Interesse om een nauwkeurige elektronische thermostaat voor uw koelkast te maken? De 3 unieke ontwerpen voor solid state thermostaten die in dit artikel worden beschreven, zullen u verrassen met hun 'coole' prestaties.
Ontwerp # 1: introductie
Eenmaal gebouwd en geïntegreerd met een relevant apparaat, zal onmiddellijk een verbeterde controle van het systeem gaan vertonen, waardoor elektriciteit wordt bespaard en ook de levensduur van het apparaat wordt verlengd.
Conventionele koelkastthermostaten zijn duur en niet erg nauwkeurig. Bovendien zijn deze onderhevig aan slijtage en dus niet permanent. Een eenvoudige en veel efficiënte elektronische koelkastthermostaat wordt hier besproken.
Wat is een thermostaat
Een thermostaat zoals we allemaal kennen, is een apparaat dat een bepaald ingesteld temperatuurniveau kan detecteren en een externe belasting kan uitschakelen of schakelen. Dergelijke apparaten kunnen van elektromechanische typen zijn of meer geavanceerde elektronische typen.
Thermostaten worden meestal geassocieerd met airconditioning, koeling en waterverwarmingstoestellen. Voor dergelijke toepassingen wordt het apparaat een kritiek onderdeel van het systeem zonder welke het apparaat onder extreme omstandigheden kan bereiken en gaan werken en uiteindelijk beschadigd kan raken.
Het aanpassen van de bedieningsschakelaar die bij de bovengenoemde apparaten is geleverd, zorgt ervoor dat de thermostaat de stroom naar het apparaat onderbreekt zodra de temperatuur de gewenste limiet overschrijdt en terugschakelt zodra de temperatuur terugkeert naar de onderste drempel.
Zo wordt de temperatuur in koelkasten of een kamertemperatuur door een airconditioner binnen gunstige bereiken gehouden.
Het circuitidee van een koelkastthermostaat dat hier wordt gepresenteerd, kan extern boven een koelkast of een soortgelijk apparaat worden gebruikt om de werking ervan te regelen.
Het regelen van hun werking kan worden gedaan door het sensorelement van de thermostaat te bevestigen aan het externe warmtedissiperende rooster dat zich normaal achter de meeste koelapparaten bevindt die freon gebruiken.
Het ontwerp is flexibeler en heeft een groter bereik in vergelijking met de ingebouwde thermostaten en kan een betere efficiëntie vertonen. Het circuit kan de conventionele low-tech ontwerpen gemakkelijk vervangen en is bovendien veel goedkoper in vergelijking met hen.
Laten we eens kijken hoe het circuit werkt:
Circuitwerking
Het schema hiernaast toont een eenvoudig circuit gebouwd rond de IC 741, die in feite is geconfigureerd als een spanningsvergelijker. Hier is een transformatorloze voeding opgenomen om het circuit compact en solid-state te maken.
Een brugconfiguratie bestaande uit R3, R2, P1 en de NTC R1 aan de ingang vormt de belangrijkste detectie-elementen van het circuit.
De inverterende ingang van het IC wordt op de helft van de voedingsspanning geklemd met behulp van een spanningsdelernetwerk van R3 en R4.
Dit elimineert de noodzaak van een dubbele voeding naar de IC en het circuit is in staat om optimale resultaten te produceren, zelfs via enkelpolige spanningsvoeding.
De referentiespanning naar de niet-inverterende ingang van de IC wordt vastgelegd via de vooraf ingestelde P1 ten opzichte van de NTC (Negative Temperature Coefficient.)
In het geval dat de te controleren temperatuur de neiging heeft om boven de gewenste niveaus te drijven, daalt de NTC-weerstand en overschrijdt het potentieel op de niet-inverterende ingang van de IC de ingestelde referentie.
Dit schakelt onmiddellijk de uitgang van de IC, die op zijn beurt de eindtrap schakelt die bestaat uit transistor, triac-netwerk, en de belasting (verwarming of koelsysteem) uitschakelt totdat de temperatuur de onderste drempel bereikt.
De feedbackweerstand R5 helpt tot op zekere hoogte om hysterese in het circuit te induceren, een belangrijke parameter zonder welke het circuit vrij snel kan blijven flip-floppen als reactie op de plotselinge temperatuurveranderingen.
Zodra de montage is voltooid, is het opzetten van het circuit heel eenvoudig en gebeurt het met de volgende punten:
DENK ERAAN DAT HET GEHELE CIRCUIT OP HET AC-NETSPOTENTIEEL IS, DUS EXTREEM VOORZICHTIGHEID IS AANBEVOLEN TIJDENS DE TESTS EN DE INSTELPROCEDURES. HET GEBRUIK VAN EEN HOUTEN PLANK OF ENIG ANDER ISOLEREND MATERIAAL ONDER UW VOETEN WORDT STRIKT AANBEVOLEN. GEBRUIK OOK ELEKTRISCH GEREEDSCHAP DAT GRONDIG IS GEÏSOLEERD IN DE BUURT VAN EN RONDOM HET GRIPGEBIED.
Hoe dit elektronische koelkastthermostaatcircuit te installeren
U hebt een warmtebron nodig die nauwkeurig is afgesteld op het gewenste uitschakeldrempelniveau van het thermostaatcircuit.
Schakel het circuit in en plaats en bevestig bovenstaande warmtebron met de NTC.
Pas nu de preset aan zodat de output gewoon omschakelt (de output-LED gaat branden.)
Verwijder de warmtebron uit de buurt van de NTC, afhankelijk van de hysterese van het circuit moet de uitgang binnen enkele seconden uitschakelen.
Herhaal de procedure meerdere keren om de juiste werking te bevestigen.
Hiermee is de installatie van deze koelkastthermostaat voltooid en is hij klaar om te worden geïntegreerd met elke koelkast of soortgelijk apparaat voor een nauwkeurige en permanente regeling van de werking ervan.
Onderdelen lijst
- R1 = 10k NTC,
- R2 = vooraf ingestelde 10K
- R3, R4 = 10 K.
- R5 = 100 K.
- R6 = 510E
- R7 = 1 K.
- R8 = 1 M.
- R9 = 56 OHM / 1 watt
- C1 = 105 / 400V
- C2 = 100uF / 25V
- D2 = 1N4007
- Z1 = 12V, 1 watt zenerdiode
Ontwerp # 2: introductie
2) Een ander eenvoudig maar effectief circuit van de elektronische koelkastthermostaat wordt hieronder uitgelegd. De post is gebaseerd op het verzoek dat de heer Andy mij heeft gestuurd. Het voorgestelde idee omvat slechts een enkele IC LM 324 als de belangrijkste actieve component. Laten we meer leren. De e-mail die ik ontving van meneer Andy:
Circuit doelstelling
- Ik ben Andy uit Caracas. Ik heb gezien dat je ervaring hebt met thermostaten en andere elektronische ontwerpen, dus ik hoop dat je me kunt helpen. Ik moet de mechanische koelkastthermostaat vervangen die niet meer werkt. Het spijt me dat ik niet rechtstreeks op de blog heb geschreven. Ik vind het te veel tekst.
- Ik besloot om een ander schema te bouwen.
- Het werkt goed, maar alleen bij positieve temperaturen. Ik heb het schema nodig om te werken van -5 Celsius tot +4 Celsius (om VR1 te gebruiken om de temperatuur in de koelkast in te stellen in het bereik van -5 Celsius +4 Celsius zoals de oude thermostaatknop vroeger deed).
- Het schema gebruikt LM35DZ (0 Celsius tot 100 Celsius). Ik gebruik LM35CZ (-55 Celsius tot +150 Celsius). Om de LM35CZ een negatieve spanning te laten sturen, heb ik een weerstand van 18k tussen pin2 van LM35 en de negatieve van de voeding (pin4 van LM358) geplaatst. (zoals op pagina 1 of 7 (figuur7) in de datasheet).
- https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf
- Omdat ik een gestabiliseerde voeding van 5,2 V gebruik, heb ik de volgende wijzigingen aangebracht: 1.ZD1, R6 zijn uit. R5 is 550 ohm.
- 2.VR1 is 5K in plaats van 2,2K (ik kon geen 2,2K-pot vinden) Het ontwerp werkt niet bij temperaturen onder de 0 graden Celsius. Wat moet ik nog meer aanpassen? Ik heb wat gemeten.
- Bij 24 Celsius geeft LM35CZ 244 mVAt -2 Celsius, LM35CZ geeft -112 mV (bij -3 Celsius is -113 mV) Bij -2 Celsius kan de spanning tussen TP1 en GND worden ingesteld van VR1 van 0 tot 2,07 V Dank u !
Circuitbeoordeling:
De oplossing is waarschijnlijk veel eenvoudiger dan het lijkt.
In principe reageert het circuit alleen op positieve temperaturen omdat het een enkele voeding bevat. Om het te laten reageren op negatieve temperaturen. het circuit of liever de opamps moeten gevoed worden met dubbele voedingsspanningen.
Dat zal het probleem zeker oplossen zonder dat er iets in het circuit hoeft te worden aangepast.
Hoewel het bovenstaande circuit er fantastisch uitziet, kunnen nieuwe hobbyisten de IC's LM35 en TL431 vrij onbekend en moeilijk te configureren vinden. Een vergelijkbaar type circuit van een elektronische koelkastthermostaat kan worden gebouwd met slechts een enkele IC LM324 en met een gewone 1N4148-diode als de sensor.
De onderstaande afbeelding toont de eenvoudige bedrading rond een quad opamp IC LM324
A1 produceert een virtuele aarde naar de opamps van het sensorcircuit en creëert zo een dubbele spanningstoevoer, waardoor ingewikkelde en omvangrijke bedrading wordt vermeden. A2 vormt de detectiefase die de 'tuindiode' 1N4148 gebruikt voor het uitvoeren van alle temperatuurmetingen.
A2 versterkt de verschillen die over de diode worden gegenereerd en voert deze door naar de volgende fase waarin A3 is geconfigureerd als een vergelijker.
Het uiteindelijke resultaat dat wordt verkregen uit de uitvoer van A4 wordt uiteindelijk naar een andere vergelijkende trap, bestaande uit A4, en de daaropvolgende relaisstuurtrap gevoerd. Het relais regelt de aan- / uitschakeling van de koelkastcompressor volgens de instellingen van de preset P1.
P1 moet zo worden ingesteld dat de groene LED net uitschakelt bij -5 graden of een andere lagere temperatuur, volgens de eisen van de gebruikers. De volgende P2 moet zo worden aangepast dat het relais alleen wordt geactiveerd in de bovenstaande toestand.
R13 zou eigenlijk vervangen moeten worden door een 1M preset. Deze voorinstelling moet zo worden aangepast dat het relais net wordt gedeactiveerd bij ongeveer 4 graden Celsius of andere lagere waarden, afhankelijk van de voorkeuren van de gebruiker.
Ontwerp # 3
3) Het idee van het derde circuit dat hieronder wordt uitgelegd, werd mij gevraagd door een van de enthousiaste lezers van deze blog, de heer Gustavo. Ik had een soortgelijk circuit van een automatische koelkastthermostaat gepubliceerd, maar het circuit was bedoeld om een hoger temperatuurniveau te detecteren dat beschikbaar was op het rooster aan de achterkant van koelkasten.
Het idee werd niet echt gewaardeerd door de heer Gustavo en hij vroeg me een koelkastthermostaatcircuit te ontwerpen dat de koude temperaturen in de koelkast kon voelen, in plaats van de warme temperaturen aan de achterkant van de koelkast.
Dus met enige moeite kon ik het huidige CIRCUIT DIAGRAM van een koelkast ontdekken temperatuurregelaar , laten we het idee leren met de volgende punten:
Hoe het circuit functioneert
Het concept is niet erg nieuw, noch uniek, het is het gebruikelijke vergelijkingsconcept dat hier is verwerkt.
De IC 741 is opgetuigd in zijn standaard comparatormodus en ook als een niet-inverterende versterkerschakeling.
De NTC-thermistor wordt de belangrijkste sensorcomponent en is specifiek verantwoordelijk voor het detecteren van koude temperaturen.
NTC betekent een negatieve temperatuurcoëfficiënt, wat betekent dat de weerstand van de thermistor stijgt naarmate de temperatuur eromheen daalt.
Opgemerkt moet worden dat de NTC moet worden beoordeeld volgens de gegeven specificaties, anders werkt het systeem niet zoals bedoeld.
De preset P1 wordt gebruikt om het uitschakelpunt van de IC in te stellen.
Wanneer de temperatuur in de koelkast onder het drempelniveau daalt, wordt de thermistorweerstand hoog genoeg en wordt de spanning op de inverterende pin onder het niet-inverterende pin-spanningsniveau verlaagd.
Hierdoor wordt de output van de IC onmiddellijk hoog, wordt het relais geactiveerd en wordt de koelkastcompressor UITGESCHAKELD.
P1 moet zo worden ingesteld dat de output van de opamp hoog wordt rond nul graden Celsius.
Een kleine hysterese die door het circuit wordt geïntroduceerd, komt als een zegen of liever een vermomde zegen, omdat hierdoor het circuit niet snel schakelt bij de drempelniveaus, maar eerder reageert nadat de temperatuur is gestegen tot ongeveer een paar graden boven het uitschakelniveau.
Stel dat als het uitschakelniveau is ingesteld op nul graden, de IC het relais op dit punt zal uitschakelen en de koelkastcompressor ook zal worden uitgeschakeld, de temperatuur in de koelkast begint nu te stijgen, maar de IC schakelt niet onmiddellijk terug maar blijft op zijn plaats totdat de temperatuur minimaal tot 3 graden Celsius boven nul is gestegen.
Dit waren 3 nauwkeurige en betrouwbare thermostaatontwerpen die kunnen worden gebouwd en in uw koelkast kunnen worden geïnstalleerd voor de vereiste temperatuurregeling.
Als u nog vragen heeft, kunt u deze kenbaar maken via uw opmerkingen
Vorige: 40 watt elektronisch ballastcircuit Volgende: Maak een werkbankmultimeter met de IC 741
