Программирование, радиоэлектроника,
саморазвитие и частичка из моей жизни здесь...

Простое самодельное термо-реле на ОУ (схема, описание и печатная плата)

Схема и описание простого самодельного термореле на операционном усилителе LM358, также приведена печатная плата и фото готового устройства. Применяется для включения или выключения питания различных устройств при достижении некоторого порога температуры на термодатчике, который прикреплен к контролируемому объекту. Можно управлять нагревательными элементами, лампами накаливания, электронасосами для отопления, бытовой электроникой  и т.п.

Очень экономичное и достаточно стабильное термореле без так называемого "триггерного эффекта" (когда триггер находится на пределе переключения и начинает работать как генератор импульсов).

Содержание:

  1. Принципиальная схема
  2. Электронные компоненты и их замена
  3. Печатная плата и конструкция
  4. Заключение

Принципиальная схема

Схема устройства очень простая, по сути это - аналоговый компаратор напряжения на операционном усилителе (ОУ), в качестве которого применена микросхема LM358. Рассмотрим построение схемы по порядку, слева - направо.

На входы ОУ подаем два сигнала для сравнения:

  • от резистивного делителя напряжения с регулировкой (эталон);
  • от резистивного делителя напряжения с терморезистором (измерение).

Конденсаторы С2 и С3 нужны для защиты входов ОУ от помех. Конденсатор C1 плавно заряжается при увеличении сопротивления терморезистора (охлаждение), а при уменьшении сопротивления (нагрев) происходит разряд до определенного значения, таким образом удается получить плавный переход между значениями напряжения на входе ОУ при резком изменении температуры термодатчика.

На выходе к ОУ подключен электронный ключ на транзисторе, который управляет питанием обмотки электромагнитного реле, а также свечением светодиода для индикации состояния. Диод D1 служит для защиты ключа на транзисторе Q1 от обратного тока, поступаемого с катушки реле.

Принципиальная схема простого самодельного термореле (термостата) на ОУ LM358

Рис. 1. Принципиальная схема простого самодельного термореле (термостата) на ОУ LM358.

Светодиод D3 служит индикатором питания устройства. Конденсаторы С4 и С5 нужны для фильтрации питания, которое поступает на схему после стабилизации микросхемой U2. На компонентах D4-D7 и C6 собран выпрямитель напряжения со сглаживающим конденсатором.

Электронные компоненты и их замена

В качестве термодатчика можно применить практически любой терморезистор с сопротивлением 1-10К и более. В моем случае был найден терморезистор на 4,7К типа ММТ-4.

Терморезисторы прямого подогрева типа ММТ-4

Рис. 2. Терморезисторы прямого подогрева типа ММТ-4.

Электролитические конденсаторы C1, C5 и C6 - на напряжение не менее 16В. Транзистор Q1 можно заменить на любой маломощный низкочастотный со структурой N-P-N. К примеру я установил в свой прототип транзистор КТ3102.

Электромагнитное реле должно быть рассчитано на рабочее напряжение обмотки - 12В. Светодиоды - любые, которые есть в наличии, для индикации питания (D3) можно использовать зеленый, а для индикации состояния реле (D2) - красного или синего. Сопротивление гасящих резисторов R4 и R5 подобрано так что светодиоды будут светить не очень ярко, но достаточно для уверенного контроля состояния устройства.

Интегральный стабилизатор U2 (LM7812) в корпусе TO-220 можно заменить на более маломощный и миниатюрный 78L12 в корпусе TO-92. Я использовал именно LM7812 потому что такие были в наличии, они немного мощнее и соответственно дороже чем 78L12.

Цоколевка микросхем 78L12, LM7812 и LM358

Рис. 3. Цоколевка микросхем 78L12, LM7812 и LM358.

Все диоды на схеме можно заменить на другие маломощные, протекающий через них ток будет достигать 50мА при напряжении 12В.

Для питания схемы подойдет любой маломощный понижающий трансформатор с напряжением вторичной обмотки 12В - 18В. Также схему можно питать от малогабаритного импульсного источника питания (адаптера), в таком случае D4-D7 и C6 можно исключить.

На приведенной выше схеме используется только одна часть (U1A) микросхемы-ОУ LM358 (смотри схему на рисунке 3), поэтому на второй части можно собрать еще один канал термореле для контроля других процессов нагрева и охлаждения.

Печатная плата и конструкция

Для схемы была разработана миниатюрная печатная плата. Хочу заметить что здесь использован только один операционный усилитель микросхемы - выводы 1-3, а также для питания - 4, 8.

Расположение компонентов на печатной плате термореле (вид со стороны деталей)

Рис. 4. Расположение компонентов на печатной плате термореле (вид со стороны деталей насквозь с отображением дорожек).

Трафарет печатной платы термо-реле для печати (вид со стороны доррожек, зеркальный)

Рис. 5. Трафарет печатной платы термо-реле для печати (вид со стороны доррожек, зеркальный).

Ниже приведено фото готового термо-реле (терморегулятора):

Фото готового блока термореле на микросхеме LM358

Рис. 6. Фото готового блока термореле на микросхеме LM358.

Для питания я применил миниатюрный трансформатор мощностью 4 Ватт и с двумя обмотками по 6В, которые соединил последовательно. Все компоненты вместе с печатной платой устройства размещены на кусочке стеклотекстолита (не фольгированного).

Заключение

Данная схема термореле - это простое и достаточно дешевое решение, которое поможет автоматизировать поддержку некоторой установленной температуры какого-то объекта и где не требуется большой точности в контроле температуры.

Комментарии к публикации (2):
COBRA #1COBRA
26 Апрель 2017 17:47

Гистерезиса нет, что плохо

0
ph0en1x #2ph0en1x
26 Апрель 2017 18:37

Смотря где использовать подобное устройство. Сейчас схема предельно проста и достаточно стабильна, к ней можно добавить реле времени или другой аналогово-цифровой блок для нужных целей.

А вообще, простое и умное термореле можно построить на маленьком микроконтроллере ATtiny13. Запрограммировать все как душа желает + дешевизна решения, вот только не все умеют (и хотят научиться) программировать микроконтроллеры.

0
captcha