. Благодаря этому регулятор температуры получился со стабильными характеристиками, которые не будут изменяться от изменения питающего напряжения.

В качестве датчика я использовал терморезистор, у которого при комнатной температуре сопротивление 50 Ком. При нагревании сопротивление данного резистора уменьшается:

Чтобы защитить его от механических воздействий я применил термоусаживающие трубочки:

Место для переменного резистора R1 нашлось с правой стороны терморегулятора. Так как ось резистора очень короткая пришлось напаять на неё флажок, за который удобно поворачивать. С левой стороны я поместил тумблер ручного управления. При помощи него легко проконтролировать рабочее состояние устройства, при этом, не изменяя выставленную температуру:

Несмотря на то, что клемник бывшего электросчетчика очень громоздкий, убирать его из корпуса я не стал. В него чётко входит вилка, от какого либо прибора, например электрообогревателя. Убрав перемычку (на фотографии желтая справа) и включив вместо перемычки амперметр можно померить силу тока, отдаваемую в нагрузку:

Теперь осталось проградуировать терморегулятор. Для этого нам понадобится . Нужно оба датчика устройства соединить вместе при помощи изоленты:

Термометром произвести замер температуры различных предметов горячих, холодных. При помощи маркера нанести шкалу и разметку на терморегуляторе, момент включения реле. У меня получилось от 8 до 60 градусов Цельсия. Если кому-то нужно сдвинуть рабочую температуру в ту или иную сторону, это легко сделать, изменив номиналы резисторов R1, R2, R3:

Вот мы и сделали электронный терморегулятор своими руками. Внешне выглядит вот так:

Чтобы не было видно внутренности устройства, через прозрачную крышку, я ее закрыл скотчем, оставив отверстие под светодиод HL1. Некоторые радиолюбители, кто решил повторить эту схему, жалуются на то, что реле включается, не очень чётко, как бы дребезжит. Я ничего этого не заметил, реле включается и отключается очень чётко. Даже при небольшом изменении температуры, никакого дребезга не происходит. Если все-таки он возникнет нужно подобрать более точно конденсатор C3 и резистор R5 в цепи базы транзистора КТ814.

Собранный терморегулятор по данной схеме включает нагрузку при понижении температуры. Если кому то наоборот понадобится включать нагрузку при повышении температуры, то нужно поменять местами датчик R2 с резисторами R1, R3.

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

Данный электронный термостат для холодильника поможет в тех случаях, когда собственный (заводской) термостат неисправен или его точность работы уже недостаточна. В старых холодильниках используется механический термостат температуры с использованием жидкости или газа, которыми заполнен капилляр.

При изменении температуры меняется и давление внутри капилляра, которое передается на мембрану (сильфона). В результате термостат включает и выключает компрессор холодильника. Конечно же, подобная система термостатирования имеет низкую точность, и детали ее со временем изнашиваются.

Описание работы термостата для холодильника

Как известно температура хранения пищевых продуктов в холодильной камере должна быть +2…8 градусов Цельсия. Рабочая температура холодильника +5 градусов.

Электронный терморегулятор для холодильника характеризуется двумя параметрами: температура запуска и остановки (либо средняя температура плюс значение гистерезиса) компрессора. Гистерезис необходим для предотвращения слишком частого включения компрессора холодильника.

В данной схеме предусмотрен гистерезис в 2 градуса при средней температуре в 5 градусов. Таким образом, компрессор холодильника включается, когда температура достигнет + 6 градусов и отключается при снижении ее до + 4 градусов.

Материал: АБС + металл + акриловые линзы. Светодиодная подсветка...

Этот температурный интервал достаточный для поддержания оптимальной температуры хранения продуктов, и при этом он обеспечивает комфортную работу компрессора, предотвращая его чрезмерный износ. Это особенно важно для уже старых холодильников, использующих термореле для запуска двигателя.

Электронный термостат является подходящей заменой оригинального термостата. Терморегулятор считывает температуру с помощью датчика, сопротивление которого меняется в зависимости от изменения температуры. Для этих целей довольно часто используют термистор (NTC), но проблема заключается в его низкой точности и необходимости в калибровке.

Для обеспечения точной установки контролируемой температуры и избавления от многочасовой калибровки, в данном варианте термостата для холодильника был выбран . Он представляет собой интегральную схему, линейно откалиброванную в градусах Цельсия, с коэффициентом 10 мВ на 1 градус Цельсия. В связи с тем, что пороговая температура близка к нулю, относительное изменение выходного напряжения велико. Поэтому сигнал с выхода датчика можно контролировать с помощью простой схемы состоящей всего из двух транзисторов.

Так как выходное напряжение слишком мало, чтобы открыть транзистор VT1, датчик LM35 включен как источник тока. Его выход нагружен резистором R1 и поэтому сила тока на нем изменяется пропорционально температуре. Этот ток влечет падение на резисторе R2. Падение напряжения управляет работой транзистора VT1. Если падение напряжения превышает пороговое напряжение перехода база-эмиттер, транзисторы VT1 и VT2 открываются, реле К1 включается, чьи контакты подключены вместо контактов старого термостата.

Резистор R3 создает положительно обратную связь. Это добавляет небольшой ток к сопротивлению R2, который сдвигает порог и тем самым обеспечивает гистерезис. Обмотка электромагнитного реле должна быть рассчитана на 5…6 вольт. Контактная пара реле должна выдерживать необходимый ток и напряжение.

Датчик LM35 расположен внутри холодильника в подходящем месте. Сопротивление R1 припаивается непосредственно к датчику температуры, что в свою очередь позволяет соединить LM35 с монтажной платой всего двумя проводами.

Провода соединяющие датчик могут внести в схему помехи, поэтому для подавления помех добавлен конденсатор С2. Схема работает от источника питания 5 вольт построенного . Потребление тока главным образом зависит от типа используемого реле. должен быть надежно изолированы от сети.

Большим преимуществом этой схемы является то, что она начинает работать сразу при первом запуске и не нуждается в калибровке и настройке. Если возникнет необходимость немного изменить уровень температуры, то это можно сделать путем подбора сопротивлений R1 или R2. Сопротивление R3 определяет величину гистерезиса.

Термостат для холодильника своими руками

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 устройства:

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.

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.

Начнем с того, что терморегулятор в холодильнике служит для отключения / включения холодильного компрессора. При первоначальном включении исправного холодильника контакты терморегулятора замкнуты и подается команда на включение компрессора. Задать температуру в холодильнике можно поворотом ручки - степень охлаждения варируется, как правило, от +8 градусов до 0 градусов Цельсия, более низкая температура достигается поворотом ручки терморегулятора по часовой стрелке до упора.

Чтобы понять, какие неисправности могут быть в терморегуляторе (термостате) холодильника, надо разобраться в его устройстве.

Устройство терморегулятора холодильника

Механизм термостата представляет рычажную систему, управляющую электрическими контактами. Внешне терморегулятор представляет собой небольшую коробочку с ручкой, с одной стороны которой находится трубка, заполненная фреоном, а с другой стороны - контакты для подключения к электрической цепи.

Количество контактов может меняться от 2-х до 6-и, а длина трубки, заполненной фреоном, может быть от 0,8 до 2,5 метров. Это зависит от дополнительных функций терморегулятора, температурного режима и количества подключаемых модулей холодильника (свет, оттайка, индикация). Разбирать рабочий терморегулятор для изучения внутреннего устройства не рекомендуется.

Принцип работы

Принцип работы терморегулятора довольно прост. Конец капиллярной трубки термостата находится в зоне охлаждения и крепится на испаритель холодильника. Рычажный механизм терморегулятора, который находится в коробочке, при охлаждении воздействует на контактную группу - термореле размыкается. При повышении темпрературы термостат возвращается в первоначальное положение - силовые контакты замыкаются.

Неисправности

Внешне поломка терморегулятора (температурного датчика) проявляется двояко. Это может быть банальное отключение компрессора холодильника от электросхемы (компрессор не включается, никаких звуков нет, свет в холодильнике есть), а может изменение температурного режима в холодильной камере (перемораживание или высокая температура).

В первом случае, высока вероятность повреждения оцинкованной капиллярной трубки термостата, которая подвержена коррозии в водной среде, в результате которого рычажный механизм терморегулятора просто перестает работать. Во втором, надо разбираться, что конкретно послужило причиной нарушения температурного режима - коррозия, залипание контактов термореле или нарушение внутренних заводских настоек датчика. Ответ может дать только специалист - мастер по ремонту холодильника.

Место установки

Неисправный терморегулятор требует замены. Самостоятельно заменить сломанный термостат довольно просто, если добраться до места его установки. Вот здесь и возникают трудности.

В современных холодильниках регулировка термостата выведена, как правило, на лицевую панель и находится вверху холодильника, но может находиться и внутри. Охлаждающий модуль холодильника (испаритель) спрятан под пластмассовой обшивкой и находится в задней части.

Чтобы самостоятельно установить новый термостат, необходимо демонтировать сломанный терморегулятор.

Для этого надо обесточить холодильник, выдернув шнур из электросети.
В зависимости от модели холодильника, снять пластиковую накладку корпуса, в которой находится сломанный терморегулятор.
Обозначить маркером схему подключения проводов.
Убрать с места крепления (размещения) капиллярную трубку сломанного терморегулятора.

Установить новый термостат в обратной последовательности.

Особенности подключения

Не следует путать различные терморегуляторы, внешне похожие между собой. Одни могут работать только при плюсовых температурах, другие предназначены только для морозильников. Использование термостата, не предназначенного для работы холодильника (морозильника) может привести к некорректной работе оборудования и выходу из строя дорогостоящих элементов (компрессора).

Поэтому обязательно проверьте подключаемые провода к терморегулятору. Одно дело, если вы нашли на замену свой родной термостат, того же производителя или торговой марки, другое - если используете аналог.

Кстати, провода, подходящие к терморегулятору, имеют такое назначение:

оранжевый, красный или черный - соединяет термостат с компрессором;
коричневый - фазный провод, ведущий в розетку;
белый, желтый или зеленый - ведет к лампочке, показывающей, что холодильник включен;
полосатый желто-зеленый - заземление.

Начиная от размера контактов, месторасположения, терморегуляторы могут различаться настройками контактных групп (силовые или слаботочные) и предназначением (среднетемпературные или морозильные). Например, использование внешнепохожего температурного датчика К57-2,5 вместо К59-2,5, приведет обмерзанию в холодильной камере задней стенки и изменению температурного режима холодильника.