Электронный терморегулятор для инкубатора, схема и описание (LM358, IRF840)
Это несложное электронное устройство предназначено для поддержания заданной температуры в домашнем террариумеили инкубаторе. Но его можно использовать и для самых разных других нужд. Точность у прибора достаточно высокая, а диапазон поддержания температуры можно выбрать в пределах от -40°С до + 150 °С.
Нужный диапазон и его ширина устанавливаются подбором сопротивлений двух резисторов. Это можно сделать как опытным путем, так и при помощи математических расчетов, беря данные о сопротивлении термистора при различной температуре из приводимой здесь таблицы. Прибор рассчитан на подключение на выходе в качестве нагревательного элемента батареи из инфракрасных ламп накаливания.
Впрочем, это могут быть и обычные «световые» лампы накаливания, покрашенные в черный цвет, чтобы понизить их световое излучение и оставить только тепловое.
Лампы на напряжение переменного тока 220V. В этой схеме они питаются пульсирующим постоянным напряжением (подключены через диод) поэтому эффективное напряжение на них поступает около 180V.
Если будут использоваться «световые» лампы накаливания пониженное напряжение питания даже лучше, потому что если эти лампы окрасить в черный цвет, они могут сильнее нагреваться и перегореть, а так риск перегорания существенно ниже.
Выходным ключом служит мощный ключевой полевой транзистор типа IRF840 (или любой его аналог). Эти транзисторы характеризуются малым сопротивлением открытого канала, поэтому они на себе рассеивают малую мощность.
При суммарной мощности нагревательных ламп до 300W транзистор может работать без радиатора. С радиатором - до 2000W.
Датчиком температуры служит полупроводниковый терморезистор (термистор) NTCLE100E3123 номинальным сопротивлением 12К Номинальным считается сопротивление при температуре 25°С.
Таблица сопротивления данного термистора при различной температуре приводится здесь ниже. Прибор питается непосредственно от электросети без применения трансформатора и оптопар, поэтому все его детали находятся под потенциалом электросети. Это необходимо учитывать при эксплуатации данного прибора и при по проработке его конструктивного исполнения, чтобы избежать поражения током.
Принципиальная схема
Теперь конкретно к схеме. Термистор -RT1. Параллельно ему включен конденсатор С3, это нужно для того, чтобы термистор можно было отнести от платы на значительное расстояние. В таком случае на проводах к нему идущих могут наводиться помехи и наводки. Так вот С3 их подавляет.
Рис. 1. Принципиальная схема самодельного терморегулятора для террариума или инкубатора.
Если же термистор в непосредственной близости от платы или вообще на ней, в С3 большой надобности нет. Схема, в общем-то, типовая. Она представляет собой компаратор на операционном усилителе А1, на прямой вход которого поступает напряжение от термозависимого делителя напряжения.
Состоящего из термистора RT1 и постоянного резистора R1 (резистор R1 выбран такого же сопротивления, как номинальное сопротивление термистора).
На инверсный вход операционного усилителя поступает опорное напряжение от регулируемого делителя, состоящего из потенциометра R4 и ограничивающих диапазон его регулировки, постоянных резисторов R2 и R3.
Величины их сопротивления зависят от того в каких пределах нужно регулировать температуру. Резистор R5, включенный между прямым входом операционного усилителя и его выходом для создания небольшого гистерезиса.
Когда температура ниже установленного резистором R4 значения напряжение на прямом входе операционного усилителя становится больше чем на инверсном, -на выходе устанавливается максимальное напряжение. Оно поступает на затвор VТ1 через делитель на R6 и R7, и транзистор открывается, подавая ток на лампы Н1-Н4.
Делитель на резисторах R6 и R7 нужен для того чтобы снизить максимальное напряжение на затворе полевого транзистора. Когда температура становится выше заданного резистором R4 значения, напряжение на прямом входе операционного усилителя становится меньше напряжения на его инверсном входе. На выходе А1 устанавливается минимальное напряжение и транзистор VТ1 закрывается, лампы Н1-Н4 выключаются. Схема питается от электросети переменного тока 220V.
Никаких дополнительных источников питания не требуется. Операционный усилитель питается напряжением 24V от простейшего без-трансформаторного преобразователя напряжения. Он состоит из конденсатора С2, диодов VD2 и VD3, стабилитрона VD1 и конденсатора С1. В сущности, это выпрямитель - параметрический стабилизатор.
В котором в качестве опорного сопротивления используется реактивное сопротивление емкости конденсатора С2. Достоинство реактивного сопротивления от активного, в данной схеме, в том, что на реактивном не выделяется теплота.
Детали
Диоды VD4-VD7 в принципе, можно заменить одним более мощным диодом, но стоимость одного мощного диода существенно больше четырех 1N4007, да и в наличии не было. Налаживание сводится к следующему. Нужно определить пределы регулировки температуры, которые нужны в конкретном случае (чем уже диапазон, тем точнее).
| Toper (°С) | PART NUMBER NTCLE100E3123*** |
| RT, кОм | |
| -40 | 309.4 |
| -35 | 229.5 |
| -30 | 171.8 |
| -25 | 129.8 |
| -20 | 98.93 |
| -15 | 76.02 |
| -10 | 58.88 |
| -5 | 45.95 |
| 0 | 36.13 |
| 5 | 28.61 |
| 10 | 22.80 |
| 15 | 18.30 |
| 20 | 14.77 |
| 25 | 12 00 |
| 30 | 9 804 |
| 35 | 8.054 |
| 40 | 6.652 |
| 45 | 5.522 |
| 50 | 4.607 |
| 55 | 3.862 |
| 60 | 3.252 |
| 65 | 2.751 |
| 70 | 2.337 |
| 75 | 1.993 |
| 80 | 1.707 |
| 85 | 1.467 |
| 90 | 1.266 |
| 95 | 1.096 |
| 100 | 0.9524 |
| 105 | 0.8302 |
| 110 | 0.7260 |
| 115 | 0.6369 |
| 120 | 0.5604 |
| 125 | 0.4945 |
| 130 | 0.4375 |
| 135 | 0.3882 |
| 140 | 0.3454 |
| 145 | 0.3080 |
| 150 | 0.2754 |
Затем, взяв сопротивления RT из таблицы наиболее близкого значения к необходимому, и приняв R1 12К, рассчитать напряжение на RT1 при температуре нижнего и верхнего предела диапазона.
Затем, путем расчета или опытным путем, измеряя напряжение на движке R4 найти сопротивления R3 и R3 такими, чтобы регулировка напряжения на инверсном входе А1 была в пределах диапазона напряжения на RT1.
Камяшкин К. Н. РК-05-18.